本科毕业设计论文煤矿消防完整版.docx

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本科毕业设计论文煤矿消防完整版

摘要

矿井通风设计在整个矿井的设计内容中占有重要的地位，是保证井下安全生产和矿工生命安全的重要环节。

矿井通风的主要任务是向井下持续输送新鲜空气，稀释并排除多种对人体有害的气体，为井下提供安全舒适的工作环境。

此次设计根据煤矿煤田地质条件，当地气候条件，可采煤层构造等情况，设计最有利的通风系统，以最实用，可靠的方式向井下各工作地点提供新鲜稳定的风流，从而保证井下工作人员的身体健康和工作安全。

本设计根据的是大同鹊山精煤有限责任公司，可开采侏罗系大同组3、4、7、8、11、12、14号煤层，井田面积10.9214km2，生产规模为110万吨/年。

矿井采用3个井筒开拓，主斜井、副斜井和风井。

矿井采用中央分列式通风方式，抽出式通风，矿井在容易时期和困难时期负压分别为931.01Pa和1331.50Pa。

在风井口配备两台2K60型矿用防爆轴流式通风机两台，一台运转，一台备用，总回风量为68m3/s，选择Y-315L1-2电机，功率为160kw。

关键词：

矿井开拓；矿井通风设计；通风机

ABSTRACT

Mineventilationdesigninthedesignofthewholeminecontentoccupiesanimportantposition,istoensureminesafetyproductionandanimportantpartoftheminer'slifesafety.Toundergroundmineventilationisthemaintaskofthecontinuousconveyingfreshair,dilutionandruledoutavarietyofharmfulgas,forundergroundtoprovideasafeandcomfortableworkingenvironment.

Thisdesignaccordingtothecoalminecoalfieldgeologicalconditions,thelocalclimateconditions,minableseamstructure,etc.,designthebestventilationsystem,inthemostpracticalandreliablemethodtominetheworksitetoprovidefreshandstablewindflow,soastoensurethehealthofundergroundworkersandjobsecurity.Thedesignonthebasisofdatongqueshanplantco.,LTD.,isrecoverableJurassicdatonggroup3,4,7,8,11,12,14#coalseam,miningfieldareaof10.9214km2andtheproductionscaleof1.1milliontons/year.Mineadoptsthreeshaft,themainslope,slopeandwindwell.Mineadoptscentralsuchventilationmethod,drawer-typeventilation,mineineasyanddifficulttimeduringtheperiodofnegativepressureofPaPa931.01and931.01respectively.Inwindwellequippedwithtwotype2k60mineexplosion-proofaxialflowfantwo,afunctioning,abackup,totalairvolumeof68m3/sback,choosel1Y-315-2motors,powerof160kw.

Keywords:

minedevelopment;Mineventilationdesign;Theventilator

1矿井概况及井田地质特征

1.1矿区概述

1.1.1井田位置及交通条件

该矿位于大同煤田西北部、大同煤田侏罗系含煤地层剥蚀边界线附近，大同市左云县鹊儿山镇石墙框村、鹊儿山村、小破堡村及其以东一带，行政隶属左云县鹊儿山镇管辖，其地理坐标为：

东经：

112º48′50″~112º49′18″

北纬：

40º05′40″~40º08′24″

井田东距大同市28km，西距左云县城22km，南距新高山煤炭集运站3km，本矿有运煤铁路专用线，左云县至大同市的公路沿十里河从井田南部通过，京包、北同蒲、大秦铁路线交汇于大同市铁路枢纽,井田交通便利。

1.1.2自然地理

表1—1矿井自然地理情况

地形地貌特征

本井田位于大同煤田西北部，为黄土丘陵区，井田内大部分为黄土覆盖，植被稀少，地形切割强烈，冲沟发育，沟内常年干涸无水，总体地势呈东北高西南低趋势，十里河从井田南部通过，支沟呈羽状分布。

