中国矿业大学安全工程专业通风毕业设计.doc
《中国矿业大学安全工程专业通风毕业设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中国矿业大学安全工程专业通风毕业设计.doc（94页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
摘要
本设计矿井为鹤岗矿业集团峻德煤矿240万吨/年新矿井设计，共有2层可采煤层17#、21#。
煤层工业牌号为1/3焦煤，设计井田的可采储量20700Mt，服务年限为61a。
设计采用以双立井为主的联合开拓方式，划分两个水平，六个采区。
达产时采区为一采区和二采区，各布置一个工作面，联合布置，17#、21#层单独开采。
采煤方法为走向长壁下行垮落采煤法，采煤工艺为综合机械化放顶煤工艺，顶板处理方法为全部垮落法。
矿井通风方式为分区式，通风方法为抽出式，采区通风系统为轨道上山和运输上山进风，回风上山回风，采煤工作面采用“U”型上行式通风，掘进工作面采用压入式通风，矿井容易时期设计需风量为139m3/s，困难时期设计需风量为146m3/s。
进而选出矿井主要通风机型号为BDNO-22，电动机型号为YB355M2-8，且对矿井所需通风构筑物进行布置。
关键词：
通风设计矿井通风系统通风阻力
Abstract
ThedesignofmineforHegangJundeCoalMiningGroup2,400,000tons/yearofnewminedesign,atotalof2coalseamlayer17#,21#.Industrialgradecoalis1/3cokingcoal,thedesignofminerecoverablereservesof20700Mt,lengthofserviceforthe61adoubleshaftdesigncombinedtoopenuptheway,dividedintotwolevels,sixminingarea.Miningareaatthemiddleofaminingareaandthesecondminingarea,thelayoutofaface,ajointarrangement,17#,21#layersseparatemining.Miningmethodstofallingdownalongwallcoalmininglaw,miningtechnologyforintegratedmechanizedtopcoalcavingtechnologyapproachfortheentirerooffallingAct.
Mineventilationforpartitiontype,themethodoftakingthetypeofventilation,ventilationsystemsfortheminingareaandtransportupthemountaintrackupthemountainintothewind,towindupthemountainbacktothewind,coalfaceusing"U"-typeupstreamventilation,theuseofheadingfacepressure-inventilation,minedesigntobeeasytotimethewindwas139m3/s,designedtobeadifficulttimefortheairflow146m3/s.ElectedtothemainminefanmodelBDNO-22,themotormodelYB35M2-8,andthestructureofthemineventilationrequiredtosetuptheirequipment.
Keywords：
ventilationdesignmineventilationsystemventilationresistance
目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
第1章井田概况及地质特征 1
1.1井田概况 1
1.1.1井田位置及范围 1
1.1.2交通位置 1
1.1.3地形地势 1
1.1.4气候雨量风向风速 1
1.1.5河流 2
1.2地质特征 3
1.2.1矿区范围内的地层情况 3
