2015采礦工程大學大田灣煤礦改擴建0.21mta設計-學位論文

圖8-1副斜井提升系統(tǒng)圖圖8-2副斜井提升速度圖、力圖8.2.3主斜井運送人員設備1、設計依據(jù)1）垂高：安設架空乘人裝置的上部標高+345m，下部標高+80m，垂高265m；2）運輸線路傾角：=23°；3）運輸線路斜長：L=678m；4）運輸方式：選用煤礦固定抱索架空乘人裝置，雙側運行方式；5）吊座間距：架空乘人裝置運行速度0.8m/s。根據(jù)計算和架空乘人裝置的實際運行情況，吊座間距取13.56m，架空乘人器每邊設置吊座50個，托繩輪間距8m。每個吊椅（含抱索器）質量=10kg，=吊椅包括所乘人員的質量，85kg。6）礦井最大班下井人數(shù)：取66人。2、設計選型1）運行鋼絲繩選擇計算鋼絲繩每米質量Pk按下式計算：=1.37kg/m式中：—托繩輪轉動阻力系數(shù)，取0.02。初選6×19S+FC-20-1670-特-鍍-右型GB8918-2006標準的牽引鋼絲繩，d=24mm，PK=2.12kg/m，Qd=342000N。2）運行阻力計算（1）上運側運行阻力計算重載時：=2326.9kg空載時：=792.7kg（2）下運側運行阻力計算重載時：=-2117.5kg空載時：=-721.3kg3）繩輪直徑D=60×24=1440mm驅動輪和尾輪直徑選用Φ1.44m。架空乘人裝置傳動裝置及驅動電機均安設在地面。4）選用架空乘人裝置選用RJY37-30/1200(A)型井下架空乘人裝置，配置YB2-250M-4型電機，電機功率37kW。主要技術特征見下表：表3-3-4RJY37-30/1200(A)型井下架空乘人裝置主要技術特征適用傾角（0）輸送方式鋼絲繩運行速度（m/s）安全保護牽引電動機功率（kW）運輸能力（單向）（人/h）抱索器型式最大運輸距離(m)≤30同時雙側≤1.2越位保護；全線路緊急停車。37200～300Ｇ1200架空乘人裝置實際運行速度取1.0m/s，

