1、矿井通风与安全课程设计1济宁三矿 500 万吨矿井通风设计目 录1 矿井设计概况 .31.1 矿区概述及井田地质特征 .31.1.1 矿区概述 .31.1.2 井田地质特征 .31.1.3 煤层特征 .31.2 井田开拓 .41.2.1 井田境界与储量 .41.2.2 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .41.2.3 井田开拓 .51.3 巷道布置与采煤方法 .61.3.1 带区巷道布置及生产系统 .61.3.2 采煤方法 .71.3.3 回采巷道布置 .71.3.4 部分井巷特征参数 .72 矿井通风系统拟定 .82.1 通风系统拟定原则和要求 .81) 通风系统拟定原则 .82) 通风
2、系统拟定基本要求 .82.2 矿井通风方式的选择 .81）选择通风方案的因素 .82) 矿井通风方案 .93）通风方式的选择 .102.3 矿井通风方案技术经济比较 .121)技术比较 .122）经济比较 .122.4 矿井主要通风机工作方法 .133 带区通风 .153.1 带区进、回风上山的通风系统 .153.2 回采工作面通风方式选择 .151）长壁采煤工作面的通风方式 .164 掘进通风系统设计 .174.1 掘进通风系统的设计原则 .174.2 掘进通风方法选择 .174.3 掘进工作面所需风量计算 .191）按压入式通风方式通风时 .192）按瓦斯涌出量计算 .193）按人数计算
3、.204）按炸药量计算 .20矿井通风与安全课程设计25）按风速进行验算 .204.4 掘进通风设备选型 .211）风筒选择的原则： .212）风筒的选择 .213）局部通风机选型 .224.5 掘进通风技术管理和安全措施 .235 矿井风量计算与分配 .255.1 矿井总风量的计算 .251) 按井下同时工作的最多人数计算： .252) 按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算： .255.2 矿井风量分配 .291) 分配原则 .292) 分配方法 .293) 具体风量分配（见表 5.3） .295.3 风速验算 .306 矿井通风阻力计算 .326.1 通风阻力的计算原则 .3
4、26.2 通风容易时期和困难时期的确定 .326.3 矿井通风阻力计算 .366.4 矿井通风总阻力 .387 矿井通风设备选型 .407.1 矿井通风设备选型要求 .407.2 矿井自然风压 .407.3 通风机选择 .411）通风机的工作风量 .412）通风机风压 .413）通风机工作风阻 .424）通风机的选择 .427.4 电动机选择 .431）电动机功率的计算 .432）电动机台数及种类的确定 .447.5 矿井主要通风设备要求 .447.6 通风附属装置及其安全技术 .451） 风机附属装置 .452）通风设备的安全技术要求 .468 矿井通风费用概算 .488.1 吨煤通风电费
5、.481) 主要通风机年耗电费： .482) 局部通风机年耗电费： .488.2 通风设备的折旧费和维修费 .491）通风设备的折旧费 .492）通风设备的维护费 .498.3 专用通风巷道的维护费 .498.4 通风员工工资费用 .49矿井通风与安全课程设计38.5 吨煤通风成本 .499 结论 .5010 参考文献 .501 矿井设计概况1.1 矿区概述及井田地质特征1.1.1 矿区概述济宁三号煤矿位于山东省西南部济宁市南郊任城区境内，距济宁市区 14km，北与济宁二号煤矿毗邻，东距兖矿集团有限公司所在地邹城 40 km。矿井东以孙氏店断层为界；南部边界：以 3903500 纬线与王楼普查
