刘晋民通风设计方案论文

1、矿井通风设计方案论文学号： 091027283029 学科专业： 采矿工程 姓 名： 刘晋民 2011年10月矿井通风设计方案系 别： 采矿工程 学科专业： 采矿工程 姓 名： 刘晋民 指导教师： 刘长福 目录摘 要1Abstract11 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述1地理位置1地形、地势及水文1矿井气候条件1矿区水、电、通讯、建筑材料供应1矿区内煤矿分布及工农业生产等工业分布11.2井田地质特征1煤系地层概述1井田范围及勘探程度1地质构造1水文地质特征11.3煤层特征1煤层情况1煤层特征12 井田境界及储量12.1井田境界12.2井田的工业储量12.3井田可采储量1井田储量的确定原

2、则和主要依据1可采储量的计算13 矿井工作制度及设计生产能力、服务年限13.1矿井工作制度13.2矿井设计生产能力及服务年限1致谢1参考文献1摘 要本设计矿区是平岗煤矿33#、35#煤层的矿井通风设计。设计包括：矿区概述及井田地质特征、井田境界及储量、矿井工作制度和设计生产能力及服务年限、井田开拓及基本巷道布置、矿井通风系统、矿井灾害防治和提高瓦斯抽放率的主要措施。本井田可采储量为86.01Mt，设计生产能力为1.20Mt/a，服务年限为55年，矿井采用立井开拓，全矿井布置两个工作面。矿井采用走向长臂综合机械化采煤法。矿井通风方式为分区抽出式通风，采煤工作面为 U 型通风，上行通风。本设计完成

3、了用风地点风量设计、巷道阻力计算，并完成了主要通风机选型。关键词：开拓设计；通风设计；瓦斯抽放率。AbstractThis design is Pinggang coal mining area 33, # 35 coal mine ventilation design. Design: f 86.01 Mt, design production capacity of 1.20 Mt / a, for 55 years of service, a mine and mine outlined geological features, and the realm of mine reserve

4、s, mine production capacity of the system and design and length of service, mine development and basic roadway layout, the mine ventilation system, mine disaster prevention and increase the main rate of gas drainage measures. The mine recoverable reserves o mine shaft development, the entire layout

5、of two mine face. Mine use tilt the long arm of mechanization all Comprehensive cross-loading mining. Mine ventilation for the district out of ventilation, coal face for the U-shaped ventilation, up ventilation. This completed the design of wind sites with air volume design, roadway resistance, and

6、completed a major fan selection. Key words: pioneering design; ventilation design; gas drainage rate.1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述地理位置平岗煤矿位于鸡西煤田南部含煤条带边缘，距鸡西火车站27km。行政区隶属于鸡西市梨树区。井田地理坐标为：东经：130°4330130°4345北纬：45°060045°1030矿区内有鸡图公路经过，煤矿铁路专用线与国铁梨树镇火车站相连，交通方便。见图1-1地形、地势及水文平岗矿区地形呈丘陵起伏，煤层倾斜方向与地

7、形倾向一致，属于鸡西盆地，鸡西盆地是在晚侏罗纪发展形成的内陆含煤盆地，沉积在太古界地层之上，由于受古地理及密山敦化大断裂的控制，盆地呈现近似东西的南北两个条带分布。矿区地表最大标高150m，最低标高0m，地形高差150m左右。风山河及它的三条支流流经矿区东部，自北向南流经穆棱组露头西侧，河流落差大、切割深，河床两侧有50200m宽的山间谷地。矿井气候条件平岗矿区为中温带大陆性气候，11月中旬至次年4月中旬为结冰期，表土冻层厚度一般在1.52.0m，最高气温在78月份，最高气温38.0摄氏度，最低气温在12月份，最低气温-39.2摄氏度，年平均气温3-3.5摄氏度，年平均降水量600mm，雨季多

8、集中在7-8月份，最大风级7-8级，风向以西北风为主风力一般2-3级，平均风速3.6m/s。矿区水、电、通讯、建筑材料供应矿区水源情况：风山河及它的三条支流，流经矿区东部，自北向经穆棱组露头西侧，所以本矿区的主要水来源取自风山河及它的支流。矿区电源情况：矿井供电特高变电所设在工业广场，分东西部供电。东部由特高变电所直接入井到井下中央变电所。特高变电所容量12500KVA，入井电缆6千伏，井下低压电压源为1140伏或660伏。矿区通讯情况：在平岗矿办公楼调度室内设一部国产KTJ3型数字程控调度电话交换机，容量为64门。该交换机集行政、调度功能于一体，并具有ISDN功能，负责平岗矿井上行政，井上、