井田内最高点位于北部，标高1340m，最低点位于十里河河床1195m，最大相对高差145m。

水文

本区属海河流域，永定河水系，桑干河支系。

井田内最大的河流为十里河，由西向东从井田南部通过，河床宽500-700m，河床最低标高1195m，十里河发源于井田西部左云县曹家堡一带，经左云县城进入大同平原，汇入御河，注入桑干河，河流全长89.3km，流域面积1304km2，上游河床宽约50m，中游宽约200-900m，下游宽达600m，坡度1-2‰，一般流量0.5-2.0m3/s，据观音堂水文站资料最大洪峰流量为2020m3/s（1967）。

近几年，河流时有干枯；鹊儿山沟，位于井田西部，河床宽50-150m，河底标高约1205-1225m，流经小破堡、鹊儿山、石墙匡村等村庄，为季节性河流；井田共发育有冲沟9条，呈树枝状展布，流向鹊儿山河，平时干涸无水，雨季有短暂水溪。

气象

本区属黄土高原地带，半干旱大陆性季风气候，冬季严寒，夏季炎热，气候干燥，风沙严重，根据大同气象台及左云县气象台资料分述如下：

①气温

以年温差与日温差大为特点，年平均气温为5.1℃，极端最高温度在39.9℃，极端最底温度在-35℃。

最冷月为1月，平均温度-14℃；最高气温月为7月，平均温度22℃。

年最高最低温差可达60℃以上，一般日温差20℃。

②降水量

年降水量分配极不均匀，暴雨强度大，多集中在7、8、9三个月，约占年降水量的80%，年最大降水量为628.3mm，年最小降水量为259.3mm，最大日降水量为79.90mm，年平均降水量为389.43mm。

③蒸发量

全年日照时间为2880-3140h，平均为3011.4h。

历年来蒸发量大大超过降水量，一般蒸发量为降水量的4-5倍，年蒸发量在1885.1-2386.3mm之间。

④风

大同地区一向以风沙多而著称，西北风几乎贯穿全年，多集中于冬春季节，年平均风速为3.2m/s，最大风速可达17m/s。

⑤湿度

历年平均相对湿度53%，最大相对湿度100%，最小相对湿度为0。

⑥冻土

历年冻土月份为11月至第二年4月，最大冻土深度1610mm。

⑦最大积雪深度：

历年积雪时间为11月份至第二年3月份，最大年积雪深度为1996年3月23日，积雪深度为9cm。

⑧年霜冻期：

历年年霜冻期为177-218天，一般为每年的9月至翌年的4月。

⑨年结冰期：

历年年结冰期为177-209天，一般为每年的10月至翌年的4月。

1.1.3矿井生产建设情况

大同鹊山精煤有限责任公司（原名左云县鹊儿山煤矿）在1958年前由社队开采，年产量3万吨，1958年后转为县营矿井。

1964年进行改扩建，1968年建成投产，1969年达到5万吨设计能力，1974年该矿生产原煤13.6万吨，为设计能力的2.7倍。

1980年根据省计委晋计煤基字（1980）第201号文和山西地方煤管局晋地煤基字（1980）第160号文件精神扩建为年产30万吨矿井，1982年建成投产，1983年生产原煤28万吨/年。

1984年第三次改扩建，被列为山西省地方煤矿六十个重点改扩建矿井之一，经山西省计委以晋计基燃字（1984）第265号文批复，将扩建为生产能力60万吨/年的矿井，并委托沈阳煤矿设计院进行初步设计，此后的生产规模日益扩大，在上世纪90年代中期产量达到90万吨，2003年山西省煤炭工业局晋煤规发[2003]686号《关于2003年全省国有煤矿矿井、选煤厂生产能力核定的批复》核定本矿2003年生产能力为110万吨/年，2008年核实的煤炭生产许可证载明本矿生产能力为110万吨/年。

1.1.4周边矿井情况

矿井四邻：

矿井东与大同煤矿集团四台沟煤矿相邻，南与大同煤矿集团燕子山煤矿相接，西与山煤集团左云草垛沟煤业有限公司相连，北界基本为侏罗系剥蚀边界

大同煤矿集团有限责任公司四台矿

四台矿为国有企业，采矿许可证号1000000220032，隶属大同煤矿集团有限责任公司，批准开采侏罗系大同组所有煤层，生产规模500万吨/年，井田面积65.4584km2。