配套用ZB127-YX礦用隔爆兼本安型音箱、TH24(B)礦用本質安全型電氣操作臺、KXJ1-127礦用隔爆兼本質安全型電氣控制箱、GEJ35礦用本質安全型跑偏開關、ZR(B)礦用架空乘人設備電控裝置。5）鋼絲繩張力計算最小點張力計算：Fmin=1000×2.12×9.81=20797N各點張力計算，因上運行側重載，下運行側空載時，設備總牽引力最大，所以此處張力按上運側重載，下運側空載進行計算：F3＝Fmin=20797NF4＝1.01×F3=21005NF1＝F4+＝21005+2326.9×9.81＝43832NF2＝F3－＝20797－(－721.3×9.81)=27873N5)拉緊裝置拉力F5=F3+F4=20797+21005=28986N，采用重錘拉緊方式。7）校驗電機功率當上運側重載，下運側空載時，設備牽引力最大，此時設備總牽引力=1766.2kg電動機功率為=25.97kW架空乘人裝置配套電機功率37kW，符合要求。8）校驗鋼絲繩安全系數(shù)m===7.8＞6，符合《煤礦安全規(guī)程》第400條規(guī)定。9）校驗架空人車運輸能力單側最大小時運輸能力=162人/h單側最大小時運輸能力大于礦井最大班下井人數(shù)66人，符合規(guī)定。10）校驗架空人車人員運輸時間=34.32min＜60min9礦井通風與安全9.1礦井概況、開拓方式及開采方法9.1.1礦井地質概況大田灣煤礦位于興文縣城144°方向，直距約3km；行政區(qū)劃屬興文縣中城鎮(zhèn)。大田灣煤礦井田平面范圍由4個拐點圈定，礦區(qū)面積2.1115km2，設計開采11號號煤層，煤層傾角42°，平均厚度1.72m，開采深度+400m～-150m。累計查明資源儲量5757kt，已動用459kt，壓覆區(qū)保有儲量1054kt，初步設計可采儲量3439.15kt，設計生產能力210kt/a，服務年限12.6a。設計采用分區(qū)式通風方式，抽出式通風方法。礦區(qū)內地質構造屬中等類型。本設計主要針對11號煤層，在井田范圍內，11號煤層賦存穩(wěn)定，傾角在整個井田內有一定的小變化，但對生產影響較小，平均傾角42°；井田瓦斯絕對涌出量為2.28m3/min，相對涌出量為29.85m3/t，屬瓦斯突出礦井。煤塵無爆炸危險性，11號煤層自燃傾向性等級為Ⅱ級。9.1.2開拓方式井田采用雙斜井單水平煤巷開拓，水平標高為+80m，井田劃分為四個采區(qū)，首采工作面為1101工作面。9.1.3開采方法K7煤層的平均厚度為1.72m，為了設備的有效利用和管理，以及礦井的經濟效益，確定工作面采用一次采全高回采工藝，后退式自然垮落法采煤。井下布置一個工作面，工作面長度為436m。采用單巷掘進，沿空掘巷，上下區(qū)段間不留煤柱?；夭晒ぷ髅嫔a能力為750t/d，每日推進度為3.3m，采用放炮落煤，每班一個循環(huán)，年推進度893m。為了保證生產正常接替，前期準備1101工作面，安排兩個獨立通風掘進頭；后期準備1102工作面。9.1.4變電所、絞車房、泵房房、消防材料庫1、井下變電所為保證礦井供電質量，設計10kV高壓入井。+80m水平主變電所設置在副斜井下部，與水泵房聯(lián)建，有通風繞道與車場相連，形成并聯(lián)通風方式。2、絞車房井下暗斜井絞車房布置在煤層底板巖層中，絞車房布置有通風繞道與車場相連，形成并聯(lián)通風方式。3、泵房礦井在+80m水平設置泵房，泵房設兩個出口，一個通到副斜井，并高出泵房底板7m以上，斜巷的坡度取25°；另一個出口通到泵房附近平巷，形成并聯(lián)通風方式。4、消防材料庫消防材料庫設于+80m水平運輸大巷一側，投產時布置在+200m區(qū)段石門一側，采用加寬式布置，與新鮮風流成串聯(lián)通風方式，有足夠的新鮮風流通過硐室。有足夠的新鮮風流通過硐室。硐室內的氣候條件和工作環(huán)境完全有保證。9.1.5工作制、人數(shù)各工作面均采用三八工作制，即三班采煤和三班掘進。最大班出勤人數(shù)107人，最大班下井人數(shù)66人，除去主、副斜井工作人員，采區(qū)同時作業(yè)人員為60人。9.2礦井通風系統(tǒng)的確定9.2.1礦井通風系統(tǒng)的基本要求選擇任何通風系統(tǒng)，都要符合投產較快、出煤較多、安全可靠、技術經濟指標合理等總原則。具體地說，要適應以下基本要求：（1）礦井至少要有兩個通地面的安全出口；（2）進風井口要有利于防洪，不受粉塵等有害氣體污染；（3）北方礦井，冬季井口需裝供暖設備；（4）總回風巷不得作為主要行人道；（5）工業(yè)廣場不得受扇風機的噪音干擾；（6）裝有皮帶機的井筒不得兼作回風井；（7）裝有箕斗的井筒不得作為主要進風井；（8）可以獨立通風的礦井，采區(qū)盡可能獨立通風；（9）通風系統(tǒng)要為防瓦斯、火、塵、水及高溫創(chuàng)造條件；（10）通風系統(tǒng)要有利于深水平式或后期通風系統(tǒng)的發(fā)展變化。9.2.2礦井通風方式的選擇選擇礦井通風方式時，應考慮以下兩種因素：（1）自然因素：煤層賦存條件、埋藏深度、沖擊層深度、沼氣等級。（2）經濟因素：井巷工程量、通風運行費、設備裝備費。一般而言，新建礦井的通風方式多數(shù)是在中央并列式、中央分列式、兩翼對角式和分區(qū)對角式中選擇。下面對這幾種通風方式的優(yōu)缺點適用條件列表比較，見表9-1。表9-1通風方式比較通風方式中央并列式中央分列式兩翼對角式分區(qū)對角式優(yōu)點初期投資較少，出煤較多，工業(yè)場地布置集中，廣場保護煤柱少通風阻力較小，內部漏風小，增加了一個安全出口，工業(yè)廣場沒有主扇的噪音影響；從回風系統(tǒng)鋪設防塵灑水管路系統(tǒng)比較方便風路較短，阻力較小，采空區(qū)的漏風較小，比中央并列式安全性更好通風路線短，阻力小缺點風路較長，風阻較大，采空區(qū)漏風較大建井期限略長，有時初期投資稍大，后期維護費用大建井期限略長，有時初期投資稍大井筒數(shù)目多基建費用多適用條件煤層傾角大、埋藏深，但走向長度并不大，而且瓦斯、自然發(fā)火都不嚴重煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長度不大，而且瓦斯、自然發(fā)火比較嚴重煤層走向較大（超過4km），井型較大，煤層上部距地表較淺，瓦斯和自然發(fā)火嚴重的新礦井煤層距地表淺，或因地表高低起伏較大，無法開掘淺部的總回風道結合本礦的實際條件：若采用中央并列式，因為礦井采用分區(qū)布置，這樣可以盡早構成風路，少掘開拓巷道。缺點是就后期生產的通風系統(tǒng)而言，通風阻力不斷增大，通風難度增大。但是本井田范圍較大，平均走向長度3km左右，后期通風不能滿足要求；主要是礦井一翼采區(qū)供風不足。綜合以上分析，結合本礦實際條件，本礦屬于高瓦斯突出礦井、煤層為二類自燃煤層，又考慮到井田范圍，走向長度較大。為了保障通風安全，防止瓦斯聚積，同時考慮到礦井通風系統(tǒng)選擇的原則，本設計采用分區(qū)式通風方式、抽出式通風方法。采區(qū)均實施獨立通風，均有貫穿整個采區(qū)的主斜井、副斜井、暗斜井作進風巷，并設有1條回風斜井、回風下山作專用回風巷。采煤工作面風流成“U”型流動。掘進工作面采用局部通風機作壓入式通風。9.2.3礦井主要通風機工作方式的選擇煤礦主要通風機的工作方法基本上分為抽出式與壓入式兩種?