河南理工大学采矿工程矿井通风课程设计必过版.docx

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河南理工大学采矿工程专业（本科）

矿井通风课程设计说明书

姓名：

学号：

学院：

能源科学与工程学院

班级：

采矿班

指导教师：

职称：

二〇一五年六月

摘要

经过大约一个月的努力，这次矿井通风课程设计终于完成了，通过这次课程设计，学会很多，对整个矿井的通风系统都有了大概的了解，并且word，cad等水平也得到了很大的提高，为明年的毕业设计打下了结实的基础。

矿井地质条件，单一煤层，倾角20度，煤层平均厚度4.1m，为III级自燃发火煤层，相对瓦斯涌出量11m/t，为高瓦斯矿井，井田东西长约13220km，南北宽约2km，矿井设计生产能力1.5Mt/a。

井田为立井单水平上下山开拓。

大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用矿车设备。

大采高一次采全高采煤工艺，全部垮落法处理采空区。

按照一井一面布置生产，采掘比1:

2，井下同时工作的最多人数为200人，两翼对角式通风。

，整个矿井总需风量为2996.23m3/min，采煤工作面实际分配1100m3/min；矿井选择BDNo20型轴流式风机。

矿井工作制度采用“三八”制，两班生产、一班准备。

关键词：

立井开拓走向长壁采煤法大采高采煤两翼对角式通风

目录

1矿井概况 1

1.1煤层地质概况 1

1.1.1井田范围 1

1.1.2、矿井生产任务 1

1.1.3矿井开拓与开采 1

1.2巷道布置与采煤方法 1

1.2.1采区巷道布置及生产系统 1

1.2.2采煤方法 2

1.2.3回采巷道布置 2

1.2.4部分井巷特征参数 2

2矿井通风系统拟定 3

2.1矿井通风系统的基本要求 3

2.2矿井通风方式的选择 4

2.2.1现行的矿井通风方式 4

2.2.2矿井通风方式的选择 4

2.2.3矿井通风方式技术和经济比较 5

（1）工程掘进费用比较 6

（4）通风总费用比较 7

2.3矿井通风机工作方法的选择 8

2.3.1自然通风 8

2.3.2机械通风 8

3采区通风 10

3.1通风系统的整体要求 10

3.2采区上山通风系统确定 10

3.2.1输送机上山进风 10

3.2.2轨道上山进风 10

3.2.3本矿井进风上山的选择 11

3.3回采工作面通风方式 11

3.3.1现行的回采工作面通风系统 11

3.3.2本矿井回采工作面的通风系统选择 11

3.3.3上行风与下行风的对比分析 11

4.1掘进工作面通风方式 14

4.1.1压入式通风 14

4.1.2抽出式通风 15

4.1.3混合式通风 15

4.2煤巷掘进工作面需风量 16

4.2.1按压入式通风方式通风时 16

4.2.2按瓦斯涌出量计算 16

4.2.3按人数计算 17

4.2.4炸药量计算 17

4.2.5按风速进行验算 18

5矿井风量计算与分配 19

5.1矿井总风量的计算 19

5.1.1按井下同时工作的最多人数计算 19

