某年產(chǎn)90萬噸礦井通風設計

一．礦井概況井田走向長度8400米，煤層傾角=15。-18。，相對瓦斯涌出量為8m3/t,，絕對瓦斯涌出量為8.3m3/min,煤塵具有爆炸危險性。礦井開拓開采情況如下：1.礦井生產(chǎn)能力與服務年限礦井生產(chǎn)能力為0.9Mt/a，服務年限為46年。2.礦井開拓方式與采區(qū)劃分礦井采用主井單水平上下山分區(qū)式開拓，全礦井共劃分為12個采區(qū)，上山部分6個，下山部分6個。上山部分服務年限為25年，下山部分服務年限為21年。3.采煤方法采區(qū)巷道布置見圖。礦井有兩個采區(qū)同時生產(chǎn)，共有3個采煤工作面，其中兩個生產(chǎn)，一個備用。采煤方法為走向長壁普通機械化采煤，工作面長150米，采高2.2米。頂板管理：采用全部垮落法管理頂板，最大控頂距為4.2米，最小控頂距為3.2米，最大班工作人數(shù)為26人，作業(yè)形式為兩采一準。每個采區(qū)各有兩個煤層掘進工作面，采用打眼放炮破煤。采煤工作面的通風系統(tǒng)采用U型后退式通風系統(tǒng)。其主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，巷道施工維修量小，工作面漏風小，風流穩(wěn)定，易于管理等。缺點是在工作面上隅角附近瓦斯易超限。工作面進、回風巷要提前掘進，掘進工作量大。掘進通風采用壓入式通風。其優(yōu)點：是局部通風機和啟動裝置都位于新鮮風流中，不易引起瓦斯和煤塵爆炸，安全性好，風筒出口風流的有效射程長，排煙能力強，工作面通風時間短，既可用硬質(zhì)風筒，又可用柔性風筒，適應強。缺點：是污風沿巷道排出，污染范圍大，炮煙從掘進巷道排出的速度慢，需要的通風時間長，適用于以排出瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷和巖巷掘進通風。4.礦井工作制度礦井年工作天數(shù)為300天，工作制度為“三八”制作業(yè)，井下最大班工作人數(shù)為120人。5.井巷尺寸及支護形式和各種技術(shù)數(shù)據(jù)見表。二、擬定通風系統(tǒng)1、礦井通風設計應滿足以下要求：（1）將足夠的新鮮空氣有效地送到井下各工作場所，保證生產(chǎn)和創(chuàng)造良好的工作條件。（2）通風系統(tǒng)簡單，風流穩(wěn)定，易于管理，具有抗災能力。（3）發(fā)生事故時，風流易于控制，人員便于撤出。（4）有符合規(guī)定的井下安全與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)或檢測措施。（5）系統(tǒng)的基建投資少，營運費用低，綜合經(jīng)濟效益好。2、擬定礦井通風系統(tǒng)的基本要求（1）每個礦井必須至少有兩個能行人的通達地面的安全出口，各個出口之間的距離不得少于30米。新建和改擴建礦井，如果采用中央通風時，還要在井田邊界附近設置安全出口，當井田一翼走向較長，礦井發(fā)生災害不能保證人員安全撤出時，必須掘出井田邊界附近的出口。井下每一個水平到上一個水平和每個采都必須有2個便于行人的安全出口，并與通達地面的安全出口相連通，通到地面的兩個安全出口和兩個水平的安全出口都必須有便于行人的設施。（2）風井位置要在洪水水位標高以上（大中型礦井考慮百年一遇，小型礦井考慮50年一遇），進風井口須避免污染空氣進入，距有害氣體源的地點不得小于500米，井口工程地質(zhì)及井筒施工地質(zhì)條件簡單，占地少，壓煤少，交通方便，便于施工。（3）箕斗提升一般不應兼作進風或出風井。如果井上、下裝卸裝置和井塔有完善的封閉措施，其漏風率不得超過15﹪。并有可靠的防塵措施，箕斗井可以兼作出風井。若井筒中風速不超過6m/s，有可靠的降塵措施，保證粉塵嘗試符合工業(yè)衛(wèi)生標準，箕斗井可以兼作進風井。膠帶輸送機斜井一般不得兼作進風井，如果膠帶輸送機斜井中的風速不超過4m/s，并有可靠的防塵措施，可以兼作進風井。如果膠帶輸送機斜井中的風速不超過6m/s，并裝有甲烷斷電儀，可以兼作回見井。（4）所有礦井都要求采用機械通風，主要通風機必須安裝在地面。新建礦井不宜在同一井口選用幾臺主要通風機聯(lián)合運轉(zhuǎn)。（5）不宜把兩個可以獨立通風的礦井合并為一個通風系統(tǒng)；若有幾個出風井，則自采區(qū)到各個出風井的風流需保持獨立，各工作面的回風在進入采區(qū)回風道之前，各采區(qū)的回風在進入回風水平之前都不能任意貫通。