采区通风课程设计

1、目录、采区概论1、采区通风2 1、矿井通风系统拟定2 2、采区通风系统的选择3 3、工作面通风方式的确定4、采区风量计算5 1、采煤工作面风量计算5 2、掘进工作面风量计算6 3、硐室需风量计算8 4、其他用风巷道的需风量计算8、采区通风阻力计算9 1、通风容易时摩擦阻力10 2、通风困难时摩擦阻力11、采区安全专题综述12第一章 采区概论本采区为准备采区，该采区沿着走向东临尚未开采的采区的采区边界线，西邻正在开采的中央采区的边界线，在3#煤层中沿煤层的走向布置一个采煤工作面和一个掘进工作面，采煤工作面长度设计为201m，走向长度为1200m，采煤作面采用走向长臂采煤法，采煤工艺为综合机械化采

2、煤。采区运输上山、轨道上山均布置在4#煤层底板岩石中，两条上山相距20m，长度均为880m,轨道上山采为锚喷支护的梯形巷道，平均宽度4.5m，高2.7m，断面积12m2，运输上山为锚喷支护的梯形巷道，平均宽度4.5m，高2.7m，断面积为12m2。采区总进风巷布置在煤层底板中位于-450m等高线，距4#煤层底板垂直距离30m，采区总回风巷布置在4#煤层垂直距离30m位于-200m等高线。3#煤层厚度4.2m，4#煤层厚度为2.5m，煤层结构单一，瓦斯涌出量少，相对瓦斯涌出量为6.2m/t。采工作面绝对瓦斯涌出量为4m/t，掘进工作面绝对瓦斯涌出量为2m/t，煤层为不易自然发火煤层，无煤与瓦斯突

3、出危险。各煤层爆炸危险性低，所有开采煤层都有自然发火期长。采区内对水灾、火灾的避灾路线见采区巷道布置图。第二章 采区通风1、矿井通风系统拟定矿井采用两翼对角抽出式通风系统，进风井筒大致位于井田走向的中央，两个出风井筒分别位于两翼边界采区中央的浅部，主要通风机设在出风井口附近。 两翼对角式的适用条件：该种布置方式(指对角风井位于浅部边界附近者)适用于煤层走向较大(超过4km)、井型较大、煤层上部距地面较浅、瓦斯和自然发火严重的新建矿井，安全性较中央分列式还好，但初期投资更大。有些瓦斯等级不高，但煤层走向较长、产量较大的新矿井，也可采用这种通风方式。 2、采区通风系统的选择 采区布置两条上山，利用

4、运输上山进风，轨道上山回风，两条上山均布置在煤层底板岩石中，两条上山都可以行人。新鲜风流从采区总进风巷经过运输上山供给采、掘进工作面，污风流入采区总回风巷中。掘进工作面采用局部通风机接风筒风。3、工作面通风方式的选择确定因采区同时只有一个回采工作面工作，故不考虑E形通风与W形通风，只对以下三种工作面通风方式进行选择。U形通风方式 U形通风漏风率较少，但存在两大缺点：1、煤炭的自燃威胁较大。2、上隅角瓦斯浓度高。U形后退式通风方式多适用于瓦斯涌出量不大且不易自然发火的煤层开采中。Z形通风方式 Z形通风的优点：a、与前进式U形相比，巷道的采掘工程量小；b、进回风巷只需在一侧采空的条件下维护；c、采

5、区内进回风巷道的总长度近似不变，有利于稳定风阻、改进通风。但当采空区涌出的瓦斯量较大时，易出现回风巷瓦斯超限。Y形通风方式 Y形通风方式的优点为：a、解决了上隅角瓦斯超限的隐患；b、由于工作面山下端均处于进风流中，故改善了作业环境；c、实行岩空留巷、可提高采区回收率。适合使用于瓦斯涌出量特大的煤层开采中。根据本采区实际情况，选用U形后退式开采，由于工作面瓦斯涌出量低，煤层无自燃倾向性，顾采区内不留保护煤柱第三章 采区风量计算采区需风量计算： 1、采煤工作面需风量的计算： 采煤工作面的风量应按下列因素分别计算，取其最大值。根据实际矿井实际情况进行了瓦斯抽放，所以采煤工作面的平均绝对瓦斯涌出量为4

