采矿工程毕业设计木城涧煤矿150万t新井通风设计.docx
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采矿工程毕业设计木城涧煤矿150万t新井通风设计
中国矿业大学矿井通风课程设计任务书
木城涧矿150万t/a新井通风设计
中国矿业大学安全工程学院
二〇一〇年七月
一、设计目的
本课程设计为煤矿新井通风设计，是《矿井通风与空气调节》、《矿井通风与安全》课程的主要教学环节之一，通过本课程设计，初步掌握矿井通风设计的步骤和方法，巩固所学理论知识，并运用所学知识分析和解决矿井通风的问题。
二、设计内容及步骤
1、矿井的地质概况，开拓方式及开采方法如下设计技术资料所示，矿井开拓平面图与剖面图见附件1和附件2。
井下同时作业的最多人数为700人，综采工作面同时作业最多人数40人，高档普采工作面同时作业最多人数60人。
2、提出该矿井前25年左右的矿井通风系统方案，并进行技术比较与经济比较（粗略），选择最优方案，确定出矿井的通风系统。
3、确定采区的通风方式并作技术比较。
4、确定采煤工作面的通风方式并作技术比较。
5、确定主要通风机的工作方法并作技术比较。
6、计算各用风地点的供风量和矿井总用风量。
7、确定矿井通风困难时期和容易时期的开采位置，分别绘制两个时期的通风系统立体图和网络图（用A3或A4纸画）。
8、分别计算两个时期的矿井最大通风阻力与等积孔，并评价矿井通风难易程度。
9、选择矿井主要通风机并确定两个时期的工况点，选择配套电机，概算通风费用，提出对通风设备的安全技术要求。
10、对以上内容进行综合协调，经过技术处理加工后，依据附件3说明书模板编制矿井通风系统说明书（包括目录、前言、正文及参考书目），绘制矿井通风系统图（比例尺为1：
5000或1：
0000，个别小矿井可采用1：
2000），作图严格按照规范要求，具体要求见附件4.
三、设计要求
1、按设计内容及要求编排章节，并按序编页码
2、语言文学
（1）论证严密，逻辑性强
（2）文理通顺，词达意明，应用专业术语
（3）字体工整，书写清洁
3、公式与图表
（1）所用公式应写出处，并编号（如式4-2）公式中各项意义单位需注明，计算应准确，计算结果可以图表表示。
（2）图表应按顺序编号（如表图2-3），标明图标、表题并与文字相呼应，表内数据对应数位应整齐、数字重复应照写。
（3）所有图均采用纸质较好的白纸按制图标准描绘，要求图面清洁、粗细均匀、比例一致。
4、排版格式完全参照《中国矿业大学本科生毕业设计（论文）撰写规范》
四、设计技术资料
木城涧矿150万t/a新井通风设计
1矿区概述及井田地质特征
1.1矿区概述
木城涧煤矿位于北京西部山区，行政上隶属于北京市门头沟区大台地区，办公中心设在门头沟区木城涧。
矿井东边以草场沟的草场沟的断层及过断层北端方位N27ºW的线与大台井田边界为起点，西边以过井田西南端的大安山乡北港村北部，方位为N35ºW的茶棚岭断层与大安山煤矿井田相邻；走向245º，沿东西走向长8700m。
南起煤系地层南部的玄武岩项面，北至茶棚岭区的火村山、煤窝区的两岔口、杨家村及曹家铺一带。
井内的气象参数按表1所列的平均值选取。
表1空气平均密度一览表
季节地点
进风井筒（kg/m3）
出风井筒（kg/m3）
冬
1.28
1.20
夏
1.20
1.24
1.2井田地质特征
井田沿东西走向长8700m。
南起煤系地层南部的玄武岩项面，北至茶棚岭区的火村山、煤窝区的两岔口、杨家村及曹家铺一带，沿南北倾向平均宽3300m，面积约28.3平方公里。
1.3煤层特征
本矿井可采煤层有二槽煤层，其煤层平均厚度为5m，具体参见图1综合地质柱状图。
