十一矿通风设计精品版.docx

1、十一矿通风设计精品版第一章 矿井基本概况一、井田范围及储量：十一矿位于平顶山市区西部，距市中心13公里香山寺南麓。井田处在煤田李口向斜的西南端，东起50号勘探线与平煤集团公司五矿相邻，西至59号勘探线以凤凰岭断层为界，南部为各组煤层露头，北部为无限煤田，目前二水平开采下限为-800M水平。矿井东西走向长为6.6Km,南北倾斜宽为3.5Km,井田范围为23.5KM。十一矿井田现有地质储量2.21亿t，工业储量2.11亿t，可采储量1.53亿t。二、矿井生产能力：矿井设计能力为120万吨，根据豫煤行2005576号文“河南省煤炭工业局关于确定煤矿通风及综合能力核定结果的通知”十一矿核定通风能力24

2、2万t/a，核定矿井综合能力180万t/a。2005年原煤生产将达到175万吨，矿井现有两个水平（-180水平、-593水平），三个生产采区，即己二采区、丁二采区、丁戊六采区联合生产。2006年度矿井将在上述三个采区内从事采掘作业，计划产量为175万吨。三、矿井通风方式：矿井通风方式为中央分列抽出式通风，即广场内两个立副井进风，一个斜风井回风。矿井主要通风机为BDK-8-NO28高效对旋风机两台（一台备用），其电机功率为500KW2，转速为739转/min，现风叶角为27.5度，矿井需风量9650m/min，矿井总排风量为11380m/min。四、矿井开拓方式：矿井开拓方式为立井底板水平运输大

3、巷石门贯穿各组煤层。两个水平开拓全井田，一水平副井标高-180m，二水平副井落底标高-593m，水平以上、下山方式布置。五、开拓方案：（1）丁二采区：本着减少工程量，优化系统，兼顾丁六采区及丁二下部采区的开发，故在采区内布置三条上山分别为：轨道上山、皮带上山、回风上山。二水平丁戊石门与-593西大巷连通。将三条上山布置在丁5-6煤层底板灰岩中。使轨道上山、皮带上山与丁六轨道下山、皮带下山接轨，回风上山与丁六总回连通。（2）己二采区：根据己二采区所处的位置与层位，本着简化系统，减少工程量，缩短工期，早见效益的原则，兼顾下部采区的开发，首先重点对三条下山的位置进行选择。将皮带下山、回风下山布置在己

4、16-17煤层底板灰岩中，并使三条下山直接与己二上山采区的三条上山接轨，三条下山（两煤一岩）正倾斜布置，轨道下山在皮带下山的西侧，回风下山布置在皮带下山东侧。三条下山沿煤层侧斜方向布置在采区中部，上部分别与己二上山采区的三条上山及-593西大巷，石门连通。六、矿井瓦斯、水文地质：矿井从84年定为高沼矿井以来，一直按高沼矿井进行瓦斯管理，2005年矿井瓦斯鉴定相对涌出量7.09M/t.d,绝对涌出量22.19M/min,其中二水平瓦斯相对涌出量为10.64M/t.d，绝对涌出量为11.58M/min,二水平担负全矿全年产量80以上。且二水平埋深大、矿压大、瓦斯动力大、局部区域有动力现象，矿井现在

5、仍按高突矿井管理。矿井水主要来自寒武系灰岩熔岩裂隙水、顶底版砂岩承压水和大气降水三部分。建矿以来矿井最大涌水量为3497M/h。最小涌水量为340M/h，矿井受大气降水影响较为敏感，其原因为矿井煤层露头正处在青石山与香山、红石岩相交的底凹处，又加之地方矿和小煤窑在浅部开采所造成的塌陷区和裂隙带，大气降水很容易在低洼处积存和通过裂隙渗入井下。2005年矿井最大涌水量为1892M/h，其中-180水平最大涌水量为1002M/min。七、煤层自燃倾向性： 十一矿属I级自然发火矿井，其目前开采的丁组煤层、己组煤层均有自燃倾向性，发火期23个月，在生产过程中，曾发生从揭煤到着火期只有18天的案例。从19