6、。 （1）按瓦斯涌出量计算：式中；Qfi第i个采煤工作面需要风量，m3/min； qgfi第i个采煤工作面瓦斯平均绝对涌出量，m3/min qgfi=6 kgfi第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数， 按工作面进风流温度计算： 式中：vfi第i个采煤工作面的风速，ms； Sfi第i个采煤工作面的平均有效断面，对于综采工作面的 支撑掩护式时S=3.75（4.2-0.3）=14.625m2； Kf1i第i个工作面的长度系数。 （3）按工作人员数量计算： 按每人每分钟应供给4m3新鲜风量计算： 式中：nfi第i个采煤工作面同时工作的最多人数，人。 （4）按风速进行验算： = 1 * GB3

7、 按煤矿安全规程规定的最低风速验算最小风量： 综采和综放工作面的最小风量验算： = 2 * GB3 按煤矿安全规程规定的最高风速验算最大风量： 综上生产工作面的需风量为798.525（5）采煤工作面的需风量通常取备用采面的风量等于产量相同的生产采面的需风量的一半。本矿井布置1个回采工作面和1个备用工作面，因而，回采工作面和备用工作面所需风量之和为 =798.525+=1197.7875m3min2、掘进工作面需风量计算： 煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面的需风量，应按下列因素分别计算，取其最大值：（1）按瓦斯涌出量计算： 式中：Qdi第i个掘进工作面的需风量，m3/min； qgdi第i个掘进工

8、作面的平均绝对瓦斯涌出量， m3/min。 kgdi第i个掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数 kgdi1.5。 m3/min；按工作人员数量计算： 式中：ndi第i个掘进工作面同时工作的最多人数，人。 m3/min；按局部通风机吸风量计算 a、计算风筒漏风系数 取风筒百米漏风率， 则风筒漏风系数为 b、计算局部通风机风量：m3/min C、计算风筒通风阻力：选用直径1米，节长50米的胶皮风筒，查表知风筒的百米风阻，则平直段风筒风阻R： 由阻力计算公式可知平直段风筒阻力h: 由风机的位置可知，在离风机15米远处有一个90度的圆弧拐弯和一个风筒末端出口，查附录V取其局部阻力系数分别为 则90度

9、圆弧拐弯处局部阻力：风筒出口的局部阻力：则压入式局部通风机全风压等于以上各阻力之和： d、局部通风机选型： 局部通风机的工作风阻为： 综上计算，选择PD2NO.6型局部通风机，风量285-460m3/min，风压5700-650pa，效率83.2%，声级12db,电动机功率218.5kw，风筒直径600mm. 式中：Qdfi第i个掘进工作面同时运转的局部通风机额定风量 的和。 Qdfi=460m3/min；Kdfi为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般取 1.21.3，进风巷中无瓦斯涌出时取1.2，有瓦斯涌出时取1.3。m3/min；（4）按风速进行验算： = 1 * GB3 按煤矿安全

10、规程规定的最低风速，验算最小风量： 有瓦斯涌出的岩巷，半煤岩巷和煤巷： m3/min Sdi第i个掘进工作面巷道的净断面积，m2 = 2 * GB3 按煤矿安全规程规定的最高风速，验算最大风量： m3/min按上述条件计算的最大值，再按配置独立送风(非串联)局部通风机台数和型号的额定吸风量总和计算： 式中：Qafi同时运转的局部通风机额定风量的总和，m3/min； kafi防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，进风巷中无瓦斯时取1.15，有瓦斯涌出时取1.25。 m3/min3、硐室需风量计算： 各个独立通风硐室的供风量，应根据不同类型的硐室分别进行计算：（1）机电硐室： 采区小型机电硐室，按

11、照经验确定需风量取70m3/min（2）爆破材料库： 采区中的中小型爆破材料库需风量取70m3/min4、其他用风巷道的需风量计算： 其他用风巷道的需风量，应根据瓦斯涌出量和风速分别进行计算，采用其最大值。（1）按瓦斯涌出量计算： = 1 * GB3 采区内的其他用风巷道 m3/min = 2 * GB3 采区外的其他用风巷道(2-2-20)式中：qgei第i个其他用风巷道的瓦斯绝对涌出量，1m3/min； kgei第i个其他用风巷道瓦斯涌出不均匀的风量备用系数，一般可取kgei1.11.3。 m3/min（2）按风速验算： = 1 * GB3 一般巷道 m3/min = 2 * GB3 有架

