矿井通风与安全.docx
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矿井通风与安全
6矿井通风与安全
6.1矿井通风方式和通风系统
6.1.1原始数据
本矿井设计年生产能力21万吨，年工作日330天，平均日产原煤636吨。
两个采区的两个回采工作面保证矿井年产量。
井下回采工作班最多人数88人，加上掘进队50人，另外还有机动人数20人，可能最多总人数为158人。
经过对煤与瓦斯的分析认定：
矿井为高瓦斯，由煤尘爆炸性，煤层具有自燃发火倾向性。
6.1.2进、回风井相对位置关系
本设计煤矿为高瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性危险，且具有煤层自燃发火性，设计时应使通风系统的漏风小。
为了优化通风条件，矿井设计采用对角式通风。
利于主平硐作为进风井，两翼回风立井基本位于井田两翼边界处。
6.1.3主风机工作方法
由于本矿井为高瓦斯矿井，进风平硐较长，只能选用抽出式通风。
由上可知，全矿通风系统是对角抽出式。
6.1.4回采工作面通风系统
因为煤层较薄，开采时可能带出部分矸石，煤层又有自燃发火倾向性，工作面后方采空区易自燃，因此不宜选用Y型通风，U型通风比较优越。
正常情况下，U型通风的回风隅角处不易出现瓦斯积聚。
但煤层和围岩内瓦斯分布是不均匀的，当回采工作面推进道瓦斯富集区时，回风隅角处可能产生瓦斯积聚。
对此，可局部加强通风进行释放回风隅角处的瓦斯。
矿井初期北1采区开采期间，新鲜风流由+205m主平硐进入，经人行暗斜井到达-50m水平运输大巷，矿井北翼运输大巷，北1采区下部车场，北1采区轨道上山区段运输巷道，采煤工作面后，经煤层区段回风巷道，回风石门，总回风巷，然后经北风井排出地面。
当矿井正是投产后，矿井两翼分两个采区同时开采时，经主平硐进入的新鲜风流一部分沿原来的路线到达矿井北翼采煤工作面，然后经北风井排出地面；另一部分经矿井南翼主输大巷到达南翼投产采区，经采区下部车场上至采区轨道上山经下顺槽到达采煤工作面，乏风再经上顺槽，采区回风石门到达南翼总回风大巷，经南风井排出地面。
6.1.5掘进通风及硐室通风
①掘进通风
掘进工作面配备JBT1－51－2型局部扇风机，风量145～245
，风压1177～2450Pa，各掘进工作面均设有专用回风巷，讲乏风直接导入回风巷，实现独立通风。
顺槽巷道采用双巷掘进，以减轻局部扇风机的工作难度。
②硐室通风
井下爆破材料发放硐室、蓄电池电机车充电硐室，利用矿井负压设立单独的回风系统，实现独立通风。
轨道上山绞车房、架空人车机电硐室、中央变电所、消防材料库等硐室，利用矿井负压有足够的新鲜风流通过，以确保生产安全，改善硐室工作环境。
6.2风量计算与风量分配
6.2.1按井下同时工作的最多人数计算
＝4×158×1.35
＝853.2
……………………………………………………（28）
其中，
——矿井总需风量，
——井下同时工作的最多人数，人
4——每人每分钟供风标准，
——矿井通风系数，包括矿井内部漏风和分配不均匀等因素。
此处取1.35
6.2.2按平均日产1吨煤每昼夜实际涌出或预计涌出的瓦斯量计算
=0.0926×27.1×636×1.35×0.7
=1508
……………………………………………………（29）
其中，
Q——矿井总供风量，
——矿井瓦斯相对涌出量，m3/t
T——矿井平均日产量，t/d
K——瓦斯涌出不均衡系数，K＝1.35
0.7——矿井瓦斯抽放率，按30％计算
6.2.3按采煤、掘进和独立通风硐室需风量计算
……………………………（30）
其中，
——采煤工作面实际需风量总和，
——掘进工作面实际需风量总和，
——独立通风硐室实际需风量总和，
——除采掘硐室外其它需风量总和，
——矿井通风系数，包括矿井内部漏风和分配不均匀等因素。
此处取1.15
由于矿井煤层瓦斯含量高，工作面瓦斯涌出量大,经计算工作面通风能力满足要求困难，因此，要求进行瓦斯抽放。
要求本煤层瓦斯抽放率达到30％。
抽放后工作面实际需风量为600
掘进工作面150
，独立回风硐室120
，其它用风120
，按分别法计算出的矿井总需风量为1138.5
。
6.2.4按规定和需要进行风量分配
通过上述三种计算方法，矿井总风量取其中最大者，因此矿井总风量为1508