2007年瓦斯鉴定：
矿井相对瓦斯涌出量为2.73m3/t，绝对瓦斯涌出量为0.35m3/min，瓦斯最大相对涌出量4.77m3/t，矿井瓦斯等级应定为低瓦斯矿井。
煤炭科学研究总院抚顺分院瓦斯通风灭火试验中心与2003年3月和2005年12月对木城涧煤矿井下侏罗纪2槽、3槽、5槽、6槽、8槽、10槽、11槽、12槽、14槽进行了煤尘爆炸性，鉴定结论为：
无煤尘爆炸性危险。
据煤的自燃发火倾向测试结果，井田内煤层的自燃发火期一般为3~6个月，为不易自燃煤层。
鉴定结论为：
无煤尘自燃倾向性。
2井田开拓
2.1井田境界与储量
矿井地质资源量：
二槽煤212.36（Mt），矿井工业储量202.28（Mt），矿井可采储量196.21（Mt），本矿井设计生产能力为150万t/年。
工业广场的尺寸为300m×400m的长方形，工业广场的煤柱量为1442（万t）
2.2矿井工作制度、设计生产能力及服务年限
本矿井设计生产能力按年工作日330天计算，“三八”制，每天三班作业，两班生产，一班准备，每班工作8h，净提升时间为16小时。
本矿井的设计生产能力为150万吨/年,矿井服务年限为68.67年。
1综合地质柱状图
2.3井田开拓
工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即位于井田南翼，山区相对地势平缓的区域。
矿井开拓延深方案为暗斜井延深或暗立井延深。
井田主采煤层是二槽，煤层平均倾角是10°。
根据地质条件和煤层特征，本设计划分为三个水平。
第一水平标高为+520m，第二水平标高为+320m水平，第三水平标高为+170m；分别于各水平布置井底车场与阶段大巷。
平硐二水平（阶梯平硐）加暗斜井延深至第三水平由于在开采第三水平时，开凿的平硐井筒过长，初期基建投资比较大，后期运费提高。
可能不利于矿井的经济效益，故+170m水平在+320m水平大巷处利用暗斜井进行延深；大巷布置在岩层中，采用分区对角式通风。
由于运输大巷要为整个水平的开采服务，且煤层的顶底板均为粉砂岩，为便于维护和使用，且不受煤层开采的影响，将第一水平大巷布置在距煤层底板大约30m处的岩层中，第二、三水平大巷也布置在距煤层底板大约30m处的岩层中。
岩层大巷其优点是巷道维护条件好，维护费用低，巷道施工能够按要求保持一定方向和坡度；便于设置煤仓。
本井田开采顺序为先开采第一水平，再开采第二水平；接下来进行第三水平。
采区内回采顺序：
采用后退式，即由采区边界向采区上山推进。
3巷道布置与采煤方法
3.1采区巷道布置及生产系统
设计首采采区位于井田南翼，F1断层东南部，首采采区202采区位于井田西南翼断层以南，东边和南侧以井田边界保护煤柱为界，西翼以西四带区保护煤柱和井田边界保护煤柱为界，北面以大巷保护煤柱为界。
东邻南六采区，西接西四带区。
该采区东西走向平均长约3595m，南北倾向平均长约1160m。
首采采区煤层平均厚度为5.0m，平均倾角12°，属缓倾斜煤层。
由于煤层较厚，采用综合机械化一次采全高采煤法。
拟将首采区划分为5个区段，区段宽为：
（1160-30）/5=226m
首采区走向长度为2516m。
考虑区段巷道的宽度与留设区段煤柱的因素，确定采区工作面的长度平均为：
（1160-30-4×5）/5-10=212m，因此采区工作面斜长为212m，一共划分为5个区段。
区段巷道的尺寸应能满足综放工作面运煤、辅助运输和通风的需要，由此确定区段运输平巷尺寸（宽×高）为5000mm×3500mm，区段回风平巷尺寸（宽×高）为5000mm×3500mm，均采用沿空掘巷的准备方式，上区段的运输平巷与下一区段的回风平巷间留设5m小煤柱，并每隔100m打联络巷道。