6、区、第四勘探区分界；西以 3 下煤的-925m 等高线垂切至各煤层为界； 北以 3910000 纬线与济宁二号煤矿相毗邻；东南以 16 上煤-350m 等高线、C17-2 断层、C16-1 和 C15-2 号孔连线及孙氏店支一断层与泗河煤矿分界。井内的气象参数按表 1 所列的平均值选取。表 1 空气平均密度一览表季节 地点 进风井筒（kg/m 3） 出风井筒（kg/m 3）冬 1.23 1.21夏 1.218 1.201.1.2 井田地质特征井田的走向最大长度为 7.5 km，最小长度为 4.7km，平均长度为 7.4km。井田倾斜方向的最大长度为 9.1 km，最小长度为 6.3km，平均长
7、度为 8.4km。煤层的倾角最大为 10，最小为 2，平均为 5，井田平均水平宽度为 8.2km，水平面积为 60.68 平方公里。1.1.3 煤层特征本矿井可采煤层有 3 下煤层，其煤层平均厚度为 7.8m，具体参见图 1 综合地质柱状图。根据精查地质报告的瓦斯地质资料，本矿井瓦斯最高含量为 2.01ml/g 煤，属低瓦斯矿井。各煤层均有煤尘爆炸危险性，并有自然发火倾向。矿井通风与安全课程设计41.2 井田开拓1.2.1 井田境界与储量矿井地质资源量：3 下煤 658.32（Mt） ，矿井工业储量 649.85（Mt ） ， 矿井可采储量470.75（Mt ） ，本矿井设计生产能力为 500
8、 万 t/年。工业广场的尺寸为 500m800m 的长方形，工业广场的煤柱量为 1999.43(万 t)。1.2.2 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限本矿井设计生产能力按年工作日 330 天计算， “三八” 制，每天三班作业，两班半生产，半班准备，每班工作 8 h，净提升时间为 16 小时。本矿井的设计生产能力为 500 万吨/年,矿井服务年限为 67.25 年。矿井通风与安全课程设计5176上12上十 五十 四十 三7.80-960.-0.2中 砂粉 砂3 煤上统组由 灰 白 色 岩 ，杂 色 粘 土 岩 ，铝 铁 质 泥 质 岩 ，铝 土 岩 等 组 成 。水 位 标 高 +36.12
9、 +40.m。由 深 灰 色 泥 质 岩 、 粉 沙 岩 、 灰 色 粘 土 、 灰 绿 色 砂岩 组 成 ， 其 中 夹 有 灰 岩 9层 和 薄 煤 层 20层 ， 第 16号、 17号 煤 层 位 居 下 部 ， 为 全 区 可 采 薄 煤 层 第 号、 5号 和 18号 等 层 为 局 部 可 采 煤 层 。水 位 标 高 +34.16 +40.2m。本 井 田 主 要 含 煤 岩 层 ， 以 浅 色 、 灰 白 色 以 及 浅 灰绿 色 砂 岩 为 主 ， 由 深 灰 、 灰 黑 色 粉 沙 岩 、 泥 岩 以及 煤 层 组 成 ， 其 含 煤 4层 (1、 2、 3上 、 3下 )
10、， 1、 2、 层 煤 不 稳 定 ， 3上 、 3下 煤 层 较 稳 定 ， 为 井 田 内主 要 可 采 煤 层 。上 石 盒 子 组 ： 杂 色 铝 质 泽 岩 ， 粉 沙 岩 以 及 灰 绿 色砂 岩 组 成 ， 厚 度 为 0 185.0m下 石 盒 子 组 ： 以 灰 绿 色 砂 岩 ， 杂 色 铝 质 泥 岩 为 主 ，厚 度 为 6.08 95.64m又 上 而 下 有 紫 红 色 砂 岩 ， 暗 绿 色 组 粉 沙 岩 ， 紫 红色 硕 岩 ， 灰 紫 ， 灰 褐 ， 灰 绿 的 细 砂 岩 等 组 成 。第 一 段 ： 厚 0 218m第 二 段 ： 厚 73.1第 三 段