5.1.2按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需风量 19

5.1.2.2备用工作面需要风量计算 21

5.1.2.5其他巷道所需风量计算 22

5.1.2.6Kt的确定 22

5.2矿井风量分配 23

5.2.1分配原则 23

5.2.2分配方法 23

5.3风速验算 24

6矿井通风阻力计算 27

6.1矿井通风阻力计算原则 27

6.2矿井通风容易时期和困难时期的确定 27

6.2.1通风最容易时期 27

6.2.2通风最困难时期 28

6.3矿井通风阻力及等积孔的计算 29

6.3.1通风容易时期 30

6.3.2通风困难时期 31

6.3.3通风难易程度判断 32

7矿井通风设备选型 33

7.1通风机选型基本原则 33

7.2自然风压 33

7.3选择主要通风机 33

7.3.1主要通风机工作风压 33

7.3.2主要通风机工作风量 34

7.3.3矿井总风阻 34

7.3.4主要通风机选择 35

7.4电动机 37

7.5电费 37

7.6矿井主要通风设备要求 38

7.7通风附属装置及其安全技术 39

7.7.1通风附属装置 39

7.7.2通风设备的安全技术要求 39

8结论 40

致谢 41

参考文献 42

1矿井概况

1.1煤层地质概况

单一煤层，倾角20°，煤层厚3.9m，相对瓦斯涌出量为11m3/t,为高瓦斯矿井。

该矿井可采煤层属于III级自燃发火煤层，煤层具有爆炸危险。

1.1.1井田范围

设计第一水平深度540m，走向长度13220m,倾斜长度2000m。

1.1.2、矿井生产任务

设计年产量为1.5Mt，矿井第一水平服务年限为50a。

1.1.3矿井开拓与开采

采用立井开拓，井筒置于工业场地之中。

本矿井采用双立井-540m单水平上下山开采。

单水平开采本设计的开采水平设在井田中央的－540米，集中大巷布置在－540m水平开采范围-250～－850m。

主立井采用箕斗提煤；副立井采用罐笼提升矸石，升降人员、设备、材料。

为了均衡矿井初期和后期的生产运输量，缩短通风网路，决定将井筒的位置设于井田中央的位置，采用立井开拓方式开凿二个立井，即主井、副井。

设计主要开拓大巷均布置于煤层底板岩层中，锚喷支护，考虑通风要求，适当加大断面。

其断面均采用半圆拱型，大巷布置在各层煤下部的岩石中便于维护。

矿井为立井开拓，煤炭由运输大巷运至井底煤仓，后经箕斗提升运至地面；物料经副井运至井底车场，经井底车场由电机车牵引运到采（带）区；少量矸石由矿车直接排运到非通行的巷道横贯中。

1.2巷道布置与采煤方法

1.2.1采区巷道布置及生产系统

采区（一采区）倾斜长度为928m，区段平巷采用单巷布置，在回采下区段时，采用留小煤柱的沿空掘巷。

首采区工作面长度取215m，区段上平巷为4.5m，下平巷宽度为4.5m，区段小煤柱宽度约8m。

按照区段的顺序进行开采，开采顺序如下：

一采区→二采区→三采区→四采区。

1.2.2采煤方法

主采煤层选用综采开采工艺，走向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MXA-300/3.8D型双滚筒采煤，平均采高3.35m。