采区呈两翼布置，因此可以在开采区段一翼的同时准备另一翼。
3.2采煤方法
主采煤层选用综采开采工艺，倾斜长壁全部垮落一次采全高的采煤方法。
工作面的推进方向确定为后退式。
根据工作面的关键参数，选用编号为ZC44-ZY47的配套设备：
液压支架ZY3500/25/47、采煤机MXA-300/4.5、刮板输送机SGZ-730/320、SZZ-764/132A型转载机、PEM1000×650型破碎机、SSJ1000/2×160型带式输送机。
采煤机截深0.6m，其工作方式为双向割煤，追机作业，工作面端头进刀方式。
工作面用先移架后推溜的及时支护方式。
3.3回采巷道布置
工作面回采巷道布置方式为一进一回，区段运输平巷布置带式输送机，运煤兼进风，区段回风平巷布置轨道，辅助运输兼回风。
区段、联络巷断面均为5m宽，3.5m高。
采用胶带输送机运煤，矿车辅助运输，皮带平巷布置1200mm宽的皮带运煤，运输平巷布置排水管路和动力电缆。
3.4部分井巷特征参数
表2部分井巷特征参数（其他井巷参数自行设计、计算或在相关图纸上提取）
井巷名称
长度（m）
断面（m2）
周长（m）
副平硐
14.3
14.8
轨道大巷
14.3
14.8
采区下部车场
14.3
14.8
岩巷掘进
14.3
14.8
采区轨道上山
14.3
14.8
采区中部车场
12.4
14.8
煤巷掘进
21
18
区段运输平巷
17.5
17
采煤工作面
21
18
区段轨道平巷
17.5
17
采区上部车场
12.4
14.8
回风石门
14.3
14.8
采区风井
19.6
15.7
带区车场
14.3
14.8
掘进工作面
21
18
带区进风斜巷
17.5
17
带区回风斜巷
17.5
17
运输大巷
14.3
14.8
带区风井
19.6
15.7
五、成绩评定方法
参照《矿井通风课程设计答辩和成绩评定》规定执行。
六、附件
附件1矿井开拓平面图
附件2矿井开拓立体图
中国矿业大学矿井通风课程设计任务书
木城涧矿150万t/a新井通风设计
中国矿业大学安全工程学院
二〇一〇年七月
一、设计目的
本课程设计为煤矿新井通风设计，是《矿井通风与空气调节》、《矿井通风与安全》课程的主要教学环节之一，通过本课程设计，初步掌握矿井通风设计的步骤和方法，巩固所学理论知识，并运用所学知识分析和解决矿井通风的问题。
二、设计内容及步骤
1、矿井的地质概况，开拓方式及开采方法如下设计技术资料所示，矿井开拓平面图与剖面图见附件1和附件2。
井下同时作业的最多人数为700人，综采工作面同时作业最多人数40人，高档普采工作面同时作业最多人数60人。
2、提出该矿井前25年左右的矿井通风系统方案，并进行技术比较与经济比较（粗略），选择最优方案，确定出矿井的通风系统。
3、确定采区的通风方式并作技术比较。
4、确定采煤工作面的通风方式并作技术比较。
5、确定主要通风机的工作方法并作技术比较。
6、计算各用风地点的供风量和矿井总用风量。
7、确定矿井通风困难时期和容易时期的开采位置，分别绘制两个时期的通风系统立体图和网络图（用A3或A4纸画）。
8、分别计算两个时期的矿井最大通风阻力与等积孔，并评价矿井通风难易程度。
9、选择矿井主要通风机并确定两个时期的工况点，选择配套电机，概算通风费用，提出对通风设备的安全技术要求。
10、对以上内容进行综合协调，经过技术处理加工后，依据附件3说明书模板编制矿井通风系统说明书（包括目录、前言、正文及参考书目），绘制矿井通风系统图（比例尺为1：
5000或1：
0000，个别小矿井可采用1：
2000），作图严格按照规范要求，具体要求见附件4.