该矿井为生产矿井，采用斜井—竖井联合开拓，采煤方法为综合机械化开采方法，实际生产能力500万吨/年，现在本井田东部生产，对本矿生产无影响。

大同煤矿集团有限责任公司燕子山矿

燕子山矿为国有企业，采矿许可证号100000220032，隶属大同煤矿集团有限责任公司，批采开采侏罗系大同组所有煤层，生产规模400万吨/年，井田面积55.2936km2，该矿井为生产矿井，采用斜井—竖井联合开拓，采煤方法为综合机械化开采方法，实际生产能力450万吨/年，现在井田南部十里河以南开采，对本矿生产无影响。

山煤集团左云草垛沟煤业有限公司

为2009年兼并重组整合煤炭企业，经济类型为有限责任公司，批准开采侏罗系大同组5、8、11、14号煤层，生产规模60万吨/年，井田面积10.1028km2,该矿井现为整合基建矿井，采用斜井开拓，综合机械化采煤。

对本矿生产无影响。

该公司兼并重组整合的原矿井为左云县管家堡乡曹家沟煤矿、左云县鹊儿山镇小西沟煤矿和左云县鹊儿山镇小西沟二号井煤矿，见图1-3及表1-6。

a原左云县管家堡乡曹家沟煤矿

曹家沟煤矿采矿许可证号1400000020703，经济类型为集体企业，井田面积1.3805km2，批准开采侏罗系大同组11、14号煤层，生产规模21万吨/年，采用斜井开拓，房柱式采煤方法，开采11、14号煤层，未发现越层越界开采现象，有积水、有积气，为低瓦斯矿井，煤尘有爆炸性，煤的自燃等级Ⅰ类，为容易自燃煤层，2009年12月参与兼并重组整合关闭。

b原左云县小西沟煤矿

小西沟煤矿采矿许可证号1400000731200，经济类型为国有企业，井田面积1.3603km2，批准开采侏罗系大同组11号煤层，生产规模9万吨/年，采用斜井开拓，房柱式采煤方法开采11号煤层，未发现越层越界开采现象，有积水、有积气，为低瓦斯矿井，煤尘有爆炸性，煤的自燃等级Ⅰ类，为容易自燃煤层，2009年12月参与兼并重组整合关闭。

c原左云县鹊儿山镇小西沟二号井煤矿

小西沟二号井煤矿采矿许可证号1400000721199，经济类型为集体企业，井田面积0.3105km2，批准开采侏罗系大同组8、11号煤层，生产规模为9万吨/年，采用斜井开拓，房柱式采煤方法，开采8、11号煤层，未发现越层越界开采现象，有积水、有积气，为低瓦斯矿井，煤尘有爆炸性，煤的自燃等级Ⅰ类，为容易自燃煤层，2009年12月参与兼并重组整合关闭。

1.2煤系地层情况

1.2.1井田地质特征

井田位于大同煤田的西北部，大同矿区西北部，属黄土半掩盖区，基岩仅出露于沟谷两测。

揭露地层由老到新为：

寒武系中统徐庄组、石炭系中统本溪组、侏罗系下统永定庄组、中统大同组、云岗组、白垩系下统左云组、第四系中、上更新统和全新统.本井田内含煤地层为侏罗系中统大同组（J2d）。