前刮板输送机采用SGZ-830/630，后刮板输送机采用SGZ－764/500。

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。

1.2.3回采巷道布置

工作面回采巷道采用单巷布置；两平巷设计均为梯形断面，断面13.8m2采用沿空掘巷施工。

采用1000mm宽的胶带输送机运煤；无极绳绞车斜巷运料、运设备；辅助运输巷铺设轨道，通过设备车辆。

1.2.4部分井巷特征参数

表1部分井巷尺寸及支护情况

井道名称

井巷特征及支护情况

段面积m2

副井

圆形，罐笼，有梯子间，直径5.5，混凝土碹

17.27

井底车场巷道

拱形，混凝土碹，壁面抹浆

16

主要运输石门

拱形，混凝土碹，壁面抹浆

16

主要运输巷

拱形，混凝土碹，壁面抹浆

16

采区上山

拱形，料石碹

15

工作面平巷

梯形，锚杆，巷道宽度3.5

15

采区车场

拱形，料石碹

15

回风大巷

拱形，混凝土碹，壁面抹浆

8

回风井

混凝土碹，风井直径4m

15.72

2矿井通风系统拟定

2.1矿井通风系统的基本要求

选择任何通风系统，都要符合投产快、出煤较多、安全可靠、技术经济指标合理等原则。

具体地说，要适应以下基本要求：

1．矿井至少要有两个同地面的安全出口；

2．进风井口要有利于防洪，不受粉尘有害气体的污染；

3．北方矿井，井口需装供暖设备；（本矿井即北方矿井，应安装供暖设备）

4．总回风巷要体现“专巷专用”的原则，不得作为运煤、运料、行人通道；

5．工业广场不得受扇风机的噪音干扰；

6．装有皮带机、箕斗的井筒不得作为主要进风井；

2.2矿井通风方式的选择

选择通风方案的考虑因素

选择任何通风方式都需要符合投产较快、出煤较快、安全可靠和技术经济合理等原则。

选择矿井通风方式时，应考虑以下两种因素：

1.技术因素：

煤层赋存条件、埋藏深度、井田特征、矿井瓦斯涌出及自然发火倾向等级。

2.经济因素：

井巷工程量、通风运行费、设备装备费。

2.2.1现行的矿井通风方式

矿井通风方式根据回风井的位置的不同，可分为中央并列式、中央分列式、两翼对角式、采区式和混合式通风中选择，以下为各方案的示意图。

方案一：

中央并列式

风井主副井都位于中央工业广场上，副井进风，风井回风

方案二：

中央边界式

方案三：

两翼对角式

进风井位于井田的中央，回风井设在井田两翼的上部边界

方案四：

分区对角通风方式

每一个分区域内均设置进风井及回风井，构成独立的通风系统

方案五混合式通风方式

混合式是进风井与出风井由三个以上井筒按上述各种方式混合组成。

包括：

中央分列与两翼对角混合式、中央并列与中央分列混合式等。

2.2.2矿井通风方式的选择

下面对这几种通风方式的特点及优缺点适用条件列表比较，见表2.1.

表2.1通风方式比较

通风方式

优点

缺点

适用条件

中央并列式

初期投资较少，工业场地布置集中，管理方便，工业场地保护煤柱少，构成矿井通风系统的时间短

风路较长，风阻较大，采空区漏风较大

煤层倾角大，埋藏深，但走向长度并不大，而且瓦斯、自然发火都不严重

中央边界式

通风阻力较小，内部漏风小，增加一个安全出口，工业广场没有主要通风机的噪音影响，从回风系统铺设防尘洒水管路系统比较方便。

建井期限略长，有时初期投资稍大

煤层倾角较小，埋藏较浅，走向长度不大，而且瓦斯、自然发火比较严重

两翼对角式

封路较短，阻力较小，采空区的漏风较小，比中央并列式安全性更好

建井期限略长，有时初期投资稍大

煤层走向较大，井型较大，煤层上部距地表较浅，瓦斯和自然发火严重的新矿井

分区对角式

通风线路短、几个分区域可以同时施工的优点外，更有利于处理矿井事故、运送人员设备也方便

工业场地分散、占地面积大、精通保护煤柱较多

井田面积较大、局部瓦斯含量大，采区离工业广场比较远。

混合式

井田范围大、多煤层、多水平开采矿井，一般用于老矿井的改造及扩建

2.2.3矿井通风方式技术和经济比较

2.2.3.1技术比较

通过对矿井煤层进行初步分析，该矿井为低瓦斯矿井，开采煤层属于自燃发火煤层，各煤层均具有自燃发火危险性。

井田东西走向长为7.02公里，南北倾斜宽约为2.0公里，煤层倾角平均为20度，煤厚平均4.1米。

综合考虑各种通风方式的优缺点，结合本矿井煤层的实际情况，对比各种通风方式的适应条件，初步判断：

中央边界式和两翼对角式相对于中央并列式、分区对角式、混合式通风有明显的技术优势，能满足该矿井的实际生产需要。

下将进行经济对比，从中央边界式和两翼对角式中选取出最经济的通风方式。

2.2.3.2经济比较

中央边界式和两翼对角式的经济比较主要从巷道开拓费用、巷道维护费用及通风设施购置费用等方面考虑。

（备注：

为了方便比较，减小比较的复杂程度，更加简明的进行经济比较，下述的经济对比中，巷道开拓及维护费用只比较两方案中不同（或多出）巷道，相同巷道不再做经济比较。

两翼对角式，回风大巷工程量：

1300m,回风井工程量：

280+330=610m；

中央边界式，回风大巷工程量：

1531+1409+137=3077m，回风井工程量：

380m。

（1