平煤十二矿矿井通风系统优化设计Word文档下载推荐.docx
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至李口向斜轴。
井田走向长3km，倾斜宽5km，面积15km2。
2013年12月底矿井开拓煤量1890.9万吨，可采期为14.5年；
准备煤量1890.9万吨，可采期为175.1月；
回采煤量102万吨，可采期为9.9月；
井田范围内工业量5883.4吨，可采量2663.1万吨，剩余服务年限为14.6年。
现开采的煤层有己15、己15-17和己16-17煤层。
二、煤层地质概况
⑴地质赋存情况
目前正在开采二水平己七采区一、二期工程，从现有的资料来看，己七二期主要受郭庄背和李口向斜控制，它正处于郭庄背斜北翼和李口向斜南翼的交汇处，地质构造简单，断层不发育，但局部有小褶皱存在，对煤层的厚度及倾角均有一定影响。
另外，据现有资料，二水平无岩浆侵入及古河床冲刷。
在己七一期与己七二期分界处，有一煤层倾角变陡带，它是郭庄背斜北翼和李口向斜南翼的结合部，从几何角度出发，是曲率和曲率中心都不同的两个曲面交接部位，从而形成倾角变陡带，宽约60m，煤层倾角25~33°
之间，该变陡带与己七采区二期上下山夹角70°
，走向为320°
。
在二期中部煤层倾角发生变缓，上部煤层倾角20°
左右，变陡点下部煤层倾角12°
左右。
三水平煤层产状主要受里李口向斜控制，三水平位于该向斜轴的南翼，属单斜构造，自南向北，煤层倾角由10°
逐渐减小到2°
左右，在向斜轴附近煤层近于水平。
李口向斜轴部走向为北偏西45°
，翼间夹角160°
轴面直立，两翼基本对称。
三水平构造主要受李口向斜控制，该区域处于李口向斜轴东部收敛仰起端的过渡区，属于应力集中带，中、小断层构造较发育，而且同沉积断层或与沉积岩石组合相关的构造也可能在一定部位出现。
另外，局部地区可能会有次生小褶皱存在。
⑵地质构造情况简述
二水平己七二期煤层赋存稳定，己15煤厚3.1m~4.6m，平均厚度3.5m左右，己16—17煤层厚度1.0m~2.3m，平均1.8m左右，与己15煤层层间距由浅部到深部有逐渐变小的趋势，西北部局部己15—17合层。
己15煤层顶板为灰色砂质泥岩，性脆，垂直裂隙发育，易跨落，厚度3.2m左右，底板为深灰色泥岩和砂质泥岩，较软，遇水易膨胀，易发生地鼓现象，对回采影响较大。
三水平的煤系地层自上而下可采煤组为丁、戊、己、庚四个煤组，丁、戊有八矿、十矿开采，十二矿现开采己组煤，庚20也归十二矿，但现在尚未开发。
己组煤位于二叠系下统山西组，共有四组煤，自上而下为己14、己15、己16、己17，其中己14煤层不可采，己15煤层单独存在，己16与己17合层为己16-17煤层，己15煤层与己16-17煤层层间距由南向北逐渐减小，靠近李口向斜轴部附近几乎近于合层为己15-17煤层。
己15煤层厚度稳定，一般3.00m~4.30m，平均3.5m，己16-17煤层厚度变化较大，为0.9m~2.30m，平均1.7m。
己组煤层赋存稳定，煤层倾角由南向北逐渐变小，南部平均倾角10°
左右，中间部分6°
左右，北部靠近李口向斜轴部附近2°
左右或近于水平。
煤层埋深近千米，煤层结构简单，煤质较好，属变质程度较高的1/3焦煤或焦煤。
三、矿井瓦斯概况
矿井自投产以来，1989年前历年瓦斯鉴定均为低瓦斯矿井。
1989年元月3日在己六采区己15-17-16101风巷施工中发生建矿以来第一次煤与瓦斯突出后，矿井被定为突出矿井。
2010年度矿井瓦斯鉴定等级为突出矿井，相对瓦斯涌出量18.64m3/t，绝对瓦斯涌出量50.01m3/min。
己六采区相对瓦斯涌出量8.79m3/t，绝对瓦斯涌出量4.48m3／min。
己七采区相对瓦斯涌出量9.31m3／ｔ，绝对瓦斯涌出量17.91m3／min。
三水平相对瓦斯涌出量113.78m3／ｔ,（鉴定月为己14-31010采面，产量为10461t，此数值仅供参考），绝对瓦斯涌出量27.55m3／min。
四、水文情况
矿井涌水情况：
2010年矿井涌水量统计结果表明，已七采区（包括170一期、二期和已三采区）正常涌水量为64立方米／小时，最大涌水量为85立方米／小时；