大同组共含煤13层。

以11-3、7号煤层顶可将大同组分为下、中、上三部分，也即三个旋回。

本井田位于大同煤田的北部，大同向斜北西翼。

井田内总体地层走向NE，倾向SE，倾角2°-6°，井田内以次一级构造褶曲为主，由一系列倾角不大的背斜、向斜组成。

各背、向斜两翼对称，倾角2°-6°。

井田内断层不多，断距不大

在开采11-3、14号煤层时普遍存在古河流冲刷现象。

冲刷层为砂砾岩、粗粒砂岩，冲刷的深度、宽度、长度均不同。

如11-3号煤层北二盘区11806工作面，由于冲刷，使11-3号煤层出现了150m×100m范围内无煤区。

在14号煤层也发育有冲刷现象，这些冲刷使煤层局部变薄，给开采造成了很大的影响。

井田内未发现有岩浆岩侵入。

综上所述井田地质构造复杂程度为简单类型

1.2.2煤层及煤质

本井田大同组含煤地层平均厚182.40m。

共含2-2、2-3、3、4、5、7、8、9、11-3、12、13、14、15号等13层煤，煤层总厚14.80m，含煤系数为8.1%。

其中可采煤层7层，即3、4、7、8、11-3、12、14号，可采煤层总厚12.82m，含煤系数7%，采矿许可证批准开采3、4、7、8、11、12、14号煤层，和井田内开采煤层一致，井田内3、4号煤层基本采空，7、8、号煤层大部采空，11-3、（勘探区为11号煤层的分叉煤层）、12、14号煤层均有开采，现主要开采11-3、12、14号煤层。