12、线机车行走的巷道 m3/min5、采区需风量计算： 式中：Qp采区所需总风量，m3/min； Qpfi该采区内各采煤工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min； Qpdi该采区内各掘进工作面所需风量之和，m3/min； Qpri该采区内各硐室所需风量之和，m3/min； QPei该采区内其他用风巷道风量之和，m3/min； kP包括采区的漏风和配风不均匀等因素的备用风量系数。应从实测中统计求得，一般可取1.11.2。 m3/min第四章 采区通风阻力计算一、采区通风总阻力的计算方法沿采区通风容易和通风困难两个时期通风阻力最大的风路分别用下式计算各段井巷的摩擦阻力：值可以从附录一中查得，或选用

13、相似矿井的实测数据。将各段井巷的摩擦阻力累加后并乘以考虑局部阻力的系数即为两个时期的井巷通风总阻力。即： =（1.11.15） =（1.11.15）通风容易时摩擦阻力计算表节点序号井巷名称支架种类Ns2m-4LmUmSm2S3R摩Ns2m-8Qm3s-1Q2(m3s-1)2h摩Pams-11-2运输上山锚喷支护0.015030014.91217280.038842.931842.971.5 3.57752-3掘进面金属横梁0.02512014.91217280.0266.8346.691.2139 0.573-5采区中部车场锚喷支护0.015016014.91217280.02112.5155

14、.23.259 1.045-7轨道上山锚喷支护0.01510013.51010000.020312144429.3132 1.27-9轨道上山锚喷支护0.01535013.51010000.07091522515.9 1.52-6运输上山锚喷支护0.0156014.91217280.00838144411.552 3.176-8运输上山锚喷支护0.01514014.91217280.01838144425.992 3.178-11区段运输平巷金属横梁0.025120013.51010000.40525625253.125 2.511-12采煤工作面液压支架0.03220114.31113310

15、.0692562543.125 2.2712-9区段回风平巷金属横梁0.025130013.51010000.43925625274.375 2.58-13区段运输平巷金属横梁0.025120013.51010000.40512.5156.2563.28 1.2513-14备用工作面液压支架0.03220114.31113310.06912.5156.2510.78 1.1314-9区段回风平巷金属横梁0.025110013.51010000.3712512.5156.2558 1.259-10采区回风石门锚喷支护0.0085014.91217280.0044016006.4 3.3 =1.1

16、25=1.125867.8151=976.29通风困难时摩擦阻力计算表节点序号井巷名称支架种类Ns2m-4LmUmSm2S3R摩Ns2m-8Qm3s-1Q2(m3s-1)2h摩Pams-11-2运输上山锚喷支护0.018030014.91217280.04742.931842.985.8 3.57752-3掘进面金属横梁0.02512014.91217280.0266.8346.691.2139 0.573-5采区中部车场锚喷支护0.018016014.91217280.02512.5155.23.881.045-7轨道上山锚喷支护0.01810013.51010000.02431214443

17、5.09 1.27-9轨道上山锚喷支护0.01835013.51010000.0851522519.1251.52-6运输上山锚喷支护0.0186014.91217280.00938144412.996 3.176-8运输上山锚喷支护0.01814014.91217280.01838144425.992 3.178-11区段运输平巷金属横梁0.025120013.51010000.40525625253.125 2.511-12采煤工作面液压支架0.03220114.31113310.0692562543.125 2.2712-9区段回风平巷金属横梁0.025130013.51010000.4

18、3925625274.375 2.58-13区段运输平巷金属横梁0.025120013.51010000.40512.5156.2563.28 1.2513-14备用工作面液压支架0.03220114.31113310.06912.5156.2510.78 1.1314-9区段回风平巷金属横梁0.025110013.51010000.3712512.5156.2558 1.259-10采区回风石门锚喷支护0.015014.91217280.0044016006.93.3 =1.125=1.125867.8151=976.29 =1.125=1.125893.6819=1005.39第五章 采区

19、安全专题综述1、防止瓦斯积聚的技术措施1）加强通风管理，严格通风管理制度：加强掘进工作面的通风管理，启动第二路供风系统。加强采煤工作面的通风管理。2）加强局部通风管理，确保供电系统稳定可靠。每台局部通风机都必须实行专人挂牌管理，其他人员严禁随意停开风机。确需停风时，必须先制定专门安全技术措施，井矿技术负责人审批后，按措施执行。3）加强瓦斯检测与检查管理。4）采煤工作面上隅角处瓦斯积聚的处理方法：引导风流法。沿流空巷法。瓦斯抽放法。充填置换法。风压调节法。调整通风方式法。5）巷道冒落空洞内瓦斯聚集的处理的方法导风板引风法。在巷道冒顶空间下的支架顶梁上钉挡风板，把一部分风流引导高冒处，吹散聚集瓦斯