下水平的回風流和上水平的進風流必須嚴格隔開，條件允許時，要盡量使總進風早分開，總回風晚匯合。（6）采用分區(qū)式（多臺主要通風機）通風時，為了保證聯(lián)合運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，總進風道的斷面不宜過小，盡可能減少公共風路的風阻。各分區(qū)主要通風機的回風流、每一翼的回風流都必須嚴格隔開。（7）盡可能降低通風阻力，盡量采用并聯(lián)通風，并使主要并聯(lián)風路的風壓接近相等。以避免過多的風量調(diào)節(jié)，盡可能利用舊巷道通風。（8）盡可能避免設置大量風橋和風門或采用容易引起大量漏風的通風系統(tǒng)。（9）井下爆炸材料庫必須有單獨的進風流，回風必須引進礦井主要回風道。井下充電硐室必須獨立通風?；仫L風流應引入回風巷。采區(qū)變電所必須有獨立的通風系統(tǒng)。3、擬定礦井通風系統(tǒng)礦井的主副井布置在井田的中央，通過主石門與東西向的運輸大巷相連通?？偦仫L巷布置在井田的上部邊界。形成兩翼對角式通風系統(tǒng)。礦井通風網(wǎng)絡見圖。巷道掘進時的局部通風采用壓入式通風方式。這種通風方式與抽出式相比較安全且勞動環(huán)境好。局部通風機選用JBT-61（14KW）型號。采用兩翼對角式通風系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：風流在井下的流動路線為直向式，風流路線短，通風阻力小，礦井內(nèi)部漏風小，各采區(qū)間的風阻比較均衡，便于按需分風，礦井總風壓穩(wěn)定，主要通風機的負載比較穩(wěn)定，安全出口較多，抗災能力強，工業(yè)廣場不愛回風污染和主要通風機的噪聲污染危害。通風路線：井筒→車場繞道→主石門→運輸大巷→采區(qū)下部車場→采區(qū)軌道上山（皮軌合一）→工作面運輸平巷→工作面→工作面軌道巷（回風巷）→采區(qū)回風巷→礦井總回風巷→風井→地面三．計算和分配礦井總分量1.礦井需風量的計算原則礦井需分量應按照“由里往外”的計算原則，由采、掘工作面，硐室和其他用風地點的實際最大需風量總和，再考慮一定的備用風量數(shù)后，計算出礦井總風量。按該用風地點同時工作的最多人數(shù)計算每人每分鐘供給風量不得少于4m3。按該用風地點風流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害氣體濃度、風速以及溫度等都符合《規(guī)程》的有關規(guī)定分別計算，取其最大值。礦井需風量的計算按工作人員數(shù)量計算式中4——每人每分鐘應供給的最低風量，單位m3/min；——第i個采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，單位個。2.采煤工作面的需風量計算（1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量計算式中——第i個采煤工作面需風量，單位；——第i個采煤工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù),一般可取1.5～2.0。；——第i個采煤工作面絕對瓦斯涌出量，單位；（3）、按工作面溫度計算：表6-2采煤工作面空氣溫度與風速對應表采煤工作面進風流氣溫/采煤工作面風速/<150.3~0.515~180.5~0.818~200.8~1.020~231.0~1.523~261.5~1.8采煤工作面應有良好的氣候條件。其進風流溫度可根據(jù)風流溫度預測方法進行計算，其氣溫與風速符合表6-2的要求。（4）按工作人員數(shù)量計算式中4——每人每分鐘應供給的最低風量，單位；——第i個采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，單位個。（5）按工作面進風流溫度計算式中——第i個采煤工作面的風速，按其進風流溫度從表6－2中選取,；——第i個采煤工作面有效通風斷面，取最大和最小控頂時有效斷面平均值，；——第i個采煤工作面的長度系數(shù)，按表6-3取。表6-3采煤工作面長度風量系數(shù)表采煤工作面長度工作面長度風量系數(shù)<150.850~800.980~1201.0120~1501.1150~1801.2>1801.30~1.403.