各主要可采煤层以弱玻璃光泽较多，油脂-沥青光泽较少。

阶梯状或参差状断口，条带状结构，含有菱铁质结核，内生裂隙较发育，填充碳酸盐类矿物，节理发育中等，下部煤层可见黄铁矿结核。

宏观煤岩成分以亮煤为主，其次为暗煤，镜煤呈细条带或线理状分布。

宏观煤岩类型以半亮型煤为主，光亮型和半暗型煤为辅。

显微煤岩有机组成，镜质组+半镜质组占50-70%，一般60%左右；丝质组一般在35-45%，稳定组在5%以下。

无机组成主要是粘土类矿物。

上部煤层硫化铁类矿物含量很少，下部11-3、12、14煤层的含量较高平均在1.5%左右。

3号煤层：

水分（Mad）原煤4.44%-9.01%，平均6.95%，浮煤8.93%，为特低-中等水分。

灰分（Ad）原煤12.83%-28.11%，平均21.24%，浮煤7.55%，为低灰-中灰煤。

挥发分（Vdaf）原煤30.38%-35.21%，平均32.08%，浮煤32.58%，为中高挥发分煤。

硫分（St,d）原煤0.62%，浮煤0.30%，为低硫分煤。

发热量（Qgr,v,d）原煤24.71MJ/kg-25.24MJ/kg，平均24.93MJ/kg，为中热值煤。

胶质层厚度（y）：

0mm。

4号煤层：

水分（Mad）原煤4.88%-7.05%，平均5.86%，浮煤6.92-7.20%，平均7.06%，为低水分。

灰分（Ad）原煤4.99%-19.49%，平均10.90%，浮煤2.59%-6.74%，平均7.06%，为特低灰煤。

挥发分（Vdaf）原煤26.21%-39.74%，平均33.55%，浮煤35.91%-36.13%，平均36.02%，为中高挥发分煤。

硫分（St,d）原煤0.48%-0.99%，平均0.77%，浮煤0.20%-0.29%，平均0.25%，特低硫-中硫分煤。

发热量（Qgr,v,d）原煤25.53MJ/kg-31.34MJ/kg，平均27.91MJ/kg，为高热值－特高热值煤。

胶质层厚度（y）：

0mm。

7号煤层：

水分（Mad）原煤3.05%-8.45%，平均6.30%，浮煤8.05%，为特低-中等水分。

灰分（Ad）原煤8.92%-21.50%，平均14.69%，浮煤5.13%，为特低灰-中灰煤。

挥发分（Vdaf）原煤21.76%-37.96%，平均32.29%，浮煤32.98%，为中等挥发分－高挥发分煤。

硫分（St,d）原煤0.43%-0.72%，平均0.58%，浮煤0.26%，为特低硫－低硫分煤。

发热量（Qgr,v,d）原煤22.14MJ/kg-28.12MJ/kg，平均25.65MJ/kg，为低热值－高热值煤。

胶质层厚度（y）：

0mm。

8号煤层：

水分（Mad）原煤4.31%-7.19%，平均5.36%，为特低-低水分。

灰分（Ad）原煤5.13%-30.23%，平均12.37%，为特低灰-高灰煤。

挥发分（Vdaf）原煤24.19%-29.40%，平均26.57%，为中等挥发分-中高挥发分煤。

硫分（St,d）原煤0.63%，为低硫分煤。

发热量（Qgr,v,d）原煤20.47MJ/kg-28.75MJ/kg，平均26.26MJ/kg，为低热值-高热值煤。

胶质层厚度（y）：

0mm。

11-3号煤层：

水分（Mad）原煤3.23%-11.06%，平均6.12%，浮煤5.36%-7.54%，平均6.45%，为特低－中等水分。

灰分（Ad）原煤5.12%-31.31%，平均13.14%，浮煤3.74%-5.50%，平均4.62%，为特低灰－高灰煤。

挥发分（Vdaf）原煤26.14%-32.44%，平均29.06%，浮煤27.17%-30.95%，平均29.06%，为中等挥发分－中高挥发分煤。

硫分（St,d）原煤0.30%-3.85%，平均1.46%，浮煤0.32%-0.33%，平均0.33%，为特低硫-高硫分煤。

发热量（Qgr,v,d）原煤20.26MJ/kg-30.36MJ/kg，平均26.10MJ/kg，为低热值－特高热值煤。

胶质层厚度（y）：

0mm。

14号煤层：

水分（Mad）原煤3.12%-8.17%，平均5.56%，浮煤4.44-6.96%，平均5.70%，为特低－中等水分。

灰分（Ad）原煤7.80%-28.23%，平均17.65%，浮煤3.66%-3.71%，平均3.59%，为特低灰－中灰煤。

挥发分（Vdaf）原煤26.22%-35.50%，平均30.83%，浮煤29.89%-36.29%，平均33.09%，为中等挥发分－中高挥发分煤。

硫分（St,d）原煤1.76%-3.01%，平均2.42%，浮煤0.60%-0.75%，平均0.68%，为中高硫－高硫分煤。

发热量（Qgr,v,d）原煤19.88MJ/kg-28.12MJ/kg，平均25.09MJ/kg，为低热值－高热值煤。

胶质层厚度（y）：

0mm。

煤灰成分及灰熔融性：