。
风量分配为：
矿井初期工作面700
，掘进工作面200
，独立回风硐室150
，其他用风150
；困难时期需风量为工作面820
，掘进工作面260
，独立回风硐室170
，其他用风170
。
6.2.5风量调节的方法和措施
①通风设施
为保证采掘工作面及各用风地点风量，并使风流按规定线路流动，在各巷道的相应地点设置有风门、调节风窗、密闭墙等通风设施。
南、北两回风立井均设有防爆门。
②防止漏风和降低风阻的措施
1）矿井建成后，进、回风井之间和主要的进回风巷之间的每个联络巷等地点要砌筑永久性风墙，要行人和通矿车的巷道安设两道连锁的正向风门和两道反向风门，以防漏风。
2）矿井开拓系统、开采顺序和回风方式有利于防止漏风。
本矿井主要进回风巷道均设在煤层底板的灰岩中，避免了因顶板压力采动影响使煤柱发生裂隙而漏风；开采顺序为下行式，有利于抑制漏风，提高有效风量率。
3）提高通风构筑物的质量，加强通风构筑物的严密性是防止矿井通风的基本措施。
4）降低风阻，平衡风压是减少漏风的一个重要措施。
在井巷施工中，采用光面爆破，减少巷道表面粗糙度，以降低摩擦风阻。
在井巷转弯地点，以斜线或圆弧形式连接，以减少局部阻力，另外，在生产过程中，从通风系统的安全、经济性出发，根据实际情况，可酌情考虑安设辅助扇风机降低用风地点的风阻，平衡风压。
6.3矿井通风阻力计算
6.3.1确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力
摩擦阻力计算公式：
……………………………………………………（31）
其中，
——摩擦阻力，
——摩擦阻力系数，
——井巷长度，m
——井巷净断面周长，m
——通过井巷的风量，
——井巷净断面积，
经计算：
南回风立井、北回风立井通风容易时期和通风困难时期的通风阻力、风量计算结果见表6.1。
表6.1风量、通风阻力计算结果表
回风井
通风容易时期
通风困难时期
风量（m3/s）
通风阻力（Pa）
风量（m3/s）
通风阻力（Pa）
南回风立井
22
380.07
30
707.05
北回风立井
22
377.07
30
701.98
通风阻力计算见表6.2、表6.3、表6.4和表6.5。
表6.2南风井通风容易时期通风阻力计算表
序号
巷道名称
断面形状
支护方式
阻力系数a
净周长（m）
巷道长（m）
净断S（m2）
风量Q（m3/s）
阻力h（Pa）
风速V（m/s）
1
+205m主平硐
半园拱
花碹
0.007
11.5
1119
9.0
22
59.82
2.44
2
暗斜井
半园拱
花碹
0.007
10.4
680
7.6
20
45.11
2.63
3
南翼运输大巷
半园拱
裸巷
0.008
12.0
300
9.9
10
2.97
1.01
4
南翼采区上山
半园拱
裸巷
0.008
10.2
617
7.3
9
10.48
1.23
5
2采区下顺槽
梯形
金属支架
0.020
8.4
300
4.3
8
40.57
1.86
6
2采区工作面
矩形
金属支架
0.035
6.5
120
2.54
7
81.63
2.75
7
2采区上顺槽
梯形
金属支架
0.020
8.4
300
4.3
8
40.57
1.86
8
南翼总回风巷
半园拱
裸巷
0.008
10.2
2500
7.1
10
57.0
1.41
9
南回风立井
圆形
混凝土
0.004
9.6
480
7.06
10
5.24
1.42
10
南立井引风道
圆形
混凝土
0.004
7.1
35
3.6
10
2.13
2.78
11
小计
345.52
12
加10％局部阻力
34.55
13
合计
380.07
表6.3南风井通风困难时通风阻力计算表
序号
巷道名称
断面形状
支护方式
阻力系数a
净周长（m）
巷道长（m）
净断S（m2）
风量Q（m3/s）
阻力h（Pa）
风速V（m/s）
1
+205m主平硐
半园拱
花碹
0.007
11.5
1119
9.0
30
111.21
3.33
2
暗斜井
半园拱
花碹
0.007
10.4
680
7.6
28
88.41
3.68
3
南翼运输大巷
半园拱
裸巷
0.008
12.0
300
9.9
14
5.82
1.42
4
南翼采区上山
半园拱
裸巷
0.008
10.2
617