，F(xiàn)將兩種工作方法的優(yōu)缺點對比如下：（1）抽出式主要通風機使井下風流處于負壓狀態(tài)，當一旦主要通風機因故停止運轉時，井下風流的壓力提高，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全；（2）壓入式主要通風機使井下風流處于正壓狀態(tài)，當主要通風機停轉時，風流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加，比較危險。（3）采用壓入式通風時，須在礦井總進風路線上設置若干構筑物，使通風管理工作比較困難，漏風較大。（4）在地面小窯塌陷區(qū)分布較廣，并和采區(qū)相溝通的條件下，用抽出式通風，會把小窯積存的有害氣體抽到井下，同時使通過主要通風機的一部分風流短路，總進風量和工作面有效風量都會減少。用壓入式通風，則能用一部分回風流把小窯塌陷區(qū)的有害氣體帶到地面。（5）如果能夠嚴防總進風路線上的漏風，則壓入式主要通風機的規(guī)格尺寸和通風電力費用都較抽出式小。（6）在由壓入式通風過渡到深水平抽出式通風時，有一定困難，過渡時期是新舊水平同時產生，戰(zhàn)線較長，有時還須額外增掘一些井巷工程，使過渡期限拉得過長。如果用抽出式通風，就沒有這些缺點。綜上所述，一般地說，在地面小窯塌陷區(qū)漏風嚴重、開采第一水平和低瓦斯礦井等條件下，采用壓入式通風是比較合適的，否則不宜采用壓入式通風。而礦井生產能力大，且周圍小煤窯較少，采用抽出式通風比較安全，漏風小。因此，根據(jù)礦井的條件，確定該礦井采用抽出式通風。9.2.4采區(qū)通風系統(tǒng)的要求（1）采區(qū)通風總要求：①能夠有效地控制采區(qū)內風流方向、風量大小和風質；②漏風少；③風流的穩(wěn)定性高；④有利于排放瓦斯，防止煤塵自燃和防塵；⑤有較好的氣候條件；⑥安全經濟合理技術。（2）采區(qū)通風的基本要求：①每個采區(qū)必須有單獨的回風道，實行分區(qū)通風，回采面和掘進面都應采用獨立通風，不能串聯(lián)；②工作面盡量避免位于角聯(lián)分支上，要保證工作面風向穩(wěn)定；③煤層傾角大于12°時，不宜采用下行風；④回采工作面的風速不得低于1m/s；⑤工作面回風流中沼氣濃度不得超過1％；⑥必須保證通風設施（風門、風橋、風筒）規(guī)格質量要求；⑦要保證風量按需分配，盡量使通風阻力小風流暢通；⑧機電硐室必須在進風流中；⑨采空區(qū)必須要及時封閉；⑩要防止管路、避災路線、避災硐室和局部反風系統(tǒng)。9.2.5工作面通風方式的選擇工作面通風有上行風和下行風之分，但是本礦井采用帶區(qū)式準備方式，工作面傾角比較大，上行風和下行風的區(qū)別很大。只是進風和回風巷道的選擇對工作面的通風有一定的影響。下面是選擇不同的進風回風巷道進行比較：（1）選擇水平運輸大巷作為進風巷，上部煤層運輸作為回風巷。風流方向和運煤方向相反，容易引起煤塵飛揚，使風流中的煤塵濃度增大；煤炭在運輸過程中所涌出的瓦斯，使進風流中的瓦斯?jié)舛仍龈?，影響工作面的安全條件；輸送機所散發(fā)的熱量，使進風流溫度升高，從而增大工作面的溫度。（2）選擇上部水平運輸大巷作為進風巷，下部煤層運輸巷作為回風巷。選擇上部水平運輸大巷作為進風巷，煤層運輸巷作為回風巷，雖然避免了上一種方式的缺點，但是，膠帶輸送機處于回風流中，容易引起瓦斯的爆炸。結合本礦井的條件，本設計礦井的瓦斯涌出量很大，但是煤塵無爆炸危險，所以，選用下部水平運輸大巷作為進風巷，上部煤層運輸巷作為回風巷。工作面通風系統(tǒng)形式主要有“U”、“W”、“Y”、“Z”、“H”形，各種形式的優(yōu)缺點及使用條件如下（由于工作面為后退式開采，故各種通風形式只考慮后退式）：“U”形通風：在區(qū)內后退式回采中，這種通風方式具有風流系統(tǒng)簡單、漏風小等優(yōu)點，但風流線路長，變化大，工作面上隅角易積聚瓦斯，工作面進風巷一次掘進，維護工作量大。這種通風方式，如果瓦斯不太大，工作面通風能滿足要求，即可采用?！癥”形通風：當采煤工作面產量大和瓦斯涌出量大時，采用這種方式可以稀釋回風流中的瓦斯。對于綜合采工作面，上下平巷均進新鮮風流有利于上下平巷安裝機電設備，可以防止工作面上隅角瓦斯積聚及保證足夠的風量，這種通風方式適用于瓦斯涌出量大的工作面，但需要邊界準備專用回風上山，增加了巷道掘進、維護費用?！癢”形通風：當采用對拉工作面時，可以采用上下平巷同時進風和中間巷道回風的方式。采用此種方式有利于滿足上下工作面同采，實現(xiàn)集中生產需要。這種通風方式的只要特點是不用設置第二條風道；若上下端平巷進風，在該巷只撤、安裝、維護采煤設備等有良好的環(huán)境；同時，易于稀釋工作面瓦斯，使上隅角瓦斯不易積聚，排放炮煙、煤塵速度快?！癦”形通風：回風巷為沿空巷，可以提高煤炭回采率；巷道采準工作量??；采區(qū)內進風總長基本不變，有利于穩(wěn)定風阻；無上偶角瓦斯積聚問題，但是回風巷常出現(xiàn)沼氣超限的情況；同時也需要在邊界準備專用回風上山，增加了行道的維護和掘進費用。“H”形通風：工作面風量大，有利于進一步稀釋瓦斯。這種方式通風系統(tǒng)較復雜、區(qū)段運輸平巷、回風巷均要先掘后留，維護、掘進工程量大，故較少采用。對照以上工作面通風系統(tǒng)形式，結合本礦井的地質條件、巷道布置和通風能力確定定采用“U”形后退式通風方式。9.3礦井風量計算礦井風量計算應根據(jù)實際需要按由里向外的原則，先從各用風地點算起，由里向外，逆風將各地點計算值乘以系數(shù)1.2就是各用風地點的實際風量。采煤工作面只配計算的風量，兩斜巷的風量乘以系數(shù)1.2順風流而下，遇到分風地點則加上其他風路的風量，一起分配給未分風的那條風路，作為該風路的分量，直至確定進風井的風量。9.3.1工作面所需風量的計算每個采煤工作面實際需要風量,應按沼氣(或二氧化碳)涌出量、工作面氣溫、風速和人數(shù)等規(guī)定分別計算，然后取其中最大值。（1）按瓦斯、二氧化碳涌出量計算根據(jù)《礦井安全規(guī)程》規(guī)定，回采工作面回風巷風流中瓦斯和二氧化碳的濃度不得超過1％。礦井瓦斯絕對涌出量為3.03m3/min，二氧化碳絕對涌出量為1.32m3/min。以瓦斯涌出量計算工作面風量：按瓦斯涌出量計算Q采=100×q采×Kc(9-1）式中：Q采—采煤工作面需要風量，m3/min；q采—采煤工作面絕對瓦斯涌出量，3.03m3/min；Kc—采面瓦斯涌出不均衡通風系數(shù)，取Kc=1.6。將各參數(shù)值代入式(9-1)計算采煤工作面需要風量：Q采=100×3.03×1.6=485m3/min（2）按工作面氣溫與風速的關系計算采煤工作面應有良好的勞動氣候條件，溫度和風速應符合下列要求，見表9-2。表9-2工作面適宜氣候條件工作面溫度（℃）<1515～1818～2020～2323～26工作面風速（m/s）0.3～0.50.5～0.80.8～1.01.0～1.51.5～1.8工作面所需風量按下式計算：Q采=60×V采×S采(9-2)式中：Q采—采煤工作面需要的風量，m3/min；60—每分鐘時間，S；V采—采煤工作面風速，取1.5m/s；S采—采煤工作面平均斷面積，按平均控頂距計算為4.0m2；將上述各參數(shù)值代入式(9-2)中計算采煤工作面需要風量：Q采=60×1.5×4.0=360m3/min（3）按炸藥使用量計算工作面采用機采，需風量按下式計算：Q采=25×AC(9-3)式中：25－每千克炸藥爆破后，需要供給的風量，m3/min·㎏；AC－采煤工作面采用爆破落煤一次起爆炸藥，取18kg。