1、- 1 -矿井通风与安全课程设计学 院：应用技术学院班 级：采矿工程 学 号：21116504姓 名：钱明星指导老师：任万兴 - 2 -目 录1 矿井设计概况1.1 矿井概述1.2 矿井开拓 1.3 采煤方法2 矿井通风系统2.1 矿井通风方式2.2 采区通风2.3 回采工作面通风方式2.4 掘进工作面通风方式3 矿井通风系统风量计算3.1 矿井风量计算原则和规定3.2 矿井风量计算方法3.3 矿井风量分配4 矿井通风阻力计算4.1 井巷通风阻力计算4.2 矿井通风系统的其它计算5 矿井主要通风机和电机的选定5.1 自然风压的计算5.2 通风机的个体特性曲线5.3 通风机工况点及合理工作范围5
2、.4 主要通风机的选择5.5 电动机的选择6 矿井通风费用计算6.1 吨煤通风费用计算6.2 矿井安全生产技术措施7 矿井灾害防治措施8 总结与致谢参考文献- 3 -1 矿井设计概况1.1 矿井概述该矿地处平原，地面标高150m，井田走向长度 5km，倾斜方向长度 3.3km。井田上界以标高-165m 为界，下界以标高 -1020m 为界，两边以断层为界，井田内煤层赋存稳定，井田可采储量约 1.08 亿吨。根据开采条件，确定此矿为年产 150 万吨的大型矿井，服务年限为 72年。井田内有两个开采煤层，为 k1、k 2，在井田范围内，煤层赋存稳定，煤层 15，各煤层厚度、间距及顶底板岩性参见综合
3、柱状图。矿井相对瓦斯涌出量为 6.6m3/T，煤层有自然发火危险，发火期为 16-18个月，煤尘有爆炸性，爆炸指数为 36。1.2 矿井开拓根据开拓开采设计，采用立井多水平上下山开拓，为使井田两翼储量分布比较均衡，主、副井布置在储量分布的中央，井田两翼各布置一个采区，走向长度为 5km(4km） ，井型较大，瓦斯与自然发火比较严重，通风方式易选用两翼对角式，这样井下风流路线短，阻力小，安全出口多，抗灾能力强，便于风量调节，矿井风压比较稳定。工业广场不受回风污染和通风机噪音的危害。故将风井布置在边界。本设计矿井为立井开拓，煤炭由立井箕斗提运到地面，副井通过主石门与一水平运输大巷相连，采区轨道上山
4、、运输上山均布置在 k2煤层的底板稳定细砂石中，区段回风平巷与运输上山，区段运输平巷与轨道上山采用石门连接.- 4 -1.3 采煤方法1.3.1 采 区 巷 道 布 置 及 生 产 系 统k1、k2煤层赋存稳定，倾角为15，属缓倾斜煤层，k1煤层平均煤厚为2.4m，k2煤层平均煤厚为2.8m，均属中厚煤层。 首采区为西翼一采区，采用走向长壁采煤法，采区走向长度为2500m，倾斜长为1650m,采区上山部分和下山部分各分为五个区段回采，生产期间，每采区各布置一个综采工作面和一个高档普采工作面，工作面长度150m，为了保证生产正常接替，前期东西两翼各安排两个独立通风的煤层平巷掘进头，后期东西两翼各
5、安排两个独立通风的煤层平巷掘进头和一个岩石下山掘进头。1.3.2 采 煤 方 法本矿采用综合机械化开采和高档普采，综采工作面日进6刀，截深0.6m，高档普采工作面日进4刀，截深0.6m，综采工作面采用先移架后推溜子的及时支护方式。1.3.3 回 采 巷 道 布 置由于矿井相对瓦斯涌出量为6.6m 3/T，属于低瓦斯矿井，该采区采用后退式双巷布置，工作面间留设小煤柱，掘进通风简单，上下区段工作面接替容易，运料、行人也方便。 - 5 -2 矿井通风系统2.1 矿井通风方式2.1.1 主 扇 工 作 方 法 选 定矿井主要通风机的工作方法有抽出式、压入式和压抽混合式三种，其抽出式工作方法和压入式工作
6、方法的优缺点对比如下：（1）抽出式主要通风机使井下风流处于负压状态，一旦主要通风机因故障停止运转时，井下风流的压力会升高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，安全性好。（2）压入式主要通风机使井下风流处于正压状态，当主要通风机停止运转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加，安全性差。（3）采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干构筑物，使通风管理工作比较困难，漏风较大。（4）在地面小窑塌陷区分布较广，并和采区相沟通条件下，用抽出式通风，会把小窑积存的有害气体抽到井下，同时使通过主要通风机的一部分风流短路，总进风量和工作面有效风量都会减少，用压入式通风，则能用一部分回风风流把小窑塌陷区的