6、80年3月25日，己16-17-11060架子后发生煤层自燃火灾以后，累计百万吨发火1.89次。八、各煤层爆炸指数我矿所开采的丁、戊、己三组煤层，经过多次煤样鉴定，煤尘爆炸指数为丁组煤层37.40%；己组煤层为33.40%；戊组煤层为38.89%。鉴定数据证明，我矿所开采的丁、戊、己三组煤的爆炸指数均大于10%，有爆炸的危险性。第二章 矿井通风系统优化设计的可行性论证第一节 矿井通风系统优化设计背景2006年是我矿二次改扩建工程全面铺开的第二年，中央回风立井、西翼回风立井、西翼进风立井全面开工。矿井通风系统面临的压力大，开拓头数多，掘采比例偏大，采面交替时间过长，生产基建争风。整个矿井只有一组

7、主要通风机，若发生矿井灾变，其抗灾性差。整个矿井只有一个回风井，内部虽然分区通风，但丁六、丁二采区实际上为串联式通风，造成通风网络不合理，一旦出事故，波及面广，受灾面积扩大，不便于救灾。矿井进回风路线长，风阻大。随着己二采区向-1000米水平延伸，丁、戊、己组煤层生产量逐步增大，通风线路越来越长，阻力越来越大，通风越来越困难。另外改扩建工程全面投入，生产与基建争风矛盾突出。己二采区西翼目前主体工程贯通，形成了独立的进回风系统。但2006年工程计划己二轨道下山、皮带下山、回风下山要向-900水平延伸，这对于高瓦斯矿井、容易自然发火矿井来说，增大了通风管理难度。丁二采区专回没有与中央回风井形成完整

8、的通风系统之前，仍与丁六采区共用回风系统，两个采区的通风完整性差，而进回风分别在-180、-440、-593水平交叉，靠风门控制环节多，稳定性差，也消弱了本采区和丁六采区的抗灾能力，在这个系统内，任何一个采区自然灾变将影响到另一个采区。所以必须对矿井通风系统优化，使通风系统更合理，更有效的为全矿井服务。第二节 方案确定的基本原则根据平煤集团十一矿关于2004年度矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定的报告，矿井相对涌出量为7.18 m3/t，绝对涌出量为24.9m3/min；其中己二采区相对涌出量10.23 m3/t，绝对涌出量17.1m3/min，占全矿井的68.7%，属于高瓦斯采区。1、煤层自燃

9、倾向性丁5-6煤层自燃发火期为23个月，煤层自燃等级为二级；己16-17煤层自燃发火期为1个月，煤层自燃等级为二级；戊9-10煤层自燃发火期为23个月，煤层自燃等级为二级；矿井自燃危险等级为容易自燃。2、发火及煤尘爆炸性十一矿丁5-6煤层煤尘爆炸指数为39.042.46%。己16-17煤层煤尘爆炸指数为26.4535.48%；戊9-10煤层煤尘爆炸指数为39.2144.0%。3、地温本井田大部分区域地温正常。已组煤730m970m为局部高温区域，原始岩温在32.441.6之间，属一级高温区。970m1100m原始岩温属二级高温区。4、通风系统方案制定原则：1）保证矿井实现按需分风；2）保证主要

10、通风机安全稳定运转；3）从实际出发，尽量利用已有的设备设施和井巷；4）方案可行，有实施的可能。在2006年的生产布局条件下，考虑了如下增风对策： 利用现有风机 改造风机动轮 利用已有风机联合运行改造通风系统，主要是回风系统第三节 通风系统一、十一矿通风方式根据十一矿的地形条件，由于煤层倾角大、埋藏深，走向长度不大，故采用中央并列式。因为它的开采顺序一般为前进、区内后退式回采，所以采用这种通风方式和其他方式相比，它的总回风石门长度小，开掘费用低；两井筒集中，便于开掘，开掘费用少；便于贯通、工期短，初期投资较少，出煤较快的优点。同时它的护井煤柱较少，便于井筒延深，为深部通风的准备工作提供有利条件。

