某某矿通风系统设计Word文档格式.doc

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4矿井通风 

4.1矿井通风系统选择 

4.2回采工作面通风系统 

4.3掘进通风 

4.4矿井需风量计算 

4.5全矿通风阻力的计算 

4.6通风机选型 

5矿井安全技术 

5.1张集矿井的瓦斯状况 

5.2矿井瓦斯来源 

5.3瓦斯抽放方法 

5.4抽放设备选型 

5.5瓦斯抽放及利用系统安全措施 

5.6监测、监控系统 

5.7各类事故预防 

5.8矿井一旦发生事故后，灾区人员自救、安全撤离灾区以及抢救人员的应急预案 

5.9处理重大事故的指导原则和具体措施 

1矿区概述及井田地质特征

1.1矿区概述

1.1.1地理位置

张集矿位于安徽淮南市凤台县城西约20km处，其西部与即将建成的谢桥矿井接壤，东北与顾桥矿井毗邻，南至淮南市属煤矿新集和花家湖北界。

井田地理坐标为东经116。

27.05~116.35.38，北纬32.43.47~32.49.26。

井田内有毛（集）张（集）公路和潘（集）谢（桥）公路，外接凤（台）颖（上）公路和凤（台）阜（阳）公路；

在矿井东南约4.5km出有国家铁路阜（阳）——淮（南）线通过，矿区自营铁路由本井田北边界经过；

流经井田东北部的西淝河可以通航民船，经西淝河后可借淮河水运。

水路交通都较方便。

1.1.2矿区内煤矿分布及其他工业和农业生产情况

淮南煤矿开采历史悠久。

远在明万历年间就有民窑开采。

到清末共有土窑120多处.1909年开始，在大通建立第一座矿井,1928年在九龙岗开矿。

新中国成立以后，淮南煤矿发展很快。

五、六十年代，生产能力迅速提高到800多万吨，1960年产量达1614万吨，成为当时全国五大煤矿之一。

现有9对生产矿井，6对在建矿井。

矿区内工业结构以采矿、建材、化工、冶炼、机械制造、纺织、轻工为主。

本区地表平坦，土壤肥沃，为方田化高产农业区，主要农作物有小麦、玉米、豆类和棉花。

劳动力来源广，可满足建设需要。

1.1.3矿井建设和生产用建筑材料、场地生活用水及电力供应情况

（1）建筑材料：

目前当地不生产建筑材料。

砖、瓦、石、石灰、水泥、木材、钢材均从外地运入。

今后，石料及石灰可由临近凤台县供应，砖瓦可就地供应一部分，水泥、钢材淮南可供应一部分，其它材料可有淮凤台县转运至场地，一般由卡车运输。

（2）供水水源：

本井田属淮河冲击平原，地形平坦，村庄较密，地面标高一般在+21~26m左右。

井田内沟塘较少，西淝河流经本井田东北部，河道较窄，为泄洪、农灌用的季节性河流。

因此本矿井供水水源取自地下水，地下水又分水源井供水水源和矿井水供水水源。

中央区工业场地生活用水（970）、局住区生活用水（2860）及北风井工业场地生产、生活用水（3530）均由水源井共给；

中央区工业场地生产及生活洗涤用水（9640）由矿井水共给。

（3）电源情况：

本矿井地处潘谢矿区西部，按潘谢矿区总体规划，矿区设两座220KV变电所，东部设芦集220KV变电所；

西部在矿井东南方距本矿井约7km处设张集220KV变电所，两座220kv变电所内均安装一台120MVA变压器，本地区为华东主要的能源基地，电力充足。

1.1.4气候条件

本区属过渡带气候，四季分明，气候温和，据凤台县气象站资料：

（1）气温：

年平均气味15.1℃，极端最高气温41.2℃，极端最低气温-22.8℃。

（2）降雨量：

夏季最多，春季次之，秋季较少，冬季最少。

年最大降雨量1723.5m，年最小降雨量514.4m，年平均降雨量926.3mm，日最大降雨量320.4mm，七月份降雨量最大，平均达到201.9mm，十二月份最小，平均为17.1mm。