20、。充填置换法。在棚梁上铺设一定厚度的木板或荆笆，再在上面冒落的空洞内填满黄土或砂子，从而将聚集的瓦斯置换排除。风筒分支排放法。巷道内若有风筒，可在冒顶处附近的风筒上加三通或安设一段小直径的分支风筒，向冒顶空洞内送风，排除聚集的瓦斯。压风排除法。在有压风管通过的巷道，可在管路上接出分支，并在支管上设若干个喷嘴，利用压风将聚集的瓦斯排除。6）巷道顶部层状赋予的瓦斯处理方法。加大巷道内的风流速度，使风速大于0.51.0m/s，让瓦斯与风流充分混合而排出。加大顶板附近的风流速度，如在顶梁下设置导风板，将风流引向顶板附近等；也可沿顶板铺设铁风筒，每隔一段距离接出一短管，或沿顶板铺设钻有小孔的压风管等，这

21、样都可以将聚集的层状瓦斯吹散。隔绝瓦斯来源。如果顶板裂隙发现有大量瓦斯涌出，可用木板和粘土将其背严、填实。钻孔抽放瓦斯。如果顶板有集中的瓦斯来源，可向顶板打钻接管抽放瓦斯。7）采煤机附近瓦斯聚集的方法根据瓦斯聚集形成的不同原因，应采取相应的处理方法：加大风量。在采取煤层注水湿润煤体和采煤机喷雾降尘措施后，经矿总工程师批准，可适当加大风速，但不得超过5m/s。降低瓦斯涌出量和减少瓦斯涌出量的不均衡性。可延长采煤机在生产班中的工作时间或每昼夜增加一个生产班次，使采煤机以较小的速度和截深采煤。当采煤机、综掘机附近（或工作面中其它部位）出现局部瓦斯聚集时，可安装局部小型通风机或水力引射器，措施排出聚集

22、的瓦斯。抽放瓦斯。即采取煤层开采前预抽或开采过程中边采边抽的方法降低瓦斯涌出量。2、预防瓦斯爆炸的安全技术措施1）防止明火禁止在井口房、通风机房周围20 m以内使用明火、吸烟或用火炉取暖。严禁携带烟草、点火物品和穿化纤衣服入井；严禁携带易燃品入井，必须带入井的易燃品要经矿总工程师批准。井下禁止使用电炉或灯泡取暖。不得在井下和井口房内从事焊接作业，如必须在井下主要硐室、主要进风道和井口房内从事电焊、气焊和使用喷灯焊接时，每次都必须制定安全措施，报矿长批准，并遵守规程有关规定。回风巷不准进行焊接作业。严禁在井下存放汽油、煤油、变压器油等。井下使用的棉纱、布头、润滑油等，必须放在有盖的铁桶内，严禁乱

23、扔乱放和抛洒在巷道、硐室或采空区内。防止煤炭氧化自然，加强火区检查与管理，定期采样分析，防止复燃。2）防止出现爆破火焰严格火药、爆破管理，井下严禁使用生产火焰的爆破器材和爆破工艺。瓦斯矿井要使用安全炸药，不合格或变质的炸药不准使用。炮眼深度和装药量要符合作业规程规定；炮眼黄泥装填满、要实，防止爆破打筒，坚持使用水泡泥。禁止使用明接头或裸露的爆破母线；爆破母线与发爆器的连接要牢固，防止产生电火花；爆破工尽量在入风流中启动发爆器。禁止放明炮、糊炮。严格执行“一炮三检”和“三人连锁换牌放炮”制度。3）防止出现电火花瓦斯矿井必须采用矿用安全型、防爆型和安全火花型的电气设备。对电气设备的防爆性能定期、经

24、常检查，不符合要求的要及时更换和修理；否则，不准使用。井口和井下电气设备必须有防雷和防短路保护装置；采取有效措施防治井下杂散电流。所有电缆接头不准有“鸡爪子”、“羊尾巴”和明接头。修理开关、接线盒等不准带电作业。局部通风机开关要设风电闭锁、瓦斯电闭锁装置、检漏装置等。发放的矿灯要符合要求，严禁在井下拆开、敲打和撞击灯头灯盒。4）其他引火源的治理 矿井中使用的高分子材料制品（塑料、橡胶、树脂）等，其表面电阻应低于规定的值，抽放瓦斯用的管壁表面电阻应小于106欧母，以防止产生静电火花。 要在摩擦发热的部件上安设过热保护装置。3、煤的自燃预防措施1）预防煤层自燃发火措施矿井开采时，对采面运输、回风巷

