1、论文题目：赵家梁煤矿矿井通风系统设计专 业：安全工程摘 要本设计为赵家梁煤矿矿井通风优化设计，全区可采煤层 1 层，为 5-2 煤层；局部可采煤层 2 层，为 3-1、4 -2 上 煤层；其余均不可采。各煤层具有特低灰、特低硫、特低中磷煤等特点，为优质动力燃料、工业气化及低温干馏用煤。赵家梁矿井首先开采 5-2煤层，后期开采 3-1、4 -2 煤层，即采用上行开采；矿井采用斜井开拓方式，设计生产能力 0.45Mt/a（后期扩建到 0.90 Mt/a）.。设计 5-2 煤采用长壁综合机械化采煤法，全部垮落法管理顶板。本矿井为瓦斯矿井，采用中央并列式通风系统，抽出式通风方式进行通风，由主斜井、副斜
2、井、管子井进风，回风立井出风。关键字：通风系统 设计 通风阻力 风量计算 安全Subject: Zhao Jialiang coal mine ventilation system designProfessional: Safety EngineeringGraduates: (Signed)Instructor: (Signed)AbstractThe design for the Zhao Jialiang coal mine ventilation optimization design, the regionmineable a layer of 5-2 coal seam; loc
3、ally coal layer 2 layer for 3-1,4-2 on coal; others were inadmissible. Each seam with a special low ash, low sulfur, ultra-low to medium phosphorus coal, etc., for high-quality power fuel, industrial coal gasification and low temperature carbonization. Zhao Jialiang 5-2 mined coal mine first, post-m
4、ining 3-1,4-2 seams, which uses upward mining; mine uses inclined to explore ways to design production capacity of 0.45Mt / a (post-expansion to 0.90 Mt / a). Design 5-2 mechanized longwall coal mining method, all of the roof caving method manager.The mine is gassy mine, parallel with the central ve
5、ntilation system, ventilation exhaust ventilation manner by the main shaft, auxiliary shaft, tube wells into the air, return air shaft out of the wind.Keywords: ventilation system design air volume ventilation resistance Computing Security1 绪论1.1 选题的目的和意义矿井通风是一个随时变化的系统，是矿井系统的一个重要组成部分，担任着重要的通风任务。它依靠通
6、风动力，将定量的新鲜空气，沿着既定通风线路不断地输入井下，以满足用风地点的需要；同时冲淡并排出井下的毒性、窒息性和爆炸性的气体和粉尘，降低热源，营造良好的工作环境，防止各种伤害和爆炸事故。为确保矿井安全生产、稳定和高产，提高矿井的抗灾能力，最终提高矿井的经济效益，通风系统必须保持最佳运行状态。因此应对矿井通风系统的变化及时的进行优化。因此应对矿井通风系统的变化及时进行优化，确保通风系统的高效、可靠、经济，保障井下人员身体健康和生命安全，保护国家资源和财产。1.2 国内外通风现状1.2.1 国内矿井通风现状矿井通风技术的发展由一些基本的通风技术和概念，逐渐发展成现阶段人工智能化。矿井通风的理念由