按風速驗算（1）按最低風速驗算各個采煤工作面的最小風量996≧60×0.25（4.2+3.2/2×2.2）=122.1按最高風速驗算各個采煤工作面的最大風量（2）掘進工作面需風量按經(jīng)驗值取120m3/min（3）硐室需風量機電硐室按經(jīng)驗值取60m3/min井下爆炸材料庫按經(jīng)驗取50m3/min絞車房按經(jīng)驗值取60m3/min（4）其他巷道需風量計算=〔（969×2.5）+（120×4）+（60×2）+（60×2）+50〕×3%=97.8（6）礦井總風量計算=〔（996×2.5）+（120×4）+（60×2）+（60×2）+50+97.8〕=3693.58四、礦井總風量的分配1分配原則礦井總風量確定后，分配到各用風地的風量，應不得低于計算和需風量，所有巷道都應分配一定的風量。分配后的風量，應保證井下各處瓦斯及有害氣體濃度、風速等滿足《規(guī)程》的各項要求。2分配的方法首先，按照采區(qū)布置圖，對各采煤、掘進、獨立回風硐室按其需風量配給分量，余下風量按采區(qū)產(chǎn)量、采掘工作面數(shù)目，硐室數(shù)量等分配到各采區(qū)，再按一定比例分配到其他用風地點，用以維護巷道和保證行人安全，風量分配后，應對井下各通風巷道的風速進行驗算，使其符合《規(guī)程》對風速的要求。3分配計算Q硐分別為機電硐室為，火藥庫為，絞車房為.四、計算礦井通風總阻力通過計算得出H摩=1278pa礦井總局部阻力H阻=H摩×10％=127.8pa礦井總阻力H=H摩+H局=1278+127.8=1405.87pa礦井總風阻R=H/Q2=1405.8/61.562=0.37Ns2/m8礦井總等積孔A=1.19/=1.19/=1.98m2通過計算得出礦井通風難易程度為中等較容易礦井。節(jié)點序號巷道名稱支護形式ａ×104/N·S2·m-4S/m2U/mL/mR/N·S2·m-81-2副井混凝土碹490D=515.73200.0332-3車場繞道料石碹499.712.15500.00333-4車場繞道料石碹499.712.15700.00464-5主石門料石碹4911.012.93800.00365-6煤層運輸大巷料石碹39.211.012.935670.0276-7煤層運輸大巷料石碹78.411.010.891350.01537-8(6'-7')采區(qū)下部車場錨噴186.917.813.5850.298-9(7'-8')采區(qū)軌道上山工字鋼186.916.313.55000.219-10(8'-13')采區(qū)軌道上山工字鋼186.916.313.52690.03310-11(13'-14)下區(qū)段回風平巷錨噴186.915.511.4300.7411-12(14'-15')聯(lián)絡巷錨噴005.111.8100.1212-13(15'-16')(20'-21')區(qū)段運輸平巷工字鋼186.915.59.766750.7413-14(16'-17')(21'-22')采煤工作面單體柱鉸接梁158采高2.2，最大控頂距4.2最小控頂距3.29.391350.05614-15(17'-18)(22'-24')區(qū)段回風平巷工字鋼186.915.510.546750.03315-16(18'-24)繞道木支護186.915.110.54500.03316-17(24'-25)區(qū)段回風平巷工字鋼186.915.510.54300.03317-18(25'-26')運輸上山工字鋼料石碹186.916.37.310.54150.03318-19(26'-27')運輸上山工字鋼料石碹186.916.37.310.54150.03319-20(27'-28')礦井總回風巷料石碹39.27.810.8928000.025420-21(28'-29')風巷料石碹490D=412.56920.0299'-11'運輸上山工字鋼186.916.31190.03311'-12'運輸上山工字鋼186.916.3100.03312'-25'運輸上山工字鋼186.916.32800.0335-6'煤層運輸大巷料石碹186.9111.07200.033對于抽出式通風礦井，軸流式通風機：東風井：容易時期：困難時期：西風井：容易時期：困難時期：式中、——離心式通風機容易、困難時期通風機的風壓，單位Pa；、——軸流式通風機容易、困難時期通風機的風壓，單位Pa；——礦井總阻力，單位Pa；——附屬裝置的阻力，Pa，取=100Pa；——擴散器出口動能損失，Pa,=49Pa；——容易時期自然風壓，Pa，=49Pa。五初選通風機根據(jù)計算礦井通風兩個時期的風機在通風機特性曲線上，東風井初選BDNO.22型軸流式風機。其特性曲線見圖6-2。