三、设计要求
1、按设计内容及要求编排章节，并按序编页码
2、语言文学
（1）论证严密，逻辑性强
（2）文理通顺，词达意明，应用专业术语
（3）字体工整，书写清洁
3、公式与图表
（1）所用公式应写出处，并编号（如式4-2）公式中各项意义单位需注明，计算应准确，计算结果可以图表表示。
（2）图表应按顺序编号（如表图2-3），标明图标、表题并与文字相呼应，表内数据对应数位应整齐、数字重复应照写。
（3）所有图均采用纸质较好的白纸按制图标准描绘，要求图面清洁、粗细均匀、比例一致。
4、排版格式完全参照《中国矿业大学本科生毕业设计（论文）撰写规范》
四、设计技术资料
木城涧矿150万t/a新井通风设计
1矿区概述及井田地质特征
1.1矿区概述
木城涧煤矿位于北京西部山区，行政上隶属于北京市门头沟区大台地区，办公中心设在门头沟区木城涧。
矿井东边以草场沟的草场沟的断层及过断层北端方位N27ºW的线与大台井田边界为起点，西边以过井田西南端的大安山乡北港村北部，方位为N35ºW的茶棚岭断层与大安山煤矿井田相邻；走向245º，沿东西走向长8700m。
南起煤系地层南部的玄武岩项面，北至茶棚岭区的火村山、煤窝区的两岔口、杨家村及曹家铺一带。
井内的气象参数按表1所列的平均值选取。
表1空气平均密度一览表
季节地点
进风井筒（kg/m3）
出风井筒（kg/m3）
冬
1.28
1.20
夏
1.20
1.24
1.2井田地质特征
井田沿东西走向长8700m。
南起煤系地层南部的玄武岩项面，北至茶棚岭区的火村山、煤窝区的两岔口、杨家村及曹家铺一带，沿南北倾向平均宽3300m，面积约28.3平方公里。
1.3煤层特征
本矿井可采煤层有二槽煤层，其煤层平均厚度为5m，具体参见图1综合地质柱状图。
2007年瓦斯鉴定：
矿井相对瓦斯涌出量为2.73m3/t，绝对瓦斯涌出量为0.35m3/min，瓦斯最大相对涌出量4.77m3/t，矿井瓦斯等级应定为低瓦斯矿井。
煤炭科学研究总院抚顺分院瓦斯通风灭火试验中心与2003年3月和2005年12月对木城涧煤矿井下侏罗纪2槽、3槽、5槽、6槽、8槽、10槽、11槽、12槽、14槽进行了煤尘爆炸性，鉴定结论为：
无煤尘爆炸性危险。
据煤的自燃发火倾向测试结果，井田内煤层的自燃发火期一般为3~6个月，为不易自燃煤层。
鉴定结论为：
无煤尘自燃倾向性。
2井田开拓
2.1井田境界与储量
矿井地质资源量：
二槽煤212.36（Mt），矿井工业储量202.28（Mt），矿井可采储量196.21（Mt），本矿井设计生产能力为150万t/年。
工业广场的尺寸为300m×400m的长方形，工业广场的煤柱量为1442（万t）
2.2矿井工作制度、设计生产能力及服务年限
本矿井设计生产能力按年工作日330天计算，“三八”制，每天三班作业，两班生产，一班准备，每班工作8h，净提升时间为16小时。
本矿井的设计生产能力为150万吨/年,矿井服务年限为68.67年。
1综合地质柱状图
2.3井田开拓
工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即位于井田南翼，山区相对地势平缓的区域。
矿井开拓延深方案为暗斜井延深或暗立井延深。
井田主采煤层是二槽，煤层平均倾角是10°。
根据地质条件和煤层特征，本设计划分为三个水平。
第一水平标高为+520m，第二水平标高为+320m水平，第三水平标高为+170m；分别于各水平布置井底车场与阶段大巷。
平硐二水平（阶梯平硐）加暗斜井延深至第三水平由于在开采第三水平时，开凿的平硐井筒过长，初期基建投资比较大，后期运费提高。
可能不利于矿井的经济效益，故+170m水平在+320m水平大巷处利用暗斜井进行延深；大巷布置在岩层中，采用分区对角式通风。