7、可行性和有效性发展到对系统可靠性的研究再到现阶段以通风节能为热点，不但注重新技术的开发应用，而且能源危机和提高通风效率的意识逐渐受到重视，成为矿井通风技术发展的新趋势，再运用网站制作技术将此项成果呈现并展示给读者。随着职业健康安全管理体系的贯彻实施，我国对企业工作场所的劳动条件要求将会越来越严格。但是, 由于我国煤炭资源赋存条件复杂, 煤层渗透率较低, 抽采出的瓦斯中低浓度瓦斯占较大比例, 同时缺乏有效的利用方法。矿井通风系统是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的进、回风井的布置方式，主要通风机的工作方法，通风网路和风流控制设施的总称。按照进、回风井在井田的位置不同，通风系统可分为中央
8、式、对角式、区域式及混合式。中央式又可分为中央并列式和中央边界式，对角式可分为两翼对角式和分区对角式。应根据矿井生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、矿井瓦斯涌出量、煤层自燃倾向性的条件，在确保矿井安全、兼顾中、后期生产需要的前提下，通过对多个可行的矿井通风系统方案进行技术经济比较后确定。中央式通风系统具有井巷工程量少、初期投资省的优点。但是矿井通风方法一般采用抽出式。当地形复杂、露头发育老窑多、采用多风井通风有利时，可采用压入式通风。1.2.2 国外矿井通风现状一些发达国家开采煤矿的历史比较长远，开采技术及安全措施相对成熟，煤矿事故率较低。 国外一些产煤国家，对矿井通风集中监测
9、与自动化控制方面，都在进行大量研究，其目的是通过一定的监测手段，取得通风参量的可靠数据，再由计算机来实现通风网路的自动控制，以做到随时根据有害气体含量的变化和高温烟流等，调节风流，抑制事故的发生，同时还能合理的节约矿井内的能源消耗。连续监测技术的应用，在国外取得了显著的经济效益，更重要的收益是极大的降低了煤矿的死亡率。波兰的某些煤矿，全矿井应用连续监测瓦斯及风速的技术装备后，把工作面入风中的瓦斯限量放宽到 1%，在设置屏蔽电缆的工作面放宽到 2%。由于这个限量的放宽而使煤炭量增加 23 倍。由于在矿井通风参量的监测中，已经普遍应用电子计算机。所以各国都在安排力量研制由计算机监控所需要的参量侧头
10、。如英国将环境监测、瓦斯抽放、各类扇风机的机械参量等都列为监测内容。目前已有 16 种参量送给由计算机配套的监测系统，从一些资料看还有增加的趋势。在风速监测中，由于成本的问题，目前应用较多的仍然是热线式和叶轮式测头，在使用中都存在着煤尘影响的问题，都在努力寻求一种可以不受井下条件影响而成本较低的测头。由于井下的通风网路相当复杂，风流要经过各种情况的巷道，又受井下采煤过程的外在条件和煤层条件的影响。迄今为止，世界上没有一个国家能拿出一个行之有效的计算程序，供计算机使用。这需要研究出用于矿井通风的数学模型，这项任务工作量较大且费时较长，所以这将是未来国内外共同需要努力的方向。1.3 研究内容及设计
11、思路1.3.1 设计主要内容（1）设计赵家梁矿井通风系统图。提出矿井通风系统的可行方案，进行技术经济比较，选择最佳通风系统，并论证其合理性。（2）矿井风量计算和风量分配。按照采煤、掘进、硐室及其它地点的实际需风量进行计算，同时按照井下同时工作的最多人数每人每分钟供给风量进行验算。（3）矿井通风阻力计算。根据赵家梁煤矿的具体情况选出矿井通风容易和通风困难两个时期通风网络最小和最大通风负压；计算达到设计产量和通风机最大使用年限通风容易和通风困难两个时期的最小和最大负压，并将计算结果负压计算总表。（4）选择矿井通风设备。根据矿井初、后期及达产时的矿井总风量和总负压（如多风井抽风，每个回风井应单独计算