將上述各參數(shù)值代入式(9-3)中計算采煤工作面需要風量：Q采=25×18=450m3/min（4）按人數(shù)計算按每人每分鐘所需風量和工作面的最多人數(shù)計算工作面所需風量。（9-4）式中：4——每人每分鐘供給的最低風量，m3/min；——第i個工作面同時工作的最多人數(shù)，取66人；則：m3/min由以上三個方法計算所得的工作面實際最大需風量為=485m3/min，取=485m3/min。（5）按風速驗算按采煤工作面最大和最小控頂斷面的平均斷面Sc=4.0m2。按最低風速驗算，回采工作面的最低風量：Q采≥15Sc（9－5）Q采≥15×4.0Q采≥60m3/min按最高風速驗算，回采工作面的最高風量：Q采≤240Sc（9－5）Q采≤240×4.0Q采≤960m3/min采煤工作面需要風量取上述計算風量的最大值485m3/min，經驗算，所配風量符合要求。9.3.2備用面需風量的計算本礦不設備用面，因此無需計算。9.3.3掘進工作面需風量通風容易時期礦井布置3個巖巷掘進工作面，即：+200m區(qū)段運輸巷掘進、+140m區(qū)段底板瓦斯抽放巷掘進、+80m水平運輸大巷掘進。掘進工作面均采用局部通風機壓入式通風，本設計根據(jù)掘進工作面瓦斯涌出量、巷道斷面、掘進巷道的通風長度、局部通風機技術特征進行配風。（1）按瓦斯、二氧化碳涌出量計算（9-6）式中：——掘進工作面所需風量，m3/min；——掘進工作面瓦斯絕對涌出量，0.85m3/min；——掘進工作面瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取1.5。則工作面需風量為：Q掘=100*0.85*1.5=127.5m3/min按工作面最多人數(shù)計算Q采=4Nc式中：Nc－掘進工作面同時工作的最多人數(shù)，10人；4－每人每分鐘應供給的最低風量，m3/min。將參數(shù)Nc值入式計算掘進工作面需要風量：Q掘=4×10=40m3/min（3）按局部通風機的實際吸風量計算掘進工作面均選用FBDNo5/2×7.5型局部通風機，采用Φ600mm的抗靜電阻燃的柔性風筒。局部通風機性能參數(shù)為：全壓范圍444～3050Pa，風量范圍210～305m3/min，功率2×7.5KW。計算局部通風機吸風量：（9-8）式中：——局部通風機實際吸風量，取346m3/min；——安設局部通風機的巷道斷面，8.43m2；——掘進工作面同時工作的局部通風機臺數(shù)。則：Q扇=（246+15*8.43）m3/min=372m3/min按風速進行驗算Qmin=0.15*8.43*60=75.87m3/minQmax=4.00*8.43*60=2023.2m3/minQmin≤Q扇≤Qmax符合煤礦安全規(guī)程要求要求。同時掘進的工作面有三個，因此，掘進面總需風量：Q總=Q扇*3=1116m3/min9.3.4硐室需風量無硐室需獨立配風，即：∑Q硐=0m3/min。9.3.5其它巷道實際需要風量礦井共有4條底板瓦斯抽放巷道需要獨立通風，根據(jù)巷道斷面和風速要求，配風如下：+200m區(qū)段運輸巷（兼底板瓦斯抽放巷），斷面積5.51m2，按0.5m/s風速配風165m3/min。+250m標高工作面回風巷需獨立通風，斷面積5.5m2，按0.5m/s風速配風165m3/min?！芉其它=165+165+165+165=660m3/min。9.3.6礦井總風量計算將上述各計算參數(shù)值代入式(9-9)計算礦井實際需要風量：Q=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q其它）×K=（970+1116+0++660）×1.2=3295m3/min由以上計算可得通風容易時期礦井需要風量為3295m3/min，即55.0m3/s。9.3.7風量分配根據(jù)實際需要由里向外的原則配風，逆風將各用風地點計算值乘以系數(shù)1.2就是各用風地點實際風量，采煤工作面只配計算的風量，斜巷的風量乘以系數(shù)。順風流而下，遇到分風地點則加上其它風路的風量，一起分配給未分風前的那條風路作為該風路的分量，直至確定進風井的風量。風量分配見表9-3。9-3通風容易時期風量分配表分配地點風量(m3/s)備注1101采煤工作面9.8+200m區(qū)段運輸巷掘進工作面7.4+140m區(qū)段底板瓦斯抽放巷掘進工作面7.4+80m水平運輸大巷掘進工作面7.41102備用工作面9.8+200m底板瓦斯抽放巷3.3+200m底板瓦斯抽放巷3.3+250m標高工作面回風巷3.3+250m標高工作面回風巷3.3合計=SUM(ABOVE)55.0通風困難時期風量分配表分配地點風量(m3/s)備注3401采煤工作面9.8+20m區(qū)段底板瓦斯抽放巷掘進工作面7.4-40m區(qū)段底板瓦斯抽放巷掘進工作面7.4-150m水平運輸大巷掘進工作面7.43402備用工作面9.8+20m底板瓦斯抽放巷5.1+20m底板瓦斯抽放巷5.1合計=SUM(ABOVE)52.09.4礦井通風阻力計算9.4.1礦井通風阻力計算礦井通風阻力的大小是選擇通風設備的主要依據(jù)，所以，在選擇礦井主要通風機之前，必須進行礦井通風阻力計算。按照經過巷道時產生阻力的方式不同，通風阻力可分為摩擦阻力和局部阻力。摩擦阻力是主要通風阻力，一般占總通風阻力的90%左右，是礦井通風設計選擇主要通風機的主要參數(shù)。選擇的主要通風機，工作風壓要滿足最大的通風阻力，因此先確定礦井通風容易、困難時期的最大阻力路線。沿著礦井通風容易時期和礦井通風困難時期的通風路線計算礦井通風總阻力。通風摩擦阻力計算公式如下：h=式中：h——通風摩擦阻力，Pa；α——井巷摩擦阻力系數(shù)，N.S2/m4；L——井巷長度，m；P——井巷凈斷面周長，m；Q——通風井巷的風量，m3/s；S——井巷凈斷面面積，m2；通風局部阻力取同時期摩擦阻力的15％。經計算，礦井東回風斜井通風容易時期總阻力h1為828.1Pa，困難時期總阻力h2為1382.7Pa；礦井西回風斜井通風容易時期總阻力h3為810.5Pa，困難時期總阻力h4為1428.3Pa。詳見：礦井通風阻力計算表9-4、9-5、9-6、9-7.9.4.2容易和困難時期礦井最大阻力路線東西風井通風容易和困難時間通風系統(tǒng)和通風網絡圖見附圖9.4.4礦井總風阻和等積孔計算礦井各時期的通風風阻R和通風等積孔A分別按下式計算：R=h/Q2A=礦井東、西兩翼通風時期的風阻R和通風等積孔計算參數(shù)、結果見下表9-4。表9-4礦井各通風時期的風阻和通風等積孔回風井通風時期配風量（m3/s）通風阻力(Pa)風阻R(N.S2/m8)等積孔A(m2)東回風斜井容易時期55.06580.222.54困難時期52.01237.80.471.74西回風斜井容易時期48.4539.80.232.48困難時期52.0950.50.352.01礦井東回風斜井通風容易時期通風難易程度容易，通風困難時期通風難易程度困難；西回風斜井通風容易及困難時期通風難易程度均為容易。礦井在生產過程中應加強現(xiàn)場管理，確保通風風路的暢通；及時維修變形巷道，擴大巷道斷面，降低礦井風阻，保障礦井通風的安全、穩(wěn)定。井下調風設施較多，管理不善易造成礦井風流短路，生產中應加對通風設施的管理，主要風門(包括調節(jié)風門)必須采用連鎖控制以防止開關風門造成風流短路。表9-4東回風斜井通風容易時期礦井通風阻力計算表序號巷道名稱斷面