11、二、矿井的通风方法由于十一矿煤田地表没有塌陷区，小煤窑分布较少。因为要采用立井提升，为了减少漏风决定采用抽出式通风。因为采用抽出式通风使井下风流处于负压状态，一旦主扇因故停止运行时，井下风流的压力提高，有可能使采区瓦斯涌出量减少，比较安全。而压入式通风使井下风流处于正压状态，当主扇停转时，风流压力降低，有可能使采区瓦斯涌出量增加。1) 主要通风机参数矿井安装两台型号为BDK-8-28主要通风机，转速n=750r/min，电机型号：YBFe630S18 ，功率500kW2。目前运行的叶片安装角：前级30后级25，平均27.5（实际为32.5）。2) 主要通风机工况点目前主要通风机风量10920m

12、3/min（182 m3/s），负压 1813Pa（185mmH2O），矿井风阻为R0.05473kg/m7。第四节 方案比较、分析1、方案一1）、生产布局根据规划，2006年矿井有三个采区，即丁戊六采区、丁二采区和己二采区；有丁5-6-22061采面、丁5-6-22101采面和己16-17-22071采面三个采煤工作面，18个掘进工作面，其中丁组10个掘进工作面，己组8个掘进工作面。2）、方案主要内容将丁六轨道下山（872m）和丁六总回巷道（305m）断面由7.8 m2扩至14m2；将暗斜井（287m）断面由8 m2扩至14m2。3）、配风井负压由4110Pa降至3721Pa，降低389Pa

13、；若风机效率按80%，电机效率按96%计算，则其功率将达1076kw，已超出现有电机的额定功率（1000kW），故该方案不可取。 2、方案二1）、生产布局该方案生产布局同方案一。2）、方案主要内容扩大丁六轨道下山（872m）的断面7.8 m2至10.8m2； -180主石门和-180西大巷改为回风巷；3）、模拟结果从模拟结果知：风量218.3 m3/s （13098m3/min）时，矿井负压3375Pa（降阻前4110 Pa）。根据发动机研究所风机厂校验，考虑电机功率10%的富余量的条件下，所需轴功率为1109.4kw，大于现有电机额定功率1000kw的承受能力。因此，该方案也不可取。（二）、

14、调整生产布局根据方案一和方案二的模拟结果和风机的特性估计算，电机功率可能超过1000kw（分别为1076 kw、1109.4kw）。即单靠扩巷降阻不能实现改造目标。因此，考虑在降阻的同时，适当调整生产布局。由于将丁六轨道下山巷道断面由7.8m3扩至14m3有一定的难度，而将其扩至10.8m3较容易实现；且将-180主石门和-180西大巷改造为回风巷，只需增加6道风门就可实现。因此，在方案二为基础上考虑了四种调整布局方案。1、方案三1）、生产布局根据规划，2006年矿井有三个采区，即丁戊六采区、丁二采区和己二采区；有丁5-6-22061、丁5-6-22101和己16-17-22071三个采煤工作

15、面；18个掘进工作面，其中丁组8个掘进工作面，己组10个掘进工作面。2）、方案描述 调整丁组和己组的生产布局，在方案二的基础上，丁组减少两个掘进工作面（由10个减为8个），己组增加两个掘进工作面（由8个增为10个）。3）、模拟结果根据模拟结果，风量为228.7 m3/s （13722m3/min）时，矿井负压为3359Pa。由此可见，该方案模拟结果负压已超出3000Pa的要求。2、方案四从方案三的解算结果看出，丁戊只能适量增风，为了扩大生产，可将采掘重心转向己组。为此，了解丁戊组少量增风，己组扩大生产后，矿井通风系统的状况。1）、生产布局矿井有丁5-6-22061、丁5-6-22101和己16

16、-17-22071三个采煤工作面，18个掘进工作面。2）、方案描述将丁戊组掘进工作面数量由10个减少到6个；同时增加己组掘进工作面数量，由8个增加到12个。目的是通过进一步调整生产布局，寻求解决方案。3）、模拟结果模拟结果为：风量235.4 m3/s（14124m3/min）时，负压3088Pa。所需电机功率1039kw（电机效率96%、风机效率80%、富余系数10%）。电机功率超过额定功率，此方案不可行。（实际风机效率很难达到80%）3、方案五由于三、四两个方案矿井的负压分别为3359Pa和3088Pa，超过3000 Pa；所需电机功率分别为1160kw、1039kw，超过1000 kw目标

