矿井通风设计.docx
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矿井通风设计
河北工程大学成人高等教育
毕业设计（论文）
题目：
山西寿阳段王煤业集团有限公司
矿井东翼采区通风设计
专业：
学生姓名：
年级：
学习方式：
层次：
指导教师：
2012年月日
河北工程大学成人教育
毕业设计（论文）任务书
姓名贾文亮专业层次
设计（论文）起止日期年月日至年月日
设计（论文）题目
内容及要求：
1、完成矿某（盘）区或带区设计说明书一本（主要内容包括采区概况，采区储量、生产能力和服务年限、采区准备、回采工艺、采区生产系统等）。
2、提交毕业设计图纸3张（1：
2000或1：
1000采区（盘）或带区巷道布置平面图及其巷道布置剖面图，1：
100或1：
200回采工作面设备布置图）。
指导教师
年月日
河北工程大学成人教育毕业设计（论文）评语
姓名专业层次
设计（论文）题目
1、指导教师评语：
指导教师（签字）
年月日
2、指导教师评语：
评阅人（签字）
年月日
3、指导教师评语：
答辩组组长（签字）
年月日
设计说明书
依据优化开拓部署和采区布置，立足于保证段王煤业集团有限公司安全生产、结合段王煤业集团有限公司煤层赋存特点和坚持“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的十六字方针，对段王煤化公司北风井主扇运行的可行性进行充分论证，有针对性的提出瓦斯治理方案和其它安全措施，确保安全可靠。
以国家颁布的有关煤矿安全方面的规程、规范及条例、法令为依据，建立健全和完善通风系统各环节的安全装备、安全设施和安全措施。
本设计从矿井概况、企业性质、生产规模及证照等基本情况、矿区交通情况、入手，
主要依据近年来本的煤矿实际生产中的实际需要进行通风设计，设计主要围绕十六字方针和可持续发展的原则。
从采区概况及地质特征确定开拓方式、水平、采区划分。
从矿井瓦斯、煤层瓦斯含量、矿井瓦斯涌出量、矿井瓦斯涌出量预测、确定矿井瓦斯抽放、矿井通风系统、通风方式、通风方法、通风网络、矿井风量计算，进行合理的风量分配。
通过矿井通风负压的计算与-矿井通风等积孔测定，最后确定通风设备选型，并进行
矿井主扇及局扇通风费用概算，以期达到预期的目标。
山西寿阳段王煤业集团有限公司矿井东翼采区通风设计
1前言---------------------------------------------------------------------------------（6）
1.1矿井概况--------------------------------------------------------------------------（6）
1.1.1企业性质、生产规模及证照等基本情况----------------------------（6）
1.1.2矿区交通情况--------------------------------------------------------------（6）
1.1.3设计的主要依据-----------------------------------------------------------（6）
1.1.4设计的指导思想与主要特点--------------------------------------------（7）
1.2采区概况及地质特征--------------------------------------------------------------（7）
1.2.1开拓方式-------------------------------------------------------------------（7）
1.2.2水平、采区划分----------------------------------------------------------（9）
2矿井瓦斯--------------------------------------------------------------------------（11）
2.1煤层瓦斯含量-------------------------------------------------------------------（11）
2.1.1煤层瓦斯含量-------------------------------------------------------------（11）