9、井下调度用户之间的通信联络及数据传输。该交换机与矿务局行政交换机采用环路中继，中继线路利用现有的平岗矿至矿务局通信线路。平岗矿井井下设调度电话分机28部，井下调度电话分机选用HAK-1本安型电话机。调度交换机内设安全栅。本区建筑材料：在井田的东南方向距离工业广场很近，矿区的大部分建筑材料由那里供应。主要有毛料石，白石灰，水泥。矿区内煤矿分布及工农业生产等工业分布井田内无其他工业企业和小煤矿生产。1.2井田地质特征煤系地层概述平岗矿区煤系地层为早白垩系鸡西群城子河含煤组和穆棱含煤组，城子河含煤组位于煤系地层的下部。本矿区为全隐蔽区。区内地层系统简单，发育有元古界麻山群、古生界泥盆系中统、中生界侏

10、罗系上统、新生界第三系上新统和第四系。其中侏罗系上绕（鸡西群）最大地层厚度大于2400m。井田范围及勘探程度井田范围：井田范围可以由六个坐标拐点表示，坐标依次为：X14999850 Y1404400X25000900 Y2406600X35002500 Y3406950X45005000 Y4406400X55005000 Y5405250X64003950 Y6403900井田走向长5.85km，倾斜长3.44km，井田面积20.5km2。勘探程度：现平岗矿区的地质勘探程度为精查，但对深部层组煤层的控制钻孔数量少，深部层组的控制程度较差，对深部层组应进行补充勘探。井田经过了普查、精查和详查，

11、查明了影响井田划分的构造和矿井所采煤层的发育情况，经勘探煤层对比清楚，对媒质、煤层特征及开采条件均基本查明，资源可靠，开采条件好，具备矿井设计和建设的条件。地质构造1.地层井田内地层有元古界麻山群、古生界泥盆系、中生界侏罗系、新生界第三系和第四系。2.构造本井田内以弧形断裂为主，并由此而派生两组褶曲构造。井田内地层走向近南北，倾角一般为718°，局部地段由于断裂影响形成急倾斜带。（1） 断裂构造井田内断层按走向可分为三组，共有断层16条，断层多为压扭性断裂，导水性差。（2） 褶皱井田内主要褶皱有F4断层牵引褶曲和F1断层派生褶曲两组。由F4断层两盘相互扭动产生。断层北侧为背斜，南侧为

12、向斜。F7派生褶曲位于F7断层东段的北侧，属F9派生构造，轴向北东60°，向南西倾伏，延展甚短。（3）.岩浆岩井田内岩浆岩活动微弱，无大的侵入岩体和喷出岩，仅于钻孔中见有厚度不大的浅层侵入岩体，岩性为辉长，呈岩脉侵入于煤系下部层位的裂隙中，对煤层无影响。水文地质特征1含水层井田内含水层可分为：第1系含水层：全区广泛分布，直接覆盖于第三系或煤系（天窗处）地层之上，由各粒级的砂、砾砂和砾石等组成。由南向北逐渐增厚，厚度120150m。根据第四系地层的划分，又分为上部含水层和下部含水层。上部含水层：全区发育，厚度100110m，上部以中，粗砂及砾砂等组成，含水性和透水性好，单位涌水量3.8

13、33L/s·m，渗透系数10.134m/d，是本区间接主要含水层。下部以细砂和中砂为主，粗、砾砂次之。单位涌水量0.5440.593L/s·m，渗透系数1.2731.569m/d，均为孔隙承压水。下部含水层：以细砂、砾砂组成，厚度2040m，含泥质较多。单位涌水量0.1070.554L/s·m，渗透系数0.5222.839m/d，该层局部与上部含水层有水力联系，在天窗处补给煤系风化裂隙含水带。煤系裂隙含水带：根据裂隙发育程度，埋藏深度、含水性、透水性等因素，可分为风化裂隙含水带、亚风化裂隙含水带和弱裂隙含水带。风化裂隙含水带：岩性为粉砂和细、中砂岩为主，厚度601