7、有害气体带到地面。（5）如果能够严防总进风路线上的漏风，则压入式主要通风机的规格尺寸和通风机电费都比抽出式小。根据上述特点，结合该矿地质构造简单，与压入式比，不存在过渡时到下水平时期通风系统和风量变化困难，选用抽出式通风方式更合理。 2.1.2 选 择 通 风 方 案 考 虑 因 素选择任何通风方式都需要符合投产快，出煤较多，安全可靠和技- 6 -术经济合理等原则。选择矿井通风方式时，应该考虑以下两种因素：（1）自然因素：煤层赋存条件、埋藏深度、地质构造、矿井瓦斯等级。（2）经济因素：井巷工程量、通风运行费、设备装备费。2.1.3 通 风 方 式 比 较通 风 方 式 优 点 缺 点 适 用
8、条 件方式一中 央 并 列式初期投资少，工业场地布置集中，管理方便，工业场地保护煤柱较少，构成矿井通风系统的时间短。风流路线较长，风阻较大，井底车场漏风较大。煤层倾角大，埋藏深，但走向长度并不大，而且瓦斯、自燃发火都不严重。方式二中 央 边 界式内部漏风小，保护井筒的煤柱较少，工业广场不受主要通风机噪声的影响。风流路线长，风阻大。煤层倾角较小，埋藏较浅，走向长度不长，而且瓦斯、自燃发火比较严重。方式三两 翼 对 角式风路短，阻力小，内部漏风小，安全出口多，抗灾能力强，便于风量调节。安全煤柱较多，初期投资大，投产较晚。煤 层 走 向 较 大 （ 超 过4km） ， 井 型 较 大 ，煤 层 上
9、部 距 地 表 较浅 ， 瓦 斯 和 自 燃 发 火j较 严 重 矿 井 。方式四分 区 对 角式每个采区独立的通风系统，便于风量调节，安全出口多，抗灾能力强。设备多，管理分散，整个矿井反风困难。煤层距地表浅，地表起伏较大，无法开掘浅部总回风道矿井。方式五分 区 式风流路线短，阻力小，网络简单，风流容易控制。设备多，管理分散。井田面积大，瓦斯含量大的大型矿井2.1.4 矿井通风系统方案技术与经济比较（1）技术比较- 7 -该矿井为低瓦斯矿井，且煤层有自然发火危险，煤尘有爆炸性。有通风方式比较，方式二和方式三比方案一、方案四、方案五有更好适应性。（2）经济比较方式二和方式三通风方案的经济比较主要
10、从巷道的开拓工程量掘进费用、巷道维护费、通风设施购置费用和通风电费等方面考虑，通过粗略比较，由于方案二需要掘进回风大巷，走向太长，掘进费用和维护费用投资太多，方案三相当较少，因此本矿井通风方式为两翼对角式通风方式。2.2 采区通风2.2.1 采区通风系统的基本要求完备的采区通风系统应能满足以下要求：有效地控制采区内的风流方向、风量和风质；漏风少；风流的稳定性高，不易遭受破坏；有利于合理排放瓦斯，防止煤炭自燃，形成较好的矿内气候条件；抗灾变能力强，有利于控制、处理事故，并能使通风系统符合安全可靠、经济合理和技术可行的原则，其基本要求如下：（1）每一生产水平、采区和采掘工作面都必须实行分区通风（独
11、立通风） ，既井下各个水平、采区和采掘工作面以及其他用风地点都有自己的进、回风巷道，其回风都各自直接排入采区的回风巷或总回风巷而不进入其他用风地点。（2）准备采区，必须在采区内构成通风系统后，方可掘其他巷道。采煤工作面必须在采区构成完整的通风、排水系统后，方可回采。采区进、回风道必须必须贯穿整个采区，严禁一段为进风巷，一段为回风巷。（3）高瓦斯矿井、有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的矿- 8 -井的每个采区和开采容易自燃煤层的采区，必须设置至少一条专用回风巷；低瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用联合布置的采区，必须设置一条专用回风巷。（4）同一采区内，同一煤层上下相连的两个同一风路中的采煤工