2.1.3矿井瓦斯涌出量----------------------------------------------------------（11）
2.2矿井瓦斯涌出量预测----------------------------------------------------------（12）
2.3矿井瓦斯抽放-------------------------------------------------------------------（12）
3矿井通风系统-----------------------------------------------------------------（13）
3.1矿井通风系统---------------------------------------------------------------（13）
3.1.1、通风方式-----------------------------------------------------------------（13）
3.1.2、通风方法----------------------------------------------------------------（13）
3.1.3、通风路线-----------------------------------------------------------------（13）
3.1.4、通风网络-----------------------------------------------------------------（14）
3.2矿井风量计算------------------------------------------------------------------（14）
3.3风量分配----------------------------------------------------------------------（18）
4矿井通风负压------------------------------------------------------------------------（19）
4.1矿井通风负压计算-----------------------------------------------------------（19）
4.2矿井通风等积孔--------------------------------------------------------------（20）
5通风设备选型------------------------------------------------------------------------（21）
5.1北回风井通风机选型--------------------------------------------------------（21）
5.2西回风井通风机选型--------------------------------------------------------（22）
6概算矿井主扇及局扇通风费用---------------------------------------------------（24）
附图表---------------------------------------------------------------------------------（31）
山西寿阳段王煤业集团有限公司矿井东翼采区通风设计
1、前言
1.1、矿井概况
1.1.1、企业性质、生产规模及证照等基本情况
山西寿阳段王煤业集团有限公司企业性质为有限责任公司，矿区位于寿阳县城西北22km处，行政区划隶属晋中市寿阳县平舒乡。
该矿于1956年建井，1958年投产，历经多次技术改造，现生产能力900kt/a。
公司“六证”齐全，有山西省国土资源厅2007年5月为该矿换发的《采矿许可证》，证号1400000722317，（批准开采8＋9、15号煤层，井田面积19.0015km2）、山西煤矿安全监察局2010年1月21日颁发的《安全生产许可证》、山西省煤炭工业局2008年1月颁发的《煤炭生产许可证》（批准生产能力900kt/a）以及《煤矿矿长资格证》、《煤矿矿长安全资格证》、《企业法人营业执照》等有效证件。
井田批准开采主采煤层为8＋9、15号煤层。
