毕业设计说明书第六章.docx
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毕业设计说明书第六章
第六章矿井通风与安全技术措施
第一节矿井通风系统的选择
一、选择原则
结合第三章和第四章所确定的井田开拓、采区巷道布置、回采工艺，选择矿井通风系统。
要求要符合安全可靠、技术先进合理、经济、投产快等原则。
所设计的矿井服务年限超过20～25年，则分前期和后期设计，后期只考虑通风方案，不做详细设计。
矿井通风系统要符合下列要求。
1、每一个生产矿井，必须至少有两个能行人的通达地面的安全出口。
各个出口之的距离不得小平30m。
如果采用中央式通风系统时，还要在井田境界附近设置安全出口。
井下每一个水平到上水平和每个采区至少都要有两个便于行人的安全出口，并同通到地面的安全出口相连通。
保证有一个井筒进新鲜空气，另一个井筒排出污浊的空气。
2、进风井口，必须布置在不受粉尘、灰土、有害和高温气体侵入的地方。
进风井冬季结冰，对工人身体健康、提升和其它设施有危害时，必须装设暖风设备，保持进风井口以下的空气温度在2℃以上。
进风井与出风井的设备地点必须地层稳定且有利于防洪。
总回风道不得作为主要行人道，矿井的回风流和主扇的噪音不得造成公害。
3、箕斗提升或装有皮带运输机的井筒不应兼作风井。
如果兼作风井使用时，必须遵守下列规定：
（1）、箕斗提升兼作回风井时，井上下装、卸井塔都必须有完善的封闭措施，其漏风率不超过15％，并应有可靠的降尘设施，但装有皮带运输机的井筒不得兼作回风井；
（2）、箕斗提升并或装有皮带运输机的井筒兼作进风井时，箕斗提升井筒中的风速不得超过6m/s；装有皮带运输机的井筒中的风速不得超过4m/s，并都应有可靠的防尘措施，保证粉尘浓度符合工业卫生标准。
皮带运输机的井筒中还应装有专用的消防管路。
4、所有矿井都必须采用机械通风，主要扇风机（供全矿、一翼或一个分区使用）必须安装在地面。
同一井口不宜选用几台主扇并联运转，主扇要有符合要求的防爆门，反风设备和专用的供电线路。
5、每一个矿井必须有完整的独立的独立通风系统，不宜把两个可以独立通的矿井合并一个通风系统，若有两个出风井，则自采区流到各个出风井的风流需保持独立。
6、回采工作面的掘进工作面都应采用独立通风。
7、井下火药库必须有单独的进风风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风道或主要回风道，井下充电硐室必须有单独的风流通风，回风风流可以引入采区回风道中。
二、选择矿井主扇的工作方法
1、抽出式主扇使井下风流处于负压状态，当一旦主扇因故停止运转时，井下的风流压力提高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全；压入式主扇使井下风流处于正压状态，当主扇停转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加。
2、采用压入式通风时，须使矿井总进风路线上设置若干构筑物，使通风管理工作较困难，漏风较大。
根据以上两点，结合矿井实际情况，选择抽出式通风。
三、选择矿井通风方式
1、中央并列式的适用条件
煤层倾角大、埋藏深，但走向长度不大（井田走向长度小于4km），而且瓦斯、自燃发火都不严重的矿井，采用中央并列式是较合理的。
2、中央分列式的适用条件
煤层倾角较小、埋藏较浅、走向长度不大，而且瓦斯、自然发火都比较严重的矿井，采用中央分列式是较合理的。
它与中央并列式相比，安全性要好，通风阻力较小，内部漏风小，这对于瓦斯、自然发火的管理工作是较有利的，且工业广场没有主扇噪音的影响。
3、两翼对角式的适用条件