（3）降雪：

初雪一般在11月上旬，终雪在此年三月中旬，雪期72~12天，最长138天，最短26天；

最长连续降雪6天。

（4）蒸发量：

年平均蒸发量1653.6mm，年最大蒸发量2112.3mm，年最小蒸发量1242.9mm。

（5）地温和冻土：

地面平均温度17.6℃，地面极端最高温度67.9℃，最低-24℃；

最大冻结深度300mm。

开始冻结日期最早在11月23日，最迟在1月2日。

解冻日期最早在2月4日。

一般夜冻日解。

（6）湿度：

最大相对湿度100%，最小5%，平均74%。

（7）风：

春季多东风南风，夏季多东南及东风，秋季多东南及东北风，冬季多东北、西北风。

最大频率风向是东北偏东风。

最大风速26m/s,平均风速3.18m/s。

1.1.5地形、地貌及水系

本井田为淮河冲击平原的一部分，地形平坦，地面标高为+20.0～26.4m，西南部地势较高；

东北部沿西淝河一带地势低洼，预计易形成内涝区，面积可达26。

区内水系均属淮河水系。

流经井田东北部的西淝河，在井田内流长约16km。

两岸筑有大堤，右堤堤顶高+26.74～+27.14m，左堤堤顶标高+27.43～27.63m。

据凤台水利局资料，西淝河站最高洪水位+24.69m，历史上井田内最高洪水位+25.25m。

区内人工沟渠综合交错，基本形成适宜农耕作的水利网络。

1.2井田地质特征

1.2.1地层

本区地处黄淮平原。

淮南煤田位居广阔的平原之中，全部被第四系覆盖，唯有煤田南北两翼边缘的低山残丘，出露前震旦系变质岩、震旦、寒武、奥陶系等古老地层。

井田地层全系钻探揭露。

（1）奥陶系中下统（O1+2）

十19孔揭露石炭、奥陶系界面，穿过石灰岩50.39m终孔。

所见石灰岩由浅灰、浅紫红色灰岩、白云质灰岩组成，隐晶致密～细晶结构，夹角砾状灰岩和紫红、灰绿色页岩，水平、缓波状层理，下部裂隙溶洞发育。

（2）石炭系上统太原组（C3）

综合区内六-七1、十19、水217孔资料，太原组厚104～114m。

由11～12层灰岩、生物碎屑灰岩、泥灰岩与泥岩、砂岩组成，含不稳定薄煤层3～4层，不可采。

太原组假整合于奥陶系之上。

根据厚度和岩石组合，太灰可分为四个岩段：

底部铝铁质泥岩段：

厚10m，含砾。

下部灰岩段（十一、十二灰）：

厚33m，十一、十二灰共厚20m，集中于底部。

中部灰岩段（五～十灰）：

厚34m，灰岩占54%，单层厚1.5～5m。

上部灰岩段（一～四灰）：

厚33m，二、三、四灰总23m，集中在下部，3、4灰单层厚8～10m。

（3）二叠系（P）

底部以海相泥岩与太原组分界。

二叠系总厚980m，分上统下统四个组，其中山西组、上、下石盒子组为含煤地层，厚720m，含煤32层，总厚36.09m，含煤系数为5.0%,可分7个含煤段。

上部石千峰组为非含煤地层。

①二叠系下统山西组（P1sh）

第一含煤段：

厚65m，含可采煤层一层，含煤系数为10.75%。

底部为灰黑色海相泥岩，其上是砂泥岩互层，中部以中、粗砂岩为主，局部含砾及泥质包体，时而冲刷煤层，上部为粉砂岩、砂质泥岩。

②二叠系下统下石盒子组（P1x）

第二含煤段：

厚128m，含煤8～11层（编号4～9煤），其中可采煤层6层，含煤系数10.22%。

底部为中粗砂岩，具冲刷特征，是与下伏山西组的分界，其上鲕花状斑泥岩或铝质泥岩是全区标志层。

③二叠系上统上石盒子组（P2S）

地层厚527m，分五个含煤段：

Ⅰ第三含煤段：

厚103m，含煤系数3.85%。

底部砂岩是上、下石盒子组的分界；

下部以砂岩、石英砂岩为主，夹砂质泥岩，少有花斑，局部见炭质泥岩（10煤层位）；

中部以泥岩、砂质泥岩为主，常见鲕粒结构；

中上部含煤三层，其中11-2煤为主采煤层，上部为砂质泥岩夹细中砂岩，

