矿井通风安全监测监控毕业设计

矿井通风安全监测监控毕业设计第 1 页矿井通风安全监测监控毕业设计摘 要：随着煤矿工业的发展，安全生产已经成为其中重要的部分。为确保煤矿的安全生产，对煤矿的安全设计十分重要。根据平岗煤矿的实际情况，结合目前安全生产技术，对高庄煤矿进行了安全设计。设计针对煤矿常见的安全问题，如水、火、煤尘、瓦斯、顶板等灾害，分析灾害发生的原因，设计具体的灾害预防措施及安全保障措施，以达到防止事故发生或减少事故发生概率，降低事故造成伤害的目的。根据平岗煤矿开拓方式和地质构造，选择了合理的通风系统，对采掘工作面及硐室通风，井下通风设施和构筑物等进行设计，选择了安全逃生路线，分析了矿井通风系统的合理性和可靠性。针对高庄煤矿的粉尘灾害，从防尘措施、防爆措施和隔爆措施三个方面进行了安全设计。对于瓦斯灾害防治，设计采取了以瓦斯抽放为主及一些防爆、隔爆安全措施。在火灾防治方面，分别设计了煤自然火灾防治措施及外因火灾防治措施。通过对高庄煤矿水文地质资料的分析，设计了相应的水灾防治安全措施。同时建立一套完善的安全监测与监控体系，对各种灾害形式进行严密的监控，在灾害发生前将事故处理，确保生产能够安全高效的进行，同时达到无安全事故、无人员伤亡的理想状态。同时还设计了顶板灾害、运输系统灾害、电气事故灾害的安全措施。关键词: 安全条件 粉尘防治 瓦斯防灭火 安全监测第 2 页目 录摘 要 .1目录 .2第 1 章 矿井概况及安全条件 .51.1 井田概况 .51.1.1 地理位置 .51.1.2 地形地貌.61.1.3 水文.61.1.4 气候.61.1.5 矿区开采现状 .71.2 安全条件 .71.2.1 地质特征 .71.2.2 煤层特征 .81.3 矿井生产情况 .81.3.1 工 程 性 质 .81.3.2 提 升 、 通 风 、 排 水 和 压 缩 空 气 设 备 .91.3.3 井 上 下 主 要 运 输 设 备 .91.3.4 工 业 场 地 布 置 特 征 、 防 洪 排 涝 、 地 面 建 筑 及 煤 柱 .101.3.5 供 电 及 通 讯 .101.3.6 给 水 、 排 水 和 采 暖 通 风 及 供 热 .101.3.7 技 术 经 济 .11第 2 章 矿井通风 .142.1 概 况 .142.2 矿井通风 .142.2.1 现矿井各采区风量计算 .142.3 现有通风方式及通风系统 .142.3.1 现有风井数目、位置、服务范围及服务时间 .142.3.2 采掘工作面及硐室通风 .142.3.3 井下通风设施及构筑物布置 .142.3.4 安全逃生途径 .142.3.5 通风设备及反风 .152.3.6 矿井风量、风压及等积孔 .16第 3 章 粉尘灾害防治 .173.1 粉 尘 .173.2 防尘措施 .183.2.1 防尘措施 .183.2.2 采 掘 工 作 面 除 尘 .18第 3 页3.2.3 井 下 消 防 .183.2.4 防 爆 措 施 .193.3 隔爆措施 .203.3.1 隔爆措施 .203.3.2 隔爆水棚（水袋） .203.4 矿井地面生产系统防尘 .21第 4 章 瓦斯灾害防治 .224.1 瓦 斯 .224.2 防爆措施 .224.2.1 防 止 瓦 斯 积 聚 .224.2.2 巷 道 局 部 积 聚 瓦 斯 的 处 理 .224.2.3 防止瓦斯爆炸或窒息 .224.3 隔爆措施 .234.3.1 隔 爆 措 施 .234.3.2 隔 爆 水 袋 .23第 5 章 矿井防灭火 .245.1 概 况 .245.2 井下外因火灾防治 .245.2.1 井下机电设备硐室防火措施 .245.2.3 井下电缆 .245.2.4 井下电气设备的各种保护 .245.2.5 井下电气设备的检查、维护、修理和调整。 .255.2.6 其它火灾的防治措施及装备 .255.2.7 井下主要机电设备硐室及防火构筑物 .255.2.8 消防灭火装备 .255.2.9 开采方面的措施 .255.3 监控监测系统 .255.3.1 概况 .255.3.2 安 全 监 测 监 控 系 统 的 结 构 .265.3.3 传 感 器 选 择 .26第 6 章 矿井防治水 .286.1 矿井水文安全条件分析 .286.1.1 矿 井 开 采 水 文 地 质 情 况 .286.1.2 矿 井 充 水 因 素 及 特 征 .286.2 矿井防治水措施 .286.2.1 矿 井 开 拓 、 开 采 所 采 取 的 安 全 保 证 措 施 .286.2.2 井 下 探 放 水 措 施 .296.2.3 地 表 水 防 治 措 施 及 工 程 .296.3 井下防治水安全设施 .306.3.1 排 水 设 施 .306.3.2 选 型 计 算 .306.3.3 防 水 设 施 .30第 4 页第 7 章 井下其它灾害防治 .317.1 顶板灾害防治及装备 .317.1.1 矿山压力显现基本因素分析 .317.1.2 一般顶板冒落灾害的防治措施及装备 .317.2 爆炸材料库 .317.3 电气事故防治措施及设备 .327.3.1 供 电 线 路 及 地 面 变 电 所 事 故 防 治 措 施 .327.3.2 防 止 电 气 设 备 引 起 的 瓦 斯 燃 烧 、 瓦 斯 爆 炸 和 触 电 等 事 故 的 措 施 .32第八章 专题 矿井安全监测监控 .348.1 概述.348.1.1 安全检测、监控系统设置要求.348.2 安全检测、监控和专属设备选择348.2.1 监测监控内容确定.348.2.2 矿井监测系统选型确定.348.2.3 传输设备及器材选型.358.3 监测设备各类传感器布置358.3.1 中心站布置.358.3.2 避雷器设置.358.3.3 分站布置.358.3.4 传感器布置.358.4 矿井各类传感器装备.358.5 矿井安全监测监控系统运行可靠性分析368.5.1 安全监测监控系统选择的合理性、先进性.368.5.2KJ90 型矿井监控系统设计有很多新颖实用功能.36结论 .36致谢 .38参考文献.39第 5 页第 1 章 矿井概述1.1 井田概况1964 年 5 月，中南煤田地质局 126 勘探队提交了河南宝丰韩梁煤田高庄勘探区精查地质勘探报告 。武汉煤矿设计研究院于 1965 年 6 月提交了“高庄矿初步设计” ，经（58）煤郑管基字 137 号文件批准，设计利用储量 8293.4 万 t，其中，四 3、四 22和四21（戊 8、戊 9和戊 10）煤层 2754.4 万 t，二 1（已 16-17）煤层 5339.0 万 t。矿井设计年生产能力 45 万 t，服务年限 64 年。矿井分两个水平先后进行建设，一水平 1958 年开始兴建，1968 年 12 月底投产，1972 年达到设计生产能力 45 万 t，开拓方式为立井与斜井联合开拓，开拓深度+85m，主要开采四（戊）煤段煤层。1975 年，二水平由河南省煤炭管理局以（75）豫煤生字第 301 号文批准扩建，1978年由平顶山矿务局建井二处开始施工延深，1984 年底投产，1980 年核定矿井生产能力75 万 t。由于矿井地质条件复杂，1991 年核定矿井生产能力 45 万 t，实际生产能力 30万 t，主要开采二 1（已 16-17）煤层。矿井开拓方式为立井与斜井联合开拓，开采方法为走向长壁陷落法。矿井开采的一水平四（戊）煤段煤层，已于 1985 年全部结束报废；二水平开采的二（己）煤段煤层，共分为三个采区：已一采区（包括已一采区上山和已一采区下山） 、已三采区和已四采区，开采标高为+50m-180m，最低可采厚度 0.7m。目前，三个采区正规采面已全部回采结束，现主要回收井巷煤柱与残留的边角煤。截止 2006 年底，累计动用储量4734.1 万 t，采出煤量 1169.3 万 t，二 1（己 16-17）煤层保有资源/储量 226.8 万 t，其中，可采储量 90.8 万 t。此外，已报废的一水平四 2（戊 9-10）煤层尚存资源/储量 224.1 万t，其中，可采储量 125.7 万 t。1.1.1 地理位置矿井位于平顶山市西部石龙区境内，平顶山煤田西部韩梁矿区中部。东距平顶山市55km，南距鲁山县、东距宝丰县分别约为 16 和 20km，见图 11。地理位置坐标：东经11249191125814，北纬 335105335615。