煤层走向长度超过4km，井型较大，煤层上部距地面较浅，瓦斯和自然发人严重的矿井，采用两翼对角式比较适宜。
4、分区对角式的适用条件
煤层距地表浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘浅部的总回风巷，在此条件下开掘第一水平时，只能用这种小风井分区通风的布置方式。
5、混合式的适用条件
井型大、走向长，为了缩短基建时间，在初期采用中央式通风系统，随着生产的发展，当开采到两翼边界附近时，再建立对角式通风系统。
根据以上各通风方式的要求，参考实习矿井的通风方式，结合设计矿井的实际情况，选择中央分列式通风。
第二节风量计算及风量分配
一、风量计算
矿井总风量按下式计算：
Qkj=（ΣQcj+ΣQjj+ΣQdj+ΣQgj）×Kkj
式中：
Qkj—矿井总供风量，m3/min；
ΣQcj—回采工作面所需风量之和，m3/min；
ΣQjj—掘进工作面所需风量之和，m3/min；
ΣQdj—独立通风的硐室所需风量之和，m3/min；
ΣQgj—其它用风地点所需风量之和，m3/min；
Kkj—矿井内部漏风系数，取1.20。
1、采煤工作面实际需要风量
采煤工作面实际需要风量应按矿井各个回采工作面实际需要风量的综合计算，即：
ΣQ采=nQ综采+nQ机采+nQ炮采+nQ其他+Q备m3/min
式中：
Q综采—综采工作面所需要风量，m3/min；
Q机采—机采工作面所需要风量，m3/min；
Q炮采—炮采工作面所需要风量，m3/min；
Q其他—其他开采方法工作面所需要风量，m3/min；
Q备—备用工作面所需要风量，m3/min；
n—各种采煤工作面的个数，个。
根据瓦斯涌出量和开采方法不同分别计算：
本设计矿井1个综采工作面生产，工作面日产3000t煤，矿井瓦斯相对涌出量为12.85m3/t，因此在工作面预采之前先进行瓦斯抽放，抽放率为50％。
综采工作面所需风量：
Q综采=100·Q综瓦
式中：
Q综采—综采工作面所需风量，m3/min；
Q综瓦—综采工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；
Q综瓦=（q瓦·T综采·K瓦）/（24·60）
式中：
T综采—综采工作面平均日产量，t/d；
K瓦—瓦斯涌出不均衡系数，取1.2；
100—按回采工作面的沼气浓度不超过1/100计算；
代入数据得：
Q综瓦=32m3/min
Q综采=100×32＝3200m3/min
2、掘进工作面实际需要风量
掘进工作面需要风量，应按各个需要独立通风的掘进工作面实际需要风量的总和计算，即：
ΣQ掘=（nQ煤掘+nQ岩掘）K掘备，m3/min
式中：
Q煤掘—每个煤巷掘进工作面所需要的风量，取200m3/min；
Q岩掘—每个岩巷掘进工作面所需要的风量，取200m3/min；
n—需要独立通风的煤巷、岩巷数，取2；
K掘备—掘进工作面备用系数，取1.2。
代入数据得：
ΣQ掘＝960m3/min
3、硐室实际需要风量
各独立通风硐室实际需要风量的总和计算：
∑Q硐=Q火+Q充+Q机+Q采硐+Q其它
式中：
Q火—为火药库实际需要风量，计算的10.5m3/min；
Q充—充电硐室实际需要风量，应按回风流中氢气浓度小于0.5%计算，但不得小于100m3/min，按经验值规定100—200m3/min，取150m3/min；
Q机—大型机电硐室实际需要风量，应按机电设备运转的发热量计算，取200m3/min；
Q采硐—采区绞车房或变电硐室实际需要风量，按经验供给60—80m3/min，取70m3/min
Q其它—其它峒室所需风量，根据具体情况供风，取200m3/min；
带入数据得：
∑Q硐＝630m3/min