Ⅱ第四含煤段：

厚74m，含煤系数8.22%。

底部以灰白色细中砂岩与第三含煤段分界，其上为紫红～灰绿色含鲕花斑泥岩，通常称“大花斑”，是全区标志层；

中上部以泥岩类为主，夹砂岩，含煤6层（12～15煤），其中13-1煤是主要可采煤层。

III第五含煤段：

平均厚110m，含煤系数2.12%。

本段多呈青灰色、灰绿色，以泥岩、砂质泥岩为主，夹细砂、砂泥岩互层。

底部以石英砂岩、细中砂岩与第四含煤段分界，其上有1～4层紫红～棕黄色花斑泥岩，称“小花斑”。

中部含煤4～5层（16～17煤），17～20煤层附近富含个体较大。

IV第六含煤段：

平均厚110m，含煤系数1.99%。

以灰色、青灰色、灰绿色泥岩类为主，夹细中砂岩。

中下部含煤4层（18～21煤），18煤底部常见铝质泥岩或鲕状花斑泥岩，19～20煤间有1～3层薄层硅质岩，富含海绵骨针。

V第七含煤层：

平均厚130m，含煤系数1.12%。

以灰色岩性为主，少见青灰色。

由泥岩、粉砂岩、砂岩组成，含劣质煤5层（22～25煤），而且常相变为炭质泥岩。

④二叠系上统石千峰组（P2sh）

地层厚度260m。

为一套杂色非含煤地层，由灰色、灰绿色，紫红色泥岩、粉砂岩、中细砂岩、含砾石砂岩组成，多紫红色花斑泥岩。

底部为灰白～浅红色含砾中粗砂岩与上石盒子组分界。

二叠系的沉积环境是从陆表海海湾发展而来的下三角洲平原沉积，经历了海湾充填、树枝状、网状河体系，转入河口湾海湾环境，进而发展到上三角洲平原、陆相冲积平原沉积。

（4）三叠系（T）

是一套红色碎屑岩，由棕红、紫红色砂岩、粉砂岩、泥岩组成。

厚度不详。

与下伏石千峰组呈整合接触。

（5）第三系（R）

中新统：

分上下两段。

下段为强隔水组，厚0～69.55m，平均37m。

由灰绿色棕红色粘土组成，局部夹泥灰岩薄层和薄层砂层透镜体，底部有0～29.21m碎石层；

上段为弱含水组，厚0～119.18m，平均63.00m。

总体以灰绿、褐黄、赭红等杂色粘土为主，夹多层砂体，与粘土交互成层，砂体因相变而发育不等，分布不均。

本统遇基岩古潜山缺失。

上新统：

厚95～180m，平均厚130m。

以浅灰绿色、灰黄色粗中砂为主，次为细砂、粉砂，夹多层灰绿色粘土，偶尔有细砂岩盘，含水丰富，但迳流不畅。

（6）第四系（Q）

更新统（Q1～Q3）：

平均厚97m，以灰黄色、浅灰色细、中砂为主，夹多层粘土、砂质粘土，粘土层厚度变化大，含铁猛结核；

上部夹青灰色淤泥；

底部砂层为棕色锈黄色，富含铁猛结核，与下伏上新统分界明显。

更新统是区内主要供水水源。

全新统（Q4）：

厚15～28m，平均20m。

以土黄色砂质粘土为主，夹不稳定细粉砂薄层。

在15～20m褐灰色砂质粘土中，富含有机质和大量螺蚌贝壳碎片。

1.2.2构造

（1）井田基本构造形态

张集煤矿位于谢桥向斜北翼，地处陈桥背斜的东南倾伏端，总体形态呈扇形展布的单斜构造，地层走向呈不完整的弧形转折。

西段地层走向在北西75°

左右，中段急转东西，北东方向，至北段大致向正北延伸。

地层倾角平缓稳定，中央石门以西为10°

左右，以东2～5°

，工业场地以南至向斜轴一般为15°

，局部30°

，并有明显的波状起伏。

（2）断层

矿井北部边缘及煤矿主体是一组以北西向为主的正断层，北部边缘断层走向大致平行于陈桥背斜轴，呈树枝状发育。

往南，断层走向逐渐向南偏转。

总体上，断层围绕着背斜的转折端，组成了放射状的断裂系统，显示出背斜在褶皱隆起过程中的张裂性质；

在变位特征上，该组正断层大多向南倾斜，呈现出由北向南逐渐下降的阶梯式组合。

矿井南缘向斜的深处，是与推覆构造有关的一组逆冲或反冲断层，平面上，它们大体平行于向斜轴和阜风断层伸展，是推覆断裂的分枝，垂直向上，呈波状及铲式形态，深延并汇入主推覆面。