1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造 3
1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征 3
1.2.4井田内水文地质情况 4
1.2.5瓦斯煤尘煤的自燃性 5
1.2.6煤质、牌号及用途 5
第2章井田境界储量服务年限 6
2.1井田境界 6
2.1.1井田周边状况 6
2.1.2井田境界确定的依据 6
2.1.3井田未来发展情况 6
2.2井田储量 6
2.2.1井田储量的计算 6
2.2.2保安煤柱 7
2.2.3储量计算方法 7
2.2.4储量计算的评价 8
2.3矿井工业制度、生产能力、服务年限 8
2.3.1矿井工作制度 8
2.3.2矿井生产能力的确定 8
2.3.3矿井服务年限的确定 9
第3章井田开拓 10
3.1选定开拓方案的系统描述 10
3.1.1井硐形式和数目 10
3.1.2井硐位置及坐标 10
3.1.3水平数目及高度 11
3.1.4石门、大巷数目及布置 11
3.1.5采区划分 13
3.2井硐布置和施工 14
3.2.1井硐穿过的岩层性质及井筒支护 14
3.2.2井硐布置及装备 14
3.2.3井筒延深的初步意见 17
3.3开采顺序 17
3.3.1沿井田走向的开采顺序 17
3.3.2沿井田倾向的开采顺序 17
3.4矿井提升系统 17
第4章采区通风 19
4.1采区设计概述 19
4.1.1设计采区的位,置边界范围采区煤柱 19
4.1.2采区的地质和煤层情况 19
4.1.3采区的生产能力储量及服务年限 19
4.1.4采区巷道布置 20
4.2采煤方法及采煤工艺 23
4.2.1采煤方法选择 23
4.2.2回采工艺 23
4.3采区通风 26
4.3.1采区概况 26
4.3.2采区通风设计原则及要求 26
4.3.3采区上山通风系统选择 27
4.3.4回采工作面通风系统 27
4.4掘进通风 30
4.4.1局部通风系统的设计原则 30
4.4.2局部通风方法 31
4.4.3风筒及局部通风机选择 31
第5章矿井通风系统 33
5.1矿井通风系统的选择 33
5.1.1选择矿井通风系统的原则 33
5.1.2矿井通风系统的选择 34
5.1.3矿井通风方式的选择 36
5.2矿井需风量的计算 38
5.2.1风量计算的标准和原则 38
5.2.2矿井风量计算 40
5.2.3矿井总风量计算 44
5.2.4矿井风量分配 45
5.2.4风量分配后的风速校核 46
5.3矿井通风阻力的计算 48
5.3.1图纸和编制数据 48
5.3.2风网图的绘制 51
5.3.3摩擦阻力的计算 51
5.3.4局部阻力的计算 58
5.3.5自然风压 58
5.3.6矿井通风总阻力 61
5.3.7矿井等积孔 61
5.4扇风机的选择 63
5.4.1选择原则及步骤 63
5.4.2扇风机的选择 64
5.4.3主扇工况点 65
5.4.5选择电动机 68
5.5概算矿井通风费用 69
5.5.1计算主扇运转耗电量 69
5.5.2吨煤通风电费计算 70
5.6通风构筑物 70
5.6.1通风构筑物 70
5.6.2主要通风机附属设备 71
结论 73
致谢辞 74
参考文献 75
附录1 76
附录2 81
88
第1章井田概况及地质特征
1.1井田概况
1.1.1井田位置及范围
峻德煤矿位于黑龙江省鹤岗市。
为鹤岗煤田最南部的一个井田。
其地理坐标为：
东经，北纬。
井田的北部边界与兴安煤矿相邻。
其界限为：
纬线为界。
纬线两端分别与断层和第十三层勘探线相交。
由它们的连线的垂直截面组成北部的人文边界。
南止煤系地层与上复第三系地层的标高不整合接触线。
西起煤系地层基盘。
东止号煤层的标高铅直截面。
全区走向长，宽,面积。
1.1.2交通位置
矿区西部有鹤岗市至佳木斯和双鸭山的鹤大公路，并且与矿区公路相连均是白色的二，三级水泥路面，东部也有哈萝公路最后与鹤大公路相连，矿区铁路与至鹤岗的国有铁路在集配站接轨，交通十分便利。
详见交通位置图1-1：
1.1.3地形地势
本区属于丘陵地形，峻德煤矿井田的地势东高西洼，洼地面积占三分之二左右，中部原受鹤立河的侵蚀地势较低洼，区内最高标高，一般在之间。
1.1.4气候雨量风向风速