14、20m，单位涌水量一般为0.0180.315L/s·m。天窗部位风化裂隙含水带富水性强，单位涌水量最大为1.141L/s·m。亚风化裂隙含水带：位于风化裂隙含水带之下，厚度100m，裂隙不发育，单位涌水量0.00280.0398L/s·m，渗透系数0.0040.0291m/d。弱风化裂隙含水带：位于亚风化裂隙含水带之下，裂隙不发育，仅局部受构造影响，裂隙含水，但很微弱。表1-1 各煤层特征表名称厚度（m）层间距（m）夹矸结构稳定性可采性顶底板主要岩性平均容重（t/m3）储量（Mt）最小最大最小最大层数顶板底板平均平 均厚度（m）90.701.1924473513较

15、复杂稳 定不可采粉砂岩细砂岩粉砂岩1.31-0.430.040.10120.701.8815352713复 杂较稳定不可采粉砂岩粉砂岩细砂岩1.33-0.250.100.30160.702.4320484012较简单较稳定大部可采粉砂岩细砂岩粉砂岩1.3549.3352.100.050.20180.703.1116302012较复杂不稳定不可采粉砂岩粉砂岩细砂岩1.35-0.470.100.25200.702.40020412较复杂较稳定不可采粉砂岩中砂岩粉砂岩1.37-0.430.100.30220.701.68016815复 杂稳 定不可采粉砂岩粉砂岩1.38-0.150.100.6523

16、0.700.84103015简 单稳 定不可采粉砂岩细砂岩粉砂岩1.34-0.47240.701.40206045简 单稳 定不可采粉砂岩中细砂岩粉砂岩细砂岩1.31-0.50260.701.4512017015012较简单稳 定不可采粉砂岩细砂岩粉砂岩细砂岩1.35-0.360.050.202断层带的富水性和导水性井田内断裂发育，以压扭性断裂为主，压扭性断裂导水性和富水性很微弱。张性断层两侧裂隙发育，富水性较强、导水性较好。因此，在开采过程中应注意防止透水。3隔水层井田内主要有第四系上部隔水层、下部隔水层和第三系隔水层。第四系上部隔水层一般为810m；下部隔水层为816m，埋深100130m

17、，两隔水层均为亚粘土和粘土层，具有良好的隔水性能。第三系隔水层为泥岩和粉砂岩等，泥质半胶结，埋藏深度120290m，厚度10120m，从东向西逐渐增厚。井田内在812勘察线间出现第三系缺失块段，形成“天窗”。4天窗本井田“天窗”分布于86勘察线的煤层露头部位，分布范围较大，而且下伏有926号煤层露头。“天窗”范围内，第四系和煤系的富水性好、透水性强。据水11号抽水孔，煤系风化裂隙含水带单位涌水量1.141L/s·m，渗透系数为2.857m/d，又有F18等几条正断层通过“天窗”，使水文地质条件变得复杂。因此，在“天窗”范围内开采时应特别慎重。5井田水文地质类型本含煤地层主要岩性由各种

18、粒级的砂岩组成。直接充水含水层，以裂隙含水为主，为裂隙充水矿床。田煤系上覆有巨厚第四系和第三系，煤层位于当地侵蚀基准面以下，地表水位与煤系风化裂隙含水带水力联系微弱。煤系风化裂隙含水带宿水性变化较大，煤系外围岩层透水性很微弱。排泄条件良好。第四系与煤系风化裂隙含水带之间有第三系隔水层，隔水性能良好。唯有“天窗”部位第四系下部含水层与煤系风化裂隙含水带有水力联系，补给较好，但第四系下部含水层含水性及透水性较弱。综上所述，本井田水文地质条件类型根据直接充水含水后的富水性和补给条件，以及单位涌水量的大小来划分，属以中等条件为主的裂隙充水矿床。6预计矿井涌水量根据地质报告提供的涌水量数据，设计预计矿井

19、先期开采地段内正常涌水量为462m3/h，最大涌水量为721m3/h。1.3煤层特征本井田具有经济价值的可采煤层均集中于侏罗系鸡西群，该含煤组地层总厚度为17m，含煤13余层，煤层平均总厚0.4m，其中大部分为不可采煤层。可采煤层为16层共2个煤层。煤层平均总厚2.1m，倾角一般为718°。井田内各煤层，按其在纵向剖面的分布规律及组合特征，可分为上、中、下三个煤层群。井田内煤层属稳定不稳定，结构简单复杂，一般含12层夹矸，局部达34层，各煤层特征详见表1-2。表1-2各煤层特征表名称厚度（m）层间距（m）夹矸结构稳定性可采性顶底板主要岩性平均容重（t/m3）储量（Mt）最小最大最小最