区内北东向断层减少。

1.3煤层特征

各层煤均为黑色，主要煤层以粉状为主，局部为块状，弱玻璃光泽~油脂光泽，粉状煤疏松，易染手，块状煤较硬，内生裂隙发育，局部有黄铁矿薄膜充填。

煤岩成分亮煤为主，次为暗煤，夹镜煤条带，少量丝炭，属于半亮型~半暗型。

20、17-1、9-1、7-1、4-2煤层，块状为主没，暗淡~油脂光泽、暗煤为主，含亮煤和镜煤细条带，结构均一，属于半暗型~暗淡型。

13-1煤层平均厚度近5m，煤层结构简单。

煤层倾角3～5°

，平均4°

13－1煤层上部为粉末或鳞片状，下部为快状结构，弱玻璃光泽。

煤岩成分以亮煤为主，有暗煤夹亮煤条带，属半暗～半亮型。

煤层顶、底板岩层分布情况见表2.2所示。

地质勘探钻孔测定的13－1煤层瓦斯含量平均为6.88，原预计13－1煤层瓦斯相对涌出量最大值为13。

煤层有煤尘爆炸危险性，并具有自然发火危险，一般发火期3～6个月。

1.4其他开采技术条件

1.4.1瓦斯

以沼气成分小于70%和含量小于2ml/g。

“经查地质报告”选用有关煤层实测最大瓦斯含量计算煤层吨煤瓦斯涌出量的基础，采用黎金公式计算，开采煤层时，最大瓦斯涌出量为23.10（采样标高-744.15m），其中第一水平据三6孔煤层-601.49m取样、计算，最大瓦斯涌出量10.474，据此确定本矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井。

1.4.2煤层自燃与煤尘爆炸

按《煤层自燃倾向等级分类表》标准，本区煤的自燃倾向为：

下和煤层为很易自燃~不易自燃；

和煤层为很易自燃~不易自燃；

煤层为很易自燃；

其他煤层均以不自燃为主。

根据生产矿井资料，目前开采煤层均有自然发火危险，一般发火期3~6个月，其中-8、、煤层自燃性较强。

1.4.3地温

据有关资料推测，本区恒温带深度为30m,温度为16.8℃。

地温梯度一般以3.0℃/百m为主，属地温异常区。

各煤层第一水平大部分快段地温高于31℃，处于一级热害状态，局部块段大于37℃，进入二级热害范围。

1.4.4水文地质

（1）区域水文地质：

淮南煤田位于华北冲击平原南缘，地形呈西北高、东南低的趋势。

新生界上部松散层孔隙水与地表水体联系密切，而与深部水一般无水力联系。

基岩水文地质条件受主要断裂所控制，其中走向逆冲断层将复向斜盆地切割成北、中、南三个水文地质分区，中区由于受到南北两条逆冲断层阻水构造的影响，灰岩裸漏区的补给水源受到限制，又遭到部分斜切断层的分割阻隔，成了封闭型的水文地质条件，因此，基岩地下水以存贮量为主。