7.3
13
21.87
1.78
5
2采区下顺槽
梯形
金属支架
0.020
8.4
300
4.3
11
76.70
2.56
6
2采区工作面
矩形
金属支架
0.035
6.5
120
2.54
10
166.59
3.93
7
2采区上顺槽
梯形
金属支架
0.020
8.4
300
4.3
10
63.39
2.33
8
南翼总回风巷
半园拱
裸巷
0.008
10.2
2500
7.1
13
96.33
1.83
9
南回风立井
圆形
混凝土
0.004
9.6
480
7.06
13
8.85
1.84
10
南立井引风道
圆形
混凝土
0.004
7.1
35
3.6
13
3.60
3.61
11
小计
642.77
12
加10％局部阻力
64.28
13
合计
707.05
表6.4北风井通风容易时期通风阻力计算表
序号
巷道名称
断面形状
支护方式
阻力系数a
净周长（m）
巷道长（m）
净断S（m2）
风量Q（m3/s）
阻力h（Pa）
风速V（m/s）
1
+205m主平硐
半园拱
花碹
0.007
11.5
1119
9.0
22
59.82
2.44
2
暗斜井
半园拱
花碹
0.007
10.4
680
7.6
20
45.11
2.63
3
北翼运输大巷
半园拱
裸巷
0.008
12.0
300
9.9
10
2.97
1.01
4
北翼采区上山
半园拱
裸巷
0.008
10.2
617
7.3
9
10.48
1.23
5
2采区下顺槽
梯形
金属支架
0.020
8.4
300
4.3
8
40.57
1.86
6
2采区工作面
矩形
金属支架
0.035
6.5
120
2.54
7
81.63
2.75
7
2采区上顺槽
梯形
金属支架
0.020
8.4
300
4.3
8
40.57
1.86
8
北翼总回风巷
半园拱
裸巷
0.008
10.2
2500
7.1
10
57.0
1.41
9
北回风立井
圆形
混凝土
0.004
9.6
480
7.06
10
2.51
1.42
10
北立井引风道
圆形
混凝土
0.004
7.1
35
3.6
10
2.13
2.78
11
小计
342.79
12
加10％局部阻力
34.28
13
合计
377.07
表6.5北风井通风困难时期通风阻力计算表
序号
巷道名称
断面形状
支护方式
阻力系数a
净周长（m）
巷道长（m）
净断S（m2）
风量Q（m3/s）
阻力h（Pa）
风速V（m/s）
1
+205m主平硐
半园拱
花碹
0.007
11.5
1119
9.0
30
111.21
3.33
2
暗斜井
半园拱
花碹
0.007
10.4
680
7.6
28
88.41
3.68
3
北翼运输大巷
半园拱
裸巷
0.008
12.0
300
9.9
14
5.82
1.42
4
北翼采区上山
半园拱
裸巷
0.008
10.2
617
7.3
13
21.87
1.78
5
1采区下顺槽
梯形
金属支架
0.020
8.4
300
4.3
11
76.70
2.56
6
1采区工作面
矩形
金属支架
0.035
6.5
120
2.54
10
166.59
3.93
7
1采区上顺槽
梯形
金属支架
0.020
8.4
300
4.3
10
63.39
2.33
8
北翼总回风巷
半园拱
裸巷
0.008
10.2
2500
7.1
13
96.33
1.83
9
北回风立井
圆形
混凝土
0.004
9.6
230
7.06
13
4.24
1.84
10
北立井引风道
圆形
混凝土
0.004
7.1
35
3.6
13
3.60
3.61
11
小计
638.16
12
加10％局部阻力
63.82
13
合计
701.98
6.3.2计算矿井通风最容易时期的最大等积孔和最困难时期的最小等积孔
计算公式：
………………………………………………………（32）
其中，
A——等积孔，m2
Q——矿井总风量，m3/s
H——矿井通风阻力，Pa
等积孔计算结果见表6.6。
表6.6等积孔计算结果表
回风井
通风容易时期
通风困难时期
南回风立井
1.34m2
1.34m2
北回风立井
1.35m2
1.35m2
以上计算结果显示矿井两翼回风井通风阻力均为中等阻力，通风难易程度均为中等。
6.4矿井安全