11、 ： 厚 0 260m第 四 段 ： 厚 435.7第 五 段 ： 厚 0 26m岩 性 有 粘 土 ， 砂 质 粘 土 及 沙 硕 层 等 组 成 ， 东 薄 西厚 。 以 黄 灰 黄 色 粘 土 ， 砂 质 粘 土 及 细 、 中 砂 为 主 ，厚 度 为 5.02 90.4m,q=0.4895 6.281m,水 平标 高 为 +348 +3;（ 0中 0下 ） ： 有 灰 绿 ， 灰 白 色 沙 硕 ， 粘 土 ， 砂 质粘 土 组 成 ， 厚 度 为 72.68 147.61m,q=0.453.891m岩 性 描 述 及 水 文 特 征统组厚度 标志图 煤层赋存 岩组柱状岩性柱状十 二
12、十 一十 灰九 灰八 灰五 灰七 灰三 灰二 灰古生界 石炭系二叠系本溪群 太原群17.9259.065.0845.40.山西组上石盒子组 0684.7/2.82蒙阴组侏罗纪中生界16.725.90/184.520.第四纪新生代 下组中组上组系带地 层 系 统图 1 综合地质柱状图1.2.3 井田开拓工业广场与主副井筒布置位置相同，即。井田中央。本矿井设计中只针对 3 下煤层，设计生产能力为 5.0 M/t。煤层倾角平均为 5，为近水平煤层，南北走向，东高西低，附存条件稳定，煤层露头标高-375 m，煤层埋藏最深处达-925 m，垂直高度达 540 m。井田走向长度平均 7.5 km，倾斜长度
13、平均 8.1 km，针对于本矿井的实际条件，设计为两水平开采。第一水平标高为：-600m;第二水平标高为-800m。带区式开采。前期在工业广场内开掘主立井、副立井，在井田东部风化带内开掘东风井。后期在井矿井通风与安全课程设计6田西部边界附近开掘西风井。主井位于矿井工业场地，担负全矿井 5.0Mt/a 的煤炭提升任务，井筒内装备两对 22 t 箕斗，采用多绳摩擦轮提升机提升。副井位于矿井工业场地，担负全矿井人员、材料、设备的升降任务，为矿井主要进风井。进风立井位于矿井工业场地，井筒净直径 = 6.5m 净断面面积为 33.2 m2。由于矿井属于低瓦斯矿井，布置一条回风大巷，可满足回风需要。再布置
14、一条胶带运输大巷，一条辅助运输大巷，共三条大巷。为便于在巷道交叉时架设风桥等构筑物，辅助运输大巷沿煤层底板掘进；回风大巷布置在煤层底板岩层中沿顶板掘进；胶带运输大巷与回风大巷水平布置在煤层底板岩层中沿顶板掘进。大巷位于井田中部偏东，沿倾向布置，局部半煤岩及岩巷，巷道坡度随煤层而起伏,一般 25 ，辅助运输大巷局部 7，主运输大巷上仓段局部 10。该矿井设计选用立井两水平、暗斜井延伸，水平标高一水平为-600 m，两水平为-800m。1.3 巷道布置 与采煤方法1.3.1 带区巷道布置及生产系统本矿井为单水平加暗斜井延伸开拓。首采区为东七带区位于井田东翼，井底车场东部。首带区煤厚 8.5m，平均
15、倾角 5，属近水平煤层，采用综放采煤法，一次采全高。根据规范规定并结合本矿区的实际情况，确定带区的工作面长度为 230 m。首采带区东七带区位于井底车场东侧，带区内划分六个区段，区段平均长 2300 m，工作面长 230m，两条斜巷均为 4.2m 宽，3m 高，加上煤柱，区段宽为 248m。根据以上原则设计首采带区为东七带区，考虑到井田中央布置带区投产快，运输环节少，所以先采靠近井筒附近的带区，这样准备时间短，出煤快，然后依次采 1、9、3 带区。各带区顺次接替。工作面两翼布置，首采工作面为 3 下 701 工作面，然后开采另一翼。1.3.2 采煤方法主采煤层选用综采开采工艺，走向长壁全部垮落