形狀支護

方式阻力系數(shù)

a(NS2/m4)凈周長

P(m)巷道長

L(m)凈斷面(m2)風量Q(m3/s)風阻R

(NS2/m8)風速V

(m/s)阻力h1

(Pa)SS3QQ21主斜井三心拱砌碹0.00512.352439.82946.9735.71274.490.0163.6420.192主斜井三心拱砌碹0.00512.351289.82946.9732.41049.760.0083.308.763+200m區(qū)段運輸石門三心拱砌碹0.00511.452208.43599.0833.61128.960.0213.9923.744+200m區(qū)段運輸石門三心拱砌碹0.00511.45458.43599.0819.6384.160.0042.331.6551101采煤工作面運輸機巷梯形金屬支架0.0269.478445.5166.389.896.041.2491.78119.9561101采煤工作面矩形單體液壓支柱0.0358.01004.064.009.896.040.4382.4542.0271101采煤工作面回風巷梯形金屬支架0.0269.474365.5166.389.896.040.6451.7861.978+260m底板瓦斯抽放巷半圓拱砌碹0.0059.2285.88203.3016.4268.960.0062.791.709回風聯(lián)絡巷半圓拱砌碹0.0059.21425.88203.3040.21616.040.0326.8451.9210東回風斜井半圓拱砌碹0.0059.23405.88203.3055.03025.000.0779.35232.7211引風道半圓拱砌碹0.0059.2105.88203.3057.83340.840.0029.837.56小計=SUM(ABOVE)572.2局部阻力按15%計取85.8合計658注：表中巷道摩擦阻力系數(shù)(a)為按礦井空氣平均密度(ρ=1.14kg/m3)換算成實際狀態(tài)下巷道摩擦阻力系數(shù)值表9-5東回風斜井通風困難時期礦井通風阻力計算表序號巷道名稱斷面

形狀支護

方式阻力系數(shù)

a(NS2/m4)凈周長

P(m)巷道長

L(m)凈斷面(m2)風量Q(m3/s)風阻R

(NS2/m8)風速V

(m/s)阻力h1

(Pa)SS3QQ21主斜井三心拱砌碹0.00512.357179.82946.9733.81142.440.0473.4453.412+80m水平運輸大巷三心拱砌碹0.00511.454008.43599.0846.92199.610.0385.5684.083行人暗斜井半圓拱砌碹0.0059.281426.03219.2615.6243.360.0302.597.314+20m底板瓦斯抽放巷三心拱砌碹0.00511.456508.43599.0836.31317.690.0624.3181.8552301采煤工作面運輸機巷梯形金屬支架0.02610.775007.05350.4024.7610.090.4003.50243.7762301采煤工作面矩形單體液壓支柱0.0359.471005.5166.389.896.040.1991.7819.1372301采煤工作面回風巷梯形金屬支架0.0268.04364.064.009.896.041.4172.45136.098+80m水平運輸大巷半圓拱砌碹0.0059.47258.43166.3846.92199.610.0075.5615.659東回風斜井半圓拱砌碹0.0059.27005.88203.3052.02704.000.1588.84428.2810引風硐半圓拱砌碹0.0059.2105.88203.3054.62981.160.0029.296.75小計=SUM(ABOVE)1076.3局部阻力按15%計取161.5合計1237.8注：表中巷道摩擦阻力系數(shù)(a)為按礦井空氣平均密度(ρ=1.14kg/m3)換算成實際狀態(tài)下巷道摩擦阻力系數(shù)值表9-6西回風斜井通風容易時期礦井通風阻力計算表序號巷道名稱斷面