17、。因此，电机功率是限制矿井通风能力的主要因素。为此提出减少掘进工作面的方案。1）、生产布局采区和采煤工作面同方案二，16个掘进工作面，其中丁组8个掘进工作面，己组8个掘进工作面。2）、方案描述调整丁组和己组的生产布局，在方案二的基础上，丁组减少两个掘进工作面（由10个减为8个），己组掘进工作面数量不变。3）、模拟结果从模拟结果知，风量为208.6 m3/s （12516m3/min）时，矿井负压为3002Pa。此时丁组回风92.1m3/s（5526m3/min），己组回风110.6m3/s（6636m3/min）。经风机厂对功率校验：电机功率为947.68kw，满足要求。4、方案六从方案五的解

18、算结果看出，适当控制丁组用风是2006年改扩建要考虑的重要问题。为了加速二水平的开拓，决定优化丁戊组采掘布局，为此提出了方案六。1）、生产布局丁六采区两个煤巷掘进工作面；丁二采区两个综采工作面，两个煤巷掘进工作面，四个岩巷掘进工作面 己二采区一个综采工作面，四个煤巷掘进工作面，四个岩巷掘进工作面2）、方案描述考虑丁组供风相对困难，而又不影响二水平的开拓，提出在方案二的基础上将二水平运输石门掘进采用串联通风，并适当减小丁二下山掘进供风；3）、模拟结果该方案的模拟结果为：风量212m3/s（12528m3/min）时，负压2893Pa，根据估算所需电机功率约945kw。从中看出，布局调整优化后，既

19、可实现加快二水平的开拓，又可保证矿井通风满足要求。5、方案七1）、生产布局采区和采煤工作面数同方案一。2）、方案描述暂缓戊9-0-22040机巷、丁5-6-22022机巷和丁5-6-22022风巷掘进。丁组7个掘进工作面，己组8个掘进工作面。3）、模拟结果该方案的模拟结果为：风量203.8 m3/s（12228m3/min）时，负压2801Pa，根据估算所需电机功率约743kw。6、方案八1）、生产布局采区和采煤工作面数同方案一。2）、方案描述暂缓丁5-6-22022机巷掘进、丁5-6-22022风巷掘进。这样丁组共8个掘进工作面，己组共8个掘进工作面。方案七通风系统的基础网络图如图1所示。3

20、）、模拟结果模拟结果见表1。该方案的模拟结果为：风量213 m3/s（12798m3/min）时，负压3373Pa，根据估算所需电机功率约937kw。（二）结果分析有模拟结果可知：1、调整生产布局，即适当减少丁组用风（己组可适当增加用风），有利于矿井通风系统总阻力的降低。2、丁六轨道下山、丁六总回及暗斜井断面7.8 m2扩至14m2后，矿井负压由4110Pa降至3721Pa，降低389Pa。3、按照要求，将最有可能实施的方案二和方案六的解算结果，进行电机功率核算，按照富余系数取10%，所需功率分别为：1109.4kw和947.68kw。4、方案五和方案六的风量、风压和电机功率基本满足要求。但由

21、于将-180主石门和-180西大巷改造为回风巷，需增设约6道风门，且这6道风门均处于总进与总回之间。这6道风门将会给通风管理带来了很大的困难。按照方案六的计算结果，系统的最大阻力路线是：新副井-593西大巷丁组二水平石门二水平丁戊石门丁二皮带上山丁5622061机巷丁5-6-22061工作面丁5622061风巷丁二四区段车场丁二轨道上山丁六采区下车场丁六轨道下山丁六总回暗斜井南风井（斜井）。5、方案七和方案八的风量、风压和电机功率基本满足要求。该方案克服了主要进回风巷之间存在风门、给通风造成困难的问题。结合方案比较，最后确定实施方案6的结算结果。考虑丁组供风相对困难，而又不影响二水平的开拓，提