三水平正常涌水量为115立方米／小时，最大涌水量为140立方米／小时；
矿井正常涌水量为150立方米／小时，最大涌水量为200立方米／小时。
出水因素为顶板砂岩水、老空积水。
矿井排水情况：
矿井主排水泵、管路、水仓及泵房等主要设备设施建设和完善情况，矿井排水能力等主要指标提高变化情况。
十二矿目前正使用的排水系统有中央泵房、130泵房、170一期泵房和170二期泵房、三水平下部泵房。
中央泵房现有2个水仓，容积2560m3，安装有4台200D-43×
7型水泵，每台排水量230～261m3/h，扬程301米，通过两趟10吋（）管路排到地面。
130泵房现有2个水仓，容积1159m3，安装有3台MD280-43×
4型水泵，每台排水量230～261m3/h，扬程172米，承担130采区和160采区的排水任务，有两趟8吋（Φ200mm）管路将水排至-150大巷，流至中央水仓。
三水平下部泵房现有2个水仓，容积1621m3有排水泵三台，每台排水量230～261m3/h，承担着三水平的排水任务，三水平中央泵房安装有3台MD280-43×
7型泵，单台排水能力288立方米/小时，扬程301米，通过两趟8吋（Φ200mm）排水管路将水排至170二期水仓。
170二期泵房现有2个水仓，容积1680m3，安装有３台MD280-43×
7型水泵，单台排水能力230～261m3/h，扬程301米，170二期泵房承担己七二期及三水平的排水任务，有两趟8吋（Φ200mm）排水管路，将水排至170一期水仓。
170一期泵房现有2个水仓，容积1696m3，安装有３台MD280-43×
7型水泵，单台排水能力230～261m3/h，扬程301米，170一期泵房承担己七一期、己七二期及三水平的排水任务，有两趟8吋（Φ200mm）排水管路将水排至-150大巷，流至中央水仓。
五、煤尘和煤炭自然概况
根据平煤股份〔2009〕204号煤层自然等级鉴定批复，十二矿开采的己15、己16-17和己15-17煤层均有煤尘爆炸危险性，煤尘爆炸危险性指数为24.54-38.79％。
煤层均有自燃倾向性，自然发火期3—6个月，矿井自燃危险等级为Ⅱ类自燃。
己六采区己15-17煤层在牛庄向斜轴以南区域的突出危险性不大，在牛庄向斜轴以北区域为突出危险区。
采区上、下分层于2008年12月全部回采完毕，2010年进入残采，己六采区残采结束后，于2010年12月底前完成采区封闭。
己三采区、己15煤层在-350m以上无突出危险性。
己七采区己15煤层-350m以下区域1995年9月被鉴定为突出区域。
三水平己15煤层被鉴定为突出煤层，-600m以下区域被鉴定为突出采区。
根据平煤股份【2009】30号文《关于对十二矿己14煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的批复》，十二矿己14煤层标高-813.1m以上为非突出煤层。
己15-31010进、回风巷剩余段和切眼2011年进行开掘。
采取在上部己14-31010进、回风巷和切眼向下施工穿层水力压裂、穿层预抽放钻孔的方式，利用两种钻孔之间的影响范围进行组合施工，达到控制巷道轮廓线外15m范围，以保证2011年己15-31010进、回风巷剩余段、切眼的正常施工。
己15-17200进风巷预计2011年开工，采取在上部高位瓦斯抽采巷内向下部己15-17200进风巷施工穿层水力压裂孔、穿层预抽煤层瓦斯钻孔的方式来解决煤与瓦斯突出问题。
己15-17200L1灰底抽巷为岩巷掘进，是作为己15-17200采面的低位瓦斯治理巷使用，不作为防突管理，但采取前探钻孔施工措施。
己15-17220进风巷为己七采区己15煤层巷道，具有煤与瓦斯突出危险性。
采用在下部平面间距15m处施工己15-17220L1灰底板瓦斯抽采巷。
通过在该瓦斯抽采巷向上部己15-17220进风巷施工穿层水力压裂，穿层预抽钻孔的方式来解决己15-17220进风巷掘进过程中的瓦斯问题。
己15-17220L1灰底板瓦斯抽采巷为全岩巷，是作为己15-17220进风巷的低位瓦斯治理巷使用，不具有煤与瓦斯突出危险性，不作为防突管理，但采取前探措施，防止施工中遇地质构造引发突出事故。
六、矿井通风情况
通风系统：