（2）井田水文地质

张集井田位于区域水文地质分区的中区偏西部之南缘，全区被第四系松散层所覆盖。

矿井主要充水因素为新生界松散层孔隙含水组、二迭系砂岩裂隙含水组合石炭系太灰及奥灰岩融裂隙含水组三部分。

1.4.5用途

张集矿煤质属1／3焦煤为主的多种优质炼焦煤和动力煤，深部出现肥煤、焦煤和瘦煤等，并有丰富的煤层气、高岭土等煤炭伴生资源；

煤质优良，具有特低硫、特低磷、高发热量、高灰熔点、粘结性强、结焦性好等优点。

2井田开拓

2.1井田境界及可采储量

2.1.1井田境界

本井田西部与谢桥矿井毗邻，以F209断层为界；

三线以北以1煤层露头线为界；

北及东北部与顾桥矿井毗邻，以F143，F109，F211断层为界；

东南部以煤层—1000m等高线的地面投影线为界；

南部以谢桥——古沟向斜轴为界。

本井田境界的确定，充分利用了断层，1煤层露头线，向斜轴等自然条件，界定明确。

本井田走向长约7km，倾斜宽约8.5km，井田面积约60。

井田赋存状况见示意图如图2.1

2.1.2地质储量及可采储量

全矿井共有地质储量A+B+C+D级1683.81Mt，工业储量A+B+C级1269.57Mt。

全矿井有经济储量879.73Mt，按采区回采率计算，可采储量为685.89Mt，占全矿井工业储量的54.03%。

第一水平（-600m以上部分下山煤）经济储量为357.13Mt，按采区回采率计算，可采储量为278.78Mt，占一水平工业储量的55.27%。

本次储量计算是在地质报告提供的1：

5000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。

井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为：

Zg=S×

M×

R 

（2.1）

其中：

Zg——矿井的工业储量， 

t；

S——井田的倾斜面积， 

；

M——煤层的厚度， 

m；

R——煤的容重，，取R=1.4。

煤柱损失量可按下列公式计算：

Z=L×

B×

（2.2）

Z——边界煤柱损失量， 

L——边界保护煤柱宽度， 

B——边界长度， 

M——煤层厚度， 

R——煤的容重， 

，取R=1.4。

2.1.3矿井设计生产能力及服务年限

（1）矿井生产制度

本矿设计生产能力按年工作日330天计算，采用“三八”制，即每天三班作业，二班班采煤，一班检修，同时实行随机检修的工作制度，每天提升时间为14小时。

（2）矿井设计生产能力及服务年限

本矿井可采储量为879.73Mt，其中第一水平244.11Mt。

本设计为第一水平，设计水平生产能力为400万吨/年。

《煤矿矿井采矿设计手册》规定，大型矿井的水平服务年限应大于30年。

服务年限计算如下：

（2.3）

式中：

T——计算服务年限，年；

——可采储量，吨；

A——年产量，吨；

K——储量备用系数。

本设计取K=1.4。

代入数据，计算得

符合《煤矿矿井采矿设计手册》规定，大型矿井的水平服务年限应大于30年。

2.2井田开拓

2.2.1矿井开拓基本问题

井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。

这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。

合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。

井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。

1.确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；

2.合理确定开采水平的数目和位置；

3.布置大巷及井底车场；

4.确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；

5.进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；

6.合理确定矿井通风、运输及供电系统。

确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。

在解决开拓问题时，应遵循下列原则：

1.贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。

在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；

尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。

2.合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。

3.合理开发国家资源，减少煤炭损失。

4.必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。

要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。

5.要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。

6.根据用户需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。

（1）确定井筒形式、数目、位置

平硐，斜井，立井是目前煤矿普遍采用的三种形式，它们各自有各自的特点。

一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井则较复杂。

但遇到具体情况时，应从自然地理条件，技术条件，经济条件等各方面综合考虑。

井筒位置与井筒的形式、用途有密切的联系，井筒形式确定后需要正确选择其位置，但不少情况是井筒形式和位置一起确定。

（2）确定井筒的形式

井筒形式有三种：

平硐、斜井、立井。

一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。

平硐开拓受地形和煤层赋存条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。

本矿井煤层倾角小，平均8°

，为近水平煤层，煤层露头-350m，不能用这种开拓方式。

斜井开拓与立井开拓相比：

井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；

地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；

主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；

斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。

缺点是：

斜井井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限；

通风路线长、阻力大、管线长度大；

斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂，井筒的维护也比较困难，而且维护量大，保护煤柱的损失也比立井的大；

最重要的是本矿井开采13-1煤层为高瓦斯煤层，瓦斯涌出量大，需要良好的通风效果，采用斜井开拓，通风路线长，阻力大，不利于瓦斯的排出，因此，本设计排除斜井开拓方式。

如果采用斜井和立井联合开拓，与立井开拓相比，除去上述斜井的一些缺点外，还要多开一个井底车场，并且运输环节多，生产系统复杂化，地面井口分散，难于管理。

这种开拓方式也不合理。

立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；

当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；

对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。

主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。

虽然立井开