在其風量坐標做Q軸垂線，在風壓坐標和做Q軸平行線，分別交于和，此兩點為計算所得的通風機的工況點。西風井初選2K—60NO.18型軸流式風機。其特性曲線見圖6-3。在其風量坐標做Q軸垂線，在風壓坐標和做Q軸平行線，分別交于和，此兩點為計算所得的通風機的工況點。6.4.4求通風機的實際工況點因為根據(jù)確定的工況點，即設計工況點不一定恰好在所選擇通風機的特性曲線上，必須根據(jù)通風機的工作阻力，確定其實際工況點。（1）、計算通風機的工作風阻東風井風機:0.2835西風井風機:0.32070.7828（2）、確定通風機的實際工況點根據(jù)和在通風機特性曲線圖中做通風機工作風阻曲線，如圖6-2，圖6-3上這兩條曲線與風壓曲線的交于和，這兩點即為通風機的實際工況點。實際工況點參數(shù)如表6-8，表6-9所示。6.4.5確定通風機的型號和轉(zhuǎn)速初選的通風機進行技術(shù)、經(jīng)濟和安全性比較后，確定滿足礦井通風要求。因此祁南礦中央風井風機選用BDNO.26型通風機,轉(zhuǎn)速n=740r/min。西風井選用西風井初選2K—60NO.18型軸流式風機主要通風機實際工況點參數(shù)工況點風量m3/s靜壓pa全壓KW軸功率KW靜壓輸出功率KW靜壓效率%擴散器噪聲dB1179.732024.62057.9507.1363.971.884.32172.592536.32567.0536.6437.781.685.13146.523359.82301.7586.3492.381.086.3492.994116.91988.7624.6382.861.387.3583.574210.74217.9631.5351.955.783.4664.674279.84284.1655.7276.842.282.9750.494319.04321.6660.2218.133.084.3工況163.862941.32969.0579.0482.083.285.06.4.6電動機的選擇通風機輸入功效按通風容易時期分別計算、。計算如下：中央風井：六、采區(qū)自然災害的防治及安全措施（一）、一般規(guī)定1、所有職工必須熟知煤礦“三大”規(guī)程及施工具體要求，必須熟悉工作場所的所有工序及生產(chǎn)系統(tǒng)，避災路線。2、各崗位工種和專業(yè)技術(shù)工種必須經(jīng)過專門培訓，經(jīng)考試合格取得上崗資格證后方可上崗。3、凡入井人員必須攜帶好自救器，戴好安全帽，所有作業(yè)人員必須佩戴防塵口罩。嚴禁穿化纖類衣服入井，嚴禁酒后和帶煙火入井。4、機械設備噪音超過85分貝時，崗位工必須戴耳塞。4、每班的班長負責工作面的水、火、瓦斯、煤塵、機電、運輸、頂板等隱患的監(jiān)督檢查工作，發(fā)現(xiàn)問題，及時匯報，并組織處理。5、工作面有下列情況之一者，不得進行施工：1）局部通風機停止運轉(zhuǎn)；2）距工作面20m范圍內(nèi)沼氣濃度超過1%；3）沒有綜合防塵措施；4）工作面安全情況不好，事故隱患未處理；5）工作面空頂距離超過作業(yè)規(guī)程規(guī)定；6）出現(xiàn)冒頂或水災事故預兆后。6、人力扛物料時，戴手套，重件要多人合作，統(tǒng)一口令，步調(diào)一致；單人作業(yè)時，扛物不要太重，同時要小心謹慎。7、各工種司機在操作設備時，嚴禁將身體伸出駕駛室外。8、當班帶班隊長親臨現(xiàn)場指揮生產(chǎn)，抓好安全管理工作，一旦工作面施工條件、地質(zhì)情況等發(fā)生異常時，立即責令停止一切工作，待探明情況、事故隱患消滅之后，方可繼續(xù)作業(yè)。（二）、工作面“一通三防”安全技術(shù)措施（1）局部通風管理１、風筒出口距工作面最大距離不超過5m。２、局部通風機必須指定專人負責管理，保證正常運轉(zhuǎn)。堅決杜絕無計劃停風，并制定計劃外停電停風的安全技術(shù)措施。３、通風機和啟動裝置，必須安裝進風巷道中。４、局部通風機必須裝有三專兩閉鎖裝置。5、局扇設施要齊全，吸風口有風罩。局扇必須墊高，離地高度不小于0.3米。6、嚴禁任何人員隨意停風，因檢修原因停風機時，必須提前撤出人員，切斷電源。恢復通風前必須檢查瓦斯，局部通風機及其開關地點附近10m以內(nèi)風流中的瓦斯?jié)舛炔怀^0.5%時，方可人工開動局部通風機。7、為確保工作面正常通風，應加強通風設施的管理，風筒吊掛要靠幫、靠頂、平直，逢環(huán)必掛；風筒接口嚴密（手距接口處0.1M感到不漏風）無破口。風筒必須使用雙反邊法聯(lián)接，不得落地和漏風