4、矿井除采煤、掘进和硐室以外，其他巷道需风量，按经验值取ΣQgj=300m3/min。
由以上计算可得矿井总风量为：
Qkj＝（ΣQcj+ΣQjj+ΣQdj+ΣQgj）×Kkj
＝（3200+960+630+300）×1.3
＝6617m3/min＝110m3/s
根据以上计算，矿井总进风量为110m3/s。
二、风速验算
各条井巷的供风量确定后，再按《规程》101条规定的风速进行校验，《规程》规定的风速限定值见表6-2-1所示：
井巷名称
净断面（m2）
风量（m3/s）
风速
（m/s）
最低允许风速（m/s）
最高允许风速（m/s）
副井
19.625
110
5.61
──
8
井底车场
18.43
110
5.97
──
8
皮带大巷
16.37
35
2.14
0.25
6
轨道大巷
16.37
70
4.28
──
8
皮带斜巷
13.93
54
3.88
0.25
6
轨道斜巷
13.93
54
3.88
0.25
6
工作面
15.0
54
3.6
0.25
4
回风石门
24.8
110
4.44
──
8
回风大巷
16.37
110
6.72
──
8
风井
19.625
110
5.61
──
15
表6-2-1风速验算表
第三节全矿通风阻力计算
一、计算原则
1、在进行矿井通风阻力计算时，不要计算每一条巷道的通风阻力，只选择其中一条阻力最大的风路进行计算。
但必须是选择矿井达到产量以后，通风容易时期和通风困难时期的阻力最大风路。
如果矿井服务年限较长，则只计算头15～25a的通风容易和困难两个时期的井巷通风总阻力。
2、通过主扇的风量Q扇必大于通过出风井的矿井总风量Q矿，为了计算矿井的阻力，必须先算出Q扇：
对于抽出式通风：
Q扇=（1.05～1.10）Q矿，m3/min
计算得：
Q扇＝1.05×110＝116m3/s
式中：
1.05～1.10为矿井外部漏风系数，出风井无提升运输任务时取1.05，有提升任务时取1.10。
3、为了经济、合理、安全地使用主扇，应控制h阻难不太大，对大型矿井不超过4400Pa，有自然倾向的矿井不超过3400Pa。
二、计算方法
选出矿井生产时通风困难和容易时期的通风线路，按公式计算出各巷道的风压：
h=aLUQ2/S3Pa
式中：
L、U、S—分别为各井巷的长度、周长、净断面积（m，m，m2）；
a—摩擦阻力系数；
Q—各井巷和硐室所通过的风量分配值，系根据前面所计算的各井巷和硐室所需要的实际风量再乘以K矿后所求得的风量值，m3/min。
计算过程见表6-3-1和6-3-2。
其总和为总摩擦阻力Σh摩，即是：
Σh摩=h1-2+h2-3+…+hn-（n+1）
式中:
h1-2,h2-3…为各段井巷之摩擦阻力，Pa；
考虑到局部阻力系数，得矿井通风阻力为：
（1）、通风容易时期的总阻力h阻为：
h阻=k·Σh摩易=1.2×1566.79=1880.15Pa
式中：
k—局部阻力系数取1.2；
（2）、通风困难时期的总阻力h阻难为;
h阻难=k·Σh摩难=1.15×2419.03=2781.88Pa
式中：
k—局部阻力系数取1.15；
时
期
巷
道
名
称
支
护
形
式
（kg/m3）
L
（m）
U
（m）
净断面
R
（kμ）
风量
h摩
Pa
V
（m/s）
S
（m2）
S3
（m6）
Q
Q2
容
易
时
期
副井
混凝土
0.00314
719
15.7
19.625
7558.38
110
12100
56.74
5.61
井底车场
锚喷
0.005
700
16.74
18.43
6260.02
110
12100
210.32
5.97
皮带大巷
锚喷
0.0085
300
15.4
16.37
4386.78
35
1225
10.97
2.14
轨道大巷