20、大层数顶板底板平均平 均厚度（m）90.701.1924473513较复杂稳 定不可采粉砂岩细砂岩粉砂岩1.31-0.430.040.10120.701.8815352713复 杂较稳定不可采粉砂岩粉砂岩细砂岩1.33-0.250.100.30160.702.4320484012较简单较稳定大部可采粉砂岩细砂岩粉砂岩1.3549.3352.100.050.20180.703.1116302012较复杂不稳定不可采粉砂岩粉砂岩细砂岩1.35-0.470.100.25200.702.40020412较复杂较稳定不可采粉砂岩中砂岩粉砂岩1.37-0.430.100.30220.701.6801681

21、5复 杂稳 定不可采粉砂岩粉砂岩1.38-0.150.100.65230.700.84103015简 单稳 定不可采粉砂岩细砂岩粉砂岩1.34-0.47240.701.40206045简 单稳 定不可采粉砂岩中细砂岩粉砂岩细砂岩1.31-0.50260.701.4512017015012较简单稳 定不可采粉砂岩细砂岩粉砂岩细砂岩1.35-0.360.050.20煤层情况33#层、35#层煤层采用分别开采。33#煤：是可采煤层。厚度变化不大，2.02.5m，平均厚度2.2m，结构简单，本井田首先开采23# 煤层，煤层倾角一般在6°8°,属缓斜煤层。35#煤：是可采煤层。厚度变

22、化不大，1.92.4m，平均厚度2.1m，结构简单，本井田次采开采32# 煤层，煤层倾角一般在5°7°,属缓斜煤层。煤层特征本设计根据实际情况只针对平岗井田的33、35煤层进行矿井开拓与通风系统的初步设计。（1）顶、底板情况：33#直接顶板：大煤煤层顶板为深灰色粉砂岩，含丰富科达木化石，厚度47m，f=34，回采工作面顶板管理一般采用全部垮落法。33#老顶：细砂岩，浅灰-深灰色，水平层理为主，成分主要为石英，也有少量云母和暗色矿物，据镜下定名为凝灰质砂岩，局部变为砂质胶结的中粒砂岩夹粉砂岩薄层。厚度610m，f=57。33#直接底板：深灰色粉砂岩，具水平和断续水平层理，夹浅

23、灰色细砂岩条带和透镜体。层面上有较多的炭屑和炭化植物化石碎片，局部含泥质较高，厚度46m，f=68。35#直接顶板：性脆致密，具贝壳状断口，深灰色厚度不稳定，局部为伪顶，破碎易冒落厚度24m，f=34，回采工作面顶板管理一般采用全部垮落法。35#直接底板：灰白色，致密较坚硬，近于粉砂岩（2）煤质1）煤质33#、35#煤的牌号为焦煤和气煤，以焦煤为主，气煤次之，煤层煤质较好，低硫、中灰、热稳定性好。2）原煤灰分 各煤层原煤灰分一般在2025%之间，属中等灰分煤。3）硫分 2#煤含硫最低为0.47% ，属特低硫煤。煤层主要指标表1-3工业牌号用途硬度灰分挥发分硫分发热量含矸23号1/3JM动力或民

24、用f =12090.4753001%32号1/3JM动力或民用f =12591.9155002%35号1/3JM动力或民用f =12391.5052003%（3）煤层瓦斯赋存及分布情况 平岗煤矿为高瓦斯矿井，绝对瓦斯涌出量43.2m3/min，相对瓦斯涌出量19.1m3/t，煤尘爆炸指数为49.27%，由于理疏漏发生两瓦斯爆炸，其中一起煤尘参与爆炸。本矿各层经实践和化验无自燃发生火倾向性，无煤尘瓦斯突出危险性。2 井田境界及储量2.1井田境界平岗矿矿区范围由6个坐标拐点控制X14999850 Y1404400X25000900 Y2406600X35002500 Y3406950X450050