形狀支護

方式阻力系數(shù)

a(NS2/m4)凈周長

P(m)巷道長

L(m)凈斷面(m2)風量Q(m3/s)風阻R

(NS2/m8)風速V

(m/s)阻力h1

(Pa)SS3QQ21主斜井三心拱砌碹0.00512.353719.82946.9733.41115.560.0243.4026.992主斜井三心拱砌碹0.00512.351549.82946.9731.81011.240.0103.2410.153+140m區(qū)段運輸石門三心拱砌碹0.00511.451008.43599.0822.9524.410.0102.725.014+140m底板瓦斯抽放巷三心拱砌碹0.00511.455008.43599.0822.9524.410.0482.7225.0651201采煤工作面運輸機巷梯形金屬支架0.0269.477425.5166.389.896.041.0981.78105.4661201采煤工作面矩形單體液壓支柱0.0358.01004.064.009.896.040.4382.4542.0271201采煤工作面回風巷梯形金屬支架0.0269.474365.5166.389.896.040.6451.7861.978+200m區(qū)段運輸大巷半圓拱砌碹0.00511.451008.43599.0830.3918.090.0103.598.779西回風斜井半圓拱砌碹0.0059.23365.88203.3048.42342.560.0768.23178.0910引風道半圓拱砌碹0.0059.2105.88203.3050.82580.640.0028.645.84小計=SUM(ABOVE)469.4局部助力按15%計取70.4合計539.8注：表中巷道摩擦阻力系數(shù)(a)為按礦井空氣平均密度(ρ=1.15kg/m3)換算成實際狀態(tài)下巷道摩擦阻力系數(shù)值表9-7西回風斜井通風困難時期礦井通風阻力計算表序號巷道名稱斷面

形狀支護

方式阻力系數(shù)