十二矿矿井通风方式为中央边界混合抽出式，矿井通风格局为四进三回，即工业广场内的一号、二号副井、主斜井及北山副井进风，南风井、中央风井和北山风井回风。
矿井总进风量15104m3/min，总排风量15423m3/min。
南风井服务于己六采区，通风机型号为改70B2-21No24，电机功率570KW，风叶角度为32.5°
，利用反风道反风，通风阻力2700Pa，进风量为2299m3/min，通风机工作风量为2451m3/min，有效风量2151m3/min。
担负着已三采区的回风。
中央风井服务于己七采区，风机型号为BDK-8-No32，电机功率2×
500KW，风叶角度35°
，利用主扇反转反风，通风阻力2870Pa，进风量8138m3/min，通风机工作风量为8339m3/min，有效风量7814m3/min。
担负着170一期，二期的回风。
北山风井服务于三水平，风机型号GAF28-16-1，电机功率1600KW，风叶角度－19°
，利用调整风叶角度反风，通风阻力1920Pa，进风量4105m3/min，通风机工作风量为4784m3/min，有效风量4438m3/min。
担负着已三水平和部分170二期的通风。
第二节井田开拓基本概况
一、生产能力介绍
平煤股份十二矿于1957年8月26日由武汉设计院作出初步设计。
十二矿经煤炭部1958年第2号文件批准。
1958年6月20日破土兴建，1960年7月1日矿井简易投产。
原1958年设计生产能力30万吨/年。
，经1965年、1966年、1977年三次扩大井田范围，1979年挖潜改造，1980年第二次环改增掘1200米管子道斜井，后经改造成为皮带斜井，1986年进行改扩建等，根据1985年原平顶山矿务局总体规划，2000年平顶山矿务局年生产能力要达到2000万吨以上。
为落实该生产目标，十二矿在以往环节改造的基础上，由原平顶山矿务局设计院于1985年10月进行了扩建初步设计，开发了己六采区，将原设计生产能力由30万t／a提高到90万t／a，原煤炭工业部1986年10月19日以（86）煤生字第506号文《关于平顶山十二矿扩建初步设计的批复》中批复十二矿改扩建设计能力为90万吨/年，该扩建工程于1989年完工。
1990年，随着十二矿己五（150）采区的回采即将结束，由十二矿自行进行了己七（170）采区的设计，用于接替己五采区。
己七采区设计生产能力为60万t／a，原平顶山矿务局以（90）平煤总字第40号文批复同意十二矿开发己七采区。
己七采区于1990年开工建设，1992年10月简易投产。
根据河南省煤炭工业局下发的《河南省煤炭工业局关于确定煤矿通风及综合生产能力核定结果的通知》（豫煤行〔2007〕193号）文中的规定，十二矿核定通风能力150万吨/年，核定矿井综合能力130万吨/年。
二、矿井生产系统
1、主要生产系统：
十二矿现有副井三个，分为新、老副井、和北山副井，其中新、老副井井筒垂深均为243m，北山副井井筒垂深为870米。
新副井和北山副井主要以提升人员物料为主，老副井主要以提升物料及矸石为主
（1）、主井提升系统：
十二矿主井为斜井,采用皮带提升,主井长1256.643m,倾角16度58分。
采用带宽1m的标准强力皮带，长度L=1245m，最大运输速度2.6m/s，主电机功率为4×
315KW。
（2）副井提升系统：
十二矿现有副井三个，分为新、老副井和北山副井，新老副井井筒垂深均为240m。
其中新副井井筒直径Φ5.5m,使用2JK—3.5/20绞车、单层非标准罐笼提升,钢丝绳直径Φ43㎜,最大静张力17t，最大静张力差11.5t，最大提升速度5.3m/s，以提升人员为主,兼用于提升大件；
老副井井筒直径Φ4.5m,使用2JK—2.5/20绞车、1吨非标准罐笼,钢丝绳直径Φ28㎜，最大静张力9t，最大静力差5t,最大提升速度4.7m/s，为提升物料、矸石用。
（3）北山副井井筒直径Φ6m，使用JKMD-3.5*4（Ⅲ）绞车、JDJ1/6/1/2K1吨非标准双车罐笼提升,钢丝绳直径Φ35㎜,最大静张力12t，最大静张力差6t，最大提升速度7m/s；
以提升人员为主,兼用于提升物料。
（4）井下运输系统：
十二矿井下全部采用皮带运输,井下皮带运输系统主要由8部皮带组成,分布在己六、己七两个采区。