由于运输大巷要为整个水平的开采服务，且煤层的顶底板均为粉砂岩，为便于维护和使用，且不受煤层开采的影响，将第一水平大巷布置在距煤层底板大约30m处的岩层中，第二、三水平大巷也布置在距煤层底板大约30m处的岩层中。
岩层大巷其优点是巷道维护条件好，维护费用低，巷道施工能够按要求保持一定方向和坡度；便于设置煤仓。
本井田开采顺序为先开采第一水平，再开采第二水平；接下来进行第三水平。
采区内回采顺序：
采用后退式，即由采区边界向采区上山推进。
3巷道布置与采煤方法
3.1采区巷道布置及生产系统
设计首采采区位于井田南翼，F1断层东南部，首采采区202采区位于井田西南翼断层以南，东边和南侧以井田边界保护煤柱为界，西翼以西四带区保护煤柱和井田边界保护煤柱为界，北面以大巷保护煤柱为界。
东邻南六采区，西接西四带区。
该采区东西走向平均长约3595m，南北倾向平均长约1160m。
首采采区煤层平均厚度为5.0m，平均倾角12°，属缓倾斜煤层。
由于煤层较厚，采用综合机械化一次采全高采煤法。
拟将首采区划分为5个区段，区段宽为：
（1160-30）/5=226m
首采区走向长度为2516m。
考虑区段巷道的宽度与留设区段煤柱的因素，确定采区工作面的长度平均为：
（1160-30-4×5）/5-10=212m，因此采区工作面斜长为212m，一共划分为5个区段。
区段巷道的尺寸应能满足综放工作面运煤、辅助运输和通风的需要，由此确定区段运输平巷尺寸（宽×高）为5000mm×3500mm，区段回风平巷尺寸（宽×高）为5000mm×3500mm，均采用沿空掘巷的准备方式，上区段的运输平巷与下一区段的回风平巷间留设5m小煤柱，并每隔100m打联络巷道。
采区呈两翼布置，因此可以在开采区段一翼的同时准备另一翼。
3.2采煤方法
主采煤层选用综采开采工艺，倾斜长壁全部垮落一次采全高的采煤方法。
工作面的推进方向确定为后退式。
根据工作面的关键参数，选用编号为ZC44-ZY47的配套设备：
液压支架ZY3500/25/47、采煤机MXA-300/4.5、刮板输送机SGZ-730/320、SZZ-764/132A型转载机、PEM1000×650型破碎机、SSJ1000/2×160型带式输送机。
采煤机截深0.6m，其工作方式为双向割煤，追机作业，工作面端头进刀方式。
工作面用先移架后推溜的及时支护方式。
3.3回采巷道布置
工作面回采巷道布置方式为一进一回，区段运输平巷布置带式输送机，运煤兼进风，区段回风平巷布置轨道，辅助运输兼回风。
区段、联络巷断面均为5m宽，3.5m高。
采用胶带输送机运煤，矿车辅助运输，皮带平巷布置1200mm宽的皮带运煤，运输平巷布置排水管路和动力电缆。
3.4部分井巷特征参数
表2部分井巷特征参数（其他井巷参数自行设计、计算或在相关图纸上提取）
井巷名称
长度（m）
断面（m2）
周长（m）
副平硐
14.3
14.8
轨道大巷
14.3
14.8
采区下部车场
14.3
14.8
岩巷掘进
14.3
14.8
采区轨道上山
14.3
14.8
采区中部车场
12.4
14.8
煤巷掘进
21
18
区段运输平巷
17.5
17
采煤工作面
21
18
区段轨道平巷
17.5
17
采区上部车场
12.4
14.8
回风石门
14.3
14.8
采区风井
19.6
15.7
带区车场
14.3
14.8
掘进工作面
21
18
带区进风斜巷
17.5
17
带区回风斜巷
17.5
17
运输大巷
14.3
14.8
带区风井
19.6
15.7
五、成绩评定方法
参照《矿井通风课程设计答辩和成绩评定》规定执行。
六、附件
附件1矿井开拓平面图
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