《矿井通风与安全方案设计案例》5800字（论文）

矿井通风与安全方案设计案例目录TOC\o"1-2"\h\u22902矿井通风与安全方案设计案例 121386第一节风量的计算 13336一、矿井风量计算原则 112813二、矿井风量计算 113420三、风速验算 526423第二节矿井通风系统和风量分配 513971一、通风方式和通风系统的选择 54345二、风量分配 626949第三节计算负压及等积孔 610008一、矿井最大阻力路线 625065二、矿井通风阻力的计算 615175三、负压计算 77591四、等积孔 818252第四节选取主要通风机 917281一、通风机选型计算 924870第五节安全生产技术措施 106233一、煤尘爆炸的防止措施 1011660二、煤与瓦斯突出的预防措施 1115356三、矿井突然涌水预防措施 1127457四、火灾预防措施 12第一节风量的计算一、矿井风量计算原则矿井需风量，按下列要求分别计算，并取其中最大值：按井下同时工作最多人数计算，供风量不得少于4m3/(人·min)；按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。二、矿井风量计算根据地质报告所给，12号煤层的绝对瓦斯涌出量为0.83m3/min，相对瓦斯涌出量为6.01m3/t，属低瓦斯井。（一）工作面所需风量的计算每个回采工作面实际需要风量，应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值。1.矿井按照瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算。根据《煤矿安全规程》规定，按回采工作面回风流中瓦斯（或二氧化碳）的浓度不超过1％的要求计算：Q式中：Qc——回采工作面实际需要风量，m3/minqc——回采工作面回风巷风流中瓦斯（或二氧化碳）的平均绝对涌出量，0.83m3/min，根据瓦斯鉴定资料测算回采工作面绝对CH4涌出量为矿井绝对CH4涌出量的70%，即为0.83×0.7=0.58m3KCH则：QC=100×0.58×1.5=87m3/min2.按气象条件计算Q式中：Q采——回采工作面实际需要风量，m3Q基本——不同采煤方式工作面所需的基本风量，m3Q基本=60×工作面平均控顶距×工作面实际采高×70%×适宜风速(不小于1.0m/s)=60×4.95×3.14×70%×1.5=979.21m3/min；K采高K采面长K温则：Q3.按回采工作面同时作业人数每人供风不小于4m3/min，则Q式中：N——采煤工作面同时工作人数。则：Q按风量最大值选择，取1077.13m3/min=17.95m3/s4.按风速进行验算：0.25S式中：S——工作面平均断面积，m2。则：0.25×S采=0.25×15.36=3.84m3/s4×S采=4×15.36=61.44m3/s3.84m3/s＜Q采max=17.95m3/s＜61.44m3/s符合《煤矿安全规程》规定。（二）备用工作面需风量备用工作面按回采工作面的要求，并满足瓦斯、二氧化碳、风流温度和风速等规定计算需要量，且不低于其回采时需风量的50%。Q（三）掘进工作面需风量掘进工作面风量计算办法的确定是以现场实际通风能力和自然条件为依据，以科学合理供风为准绳而进行的。每个独立通风的掘进工作面实际需风量应按：1.CH4或CO2的绝对涌出量；2.工作面最多出勤人数和风速等因素分别计算，取其中最大值作为掘进工作面的需风量。根据需风量选择合适的局部通风机，再按局部通风机吸风量确定全风压供风量；3.按局部通风机的实际吸风量计算。煤巷掘进工作面的风量，应按下列因素分别计算，取其最大值。1.按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算Q式中：Q掘——掘进工作面实际需风量，m3QCH4——掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量，0.24mK掘则：Q2.按工作人员数量计算Q式中：N掘则：Q掘=4×26=104m3/min=1.73m33.按局部通风机的实际吸风量计算煤巷掘进：Q式中：Q扇——掘进工作面局部通风机的实际吸风量，m3/s；FBD-5.6-15×2型局部通风机吸风量280-430m3/min，取430m3S——吸风口断面，m2；I——掘进工作面同时通风的局部通风机台数，台。12号煤层为中厚煤层，掘进为煤巷掘进。则：Q=430×1+60×0.25×12.9=623.5m3/min按风量最大值选择，取Q4.按风速进行验算煤巷、半煤岩巷掘进工作面的风量应满足：0.25式中：——掘进工作面巷道过风断面积，m2。0.25×17.5＝4.375m3/s≤10.39m3/s≤4×17.5＝70m3/s满足条件。因为有两条掘进巷道，工作的局部通风机有两台，故Q掘＝20.78m3/（四）硐室需风量矿井井下独立通风的硐室风量为：Q（五）其他巷道需要风量其它用风地点所需风量的总和按300m3/min考虑。（六）矿井总风量根据各用风地点需风量、采用由里向外配风，矿井总风量按下式计算：QKm为矿井通风系数，取1.4Qm=84.99m3/三、风速验算按实际需要计算风量时，应避免备用风量过大或过小。采掘工作面及各条井巷的供风量确定以后，要按《规程》第101条规定的风速进行验算。《规程》规定的风速限定值见下表8-1。