主井口坐标：X=3753206.483，Y=38394672.816，Z=211.500；副井口坐标：X=3753176.356，Y=38394713.99，Z=211.500。井田走向长约 5km，宽约 2.5km，面积 12.5km2。北部以李坪断岭正断层为界与韩庄井田相邻，南部以谢河正断层为界与大庄井田相邻。西部至青草岭逆断层，东部至火山碎侵入切割的煤层边界为界。确切范围以采矿许可证所控制的坐标为准。矿区内有平顶山矿区专用线平韩铁路通过，平韩铁路在宝丰与焦（作）枝（城）第 6 页铁路、漯（河）宝（丰）铁路接轨。矿区东部有平洛高速，西部有 207 国道，与邻近市县及乡镇均有公路畅通，交通十分便利（见图 11） 。区内已实现了有线、移动、计算机等多种通信网络系统，加快了同外界的联系。1.1.2 地形地貌本区属缓坡状起伏的低山丘陵区，山脊宽缓圆滑，坡度较缓，沟谷开阔。地势总体呈西部与东部高中间低、北高南低。井田西部边界以外的青草岭娘娘山为中低山区，标高 250520m，最高点娘娘山海拔+528.4 m。主要有震旦系石英岩和寒武系灰岩组成，井田范围内主要为石炭二叠系组成的丘陵区，标高多在 250m 左右。1.1.3 水文区内为低山丘陵地貌，受地形的影响，冲沟较发育。常年性地表水体欠发育，流经井田石龙河，在矿区内长 7.5km，河床宽 2080m，由北向南横穿井田中部，流入大庄井田注入沙河，该河九十年代前为常年性河流，最大流量为 1200m3/s，最小流量为0.1676m3/s，由于受气候、煤炭开采抽放大量地下水及工农业生产、生活用水的大幅度增加，九十年代之后变为季节性河流，洪水期有水。井田内最高洪水位标高+201.67m（1956.7） ，枯水期主要排泄矿井与工业废水。目前石龙河流域已修起大小不等的多座水库，对防洪和灌溉起到了积极作用。1.1.4 气候区内属暖温带大陆性半湿润季风气候，夏季炎热，冬季寒冷，四季分明，据宝丰气象站气象资料：气 温：最高气温 43.4（1966 年 7 月 19 日） ，最低气温-19.1（1969 年 1 月31 日） ，历年平均气温为 14.2。月均气温一般在 2 月份最低，7 月份最高。霜期一般自 10 月下旬起至次年 4 月上旬止，长达近半年。降水量：年最大降水量 1461.6mm（2000 年） ，最小降水量 424.7mm（1966 年） ，年平均降水量 742.6mm，月最大降水量 481.3mm（2000 年 7 月） 。最大连续降雨天数 9 天（1964 年 4 月 13 日21 日） 。雨季集中在 7、8、9 三个月。蒸发量：年最大蒸发量 2825mm（1959 年） ，最小蒸发量 1490.5mm（1964 年） 。月最大蒸发量 408.9mm（1959 年 7 月） ，月最小蒸发量 40.7mm（1957 年 1 月） 。蒸发量大于降水量。湿度和风速：平均绝对湿度 13.5mm，平均相对湿度 67%。冰冻期一般是 11 月到来年 3 月。最大冻土深度 14cm（1977 年 1 月 30 日） 。最大风速 24m/s，平均风速2.8m/s。冬季多西北风，夏秋盛行东南风和西南风。第 7 页1.1.5 矿区开采现状 高庄矿目前为残采收尾时期，生产布局为己一采区布置 1 个采煤工作面，2 个掘进工作面、己四采区布置 1 个采煤工作面，2 个掘进工作面，全矿全部采用炮采，炮掘；每个采煤工作面都有独立的通风系统，机巷进风，风巷回风；掘进工作面采用压入式通风方式进行通风，风筒为 500mm 的胶质、抗静电、阻燃风筒，通风机的安装使用和风筒的管理符合规程规定；井下爆破材料库、充电房和变电所都有独立的通风系统，各用风地点的风量均符合规程规定。高庄矿主要通风机型号为 BDK65A 和 BDK60C 对旋式主要通风机，电机功率为250KW2（现在为单段运行） 。风叶角度为 35 度。针对我矿残采收尾阶段，采掘战场逐渐减少的生产局面，为做到安全、合理、经济的供风，我矿经过深入的分析研究、制订了可靠的主要通风机调整方案，于 2007 年 10 月对主要通风机工况进行了合理的调整。