6.4.1煤与瓦斯突出的预防措施
防止瓦斯突出，可以根据“探、排、引、堵”的方法来防治。
①探明地质构造。
在掘进工作面的前方和两侧打超前钻孔，探明含有大量瓦斯的断层、断裂和溶洞，以及它们的位置、范围和瓦斯情况。
②排放（或抽放）瓦斯。
如探明的高压瓦斯带范围不大，含量不多时，可让其自然排放。
若范围较大，瓦斯量较多时可将钻孔封堵，接入瓦斯管路进行抽放。
③将瓦斯引至回风流。
当喷出瓦斯的裂隙范围小和瓦斯量不大时，可用金属罩或帆布将喷瓦斯的裂隙盖住，然后在罩上接风筒或管子将瓦斯引至回风流，以保证工作面放炮、掘进的安全。
④封堵裂隙。
喷出瓦斯的裂隙较小，瓦斯量较少时，可用黄泥或其他材料封堵裂隙，防止瓦斯喷出。
对于煤与瓦斯突出的防治措施有下列几种。
①钻孔排放瓦斯。
钻孔排放瓦斯是掘进工作面揭煤时的一种措施，从掘进工作面距煤层10m以外，开始向煤层打钻孔，使煤层中的瓦斯从钻孔中自然排放出来，降低瓦斯压力，达到预防突出的目的，钻孔超前掘进工作面的距离不得小于5m。
在揭开煤层之前，掘进工作面和煤层之间必须保持一定的岩柱，然后一次崩开石门的全断面岩柱和煤层全厚。
②震动性放炮。
震动性放炮也是掘进工作面揭煤时防止煤于瓦斯突出的一种措施。
它时在掘进工作面增加炮眼数目，加大装药量，全断面一次爆破，人为地诱发煤与瓦斯突出，以避免用一般爆破方法容易发生延期性突出。
③水力冲孔。
水力冲孔是在安全岩柱（或煤柱）地保护下向煤层打钻孔，用压力水通过钻杆冲击煤体，边钻边冲，使煤、瓦斯和水一起从钻杆与孔壁之间流出，从而将煤与瓦斯突出地能量逐步地释放出来。
6.4.2瓦斯爆炸的防治措施
严格执行放炮制度，按规程要求放炮；保证足够的风量，促使通风可靠；坚持正规瓦斯检查制度，有局部瓦斯积聚要及时处理。
矿井生产过程中，要加强通风，保证矿井供风量，用足够的风量把瓦斯浓度稀释到《国家煤矿安全规程》中规定的浓度以下。
当瓦斯浓度超限时，必须及时进行处理。
加强瓦斯检查，准确地掌握矿井空气中的瓦斯含量。
利用瓦斯检测成套系统，随时井下通风情况。
井下严禁使用明火；各种电气设备应使用防爆型或安全火花型的，对其防爆性要经常检查，不符合要求的要及时更换。
严格管理火区，防止密闭墙漏风，并定期测定火区温度。
6.4.3煤尘爆炸的防治措施
防止煤尘爆炸地措施分为降尘措施、防止引燃措施和隔爆措施。
降尘措施。
煤层注水。
煤层注水是在回采前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体地内部，增加煤层地含水量，以减少开采时地煤尘生成量。
防止引燃措施。
禁止在井下抽烟，电气焊等，井下用地电气必须防爆。
隔爆措施。
隔爆措施是将已经发生了地煤尘爆炸限制在较小地范围内，阻止其继续恶性传播与发展，可以用装设在巷道中地岩粉棚或水棚来达到此目的。
6.4.4矿井水灾的预防
井下防水可采取探、放、隔、截、堵等综合措施。
①探水
掘进工作面接近含水断层、河流等遇到透水象征时，坚持“有疑必探、先探后掘”的原则用探水钻机进行探水。
②放水
当探到水源后，要设法将水有计划地放出来，解除水地威胁，可采用探水钻孔放水。
③隔水
当水源不能很快疏干的话，在水源和采空区之间或隔水断层两侧预留一定尺寸的煤柱，将水源与回采区隔开。
④截水
为了使井下水泵房、变电所等局部地点的不致被涌水波及，需要在适当地点建筑水闸门和水闸墙。
⑤堵水
如果井下水量过大，可利用水泥浆或化学浆液通过钻孔将水的通路、裂隙或巷道充填胶结，从而达到堵住补给水源的目的。
6.4.5矿井火灾的预防
①防止漏风
漏风是造成煤炭自燃发火地重要原因之一。
往往在通风不良，通风系统混乱和漏风严重地地方易于发生自燃。
因此，要正确选择通风系统，加强通风管理，提高通风构筑物地质量，减少漏风。
②预防性灌浆
在开采前，进行预防性灌浆是预防煤炭自燃地有效措施。
用水、黄泥和砂子按一定比例配合制成泥浆，利用泥浆泵通过泥浆管将泥浆泵送到可能发生自燃地采空区。
泥浆中的固体物质沉积下来，水则流到邻近的巷道排出。
泥浆中的固体物质将残留的碎煤包裹起来，隔绝空气，防止煤炭氧化。
对于已经自燃的煤炭也能起到冷却散热的作用，并能堵塞采空区的漏风通路，从而可以预防煤炭自燃。
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