12、）提交机电专业，选择矿井通风机。（5）概算矿井通风费用。1.3.2 设计流程图设计流程图见图 1.1。矿井通风计算和通风分配选择通风设备矿井通风阻力计算概算通风费用确定通风最优设计明确矿井通风系统图 1.12 赵家梁矿井概况2.1 概况2.1.1 井田位置赵家梁煤矿位于陕西省神木县乌兰木伦河东岸，车岔沟南侧，行政区划隶属陕西省神木县孙家岔镇管辖。包（头）神（木）二级公路从乌兰木伦河西岸通过，与赵家梁煤矿一河之隔，煤矿北距神木县孙家岔镇 7.5km，距神府矿区中心区大柳塔镇 27km，距内蒙东胜市 112km、包头市 246km；地理坐标为：北纬 390406.80390832.51；东经 11
13、02158.87102630.20。见图 2.1。图 2.1 井田交通位置图2.1.2 自然地理（1）地 形 地 貌赵家梁井田位于陕北黄土高原之北端和毛乌素沙漠东南缘的接壤地带，地貌单元属风积沙所覆盖的黄土丘陵区，呈黄土梁和风成沙丘相间的地貌景观，地形复杂，沟壑纵横，梁峁相问，地表侵蚀强烈。本区总的地形特征是北东部高而南西部低，海拔高程一般为 1200m 左右，近南北走向的的高脊梁成东西向分水岭，最高点位于井田中部的曲家梁，标高为 1223.87m；最低点位于井田南西角的乌兰木伦河，标高为 993.8m，相对高差 230m。区内河谷地带基岩裸露，其余大部分地段为第三系红土及第四系黄土覆盖，局部
14、地段为风积沙片沙，植被稀少，水土流失严重。（2）气候条件本区属中温带大陆性半干燥气候，冬季干旱严寒，夏季干燥枯热，春季多风，风沙频繁，秋季凉爽，冷热多变，昼夜温差悬殊，干旱少雨，全年降雨多集中在七、八、九三个月，无霜期短。十月初上冻，次年三月解冻。秋季多西北风，春季多为东南风。根据神木县气象站长年观测资料：多年平均气温 8.4极端最高气温 38.9极端最低气温 -28.1多年平均降雨量 474.6mm日最大降雨量 l36.3 mm年最少降雨量 108.6mm年最大降雨量 819.1mm多年平均蒸发量 1990mm多年平均湿度 55平均风速 2.33m/s极端最大风速 25m/s最大冻土深度 1
15、.46m（3）水系及其主要河流赵家梁井田东西两侧分别有悖牛川及乌兰木伦河经过，均为常年性河流。乌兰木流 。流 经 区 内 的 河 流 有 南 河 和 羊 马 河 。 南 河 从 本 区 北 部 流 经 子 长 县 后 汇 入 秀 延 河 ， 最 大 流量 4670m3/s(2002 年 7 月 4 日 )； 羊 马 河 从 本 区 中 部 流 经 磁 窑 村 后 汇 入 南 河 ， 流 量10.4855.10l/s, 一般 18.96l/s。每年 3 月份冰雪融化期和 79 月份降雨季节为区内各河流的丰水期；56 月份及冬季为枯水期。据以往资料统计，大部分地表水属中微强矿化水，矿化度多在 0.
16、40.6g/L，总硬度 10.015.0H，PH 值为 7.18.0。（4）地震烈度根据国家建设部发布的建筑抗震设计规范（GB50011-2001 ）,本区抗震设防烈度为 6，设计基本地震加速度值为 0.05g。2.1.3 相邻关系井田内地层平缓，沟谷纵横，煤层出露地点多。井田内除中部已建的开采 3-1 煤层的斜井外，仅西南角有一小规模开采 5-2 煤层的赵家梁一号井，该井在 5-2 煤层主系统形成后将关闭。除此之外，井田南部边界以外向西尚依次分布有赵家梁二矿、平寺沟煤矿、当中沟煤矿、南沙湾煤矿、燕家塔煤矿等 5 处生产小煤矿，均以平硐人工开采 5-2 煤层，开采设备简陋。2.2 矿井建设的资
17、源条件2.2.1 煤层及煤质本区含煤地层为侏罗纪中统延安组，由上而下编号为：2 -2、3 -1、3 -2、4 -2 上 、4 -2、4 -3、4 -4、 5-1、 5-2、5 -3 煤层，共 10 层。其中：全区可采煤层 1 层，为 5-2 煤层；局部可采煤层 2 层，为 3-1、4 -2 上 煤层；其余均不可采。3-1 煤层：埋深 0112.8m，井田南部及坡谷地带大部被冲刷剥蚀，中北部裸露 于沟谷及山坡之上，沿露头皆遭受严重自燃。北部可采连片面积为 5.181km2，煤层厚度2.973.26m，平均厚度 3.10m，结构简单，不含夹矸，厚度稳定，属局部可采煤层。底板标高为+1105+111