25、00 Y4406400X55005000 Y5405250X64003950 Y6403900上至+150m标高，下至-300m标高。井田走向长5.85km，倾斜长3.44km，井田面积20.5km2。2.2井田的工业储量矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前及可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量是进行矿井设计的资源依据，一般及列入平衡表内的A+B+C级储量，不包括作为远景的D级储量。本井田经过了普查、精查和详查，纵横方向勘探线共计15条，钻孔累计120个，对井田内煤层赋存情况、断层发育、分布情况控制精度较高。本井田的储量是按块段

26、结合等高线法计算的，其中的块段主要是以等高线、境界线、级别线、地质剖面线划分的。2.3井田可采储量井田储量的确定原则和主要依据以(83)煤生字第1275 号文件颁发的生产矿井储量管理规定中第二章第一节第八条“确定各级储量条件中的有关规定要求”及采矿工程设计手册第七章有关的原则作为确定各级储量的主要依据。可采储量的计算矿井可采储量（Z）是矿井设计的可以采出的储量，故Z=（Zc-P）C （2-1）式中P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱损失量；C采区采出率，厚煤层不低于0.75；中煤层不低于0.8；薄煤层不低于0.85；地方小煤矿不低于0.7。新井设计时可按上述数据选

27、取。开采损失：厚煤层25%，中厚煤层20%，薄煤层15%。按以上公式计算，扣除煤柱损失及开采损失等计算出该矿区的可采储量为86.0156Mt。其中：第一水平（300）为31.20Mt。第二水平（400）为54.80Mt。矿井可采储量详见表21表21 矿井可采储量汇总表A+B+C煤柱损失开采损失可采储量A+BCEh/h其它第一水平19.75620.140.58040.31257.803231.2108第二水平25.42712.5830.53350.77913.89254.8048合计40.28970.9811.1391.37621.54186.01983 矿井工作制度及设计生产能力、服务年限3.

28、1矿井工作制度按照设计规范规定，参考关于煤矿设计规范中若干条文的说明确定：矿井年工作日数330天，每昼夜工作采用“三、八”工作制，即三班作业，两采一修，每班八小时，同时实行随机检修的工作制度，日提升16小时。3.2矿井设计生产能力及服务年限1矿井设计生产能力矿井生产能力是煤矿生产建设的重要指标，在一定程度上中和反映了矿井生产技术面貌，是井田开拓的一个主要参数，也是选择井田开拓方式的重要依据之一。矿井生产能力是与井田划分紧密联系并相互适应的。是矿区总体设计应解决的重要原则问题。矿井生产能力主要是根据矿井地质条件、煤层赋存情况、储量、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。对于具体的矿井，应根据国

29、家需要，结合该矿地质和技术条件，开拓、准备和通风方式，以及机械化水平等因素，在保证生产安全、技术经济合理的条件下，综合计算开采能力和各生产环节所能保证的能力，并根据矿井储量，验算矿井和水平服务年限是否能够达到规定要求。(1)开采能力即按矿井开采条件所能保证的原煤生产能力，主要是同时正常生产的采区生产能力的总和。（2）各生产环节的能力主要是提升、运输和通风能力，巷和井底车场通过能力。（3）储量能力（4）安全生产条件主要是指瓦斯、通风、水文地质等因素的影响。本矿生产能力的确定如下：1）根据煤炭储量确定：本区是处在非缺煤地区，矿井生产能力过小，将使大量煤炭资源积后地下不能采出。不符合现在能源所要求。

30、根据规定：（a）取60a计算，计算出矿井能力，影响矿井开采强度，影响了矿井开采的技术经济效果。（b）取40a计算，计算出矿井的设计能力过大，可能会造成矿井长期达不到设计产量，服务年限过短，矿井报废快。影响工业的协调发展。（c）根据储量，取服务年限中间值55a，确定平岗矿设计生产力1.20Mt/a。即：A=Z/（T·K）=86.0198/（55×1.3）=1.20 Mt/a式中：K=1.32）根据矿井的开采条件确定设计能力，综合了储量和开采条件考虑，可采煤层2层，煤层为缓倾斜的中厚煤层，两翼开采先投产一个采区，生产采区布置一个对拉工作面，确保矿井产量。3）根据技术装备水平确定本设计开采用目前现行的新设备，我们考虑到机械配套设备在自然因素的机械故障影响下，很难发挥最大效应，设计中考虑留有余地，生产环节，如提升，通风、运输等主要生