截止2006年底保有地质储量25701万t，可采储量14491万t，其中9号煤层可采储量4712万t，15号煤层可采储量5746万t。
6号煤为中灰、特低硫、易选的瘦煤、贫瘦煤；8号煤为中高灰、中硫、极难选的瘦煤、贫瘦煤；9号煤为中高灰、低硫、极难选的瘦煤、贫瘦煤；11号煤为中灰、中高硫、易选的贫瘦煤及瘦煤；15号煤为中高灰、中高硫、易选的贫瘦煤及瘦煤；15下号煤为中灰、低中硫、极难选的贫煤、贫瘦煤。
各煤层均可作为发电用煤、锅炉用煤及民用煤。
贫瘦煤、瘦煤经降灰、降硫还可用作炼焦配煤。
1.1.2、矿区交通情况
矿区地理座标为东经112°56′24″～112°59′28″，北纬37°55′10″～37°56′43″。
井田东、西宽4.5km，南、北长3.7～4.7km，面积为19.0015km2。
307国道[石（家庄）-太（原）]自东向西横穿井田北部，境内各乡村之间均有简易公路相连。
本矿有铁路运煤专线可直达寿阳县车站，铁路全长21.0km，井田外围东南有石（家庄）-太（原）铁路线和高速公路，经寿阳站可达全国各地，交通极为便利。
1.1.3、设计的主要依据
（1）.《采矿许可证》、《安全生产许可证》、《煤炭生产许可证》、《煤矿矿长资格证》、《煤矿矿长安全资格证》、《企业法人营业执照》；
（2）.山西省煤炭地质公司2008年10月提交的《山西省寿阳县段王煤化有限责任公司矿井地质报告》及批复文件；
（3）.阳煤集团技术中心通风与瓦斯研究所编制的“山西省寿阳县段王煤化有限公司矿井瓦斯抽放工程施工设计”及批复文件和竣工验收批复；
（4）.山西省煤炭工业局晋煤安发〔2009〕36号“关于晋中市2008年度30万吨/年及以上煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复”；
（5）.煤层煤样《检验报告》；
（6）.国家人大常委会1992年颁发的《中华人民共和国矿山安全法》；
（7）.国家煤矿安全监察局2010年颁发的《煤矿安全规程》；
（8）.中华人民共和国标准GB50215－2005《煤炭工业矿井设计规范》；
（9）.AQ1028-2006煤矿井工开采通风技术条件；
（10）.中华人民共和国行业标准AQ1011-2005煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范。
1.1.4、设计的指导思想与主要特点
1.1.4.1、设计的指导思想
设计依据优化的开拓部署和采区布置，立足于保证段王煤业集团有限公司安全生产、结合段王煤业集团有限公司煤层赋存特点和坚持“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的十六字方针，对段王煤化公司北风井主扇运行的可行性进行充分论证，有针对性的提出瓦斯治理方案和其它安全措施，确保安全可靠。
以国家颁布的有关煤矿安全方面的规程、规范及条例、法令为依据，建立健全和完善通风系统各环节的安全装备、安全设施和安全措施。
1.1.4.2、设计的主要特点
（1）090407综放工作面与150403综放工作面进行配采作业。
（2）采用长壁综采放顶煤采煤法，一次采全高采煤工艺，全部跨落法管理顶板。
（3）090407综放工作面采用“U+L”型通风系统，工作面配风20m3/s；150403综放工作面采用“U”型通风系统，工作面配风30m3/s。
（4）矿井及各采掘工作面制定了严格的防治瓦斯、防治水、防尘、防灭火措施，同时安装了通讯及安全监测监控系统，保证安全生产。
1.2、采区概况及地质特征
1.2.1、开拓方式
山西寿阳段王煤业集团有限公司现开采8＋9号煤层和15号煤层，采用斜井—立井开拓方式，本设计共布置主斜井、副斜井、北回风立井、西回风立井四个井筒，详见表1－1井筒特征一览表。
主水平布置在8＋9号煤，辅助水平布置于15号煤层，主水平标高+950水平，井下沿8＋9号煤东、西向布置运输和轨道大巷，东翼两条进风巷道（东轨道巷和东皮带巷）与9#煤、15#煤四采区沟通，在四采区分别设三条南北向开拓巷道对四采区进行回采。
井筒特征表
表1－1
序号
井筒特征
主斜井
副斜井
北风井
西风井
1
坐
标
纬距（X）
4203974.850
4204035.312
4204860.429
4203760.706
经距（Y）
19672545.800
19672636.214
19672960.152
19671615.809
2
井口标高（Z）
1155.248
1147.012
1155.332
1145.002
3
井筒方位角