矿区属于大陆性气候，年最高气温，最低气温零下，年降水量左右，冻结期由月至次年月末，冻结深度一般在左右，风向多西风，最大风速为。
图1-1交通位置图
1.1.5河流
区内只有鹤立河在井田上方流过后经人工改造从西部边界通过。
最高洪水位。
最大流最为。
地下水原始流向与地表河流流向一致。
水力坡度2‰左右。
年平均降雨量为左右，雨季集中在六，七，八三个月。
1.2地质特征
1.2.1矿区范围内的地层情况
本区地层基本与鹤岗区域性地层一致。
根据1975年东北地区区域地层表的统一对比，区内自下而上有：
前古生界，上侏罗统：
石头河子组石头庙子组。
下白垩统东山组，第三系和第四系地层。
为本矿井的主要含煤地层，煤层总厚度51.37M，含煤率4.7%。
煤层厚度总趋势为由北向南增厚，煤层层间距由北向南变薄，同时出现合并和尖灭。
矿区主要含煤层有23层，划归给本设计矿井的可采煤层共二层。
1.2.2井田范围内和附近的主要地质构造
本井田位于鹤岗煤田中生代石头河子组中，峻德井田褶皱简单，煤系地层走向呈北北东，向东倾斜的单斜构造。
倾角，一般沿局部有波状起伏。
然而断裂则相当复杂，反映本区构造形迹是以断裂为主。
因受井田中部大断层F5的作用影响将井田划分为两部分，井田四周也是以较大的断层为边界的。
各个断层的具体情况见表：
经过详细的地质勘探及综合分析，本井田有条大断裂，都为正断层。
1.2.3煤层赋存状况及可采煤层特征
本井田内的所有煤层都富集在石头河子组地层之中，本设计矿井在该组内共有可采煤层层，以下将各煤层的厚度、结构、煤容重和煤层顶底板情况说明如下（附煤层特征表）：
1.号煤层：
煤层厚度，平均煤层厚度，煤层结构为单斜构造，煤层平均倾角为，赋存稳定，有夹矸，煤层能够发育到地面露头，容重，顶板为中细砂岩，伪顶为的煤泥岩或含炭泥岩，底板为细砂岩。
2.号煤层：
煤层厚度，平均煤层厚度，平均倾角，煤层发育到地面露头，贮存稳定的煤层，单斜结构，容重，顶板为细砂岩，底板为粉砂岩。
详细情况可见煤层特征表1-2：
表1-1主要断裂构造断层特征
序
号
断层
编号
断层
性质
方向
落差
（m）
断距（m）
查明
程度
正
南北
20
212
可靠
正
西北-东南
150
98
可靠
正
东西
100
140
可靠
正
西北-东南
343
230
可靠
正
东西
100
50
可靠
表1-2煤层特征
层
次
煤厚（m）
层平均间距
（m）
稳定性
顶板
底板
最小
最大
平均
较稳定
细砂岩
粉砂岩
稳定
粉砂岩
细砂岩
1.2.4井田内水文地质情况
1.鹤岗煤田处于小兴安岭山地与松花江下游合江平原之间的丘陵区，峻德井田位于丘陵区最南端。
井田大部分处于鹤立河河谷区，地下水的静储量，动储量都较大。
2.本区地层无完整的隔水层。
主要含水层为第四系孔隙含水层和白垩系，侏罗系，前古生界地层风化带含水层。
峻德矿属于水文地质条件复杂矿井。
主要表现是：
矿井涌水量。
采掘工程受水害威胁，防治水工程量大，难度大，经济技术效果差。
本矿于1981年补充进行了抽水实验，施工了两个抽水孔，两个抽水观测孔，进行的是两主孔分别单孔抽水，两孔同时干扰抽水实验。
根据上述两种方法所得资料，稳定流K值：
34.49M/日～41.9M/日，非稳定流K值34.76M/日～34.36M/日，给水度S=18.7%。
水质经数次化验到目前仍基本符合国家饮水标准。
水质类型为重碳酸钙钠型。
1.2.5瓦斯煤尘煤的自燃性
峻德煤矿只开采了四个煤层，其中11号层只局部开采，就3、9、17号煤层经历年来瓦斯鉴定，该井为高瓦斯矿井。
峻德煤矿对以开采的3、9、17煤层分别做了煤尘爆炸性鉴定，结论是三个煤层均存在爆炸性。
爆炸试验中其火焰长为：
3号层300～400㎜、9号层320～530㎜、17号层20～500㎜。
煤层自然发火期，3号层为18个月、9号层无发火史、17号层为9个月。
煤层自然倾向性分类：
11、17、21号煤层为Ⅰ类，其余煤层均为Ⅲ类。
本矿自建井到现在无瓦斯、煤尘等重大灾害发生。
1.2.6煤质、牌号及用途
1.煤种情况：
本矿井范围内主要是主焦煤，还有少量的无烟煤，贫煤和瘦煤。
2.灰份变化：
本区内煤层的灰份值是中部较上部和下部低，灰份值大约在之间，属于中灰份煤，上部和下部煤层的灰份较高，都在以上，属于富灰煤。
3.主要用途：
本设计矿井所生产出的煤炭，以冶金为主，电厂发电做动力用煤次之。
第2章井田境界储量服务年限
2.1井田境界