16、一次采全高的采煤方法。工作面的推进方向确定为后退式。根据工作面的关键参数选用配套设备：液压支架 ZFS6200/18/35、采煤机 SL300（AC） 、刮板输送机 SGZ1000/1050、SZB-764/132 型转载机、PCM110 型破碎机、SSJ1000/2160 型带式输送机。采煤机截深 0.8m，其工作方式为双向割煤，追机作业，工作面端头进刀方式。工作面用先移架后推溜的及时支护方式。矿井通风与安全课程设计71.3.3 回采巷道布置矿井设计生产能力为 5.0 Mt/a，高产高效“一矿一面” 。根据以风定产的要求以及后面通风设计关于工作面通风方式选择的比较论述，确定采用 U 型通风方
17、式。工作面回采巷道布置方式为一进一回，每个工作面共布置二条顺槽。辅助运输顺槽，作为进风、运料等辅助运输之用，在其内靠工作面侧布置移动变电站。胶带输送机顺槽，用作回风、煤流运输，在其内靠近工作面侧布置胶带输送机。两顺槽原则沿煤层底板掘进。考虑到工作面涌水尽可能减少对煤流运输系统的影响，故确定西顺槽为辅助运输顺槽。为满足综放工作面生产运料和通风的要求，上下顺槽的断面积设计为 12.6 m2。 1.3.4 部分井巷特征参数表 2 部分井巷特征参数 井巷名称 长度(m) 断面（m2） 周长（m）副井 50.3 25.12井底车场 18 16辅助运输大巷 18.31 16.25辅助运输顺槽 12.6 1
18、4.4综放工作面 17.1 17.4胶带运输顺槽 12.6 14.4回风斜巷 12.6 14.4回风大巷 14.7 14.5风井 33.2 20.41矿井通风与安全课程设计82 矿井通风系统拟定2.1 通风系统拟定原则和要求1) 通风系统拟定原则拟定矿井通风系统应严格遵循安全可靠、投产较早、出煤较多，通风基建费用和经营费用之总和最低以及便于管理。矿井通风网络结构合理：集中进回风线路要短，通风总阻力要小，多阶段同时作业时，主要人行运输巷道和工作点上的污风不串联。(1) 内外部漏风少。(2) 通风构筑物和风流调节设施及辅助通风机要少。(3) 充分利用一切可用的通风井巷，使专用通风井巷工程量最少。(
19、4) 通风动力消耗少，通风费用低。2) 通风系统拟定基本要求（1）每个矿井和阶段水平之间都必须有 2 个安全出口。（2）进风井巷与采掘工作面的进风流的粉尘浓度不得大于 0.5mg/m3。（3）新设计的箕斗井和混合井禁止作进风井，已作进风井的箕斗井和混合井必须采取净化措施，使进风流的含尘量符合上述要求。（4）主要回风井巷不得作人行道，井口进风不得受矿尘和有毒有害气体污染，井口排风不得造成公害。（5）矿井有效风量率应在 60%以上。（6）采场、二次破碎巷道和电耙道，应利用贯穿风流通风，电耙司机应位于风流的上风侧，有污风串联时，应禁止人员作业。（7）井下硐室和炸药库，必须设有独立的回风道。（8）主要
20、通风机一般应设反风装置，要求 10min 内实现反风。2.2 矿井通风方式的选择1）选择通风方案的因素选择通风方式应根据矿井的实际情况，结合各种通风方式的特点及使用条件，并考虑以下两种因素：(1) 自然因素：煤层赋存条件、埋藏深度、冲击层深度、瓦斯等级。(2) 经济因素：井巷工程量、通风运行费用、设备装备费用。矿井通风与安全课程设计92) 矿井通风方案矿井通风方式根据回风井的位置的不同,可分为中央并列式、中央分列式、两翼对角式、采区式和混合式通风方式，以下为前四种方案的示意图。方案一：中央并列式风井主副井都位于中央工业广场上，副井进风，风井回风，如图 2.1。3I125I4I 25341图 2.1 中央并列式通风方式1主井 2副井 3运输大巷 4回风大巷 5回风石门方案二：中央分列式两回风井位于井田边界的两翼，副井进风，风井回风，如图 2.2。I1234I651234I-65图 2.2 中央分列式通风方式1主井 2副井 3运输大巷 4回风大巷 5回风石门方案三：两翼对角式进风井位于井田的中央，回风井设在井田两翼的上部边界