其中己七采区皮带运输系统由四部1米皮带组成，其中前一、三、四部为简易高强皮带，二部为钢丝绳芯高强皮带；
服务于己七采区三水平掘进的主要运输系统由一部1米皮带组成；
己六采区皮带运输系统由三部1米皮带组成。
2、采掘工艺：
十二矿采面全部采用综合机械化采煤；
掘进工作面共7个，其中1个掘进工作面使用综掘机掘进，另外6个为炮掘，全部采用胶带输送机运输。
3、矿井开拓方式、开采方法:
⑴开拓方式：
矿井开拓方式采取一对竖井（副井），一个主斜井，三个水平（-150m水平、-270m水平、-600m水平）上下山开拓全井田。
⑵开采方法：
矿井采用走向长壁后退式综合机械化采煤法采煤，全部跨落法管理顶板。
4、水平、采区划分
十二矿共划分为三个水平，分别是一水平（-150m），二水平（-270m），三水平（-600m）。
七个采区，分别为己一采区、己二采区、己三采区、己四采区、己五采区、己六采区和己七采区。
其中一水平包括己一、己二、己三、己四、己五采区。
二水平包括己六采区和己七采区。
三水平因正在开发建设中，还没有划分采区。
第二章通风系统设计可行性论证
第一节矿井通风系统优化背景
一、矿井目前通风及生产能力情况
矿井为独立的通风系统、主要通风机联合运转（中央风井、南风井、北山风井），矿井通风方式为混合抽出式，矿井通风格局为四进三回，即工业广场内的一号、二号副井、主斜井及北山副井进风，南风井、中央风井和北山风井回风。
其中南风井主要通风机担负关已三采区的通风任务、中央风井主要通风机担负着170一期，二期的通风任务，北山风井主要通风机担负着三水平和部分170二期的通风任务。
2013年通风能力核定为204.51万吨。
二、矿井生产能力发展前景
本次方案设计是为矿井的长期发展，提高矿井生产能力开发矿井深部的已组煤而进行的矿井通风系统改造。
根据平煤股份十二矿今后的发展规划，十二矿矿2014年将进入三水平已组煤开发，使矿井生产能力增大到180万吨/年以上。
第二节通风系统改造的必要性分析、论证
经过对现有通风系统的分析，存在以下问题：
1、由于矿井通风线路长，控制风门多（达71组），巷道通风断面小（一般在5m2~8m2）之间，矿井有效风量低，通风阻力大（达2870Pa），致使矿井通风困难。
2、根据公司今后的发展规划，十二矿矿2014年将进入三水平已组煤开发，使矿井生产能力增大到180万吨/年以上，根据以风定产的原则，现在的矿井有效供风量无法满足增产后的供风需求，漏风率较大。
3、随着开采深度和巷道长度的增加，使矿井通风阻力加大，现有主要通风机能力不能满足生产需要，必须更换主要通风机。
4、现有井下主要进、回风巷断面过小，致使风速超限，部分区域通风系统需调整。
为此，必须对矿井的通风系统进行改造，从根本上解决矿井通风能力制约后期生产的问题，同时解决井下各处风门漏风多问题。
第三节通风系统改造的主要手段
总结国内外通风系统改造的方法、手段，归纳可分为三种：
1、改变矿井通风方法：
既改变进、回风井筒的相对位置，从而，达到缩短通风线路、降低通风阻力、提高矿井风量的目的。
如平煤十矿根据矿井生产布局，相续在井田北部增加己四风井和北山回风井，达到了提高矿井通风能力的目的。
2、改变矿井的通风方法，即抽改压或压改抽，此方法多用于受周边老空影响严重且自燃发火严重的矿井。
如平煤高庄矿的抽改压，有效地防止了周边小煤矿对大矿的威胁。
3、改变矿井通风网络：
即通过调整矿井主要通风机的有关参数或通风网络中分支的参数，如增阻调节、降阻调节、调整主要通风机扇叶角度、更换电机提高转速等，从而实现提高通风能力的目的。
此方法为生产矿井通风系统调整的常用方法。
第三章矿井通风参数计算
第一节通风系统改造后矿井需要风量的计算
一、矿井风量计算原则
矿井需风量，按下列要求分别计算，并采取其中最大值。
（1）按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3。
（2）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。
二、矿井需风量的计算
根据《标准》第29条规定，经计算各工作地点需要风量见表8-3。