a(NS2/m4)凈周長

P(m)巷道長

L(m)凈斷面(m2)風量Q(m3/s)風阻R

(NS2/m8)風速V

(m/s)阻力h1

(Pa)SS3QQ21主斜井三心拱砌碹0.00512.357179.82946.9733.81142.440.0473.4453.412+80m水平運輸大巷三心拱砌碹0.00511.454008.43599.0852.02704.000.0386.17103.363行人暗斜井半圓拱砌碹0.0059.281426.03219.2615.6243.360.0302.597.314+20m區(qū)段底板瓦斯抽放巷三心拱砌碹0.00511.455008.43599.0824.7610.090.0482.9329.1552401采煤工作面運輸機巷梯形金屬支架0.0269.475005.5166.389.896.040.7401.7871.0662401采煤工作面矩形單體液壓支柱0.0358.01004.064.009.896.040.4382.4542.0272401采煤工作面回風巷梯形金屬支架0.0269.475005.5166.389.896.040.7401.7871.068+80m水平運輸大巷三心拱砌碹0.00511.453008.43599.0846.92199.610.0295.5663.069二采區(qū)回風上山半圓拱砌碹0.0059.22845.88203.3052.02704.000.0648.84173.7610西回風斜井半圓拱砌碹0.0059.23365.88203.3052.02704.000.0768.84205.5711引風硐半圓拱砌碹0.0059.2105.88203.3054.62981.160.0029.296.75小計=SUM(ABOVE)826.5局部助力按15%計取124.0合計950.5注：表中巷道摩擦阻力系數(shù)(a)為按礦井空氣平均密度(ρ=1.15kg/m3)換算成實際狀態(tài)下巷道摩擦阻力系數(shù)值9.5選擇礦井通風設備9.5.1選擇主要通風機根據(jù)《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》等技術文件的有關規(guī)定，進行通風機設備選型時，應符合下列通風機選型的原則：①礦井必須裝設兩套同等能力的主通風設備，其中一套備用。②風機的服務年限盡量滿足第一水平通風要求，并適當照顧第二水平通風；在風機的服務年限內其工況點應在合理的工作范圍之內。③當風機在服務年限內阻力變化較大時，可考慮分期選擇電機，但初裝電機的使用年限不小于5a。④風機的通風能力應留有一定的富裕量。在最大設計風量時，軸流式通風機的葉片安裝角一般比允許使用最大值小5；風機的轉速不大于額定值的90%。⑤考慮風量調節(jié)時，應盡量避免使用風硐閘門調節(jié)。⑥正常情況下，主要通風機不采用聯(lián)合運轉。根據(jù)前面計算，用扇風機的個體特性曲線來選擇主要通風機，要先確定通風容易和通風困難兩個時期主要通風機運轉時的工況點。礦井自然風壓的計算礦井主、副斜井口標高為+345m，東回風斜井井口標高+430m，容易時期開采+200m標高，按規(guī)范要求可不計算自然風壓；困難時期開采-150m水平，按規(guī)范要求應計算自然風壓。礦井主、副斜井口標高為+345m，西回風斜井井口標高+341.645m，容易時期開采+140m標高，按規(guī)范要求可不計算自然風壓；困難時期開采-150m水平，按規(guī)范要求應計算自然風壓。經測算，主斜井口大氣壓力為97161Pa，東回風斜井地面大氣壓為96288Pa，西回風斜井地面大氣壓為97010Pa。根據(jù)氣象和礦井生產資料分析，夏季平均氣溫25.2℃，下部車場平均氣溫為15℃，東回風斜井內的風流平均溫度為19℃，西回風斜井內的風流的平均溫度為20℃。礦井空氣平均密度按下式計算：ρ=自然風壓按下式計算：he=(H0ρ0+H1ρ1-H2ρ2)g(9-8)上式中，H0為礦井進、回風井口高差(m)，H1、H2分別為進、回風井井口與井底(最終開采水平)高差(m)。計算結果見表9-5-1。表9-5-1礦井通風各時期自然風壓計算表名稱回風井空氣平均密度ρ2地面進、回風井井口間空氣平均密度ρ0自然風壓he(Pa)東回風斜進通風困難時期1.16(kg/m3）1.15(kg/m3）49.5西回風斜進通風困難時期1.17(kg/m3）1.15(kg/m3）99計算主要通風機需要風壓主要通風機需要風壓按下式計算:hfs=h+Δh±he(9-9)式中：hfs―礦井通風容易、困難時期的主要通風機需要靜風壓，Pa；h―礦井通風容易時期和困難時期的礦井通風總阻力,Pa；Δh—主要通風機設備阻力，取200Pa；he－為礦井通風容易時期和通風困難時期的自然風壓,Pa。將上述各參數(shù)值代入式(9-9)計算主要通風機需要風壓：東回風斜井主要通風機需要靜風壓：通風容易時期：hfs1=h1+Δh-he1=658+200=858Pa通風困難時期：hfs2=h2+Δh-he2=1237.8+200+49.5=1487.3Pa西回風斜井主要通風機需要靜風壓：通風容易時期：hfs3=h3+Δh-he3=539.8+200=739.8Pa通風困難時期：hfs4=h4+Δh-he4=950.5+200+99=1249.5Pa（3）計算各時期的主要通風機工作風阻礦井采用抽出式通風，主要通風機工作風阻Rf1、Rf2分別為：Rf=hfs/Q2f(9-10)式中：Rf－為各通風容易時期和困難時期主要通風機的工作風阻，N·S2/m8；hfs―為通風容易時期和困難時期主要通風機需要靜風壓，Pa；Qf－為各通風容易時期和困難時期主要通風機需要風量，m3/s。將各參數(shù)值代入上式計算兩個時期主要通風機工作風阻：東回風斜井主要通風機工作風阻：通風容易時期：Rf1=hfs1/Q2f1=858÷57.82=0.27N·S2/m8通風困難時期：Rf2=hfs2/Q2f2=1487.3÷54.62=0.50N·S2/m8西回風斜井主要通風機工作風阻：通風容易時期：Rf3=hfs3/Q2f3=739.8÷50.82=0.29N·S2/m8通風困難時期：Rf4=hfs4/Q2f4=1249.5÷54.62=0.42N·S2/m89.5.2通風機選型設計選擇2臺FBCDZ№18/2×90型對旋軸流式主要通風機。通風機風壓172～2403Pa，風量26～86m3/ｓ，配套電機功率為2×90kW，轉數(shù)980r/min，電機型號：YBF2-315M-6。1、主要通風機工況點確定1)風阻曲線方程礦井東回風斜井主要通風機：通風容易時期風阻曲線方程：H1=0.27Qf12通風困難時期風阻曲線方程：H2=0.50Qf22礦井西回風斜井主要通風機：通風容易時期風阻曲線方程：H3=0.29Qf32通風困難時期風阻曲線方程：H4=0.42Qf422)主要通風機個體特性曲線修正因設計所選用的主要通風機個體特性曲線是標準狀態(tài)下(空氣密度為1.2kg/m3時)的模擬特性曲線，使用該曲線時按風井井口空氣實際密度（東回風斜井為1.14kg/m3，西回風斜井為1.15kg/m3）進行了修正（曲線中縱坐標括號內數(shù)值為修正前標準狀態(tài)主要通風機的風壓和功率值，而括號外數(shù)值為修正后實際狀態(tài)主要通風機的風壓和功率值）。3)主要通風機工況點：如圖9-5-1所示，圖中縱坐標小括號內的數(shù)字表示標準狀態(tài)下的主要通風機靜壓值和功率值，括號外的數(shù)字為經密度修正后實際狀態(tài)下的主要通風機運轉時的靜壓值和功率值。初步選出通風容易時期或困難時期葉片安裝角度。曲線P1、P2、P3、P4為各主要通風機在通風容易時期或困難時期實際狀態(tài)下的靜壓特性曲線，再分別作各通風容易和通風困難時期的主要通風機工作風阻特性曲線Rf1、Rf2、Rf3、Rf4分別與曲線P1、P2、P3、P4相交，確定各主要通風機在通風容易和通風困難時期的工況點M1、M2、M3、M4。①礦井東回風斜井主要通風機運行工況點：通風容易時期：Qf1=59.1m3/s,H1=942Pa,η1=72%,θ=27o/22o。