12、作面、相连的采煤和掘进工作面、相邻的两个掘进工作面，布置独立通风有困难时，在制定措施后，可采用串联通风，但不可超过一次。布置独立通风确有困难时，其回风可以串入采煤工作面，但必须制定安全措施，且串联通风的次数不得超过一次；构成完整通风系统后，必须立即改为独立通风。（5）采掘工作面的进风和回风，都不得经过采空区和冒落区。（6）井下机电硐室必须设在进风流中。如果机电硐室深度不超过6m，入口宽度不小于 1.5m，可以采用扩散通风。（7）空区必须及时封闭。从巷道通至采空区的联络巷，必须随着采煤工作面的推进逐个封闭。采区结束后 45 天内，必须在所有与已采区相连的巷道中设置防火墙，全部封闭采区。2.2.2
13、 采区上山通风系统将采区布置两条上山，采用一进一回的通风方式。一条是运煤上山，另一条是轨道上山。采用输送机上山进风，轨道上山回风，由于风流方向与运煤方向相反，容易引起煤尘飞扬，使进风流的煤尘浓度增大，煤炭在运输过程中所涌出的瓦斯，可使进风流的瓦斯浓度增高，输送机设备所散发的热量，可使进风流温度升高，此外，需在轨道上山的下部车场内安设风门，此处运输矿车来往频繁，需要加强管理，防止风流短路。采用轨道上山进风，输送机上山回风的通风系统，输送机设备处于回风流中，轨道上山的上部和中部甩车场都要安装风门，风门数目- 9 -较多。结合矿井煤层赋存、瓦斯含量、采煤方法等实际条件，确定采用轨道上山进风、输送机上
14、山回风的采区通风系统较为合理。2.3 回采工作面通风方式2.3.1 回采工作面通风系统工作面通风方式的选择与回风的顺序、通风能力和巷道布置有关，其中普遍应用的有“U” ， “Y”， ， “W”“Z”形，由于工作面采用后退式开采，各通风形式只有考虑后退式，各通风系统示意图优缺点和使用条件见表 2.1表 2.1 回风工作面通风系统比较通风系统 示意图 优缺点U 形这种通风方式对了解煤层赋存情况，掌握瓦斯、火灾的发生发展规律较为有利，但工作面上隅角易积聚瓦斯，煤炭自燃威胁较大。Y 形较好解决工作面上隅角瓦斯超限，改善作业环境，Z 形较好解决工作面上隅角瓦斯超限，但当采空区涌出的瓦斯量及漏风量较大时，
15、回风巷常出现瓦斯超限现象。W 形相邻工作面共用回风或进风通道，节省开掘和维护费，采用并联网络，风阻小，漏风小，中间平巷设输送机时，创造良好环境，2.3.2 回采工作面上下行通风- 10 -在走向长壁工作面上，按工作面风流方向与煤层倾向的关系，可分为上行风和下行风，通风方式优缺点比较如下表 2.2表 2.2 回采工作面上、下通风适用条件及优缺点通风系统 示意图 适用条件及优缺点上行通风适 用 条 件 ： 在 煤 层 倾 角 大 于 12的回 采 工 作 面 ， 应 采 用 上 行 通 风 。优 点 ： 瓦 斯 自 然 流 动 方 向 和 风 流 方向 一 致 ， 降 低 工 作 面 瓦 斯 浓
16、度 ， 运输 设 备 在 新 鲜 风 流 中 ， 安 全 性 好 。缺 点 ： 风 流 方 向 与 运 煤 方 向 相 反 ，增 加 工 作 面 煤 尘 浓 度 、 瓦 斯 浓 度 和运 输 设 备 产 热 使 工 作 面 气 温 升 高 。下行通风使 用 条 件 ： 在 煤 层 倾 角 小 于 12的 回采 工 作 面 ， 应 采 用 下 行 通 风 。优 点 ： 降 低 工 作 面 瓦 斯 浓 度 和 温 度 ，不 易 出 现 瓦 斯 分 层 流 动 和 瓦 斯 积 聚.缺 点 ： 运 输 设 备 在 回 风 巷 道 中 运 转 ，安 全 性 差 ， 起 火 时 引 起 瓦 斯 爆 炸 可能 性 大 。该矿井煤层倾角为 15，确定回采工作面为上行通风。2.3.3 采区通风设施为保证井下各个用风地点得到所需风量，一方面不得不在通风系统中设置一些通风设施（如风桥、风门、密闭、调节风窗等） ，以控制风流的方向和数量，另一方面要防止它们造成大量漏风或风流短路，破坏通风的稳定性。因此，必须正确设计通风设施，合理选择位置，保证施工质量，严格管理制度。（1) 风门在人员和车辆可以通行，风流不能通过的巷道中，至少要建立 2道风门，其间距要大于运输工具长度，以便一道风门开启时，另一道