4
井筒倾角（°）
25°10′
25
90
90
5
井筒斜长/垂深（m）
592
460
141
252
6
井筒直径或规格（宽×高）（m）
3.8×3.07
4.7×3.95
φ4.5
φ4
7
井筒净断面（m2）
10.6
16.2
15.9
12.57
8
井筒掘断面（m2）
表土段
14.7
20.9
22.1
16.61
基岩段
18.2
22.1
16.61
9
断面形状
三心拱
半圆拱
圆形
圆形
10
支护
材料
表土段
料石
混凝土
混凝土
混凝土
基岩段
料石
锚喷
混凝土
混凝土
11
支护
厚度（mm）
表土段
350
350
400
300
基岩段
350
120
400
300
12
井筒装备
架空乘人装置
双滚筒绞车，人车，通讯电缆两趟
玻璃钢梯子间
玻璃钢封闭
梯子间
13
用途
进风、运送人员、安全出口
下料、进风、运送人员、安全出口
回风、安全出口
回风、安全出口
主斜井作进风行人井，保留其现有的架空乘人装置，担负运送人员任务，兼作进风井和安全出口之一。
副斜井仍作为辅助提升井，并对其进行了刷扩，由原来的10.6m2已刷扩到16.2m2,完全满足运送大型设备的需要，同时增加了矿井进风量。
北风井由进风井改作回风井，井筒内布置梯子间，兼作安全出口。
东风井由于断面小，与利用北风井相比通风线路长，且改造难度大，影响生产，将其关闭，不再作回风井。
西风井仍作回风井，为最大限度发挥其作用，设计对其中布置的梯子间进行封闭处理，以满足通风要求。
1.2.2、水平、采区划分
1.2.2.1、采区划分
根据井田内各煤层开采现状及采区分布情况，设计将全井田划分为六个采区，编号为三、四、五、六、七、八采区。
除七、八采区外，其余采区编号均沿用已有编号，以免混乱。
由于各煤层的开采现状不同，可采区面积及分布范围不同，各采区的范围及开采煤层数不尽相同，具体如下：
（1）、三采区：
开采6、11、15号煤层。
南以三、四采区材料巷为界，西以北辅助回风巷为界，北、东均以井田边界为界。
采区走向长度1.96km，倾斜宽度0.56～1.27km，面积1.73km2。
采区可采储量为255万t。
该区8、9号煤层为合并区，已采完；6号煤层局部探采，可采储量88万t；11号煤层可采储量122万t；15号煤已开采完毕。
（2）、四采区：
开采6、8、9、11号煤层。
北以三、四采区材料巷为界，西以下组煤回风下山为界，东以井田边界为界，南以人为边界（纬线X=4202855）为界。
采区走向长度2.63km，倾斜宽度0.8～1.05km，面积2.43km2。
采区可采储量为579万t。
该区9号煤层已大部开采，仅剩090407回采工作面。
（3）、五采区：
开采6、8、9、11号煤层。
北以西轨道巷及人为边界（纬线X=4202855）为界。
东、西、南均以井田边界为界，采区走向长度4.5km，倾斜宽度2.36～2.59km，面积11.14km2。
采区可采储量5485万t。
其中6号煤层616万t，8号煤层286万t，9号煤层4269万t，11号煤层314万t。
（4）、六采区：
开采8、9、11号煤层。
东、北以北辅助回风巷及各煤层可采边界为界，西以井田边界为界，南以西轨道巷及人为界线为界。
采区走向长度1.67～2.46km，倾斜宽度1.3～1.6km，面积3.47km2。
该区9号煤层已有开采。
采区可采储量328万t。
其中8号煤层46万t，9号煤层225万t，11号煤层57万t。
（5）、七采区：
开采15、15下号煤层。
北以950水平大巷及西皮带巷为界，东、西、南均以井田边界为界，采区走向长度4.5km，倾斜宽度3.0km，面积13.5km2。
采区可采储量6717万t，其中15号煤4888万t，15下号煤层1829万t。
（6）、八采区：
开采950水平以北15号煤层剩余储量及15下号煤层。
南以950水平大巷及西轨道巷为界,东、西、北均以井田边界为界,采区走向长度3.75km,倾斜宽度1.47km，面积5.5km2。
采区可采储量1117万t，其中15号煤813万t,15下号煤层304万t。
采区特征见表1－2
分煤层分采区可采储量见表1－3
采区特征表
表1－2
序号
特征
三采区
四采区
五采区
六采区
七采区
八采区
1
开采煤层编号
6、11、15
6、8、9、11
6、8、9、11
8、9、11
15、15下
15、15下
2
采区走向长（km）
1.96
2.63
4.5
1.67～2.46
4.5
3.75
3
采区倾斜宽（km）