2.1.1井田周边状况
本区属于丘陵地形，峻德煤矿井田的地势东高西洼。
区内原有鹤立河河流，因此井田中部受鹤立河侵蚀地势较低洼。
井田南北均由落差很大的断层为边界，与临近的矿井没有采动影响。
峻德煤矿仅北部与兴安煤矿相邻。
该矿同我矿接壤处。
峻德矿仅浅部4个层进行了开采。
2.1.2井田境界确定的依据
1.以井田内的地理地形和地质条件作为划分井田境界的依据；
2.边界所确定的井田范围要有利于对井筒位置的选择．安排地面生产系统和各建筑物；
3.划分的井田境界要尽量为矿井发展留有一定的空间；
4.如果地质条件可以，井田要有合理的走向长度，以利于井型的扩大和机械化程度的不断提高；
根据以上原则，结合峻德矿井田的实际地质情况可知：
井田走向长度：
m左右，倾向长度：
m左右。
2.1.3井田未来发展情况
本设计矿井为设计生产能力的矿井，由勘探精查报告资料可知，井田内的煤层发育较好，煤层均为单斜构造，并且倾角都在左右，预计达产后不久的核定生产能力会大于设计生产能力，随着科学技术尤其是煤炭开采技术的进步和勘探水平的提高，可以采出和探测出埋藏较深的煤炭。
从而保证矿井的服务年限。
2.2井田储量
2.2.1井田储量的计算
在峻德矿井田范围内，参加储量计算的煤层有，和共2层，各煤层储量计算边界与井田境界大致相同，矿井储量可分为矿井地质储量，矿井工业储量和矿井可采储量。
矿井储量计算的标准以《储量管理规程》和《煤炭资源地质勘探规范》的规定和我国能源政策，资源状况及目前煤矿开采技术条件为依据。
本设计矿井井田内绝大部分为炼焦用煤，和少量的优质动力煤。
2.2.2保安煤柱
为了保证矿井的安全生产且依据《规程》的有关规定，本设计矿井所留设的保安煤柱的宽度如下【1】：
1.各煤层在地面的露头处留设的保安煤柱；
2.井田边界的断层留设保安煤柱；
3.井田内部的断层和采区边界留设保安煤柱；
4.河流的保安煤柱要根据各煤层的埋藏深度的不同，而有变化；
2.2.3储量计算方法
矿井储量的计算标准要以《储量管理规程》为依据，计算的方法这里采用底板等高线水平投影分水平块段法。
1.工业储量的计算方法
计算公式如下【2】：
块段储量＝块段水平投影的面积/平均倾角余切×块段平均厚度×容重
根据矿井煤层储量计算图，结合以上公式计算出本设计矿井的工业储量大约为万吨。
各个煤层的工业储量见表可采煤层储量计算总表。
2.可采储量的计算
公式如下：
（2-1）
式中：
—可采储量，
—工业储量，
—永久煤柱损失，；
—采区回采率。
表2－1可采煤层储量表
煤层
17#
21#
工业储量
21439
8647
煤柱损失
2143.9
864.7
可采储量
14471.33
6225.84
回采率％
0.75
0.8
对回采率的要求：
中厚煤层不应小于，薄煤层不应小于。
经过对各个煤层的可采储量进行计算，得出本井田可采储量为。
2.2.4储量计算的评价
该设计矿井所有的储量计算过程，均是严格按照有关规定进行的。
由于技术水平有限和资料的不很全面，所以各种储量的结果可能与实际有点误差。
2.3矿井工业制度、生产能力、服务年限
2.3.1矿井工作制度
本设计矿井采用年工作a，采煤工作面选用“四六”制，即三个班采煤一个班检修，采煤机日进六刀，往返一次进两刀。
矿井每日净提升时间为。
2.3.2矿井生产能力的确定
井田的储量、煤层赋存的状况、地质条件和开采技术等因素是确定矿井设计生产能力大小的依据，除此之外还应考虑到今后市场对煤炭的需求量。
根据以上各因素结合本设计矿井的实际情况，确定本设计矿井为年设计生产能力。
2.3.3矿井服务年限的确定
矿井服务年限的确定和矿井生产能力的确定是息息相关的，受很多相同因素的影响，根据本设计矿井的实际情况和矿井服务年限的计算公式，
（2-2）
式中：
—矿井设计可采储量，
—生产能力，
—矿井储量备用系数，K值取
1.当矿井的设计生产能力为3.0Mt/a时，
2.当矿井的生产能力为2.4Mt/a时，
3.当矿井的设计生产能力为1.5Mt/a时，
参照《煤矿工业矿井设计规范》，再通过以上计算可知，矿井的设计生产能力为2.4Mt/a比较合理。
服务年限，符合要求。
第3章井田开拓
1.井田内外及附近生产矿井开拓方式概述
峻德矿周边有些小井和小窑，都是片盘斜井，他们的生产情况和开采状况都已经基本查明。
呈单斜构造，属高瓦斯矿井。