锚喷
0.005
300
15.4
16.37
4386.78
70
4900
25.8
4.28
皮带斜巷
工字钢
0.0209
1500
15.36
13.93
2703.05
54
2916
519.47
3.88
轨道斜巷
工字钢
0.013
1500
15.36
13.93
2703.05
54
2916
323.06
3.88
工作面
液压支架
0.032
160
16.11
15.0
3375.00
54
2916
71.27
3.6
回风石门
锚喷
0.0072
30
19.42
24.8
15252.99
110
12100
6.65
4.44
回风大巷
锚喷
0.0072
2000
18.46
16.37
4386.78
110
12100
286.16
6.72
风井
混凝土
0.00314
714
15.7
19.625
7558.38
110
12100
56.35
5.61
合
计
H阻易＝1566.79Pa
表6-3-1矿井最小通风阻力计算
表6-3矿井最大通风阻力计算
时
期
巷
道
名
称
支
护
形
式
（kg/m3）
L
（m）
U
（m）
净断面
R
（kμ）
风量
h摩
Pa
V
（m/s）
S
（m2）
S3
（m6）
Q
Q2
困难
时
期
副井
混凝土
0.00314
719
15.7
19.625
7558.38
110
12100
56.74
5.61
井底车场
锚喷
0.005
700
16.74
18.43
6260.02
110
12100
210.32
5.97
皮带大巷
锚喷
0.0085
2000
15.4
16.37
4386.78
35
1225
73.13
2.14
轨道大巷
锚喷
0.005
2000
15.4
16.37
4386.78
70
4900
172.02
4.28
皮带斜巷
工字钢
0.0209
1500
15.36
13.93
2703.05
54
2916
519.47
3.88
轨道斜巷
工字钢
0.013
1500
15.36
13.93
2703.05
54
2916
323.06
3.88
工作面
液压支架
0.032
160
16.11
15.0
3375.00
54
2916
71.27
3.6
回风石门
锚喷
0.0072
30
19.42
24.8
15252.99
110
12100
6.65
4.44
回风大巷
锚喷
0.0072
6500
18.46
16.37
4386.78
110
12100
930.02
6.72
风井
混凝土
0.00314
714
15.7
19.625
7558.38
110
12100
56.35
5.61
合
计
H阻易＝2419.03Pa
三、计算矿井总风阻及总等积孔
矿井总风阻：
R矿易=h阻易/Q2扇
R矿难=h阻难/Q2扇
式中：
R矿易、R矿难—容易时期和困难时期的全矿总风阻；
带入数据得：
R矿易＝0.16m2
R矿难＝0.23m2
矿井总等积孔：
A矿易=0.38×Q扇/
m2
A矿难=0.38×Q扇/
m2
式中：
A矿易、A矿难—容易时期、困难时期全矿通风等积孔，m2
带入数据得：
A矿易＝0.96m2
A矿难＝0.79m2
可以得出矿井通风难易程度为难。
第四节扇风机选型
一、选择主扇
由于轴流式风机具有耗能低，噪音低，便于调节，故障少等优点，结合顾桥矿井实际情况，设计采用轴流式风机。
1、确定主扇的风压
对于抽出式通风，分别求出困难和容易时期的扇风机静压:
容易时期：
h扇静易＝h阻易-h自助（Pa）
式中：
h自助—通风容易时期帮助主扇风压工作的矿井自然风压，取h自助＝0Pa；
带入数据得：
h扇静易＝1880.15Pa
困难时期:
h扇静难＝h阻难-h自反（Pa）
式中：
h自反—通风困难时期反对主扇风压工作的矿井自然风压，取h自反＝60Pa；
带入数据得：
h扇静难＝2721.88Pa
2、选择主扇：
根据Q扇、h扇易、h扇难，在扇风机个体特性曲线图表上选择合适的主扇：
依据：
Q扇＝116m3/s；
h扇静易＝1880.15Pa；
h扇静难＝2721.88Pa；
选用扇风机型号：
70B2-21-N024轴流式扇风机；
扇风机技术参数如下：
n＝600rpm，Qf＝116m3/s，叶片角度40°，N轴＝710.8kW。
；
3、绘制所选扇风机的特性曲线急工况点
（1）容易时期
阻力系数：
R＝0.16
故通风网络特性曲线方程：
H＝RQ2＝0.16Q2
通风网络特性曲线方程计算表
Q（m3/s）
0
50
60
70
80
90
100
110
120
H（Pa）
0
400
576
784
1024
1296
1600
1936
2304
（2）困难时期
阻力系数：
R＝0.23
故通风网络特性曲线方程：
H＝RQ2＝0.23Q2
通风网络特性曲线方程计算表
Q（m3/s）
0
50
60
70
80
90
100
110
120
H（Pa）
0
575
828
1127
1472
1863
2300
2783
3312
绘制出所选扇风机的特性曲线及工作工况点。
二、选择电动机：
根据通风容易和通风困难两个时期主扇的输入功率，计算电动机的输出功率，根据计算结果选用电动机型号：
JR1510-4型；
电动机技术参数如下：
电压＝6000Ｖ，功率＝850Kw，电流＝96Ａ，转速＝1500rpm；
共选用两台，其中一台工作，一台备用。
三、防止漏风和降低风阻的措施
为保证矿井正常通风和安全生产，设计根据通风系统需要，配置了完整的风门、调节风门、风墙、风桥和风帘等通风设施和安全监测系统。
为了使矿井通风系统稳定可靠，保证风流按拟定路线流动，防止漏风，应加强通风管理，以确保矿井安全生产。
（1）对不允许风流通过，也不需要行人、行车的进、回风巷道之间的联络巷道，要设置永久挡风墙。
（2）对采空区及废弃巷道要及时封闭，并应经常检查密闭效果。
（3）在行人或行车而又不允许风流通过的巷道中，应设置风门，并对风门进行遥控和集中监视。
为避免风门开启时风路短路，在同一巷道内应设置两道风门，并禁止两道风门同时打开。
（4）为防止矿井在反风时风流短路，在主要风路之间的风门应增设一道反向风门。
（5）主要进、回风巷道，砌壁或锚喷表面应尽量平整光滑，并保持巷道整洁，不乱堆放杂物，以降低巷道风阻和减少局部阻力。
（6）对于损坏或变形较大的巷道要及时修复，清除堵塞巷道，以保证通过的有效风量和减少通风阻力。
（7）通风设施要完备，对于不合格的地方要及时修补更换，以防风流短路等不良后果发生。
（8）设置专职人员对矿井通风系统和通风设施按时进行检查和维修。
第四节矿井安全技术措施
一、概述
根据设计矿井瓦斯涌出量、煤尘爆炸性、煤尘自然发火、矿井涌水等具体情况，依据实行矿井在防治灾害的经验和《煤矿安全规程》的有关规定，提出具体的，并具有针对性的矿井主要安全技术措施。
本设计的顾桥矿井为高瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性，自然发火，矿井涌水量大，矿井由于开采深度较大，地温高，为了改善井下工作条件，需要进行降温调节井下空气，作好“一通三防”的安全工作。
二、预防瓦斯爆炸的措施
1、电气设备应达到防爆要求；
2、检修井下机械，供电设备，杜绝产生火花；
3、在容易发生瓦斯爆炸的地点安装自动隔爆装置；
4、发生瓦斯爆炸时，应保证人员能沿避灾路线撤出；
5、掘进过程中应使用安全炸药，且禁止使用延时爆破；