在此仅有4号煤层测试资料，煤灰成分以SiO2为主，含量58.50%，Al2O3含量为18.72%，Fe2O3含量较高为12.11%，其它氧化物含量较低。

煤灰熔融性测定的软化温度低于1250C°，属于较低软化温度灰。

有害元素：

4号煤磷含量测定结果≤0.001%，为特低磷煤。

1.2.3顶底板状况

表1—2各层煤层顶底板状况

煤层

顶板

伪顶

老顶

底板

3号煤层：

以伪顶为主，老顶次之

除鹊12、台15钻孔为老顶外，其它均为伪顶，岩性为炭质泥岩，厚度0.20-0.50m，稳定性差

分布在鹊12、台15两钻孔附近，岩性为中砂岩、粉砂岩，厚度分别为10.10m、8.50m

砂质泥岩、粉砂岩

4号煤层

分布较稳定，岩性为粉砂岩、粉细砂岩互层，厚度1.90-8.31m，岩石致密坚硬，稳定性好

仅云410号孔为厚度0.27m的炭质泥岩

细砂岩、砂质泥岩，致密坚硬，属老底

7号煤层

老顶为主，直接顶次之

分布在鹊9、鹊11、鹊12号孔，厚度1.70-6.00m，均为单层结构，岩性粉砂岩，岩石胶结致密，坚硬、稳定性较好，鹊8号孔有0.20m的炭质泥岩，稳定性差

主要分布在井田南部，岩性为粗砂岩，厚度10-20m，巨厚层，胶结致密，稳定性好

为砂质泥岩、细砂岩与砂质泥岩互层

8号煤层

直接顶为主，老顶次之

鹊13号孔为0.40m的泥岩，性脆，易碎，稳定性差

分布于鹊8、鹊9号孔，岩性为中砂岩、细砂岩，岩石胶结良好、致密、坚硬，稳定顶板

细砂岩、砂质泥岩，岩石致密属老底

11-3号煤层

直接顶板为主

全区分布，厚度0.60-5.60m，由北向南逐渐变厚，最厚处在云410号孔，最薄处在鹊8号孔

均为复杂结构，为细砂岩、砂质泥岩互层，细砂岩与薄煤层互层，结构复杂，其强度视岩石的内部结构而定，随有机质含量的增加，且以煤线形式出现，岩石的强度降低，顶板稳定性较差

砂质泥岩，细砂岩

12号煤层

分布在鹊3、鹊11、鹊12、鹊13、鹊9、鹊10号钻孔中，岩性为泥岩及砂质泥岩与细砂岩互层，厚度一般为1.20-6.14m，最厚处在鹊9号孔处，岩石胶结致密，稳定性较好

有伪顶分布的钻孔有鹊7、鹊8、台15，岩性为炭质泥岩，厚度0.30-0.50m，性脆，易碎

仅410、鹊6号钻孔分布老顶，岩性细砂岩、中粒粗砂岩，厚度1.12，8.33m，胶结致密，坚硬

砂质泥岩同细砂岩互层为主

14号煤层

分布的钻孔有鹊4、鹊9、鹊10、台15，岩性为泥岩、砂质泥岩互层、粉砂岩，厚度1.80-4.70m，岩石胶结良好，属中等稳定顶板

全区分布较稳定，岩性以粗砂岩、细砂岩为主，厚度一般为2.46-5.00m，最厚处在鹊7号孔，厚度为14.58m，最薄处在鹊2号孔，厚度为1.20m，岩石致密，胶结良好，坚硬属稳定顶板

岩性以泥岩、砂质泥岩与细砂岩互层

1.2.4矿井瓦斯含量

大同鹊山精煤有限责任公司开采11-3、12、14号煤层，据2007年12月29日山西省煤炭工业局文件晋煤安发[2007]2030号《关于2007年度年产30万吨及以上煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》，2007年度大同鹊山精煤有限责任公司瓦斯相对涌出量为3.25m3/t，绝对涌出量6.67m3/min，相对二氧化碳涌出量2.87m3/t，绝对二氧化碳涌出量5.90m3/min，批复等级为低瓦斯矿井。

2008年12月16日山西省煤炭工业局文件晋煤安发[2008]1116号文件《关于大同市2008年度30万吨/年及以上煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》，2008年度大同鹊山精煤有限责任公司瓦斯相对涌出量3.2m3/t，绝对涌出量6.58m3/min,二氧化碳相对涌出量2.30m3/t。

绝对涌出量4.73m3/min，鉴定结果为低瓦斯矿井。

2010年6月11日山西省煤炭工业厅文件晋煤瓦发[2010]471号《关于大同市2009年度30万吨/年及以上煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》，2009年度大同鹊山精煤有限责任公司瓦斯相对涌出量1.94m3/t，绝对涌出量4.96m3/min，二氧化碳相对涌出量1.52m3/t，绝对涌出量3.89m3/min，鉴定结果为低瓦斯矿井。

2011年2月17日山西省煤炭工业厅文件晋煤瓦发[2011]271号《关于大同2010年度矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》，大同鹊山精煤有限责任公司2010年度瓦斯相对涌出量1.54m3/t，绝对涌出量3.39m3/min，二氧化碳相对涌出量1.4m3/t，绝对涌出量3.57m3/min，鉴定结果为低瓦斯。

但随开采深度增加，瓦斯含量可能增加，局部瓦斯聚集可能性时刻存在，该矿1980年发生过两次局部瓦斯爆炸，虽然是低瓦斯矿井，但为保证安全生产，开采中要加强通风和