通風困難時期：Qf1=55.8m3/s,H1=1557Pa,η1=85%,θ=30o/25o。②礦井西回風斜井主要通風機運行工況點：通風容易時期：Qf1=53.3m3/s,H1=823Pa,η1=74%,θ=24o/19o。通風困難時期：Qf1=58.6m3/s,H1=1442Pa,η1=80%,θ=30o/25o。圖9-5-1主要通風機個體特性曲線及其工況點特性圖9.5.3電動機選型主要通風機電動機功率的驗算主要通風機電動機的功率按下式計算P=（kW）（9-11）式中：K——電動機功率備用系數(shù)，取1.2；Q——通風機工況點風量，m3/s；H——通風機工況點風壓，Pa；η——通風工況點效率，%；ηi——傳動效率，取0.98。將各參數(shù)值代入公式(9-11)得：礦井東回風斜井主要通風機各通風時期的電機功率通風容易時期：P1′==78.9kW通風困難時期：P2′==104.3kW礦井西回風斜井主要通風機各通風時期的電機功率通風容易時期：P1′==60.5kW通風困難時期：P2′==107.8kW3、電機軸功率之比計算1）東回風斜井主要通風容易與困難時期電機軸功率之比計算78.9÷104.3×100%＝75.6%2）西回風斜井主要通風容易與困難時期電機軸功率之比計算60.5÷107.8×100%＝56.1%根據(jù)計算，東回風斜井通風機電機軸功率之比大于60%，按規(guī)范要求，通風容易和困難時期均選用同等能力的電機；西回風斜井通風機電機軸功率之比小于60%，由于服務時間較短，通風容易和困難時期均選用同等能力的電機地面東、西主要通風機均選FBCDZ№18/（2×90）型礦用防爆對旋軸流式通風機，配用電機功率為2×90kW，可滿足礦井通風要求。4、通風機運行分析礦井東回風斜井主要通風機運轉靜壓為942Pa～1557Pa，通風機的運轉效率為72%～85%；礦井西回風斜井主要通風機運轉靜壓為823Pa～1442Pa，通風機的運轉效率為74%～80%。經分析，各通風機運轉靜壓均低于最大靜壓的90%，主要通風機工況點處于合理范圍內，主要通風機工作穩(wěn)定、安全、經濟，能滿足礦井安全生產的需要。9.5.4主要通風機附屬裝置礦井在各回風井引風硐出口安裝2臺FBCDZ№18/（2×90）型礦用防爆對旋軸流式通風機，1臺工作，1臺備用。按規(guī)定要求設置好風硐、擴散器和消音器裝置，風硐內應有保護柵欄，防止臟雜物吸入通風機內。當工作風機出現(xiàn)故障時，通風機房值班人員必須在10分鐘內及時將備用風機投入運行，保障井下工作人員的生命安全，提供可靠的安全保障。裝有通風機的井口必須封閉嚴密，其外部漏風率不得超過5％。出風井口須安裝防爆門，防爆門每六個月檢查檢修一次，每月檢查一次主要通風機，改變通風機轉數(shù)和葉片角度時，必須經礦技術負責人批準。嚴禁主要通風機房兼作它用，主要通風機房內必須安裝水柱計、電流表、電壓表等儀表，還必須有直通礦調度室的電話，并繪制反風操作系統(tǒng)圖。為了保證主要通風機供電電源的可靠性，主要通風機采用兩回電源線路供電。當一回路電源出現(xiàn)故障停止供電時，另一回路可正常投入使用。9.5.5反風方式、反風系統(tǒng)及設施主要通風機能夠逆轉，在風井出口安設具有連鎖功能的正、反向風門，在主要通風機房安設電機反轉開關，一但礦井救災需要反風時，可按《煤礦安全規(guī)程》的要求實現(xiàn)主要通風機逆轉反風。按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，反風設施每季度檢查一次，每年進行一次礦井反風演習。主要通風機反風工況點：如圖9-5-2所示，通風機風阻取反風前的工作風阻，葉片安裝角度取反風前的角度。圖中縱坐標小括號內的數(shù)字表示標準狀態(tài)下的主要通風機靜壓值和功率值，括號外的數(shù)字為經密度修正后實際狀態(tài)下的主要通風機運轉時的靜壓值和功率值。根據(jù)主要通風機的風壓特性曲線及風阻特性曲線，曲線P1為主要通風機在通風容易時期實際狀態(tài)下的靜壓特性曲線，曲線P2為主要通風機在通風困難時期實際狀態(tài)下的靜壓特性曲線，作通風容易和通風困難時期的主要通風機工作風阻特性曲線分別與曲線相交，確定主要通風機在通風容易、通風困難時期的工況點。①礦井東回風斜井主要通風機反風運行工況點：通風容易時期：Qf1=35.5m3/s,H1=314Pa,η1=52%,θ=27o/22o。通風困難時期：Qf1=33.5m3/s,H1=519Pa,η1=65%,θ=30o/25o。②礦井西回風斜井主要通風機反風運行工況點：通風容易時期：Qf1=32.0m3/s,H1=274Pa,η1=54%,θ=24o/19o。通風困難時期：Qf1=35.2m3/s,H1=481Pa,η1=60%,θ=30o/25o。電機功率驗算：經計算：東回風斜井主要通風機通風容易和困難時期電動機功率分別為26.3KW、32.8KW；西回風斜井主要通風機通風容易和困難時期電動機功率分別為19.9KW、34.8KW；使用相同功率的電動機（2×90KW）可滿足礦井主要通風機反風運行要求。圖9-5-2主要通風機反風個體特性曲線及其工況點特性圖9.6安全災害的預防措施為了保證礦井安全，在礦井建設和生產過程中，要重點防范瓦斯、煤塵和水、火的危險，設計利用先進技術裝備，建立井下環(huán)境安全監(jiān)控系統(tǒng)，對瓦斯、煤塵、自燃發(fā)火等災害進行早期預測、預防的綜合治理措施，切實防止這些災害的發(fā)生。9.6.1預防瓦斯爆炸的措施（1）根據(jù)規(guī)程規(guī)定，建立沼氣的個體巡回檢測和連續(xù)檢測的雙重監(jiān)測系統(tǒng)，可靠的預防和控制瓦斯事故的發(fā)生。（2）嚴格掌握風量分配，保證各工作地點和機電硐室有足夠的新風流。（3）在工作面以及與其相互連接的上、下順槽中設置瓦斯報警儀，監(jiān)測風流中的瓦斯含量，并將信息及時傳送到地面控制室。在主要工作地點設置瓦斯斷電儀，當瓦斯含量超限時，及時自動切斷電源。（4）按井下在冊人數(shù)配備隔離式自救器。9.6.2煤塵的防治措施為了保障工人健康和防止煤塵爆炸事故，在礦井建設和生產時期，均要制定防塵、降塵和防止煤塵爆炸事故的措施。（1）各產塵點都必須配備有效、可靠的降塵裝置。掘進頭的局扇要設防塵器。（2）利用環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)，及時測定風流中的粉塵濃度。（3）建立防塵、灑水降塵系統(tǒng)。對于煤流各轉載點必須經常噴霧灑水。（4）對于容易積存煤塵之處，應定期進行清掃和沖洗。（5）井下煤倉應保持一定的存煤，不得空放，防治煤倉進風。（6）相鄰煤層及所有運輸機巷道和回風巷道必須設置隔爆水泵。（7）采、掘工作面的工人應按規(guī)定佩帶防塵帽和防塵口罩。（8）回采工作面均要采取煤層注水防塵工藝。9.6.3火災的預防措施（1）實行無煤柱開采，盡量少丟煤，消除煤層自燃發(fā)火的根源。（2）完善礦井通風系統(tǒng)，合理分配風量，降低并控制負壓，以減少漏風。每個工作面回采結束，要將其兩側順槽就近連通并及時加以密閉，使采空處于負壓缺氧狀態(tài)，杜絕煤層自燃的必要條件。（3）沿空留巷或沿空掘巷的巷道要進行巷旁沖填及掛簾、堵漏等措施，避免漏風。（4）對各工作面及采空區(qū)進行束管檢測和電子計算機監(jiān)控，及時掌握自燃征候和情況，及時采取有效的防滅火措施。（5）煤層大巷要搞好壁后沖填或噴射混凝土封閉煤層，防治裸露煤層的風化、氧化和自燃。（6）井下設置完備的消防灑水系統(tǒng)，存放足夠的消防器材。9.6.4水災的預防措施（1）在礦井建設和生產過程中，自始至終要認真進行水文地質工作，切實掌握水文情況，保證礦井安全施工和生產。（2）為了防止鉆孔溝通第四系含水層，采區(qū)準備施工前，應嚴格檢查相關鉆孔的封孔質量，不合要求的必須重新封存。（3）采掘工作面遇到下列情況之一時，必須確定探水線，進行探水，確認無突水危險后，方可前進。①接近水淹或可能積水的井巷、老空或小煤礦時；②接近水文地質復雜的區(qū)域，并