6、在采煤工作面及掘进工作面安装瓦斯超标自动报警系统；
7、井下工作人员都必须佩带自救器，技术人员还须佩带瓦斯监测仪；
8、除专职监察人员外，班、组长和技术人员，管理人员必须携带沼气测定仪或沼气连续指示报警器；
9、测风员除必须根据需要佩带高、中、低风速表外还必须携带温度计和沼气测定仪；
10、当度作业人员（如井下电工，密闭工，维修工等）和特殊作业人员（如处理溜煤眼堵塞等）均需配沼气报警器。
11、加强矿井通风设施的维修﹑管理，减少漏风，提高矿井有效风，确保向采煤面和掘进头输送足够的新鲜空气。
12、采煤机和会风道，回风流中的绞车房，顺槽煤向掘进头应安设AQJ-9型瓦斯指示报警器，将仪器悬挂在作业区附近的顶板上代替瓦斯稽查员，以仪器连续监测瓦斯浓度的变化。
注意放炮时拿走仪器防止跑坏；
13、长距离掘进，应配备大功率局扇和保质保量的风筒；
14、搞好通风防止瓦斯积聚，在容易产生瓦斯积聚的地方安装瓦斯精浓度监测仪，建立瓦斯的个体的回检测和连续检测的双重监测体系；
15、在地面装设瓦斯集中监测系统，以监测沼气为主，当设备落实后还应同时监测一氧化碳和风速等。
对井下综采工作面回风流掘进工作面，回风巷以及绞车房等测点瓦斯浓度自动进行连续监测并以数字予以显示。
当瓦斯超限时，井上、下之间信号以频分载波方式通过专用电缆传输。
三、粉尘的综合防治
井下采掘工作面在生产过程和煤炭运输过程中产生的粉尘，严重危害井下工人的身体健康，是造成矽肺病的主要原因。
为了保障井下工人的身体健康和生命安全，采取如下综合防治粉尘措施：
1、采煤机和综掘机都采用内、外喷雾，岩巷掘进采用湿式凿岩、放炮喷雾等措施，综掘工作面均配备了湿式除尘器；
2、防尘水管路达到所有采掘工作面，溜煤眼，胶带运输机转载点，回采工作面，回风顺槽等，并要进行喷雾除尘；
3、采掘工作面、运煤转载点，煤仓上口等易产生粉尘的地点设置喷雾降尘装置，并设置粉尘传感器；
4、为井下采掘工人每人配备安全送风防尘口罩，为风钻、风镐和锚喷工人配备压风呼吸器，做好个人的粉尘防护；
5、带区回风巷道、掘进巷道、主要回风大巷都必须安装风流净化水幕，水幕雾化要好，能封闭全断面。
6、矿井建立完善的防尘洒水系统，地面设两个1000m3的水池。
（水池同时为防灭火服务）供水系统必须设计过滤装置保证水的清洁；
四、预防井下火灾措施
1、井下主要机电硐室设置防火门；
2、确保井下消防洒水系统的正常运行；
3、各回采工作面采完后应及时密闭，防止风流进入采空区；
4、建设和生产期间要严格执行《矿井防灭火规范》，防止火灾发生；
5、有机电设备的硐室均用不燃性材料支护，并按规程要求设置防火门；
6、井下爆破材料库和爆破材料发放硐室均采用独立通风系统和隔爆设施；
7、机电硐室及井下易着火地点配置灭火器等防火设备，并应保持设施的完好。
8、禁止一切人员携带烟草和点火工具下井，井下及井口房内一般不准进行焊接作业。
9、按《煤矿安全规程》有关规定设置了井下消防材料库，按规定配备了消防列车、灭火材料与器材。
10、正确选择和合理使用电气设备，加强维护，保证输电线路完好，设备正常运转，防止发生事故。
五、矿井水灾的预防措施
根据：
《煤矿安全规程》有关规定，井下及时做好探防水工作，坚持“有疑必探，先探后掘”的原则。
探水时，从探水线开始向前方钻孔，常是探水――掘进――再探水――再掘进，循环进行，发现出水征兆应立即停止作业，严禁用针探水；
1、对雨季降水应采取铺砌河床，断层处帷幕注桨等措施，及时堵载补给水源；
2、为防止钻孔贯通含水层，应严格检查钻孔封孔质量，不符合安全要求的应重新启封，以防后患；
3、由于顾桥矿断层较多，对于大的断层
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