25、采用金属支护，使之隔绝空气，防止氧化，随时观察，加强自燃征兆早期识别工作。回采工作中，采煤工作面凡可采的煤层尽量采空收净，保证工作面煤壁直、支架直、上下安全出口畅通，浮煤收净，不得丢顶底煤，加强顶板监控，早期预防和控制矿山压力，减少煤柱破裂，合理布置采区加快工作面推进度，尽量避免过份破碎煤体，使采空区自燃源难于形成，及时密闭采空区和废弃的旧巷，不使采区回风巷过份受压或长时间维护在煤柱里。（1）所有煤层应一次性采全高，不实行分层开采，回采时，浮煤必须清扫干净。（2）封闭采空区时，其上下平巷的密闭必须设置夹层密闭，中间充填不小于500mm的水泥浆，按质量标准化要求施工，密闭内必须留观测管和放水管，

26、每星期测定一次密闭内的气体成份、空气温度，若密闭内一氧化碳浓度升高，氧气浓度减少，温度升高，就要查明原因，采取措施处理。（3）工作面在回采生产过中，必须对回风巷上隅角加强瓦斯管理，上隅角挂风障控制新鲜风流进入采空区，不得漏风，防止新鲜风流进入采空区增加氧化或带出其它有害气体。掘进巷道或其它辅助巷道需报废的必须立即作永久性封闭。（4）采用凝胶浆移动灌浆站对采空区进行预注浆处理。2）通风管理（1）采区进、回风巷的风量，必须按作业规程规定配风，保证工作面的供风量，随时检查上、下两巷及采空区，煤柱和裂隙漏风，防止向这些地方供氧，促使煤的氧化自燃。工作面必须为独立通风的U形通风方式，后退式开采，使之有良

27、好的通风系统控制自燃倾向性火灾的发生。（2）布置通风系统要合理，对有火区的地方，要采取“均压”通风，防止火区内复燃。3）其它措施（1）完善矿井防灭火系统，一是在采煤工作面进风巷配备足够数量的黄泥和灭火器材，二是进、回风巷的水管必须保证24小时供水、井上、下还得有储水池，定期冲洗巷道。随时检查水管管路闸阀是否灵活及管网的维护。（2）井口房，通风机房附近20m范围内不得有烟火或用火炉取暧，在瓦斯抽放期间经常检查主要通风机出口及瓦斯抽放管20m内的瓦斯浓度，严禁下井人员携带烟草、点火物品和穿化纤衣服下井。（3）向井下供电的变压器或发电机严禁直接接地，井下所有电气设备的金属外壳都进行接地，矿用防爆开关

28、均设有“三大保护”，井下爆破必须严格按煤矿安全规程进行装填，减少放炮期间煤尘飞扬，人工攉煤，清除浮煤，降低粉末，采煤工作面回采结束后，必须在45天内进行永久性密闭。（4）管理人员要经常深入井下现场，发现有自然发火预兆，必须立即组织撤出所有人员,查明原因，采取措施处理。（5）现场瓦检员、安全员必须清楚自然发火预兆，若发现有任何预兆立即汇报调度室，听从指令。4、矿井水的预防措施1) 含水层的观测。了解含水层水位、水量、富水性变化的原因, 找出与前期水文地质成果资料的差异, 提出对含水层水文地质特征的新认识。2) 裂隙的发育调查及观测。了解裂隙的发育层位、形成原因、规模及导水情况, 提出防治的办法。3) 断裂构造的观测。了解断裂构造的位置与平面断裂构造分布的联系。一般而言, 在断裂束收敛部位、大断层分叉处、断裂尖灭点附近、断层交汇处或断裂弯曲剧烈部位都可能突水。要依据断裂附近隔水层厚度与井巷所受到的水压、矿压关系曲线图,预测出将要开掘的井巷是处在安全区还是处在可能的突水区, 从而预测出可能突水的危险地段。4) 出水点的观测。了解出水点的位置, 水的流出形态、水量、水质, 预测水源和出水点的涌出发展趋势, 提出初步的防治方案。5) 出水特征的观测。根据出水点水压、水