本设计矿井采用双立井两水平开拓，井田范围内只有中部有一个大的正断层，煤层的倾角在33°左右，煤层都呈单斜构造，通风方式为分区式通风。
2.影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况
由勘探的精查报告所描述的煤层自然产状，构造困素，煤层顶底板的条件，冲积层结构，地形及水文地质条件等，其中井田内煤层的赋存深度和冲积层水文地质的条件对开拓方式的影响是最大的。
峻德矿的所有设计建设的基本程序必须严格按照有关国家法规，设计规程，规范来进行，选取开拓方式的时候要及时的查阅和学习现有的最先进的开拓方式方法，对现有的最先进的机械化设备也要有一定的了解。
先进的煤炭开采技术对矿井开拓开采方式的选择有很大影响。
3.1选定开拓方案的系统描述
3.1.1井硐形式和数目
根据井田范围内的地形地势，煤层赋存情况和地质构造等自然因素，经过上面对井筒的形式确定方案的技术分析和经济比较，该矿井采用双立井两水平开拓，上山开采，共有两个风井。
3.1.2井硐位置及坐标
井筒在井田中位置的选择，就是确定井筒距离矿井储量中心的尺寸，并用经纬线来表示它的具体位置，选择井筒位置的条件：
1.地面条件
（1）地面工业广场的占地面积尽量小。
（2）要考虑地形与工程地质的条件。
（3）地面煤仓与外运铁路的连接
（4）矿井的工业广场与生活区的位置
2.井下条件
（1）如果自然条件较好，地质构造不是很复杂，尽量把井筒布置在井田储量的中央。
（2）如果布置井筒的位置有较大的断层，就把井筒布置在断层的下盘。
（3）井筒的位置尽量选在压煤量少的地方，也可以让断层，河流和井筒使用同样的保安煤柱，同时保证河流和井筒之间要有一定的安全距离。
（4）根据勘探程度的不同，应该将井筒布置在勘探的比较明了的地方，降低矿井的基建投资，最好是等出来煤炭以后，有一定的收益以后再投资井田的另一半。
根据本矿井所在井田的实际情况，并考虑到上述的一些条件，本设计矿井井筒的位置详见开拓平面图，其井筒井口坐标为：
主井：
（102303.95，115607.9）
副井：
（102303.95，115702.1）
一采区风井：
（101060.45，114528.9）
一采区风井：
（102768.75，114167.85）
3.1.3水平数目及高度
根据本井田的煤层赋存深度，角度和地质构造等自然条件，再经过全面的技术经济比较后，合理的对井田开采水平进行了划分，该设计矿井在－300m水平标高处划分第一个水平，阶段垂高500m，在－300m水平标高上布置生产所必须的水平运输大巷，井底车场及各类硐室．井田范围内在垂直方向上，各个煤层以－300m开采水平为界，采用上山开采。
二水平设在－600m标高，也是采用上山开采。
3.1.4石门、大巷数目及布置
根据本设计矿井的所有客观条件再比较现有的先进的运输机械设备和开拓巷道布置方案的技术经济比较，确定本设计矿井采用集中运输大巷采区石门的布置方式。
由于本设计矿井采区接续的原因，使得大巷和石门的服务年限不是很长，但是运输通过能力较大，所以运输大巷和石门的断面和支护方式设计在本矿井中相同，其内部设施也相同。
主要运输巷道的断面设计合理与否，将直接影响矿井的生产经济效果和生产的安全条件，大巷断面设计的基本原则是在满足通风安全与技术要求的前提下，争取提高巷道断面的利用率，降低断面造价，并有利于加快开拓速度。
本设计矿井运输大巷断面图如图3—1所示、石门断面图如图3—2所示。
图3-1运输大巷断面图
图3—2石门断面图
3.1.5采区划分
本设计矿井是有三部分组成的，南半部分的走向长度不大，可以布置一个单翼采区进行回采，中部和北部大部分的走向长度较大，需要划分为一个双翼采区进行回采，布置单翼采区的目的是为了增加工作面的推进长度，从而减少了工作面的搬家次数，提高生产效率。
根据采区的划分原则，再结合本设计矿井的具体情况，本设计矿井将井田的第一水平划分为6个采区。
3.2井硐布置和施工
3.2.1井硐穿过的岩层性质及井筒支护
本井硐穿过的岩层的基底为元古界的花岗岩及花岗片麻岩，穿过的地层为中生界侏罗纪中上统石头河子组地层，岩层多为粉砂岩和细砂岩，主要含煤地层处于城子河组中部。
根据主副井所穿过岩层的围岩性质，并按《规程》规定，可以确定主副井筒支护方式为：
1.主井井筒
表土段：
钢筋混凝土砌碹，表面抹灰浆；
煤层段：
料石砌碹；
2.副井井筒
表土段：
钢筋混凝土砌碹，表面抹灰浆；
煤层段：
料石砌碹；
升级会员 