18、5m。距下覆 4-2 上 煤层间距 25.4539.56m ，平均间距 35m。4-2 上 煤层：埋深 0153.8m，因后期冲刷剥蚀，裸露于沟谷及山坡上，煤层自燃严重。井田内东西两侧坡谷地带大部已自燃，中部可采连片面积约 15.267km2，煤层厚度1.192.32m，平均 1.59m，厚度稳定，由南向北逐渐变厚，属局部可采的稳定性煤层。结构简单，局部含 12 层夹矸，夹矸厚度 0.110.43m ，平均 0.20m 左右，岩性多为泥岩。底板标高为+1065+1105m。距下覆 5-2 号煤层间距为 95.93103.81m ，平均间距99.8m。5-2 煤层：埋深 0238.8m，井田南东
19、部有小范围出露，沿露头遭受自燃。在井田中东部 329号钻孔煤层厚度为 0.75m，其附近小范围内为临界可采，除此之外，为全区可采煤层。煤层厚度 0.753.30m，平均 2.09m，由南向北逐渐变薄。结构简单，局部含 13 层夹矸，夹矸厚度 0.050.25m，一般 0.10m 左右，其岩性以粉砂岩为主，泥岩次之。底板标高为+1015+965m 。（2）煤质本区各煤层具有特低灰、特低硫、特低中磷煤等特点，为优质动力燃料、工业气化及低温干馏用煤。2.2.2 水文地质由于本区为干旱、半干旱大陆性气候，降雨集中、蒸发强烈，加之地表植被稀疏，使得地表水的侵蚀作用极为明显。井田内冲沟广泛发育，细沟、悬沟
20、密集分布。乌兰木伦河、悖牛川呈南北向流经井田西、东边界，两条河流在南部交汇，形成窟野河。据王道恒塔水文站 1989 年观测资料，乌兰木伦河流量 0.554.60m 3/s，平均 3.97 m3/s。据煤田水文地质勘探队 1988 年 5 月至 7 月的间断观测，悖牛川河流量 0.023.495m 3/s，一般 1.339 m3/s。2.2.3 矿井开采技术条件（1）煤层顶、底板岩性 3-1 煤层顶板以粉砂岩、粉砂质泥岩为主，属粉砂岩稳定顶板（类）；底板以泥岩、砂质泥岩为主，无底鼓现象。4-2 上 煤层在局范围内有伪顶存在，厚度 0.10.39m，为泥岩及粉砂质泥岩。直接顶以灰黑色粉砂岩为主，厚
21、度 1.068.71m，平均 4.14m，灰黑色、黑色泥岩次之。煤矿北东部主要为砂质泥岩中等稳定顶板（类），西部主要为粉砂岩稳定顶板（类）。老顶以中细粒砂岩为主，平均厚度约 10.0m，底板以黑灰色粉砂岩为主，平均3.80m。5-2 煤层直接顶以灰色灰白色粗粒长石石英砂岩和细粒砂岩为主，厚度分别为9.50m、1.86m。井田中北部为粗粒砂岩不稳定顶板（类），南西及南东两侧分别为粉砂岩稳定（类）顶板分布区和细砂岩中等稳定（类）顶板分布区。老顶多以中粗粒砂岩及细砂岩，底板以黑色粉砂岩为主，厚度为 0.4211.50m（2）瓦斯 本井田瓦斯成分以 N2 为主，占 80%以上，CH 4 含量在 0.0
22、20.04ml/kg 。煤层瓦斯含量均很低，瓦斯分带处于二氧化碳氮气带或氮气甲烷带，样品测试结果自然瓦斯成分 00.91%。（3）煤尘本井田各可采煤层煤尘测试的火焰长度均大于 400mm，岩粉用量在 5080%之间，煤尘爆炸指数远大于 10%，煤尘具有爆炸的危险性。（4）煤的自燃“勘探报告”等地质资料依据各煤层还原样燃点与氧化燃点之差值T 13 及还原样燃点 判断 4-2 上 煤层属自燃煤层，3 -1、5 -2 煤层属不易自燃煤层。2.2.4 矿井现状本井田设计可采储量为 62.46Mt，其中：3 -1 煤层设计可采储量 5.86Mt；4 -2 上 煤层设计可采储量 21.26Mt；5 -2 煤层设计可采储量 35.34Mt。目前，赵家梁煤矿现已形成 3-1 煤和 5-2 煤两套生产系统。其中：3 -1 煤系统开采 3-1煤和 4-2 上 两层煤，设计生产能力 0.30Mt/a，已作为独立建井建成投产；5 -2 煤系统开采一层煤（即 5-2 煤层），已有小井采用房柱式炮采工艺，生产能力 0.15Mt/a。本井田 5-2 煤层可采储量为 35.34Mt，储量备用系数取 1.40，因此，经计算 5-2 煤系