矿井风量计算原则根据发改运行[2006]819号文、平煤办[2005]81号文转发豫安监管办[2005]144号文、安监总煤矿字[2005]42号文《煤矿通风能力核定办法（试行）》的规定，十二矿归属产量在30万t/a以上矿井，因此采用方法二（由里向外核算法）核定。
各工作地点需要风量表8-3
地点名称
需要风量（m3/min）
备注
己15-13080备用面
787.5
备用面
己六轨道下山
90
其它
己三变电所
80
硐室
己15-17-17042采面
840
综采
己15-17200里进风巷
678
炮掘
己15-17160采面
945
己14-17200备用面
378
瓦斯治理工作面
己15-17-17062进风巷
480
综掘
乘人下山二联巷下段
己15-17-17062回风巷
486
己七1#变电所
60
己15-17160辅助进风巷
595
己七3#变电所
己15-17200底板抽采巷
578
中央火药库
92
己15-17200进风巷
680
己15-31010瓦斯治理面
892.5
北山火药库
130
乘人下山下段
447
三水平抽放站
三水平东翼回风下山
385
三水平中部变电所
矿井需风量计算明细；
1、南风井系统需风量计算：
南风井系统为己三采区服务，主要通风机参数见表8-4；
该采区现有1个备用面（己15-13080），独立通风硐室1个（己三变电所），1个己六轨道下山为通风巷道。
南风井主要通风机性能运行参数表表8-4
项目
运行参数
设计参数
主要通风机
型号
改70B2-21-No24
风量（m³
/s）
39.2
30-140
工作风压（Pa）
1980
1830-3600
风叶角度（°
）
22.5°
20-37.5°
电机
JRQ-1512-8
额定功率（Kw）
570
额定转速（r/min）
750
1.1.己15—13080备用面需风量计算：
备用工作面亦应满足瓦斯、二氧化碳、气温等规定计算的风量，且最少不得低于采煤工作面实际需要风量的50％。
按照瓦斯涌出量计算，根据《煤矿安全规程》规定，按回采工作面回风流中瓦斯浓度不超过1%的要求计算
Q采回=100×
q采回×
KCH4回=100×
1.97×
2
=394m3/min
式中：
q采回—回采工作面回风流中瓦斯的绝对涌出量1.97m3/min（根据2010年12月份平均瓦斯涌出量）；
KCH4—瓦斯涌出不均衡系数2（根据2010年12月份日最大绝对瓦斯涌出量与12月份平均日瓦斯绝对涌出量的比值）；
按工作面温度选择适宜的风速进行计算需风量
Q采回=60×
V采回×
S采回=60×
1.75×
15=1575m3/min
V采回—采煤工作面风速（温度23～26℃，v=1.5～1.8m/s），采面温度25℃，取1.75m/s，
S采回—采煤工作面的平均断面积，15m2。
按回采工作面同时作业人数计算需风量
每人供风≮4m3/min：
Q采回≮4N=4×
30=120m3/min
N—工作面最多人数，30人。
按风速进行验算
应满足：
15S<
Q采回<
240S，即225m3/min<
3375m3/min
15、240—巷道最低、最高风速0.25、4m/s，即15、240m3/min
S—工作面平均断面积，15m2。
己15-13080备用面风量计算
Q备≥
Q采≥
1575≥787.5m3/min
1.2硐室需风量计算：
根据《煤矿安全规程》规定，满足安全生产需求，取经验值，己三变电所需风量（硐室内温度23℃）：
Q硐=80m3/min；
1.3其他通风巷道需风量计算：
根据《煤矿安全规程》规定，满足安全生产需求，取经验值。
己六轨道下山仅为通风巷道，瓦斯浓度为0，需要风量80m3/min
1.4南风井系统总需风量计算：
通过以上计算，系统需要风量为（需风量计算见表8-5）：
Q南风井≥（ΣQ采掘+ΣQ硐）×
K矿通=（787.5+80+90）×
1.2
=957.5×
1.2=1149m3/min
ΣQ采掘—采煤工作面实际需风量的总和，m3/min；
ΣQ硐--硐室实际需风量的总和，m3/min；
K矿通--矿井通风系数取1.2（抽出式取1.15-1.2，压入式取1
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