调整后主要通风机工作风量 3084m3/min，矿井总进风量为 2817m3/min，矿井需风量为2647.5m3/min，风压为 930Pa，矿井有效风量为 2711m3/min，矿井有效风量率 88%。外部漏风率为 8.6%，符合规定。通风系统稳定、可靠，主要通风机的工作风量与通风网络相匹配，完全满足我矿安全生产的需要。1.2 安全条件1.2.1 地质特征地质及范围高庄矿属缓坡状起伏的低山丘陵区，山脊宽缓圆滑，坡度较缓，沟谷开阔。地势总体呈西部与东部高中间低、北高南低。井田西部边界以外的青草岭娘娘山为中低山区，标高 250520m，最高点娘娘山海拔+528.4 m。主要有震旦系石英岩和寒武系灰岩组成，井田范围内主要为石炭二叠系组成的丘陵区，标高多在 250m 左右。北部以李坪断岭正断层为界与韩庄井田相邻，南部以谢河正断层为界与大庄井田相邻。西部至青草岭逆断层，东部至火山碎侵入切割的煤层边界为界。确切范围以采矿许可证所控制的坐标为准。根据生产过程中揭煤的地质资料，开采范围内地质条件复杂，受青草岭逆断层、李坪段岭正断层、谢河正断层的影响，小型断裂构造极为复杂，断层纵横交错，对煤层破坏十分严重，给正常回采带来很大困难。煤层开采情况高庄矿区矿井开采的一水平四（戊）煤段煤层，已于 1985 年全部结束报废；二水平开采的二（己）煤段煤层，共分为三个采区：已一采区（包括已一采区上山和已一采区下山） 、已三采区和已四采区，开采标高为+50m-180m，最低可采厚度 0.7m。目前，三个采区正规采面已全部回采结束，现主要回收井巷煤柱与残留的边角煤。截止 2006年底，累计动用储量 4734.1 万 t，采出煤量 1169.3 万 t，二 1（己 16-17）煤层保有资源/储量 226.8 万 t，其中，可采储量 90.8 万 t。此外，已报废的一水平四 2（戊 9-10）煤层尚存资源/储量 224.1 万 t，其中，可采储量 125.7 万 t。第 8 页1.2.2 煤层特征己 16-17 煤层是矿井目前开采的唯一煤层，位于山西组下段，距戊 10 煤层 161.5-217.3 米。该煤层是井田内主要可采煤层，位于大占砂岩 S4 标志层之下，煤层厚度0.1-21.14 米。煤层结构简单，顶板多为砂岩或砂质泥岩。底板多为泥岩，亦见有砂质泥岩。己 16-17 煤层厚度变化较大，据 81 个见煤点统计计算结果，煤层可采性指数Km=0.89，煤层变异系数 R=71.9%，属不稳定煤层。因此，在矿井地质条件分类时己 16-17 煤层的稳定程度定为 IIId。1.3 矿井生产情况1.3.1 工 程 性 质井 田 境 界高庄矿位于平顶山市石龙区境内，韩梁矿区中部，距平顶山市 55km，井田走向长度3.0Km，倾斜宽度 2.5Km，面积 7.5Km2。开采己组煤层。可采储量截止二 00 八年已动采了四个采区，剩余地质储量为 147.1 万 t，可采储量为 63.9万 t。己四采区为的主采区。表（1-1）平岗煤矿分水平各类煤柱损失量汇总表 万 t煤柱分类 +100 标高以上 +100-600m 标高 合计断层保煤柱 219.6 69.8 289.4工业广场保护煤柱 42.9 87.6 130.5主要井巷保护煤柱 273.9 674.7 948.6合计 536.4 832.1 1368.5表（ 1-2）工业资源储量、设计储量、设计可采储量汇总表 单位：万 t储量类型 +100 标高以上 +100-600m 标高 合计工业资源储量 3417.8 8979.3 12397.1设计资源储量 3209.1 8961.5 1187.1设计可采储量 1848.6 5589.6 7438.2矿井设计生产能力及服务年限矿井工作制度设计年工作日 330 天，每天三班作业。日净提升时间为 16h。 生产能力核定生产能力 75 万 t/a。服务年限 T = ( 1-1)ZAz= 7438.2751.3= 76a其中： T：服务年限Z：可采储量A：生产能力第 9 页K：储量备用系数1.3.2 提 升 、 通 风 、 排 水 和 压 缩 空 气 设 备提升设备高庄矿的煤炭主要提升采用带式输送机运输。采用 GDS-1000 型钢丝绳皮带提升机，提升能力 45 万 t/a。矸石主要由斜副井，一段提升机型号为