0.56～1.27
0.8～1.05
2.36～2.59
1.3～1.6
3.0
1.47
4
采区面积（km2）
1.73
2.43
11.14
5.5
13.5
5.5
5
可采储量（万t）
255
579
5485
328
6717
1117
1.2.2.2、水平、煤层、采区开采顺序及采区接续
井田内各煤层按煤层间距可分为上、下两组，上组煤包括6、8、9、11号四层煤，下组煤包括15、15下两层煤。
主采煤层为9号和15号煤层，二者间距70m左右。
分煤层分采区可采储量汇总表
单位：
万吨表1－3
序号
煤层采区
三采区
四采区
五采区
六采区
七采区
八采区
合计
1
6
88
142
616
846
2
8
29
286
46
361
3
9
218
4269
225
4712
4
11
122
190
314
57
683
5
15
45
4888
813
5746
6
15下
1829
304
2133
合计
255
579
5485
328
6717
1117
14481
2.矿井瓦斯
2.1、煤层瓦斯含量
2.1.1、煤层瓦斯含量
地质报告提供的对井田内P26号孔煤芯取样分析结果。
见表2－1
煤层瓦斯含量表
表2－1
煤号
CH4含量
（ml/g燃）
煤中自然瓦斯成分（％）
煤层埋深
（m）
备注
CH4
CO2
N2
分带
9
15.76
94.77
0.53
4.70
沼气带
472.81
15
10.95
96.78
2.90
0.32
沼气带
539.4
15下
1.64
91.78
5.24
2.89
沼气带
549.18
2.1.2、中国矿业大学（北京）2007年6月编制的《河北金牛能源股份有限公司段王煤矿煤层瓦斯赋存规律及瓦斯抽放优化研究项目阶段报告》
测定中提供的采用井下间接测定法测定的结果：
9号煤层瓦斯基本参数结果为：
原煤瓦斯含量：
4.64～5.68m3/t；
煤层瓦斯原始压力：
0.56～0.7MPa；
钻孔瓦斯流量衰减系数：
0.18（d-1）；
煤层透气性系数：
0.082m2/MPa2·d；
煤层对瓦斯的吸附性：
吸附常数a=57.14m3/t，b=0.20Mpa-1。
测点距地表垂深：
186m；
15号煤层瓦斯基本参数测定结果为：
原煤瓦斯含量：
1.66m3/t；
煤层瓦斯原始压力：
0.16～0.19MPa；
煤层对瓦斯的吸附性：
吸附常数a=54.64m3/t，b=0.23Mpa-1；
测点距地表垂深：
250m。
矿井各区域瓦斯分布不均匀，瓦斯含量随着煤层埋藏深度的增加而增加。
特别是1504采区巷道开拓以来，15#煤层的瓦斯涌出量较以上提供的数据均高，2010年5月同河南理工大学协作进行《矿井瓦斯地质图》测绘研究工作，以求对1504采区瓦斯进行进一步准确测定。
2.1.3、矿井瓦斯涌出量
2009年矿井瓦斯等级鉴定结果为：
绝对瓦斯涌出量48.05m3/min，相对瓦斯涌出量23.17m3/t；二氧化碳绝对涌出量5.86m3/min，相对涌出量2.83m3/t。
鉴定时生产能力为0.9Mt/a，月均日产量为2987t。
目前矿井开采的煤层实际瓦斯涌出量为：
9号煤层相对瓦斯涌出量18.5m3/t，15号煤层相对瓦斯涌出量20.56m3/t。
2.2、矿井瓦斯涌出量预测
2.2.1、矿井瓦斯涌出量预测
煤炭科学研究总院重庆研究院2007年9月编制的《寿阳县段王煤化有限责任公司矿井瓦斯抽采工程初步设计》，对矿井瓦斯涌出量进行了预测，结果如下：
设计采用的煤层瓦斯含量采用地质勘探时期对煤芯取样分析的结果，9号煤层CH4含量为15.76ml/g·燃，15号煤层CH4含量为10.95ml/g·燃，瓦斯含量换算成原煤瓦斯含量，9号煤层原煤瓦斯含量13.45m3/t，15号煤层原煤瓦斯含量9.39m3/t。
本设计由地质勘探和实际测定结合后，15号煤层在9号煤层以下垂直深度约70米，所以本采用9号煤层原煤瓦斯含量3.45m3/t，15号煤层原煤瓦斯含量10.0m3/t。
2.2.2、瓦斯涌出量预测结果
回采工作面瓦斯涌出量：
9号煤层回采工作面的相对瓦斯涌出量为14.79m3/t，其中本煤层10.44m3/t，临近层4.35m3/t；
15号煤层回采工作面的相对瓦斯涌出量为19.22m3/t，其中本煤层13.45m3/t，临近层5.77m3/t。
掘进工作面瓦斯涌出量：
9号煤层掘进工作面平均瓦斯涌出量
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