22、出在方案二的基础上将二水平运输石门掘进采用串联通风，并适当减小丁二下山掘进供风；第三章 矿井需风量计算我矿生产能力在30万吨/年以上，且为高瓦斯矿井，因此我矿采用方法二（由里向外核算法）进行通风能力核定。生产矿井需要风量按各采煤、掘进工作面，硐室及其它巷道等用风地点分别进行计算。现有通风系统必须保证各用风地点稳定可靠供风。第一节 采煤工作面需要风量计算高瓦斯矿井按照瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算1）、丁5-6-22101采面(综采)根据煤矿安全规程规定，按回采工作面回风流中瓦斯（或二氧化碳）的浓度不超过1%的要求计算：Q采=100q采KCH4式中：Q采-回采工作面实际需要风量，m3/min；q采

23、-回采工作面回风巷风流中瓦斯（或二氧化碳）的平均绝对涌出量，m3/min；丁5-6-22101采面实际配风量为1020 m3/min，回风巷风流中瓦斯的平均浓度为0.59%。则 q采=10200.59%=6.01（m3/min）KCH4-采面瓦斯涌出不均衡通风系数。（正常生产条件下，连续观测1个月，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值）。回风巷风流中瓦斯的最大浓度为0.68%，平均浓度为0.59%。则丁5-6-22101采面日最大绝对瓦斯涌出量为10200.68%=6.93（m3/min）月平均日瓦斯绝对涌出量为10200.59%=6.01（m3/min）则 KCH4=6.93/

24、6.01=1.15Q采=1006.011.15 =691.15（m3/min）按工作面温度选择适宜的风速进行计算Q采=60V采S采 （m3/min）式中： V采-采煤工作面风速，取2.1m/s；S采-采煤工作面的平均断面积，7.72m2 。则 Q采=602.27.72 =1020（m3/min）按回采工作面同时作业人数计算需要风量每人供风不小于4 m3/minQ采4N（m3/min）式中： N-工作面最多人数，丁5-6-22101采面取100人则 Q采4100=400（m3/min）根据以上计算丁5-6-22101采面实际需要风量1020m3/min。按风速进行验算：15S Q采240 S（m

25、3/min）式中：S-工作面平均断面积，7.5m2。则 112.5 10204N（m3/min）式中： N-工作面最多人数，己16-17-22071采面取100人则 Q采4100=400（m3/min）根据以上计算己16-17-22071采面实际需要风量1350m3/min。按风速进行验算：15S Q采240 S（m3/min）式中：S-工作面平均断面积，9.7m2。则 145.5 13504N（m3/min）式中： N-工作面最多人数，丁5-6-22061采面取100人则 Q采4100=400（m3/min）根据以上计算 丁5-6-22061采面实际需要风量910m3/min。按风速进行验算

26、：15S Q采240 S（m3/min）式中：S-工作面平均断面积，8.4m2。则 1269102016（m3/min）说明符合要求。=1020+1350+910=3280m3/min）第二节 掘进工作面的需要风量计算1）、己16-17-22101风巷（掘进机施工）按照瓦斯涌出量计算Q掘=100q掘K掘通式中：Q掘 -单个掘进工作面实际需要风量，m3/min；q掘-掘进工作面回风巷风流中瓦斯（或二氧化碳）的绝对涌出量，m3/min；己16-17-22101风巷实际配风量为270m3/min，回风巷风流中瓦斯的平均浓度为0.1%。则 q掘=2700.1%=0.27（m3/min）K掘通-瓦斯涌出不均衡通风系数。（正常生产条件下，连续观测1个月，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值）。回风流中瓦斯的最大浓度为0.15%，平均浓度为0.1%。则己16-17-22101风巷日最大绝对瓦斯涌出量为2700.15%=0.4m3/min月平均日瓦斯绝对涌出量为2700.1%=0.27m3/min则 K掘通=0.4/0.27=1.48Q掘=1000.271.48=39.96 m3/min；按局部通风机实际吸风量计算需要风量： 煤巷掘进： Q掘= Q扇Ii+15S 式中： Q扇-局部通风机实际吸风量，270m3/min；Ii-掘进工作面同时通风的局部通风机台数。1台