表8-1井巷中的允许风流速度井巷名称最低允许风速/(m·s-1)最高允许风速/(m·s-1)无提升设备的风井和风硐15转为升降物料的井筒12风桥10升降人员和物料的井筒8主要进、回风巷道8架线电机车巷道1.08运输机巷道，采区进、回风巷道0.256回采工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷0.254掘进中的岩石巷道0.154其它通风人行巷道0.15经过验算，各供风点的风速均满足规定。第二节矿井通风系统和风量分配一、通风方式和通风系统的选择（一）通风方式：根据开拓部署，矿井采用主、副斜井进风，回风立井回风的中央并列式通风方式。主扇的工作方式采用抽出式。（二）通风系统：地面新鲜风流→主斜井、副斜井→井底车场→运输、轨道大巷→工作面运输顺槽→工作面→工作面回风顺槽→集中回风巷→回风大巷→回风立井→地面。二、风量分配矿井初期(12号煤层保证矿井设计生产能力)共需风量84.99m3/s，矿井井筒进风量按自然分配的原则分配，分配如下：分配到12号煤层各用风地点如下表8-2。表8-2矿井风量分配表序号供风地点数量（个）配风标准（m3/s）供风量（m3/s）112号煤综采工作面117.9525.132综掘工作面220.7829.09续表8-23机电硐室13.004.204消防材料库11.502.105水泵房11.502.106中央变电所12.002.807其它用风15.007.008备用工作面18.9812.57合计84.99根据以上风量计算各井筒分配如下：主斜井进43.33m3/s，副斜井进41.66m3/s。第三节计算负压及等积孔一、矿井最大阻力路线（一）通风容易时期（工作面距离工业广场最近时）副斜井-轨道大巷- 回采工作面-备用工作面-掘进工作面-联络巷-风井（二）通风困难时期（工作面距离工业广场最远时）副斜井-轨道大巷- 回采工作面-备用工作面-掘进工作面-联络巷-风井二、矿井通风阻力的计算矿井通风阻力包括摩擦阻力和局部阻力。摩擦阻力是风流与井巷周壁以及空气分子间的扰动和摩擦而产生的阻力，由此阻力而引起的风压损失即摩擦阻力损失。摩擦阻力一般占矿井通风阻力90%左右，它是矿井通风设计、选择扇风机的主要参数。计算原则：矿井通风的总阻力不应超过2940Pa；矿井井巷的局部阻力按井巷摩擦阻力的10%计算。三、负压计算矿井负压采用下式计算：ℎ式中：h─矿井通风总阻力，mmH20；α─井巷摩擦阻力系数，kg.s2/m4；L─井巷长度，m；U─巷道断面净周长，m；S─井巷净断面面积，m2；Q─通过井巷的风量，m3/s；ℎ局─局部通风阻力，按摩擦阻力的10%计。ℎ对矿井通风容易时期和困难时期分别进行阻力计算。见表8-3、8-4。表8-3通风容易时期通风总阻力计算表巷道名称支护方式长度（m）断面（m2）周长（m）摩擦阻力系数（N·s2/m4）风量（m3/s）阻力（pa）主斜井锚网喷101520.0817.080.01243.3353.07轨道大巷锚网喷92413.8114.400.009243.3395.99运输顺槽锚杆136813.8019.000.00925.1361.83工作面液压支架24025.1022.400.03225.137.56回风顺槽锚杆140217.5017.000.00925.1327.80回风大巷锚网喷92413.8119.000.008784.99460.78煤门锚网喷18013.8119.000.00984.9982.86回风立井钢筋混凝土25132.1520.100.0284.9924.13合计814.02四、等积孔根据以下公式计算等积孔A=式中：A——等积孔，m2；Q——矿井总风量，m3/s；h——矿井负压，Pa。A=A=经计算，矿井通风容易时期等积孔为3.54m2，通风困难时期等积孔为2.85m2。由上表可知，矿井通风难易程度属容易。表8-4通风困难时期通风总阻力计算表巷道名称支护方式长度（m）断面（m2）周长（m）摩擦阻力系数（N·s2/m4）风量（m3/s）阻力（pa）主斜井锚网喷101520.0817.080.01243.3353.07轨道大巷锚网喷206413.8114.400.009243.3321.41运输顺槽锚杆136813.8019.000.00925.1361.83工作面液压支架24025.1022.400.03225.137.56回风顺槽锚杆140217.5017.000.00925.1327.80回风大巷锚网喷196413.8119.000.008784.99979.40煤门锚网喷18013.8119.000.00984.9982.86回风立井钢筋混凝土25132.1516.960.0284.9924.13合计1258.09第四节选取主要通风机一、通风机选型计算（一）计算各时期的通风机风量与风压1.通风机的风量Q通式中：Q通——主要通风机的工作风量，m3Q——矿井总风量，m3/s；K外——因此通风机所需的风量为Q2.通风机的风压通风容易时期负压:Hmin=hmin+Δh=964.02Pa通风困难时期负压:Hmax=hmax+Δh=1408.09Pa式中：Δh——通风设备负压损失Δh=150Pa（二）选择通风机根据计算的风量及负压，选用BDK54-8-NO20型风机。（三）工况点的确定最大、最小网路阻力系数：RminR风机网路特性征曲线方程：HH将网路特性曲线方程置于所选风机性能曲线上,其交点即所求工况点(见图8-1)图8-1BDK54-8-NO20扇风机特性曲线选择两台BDK54-8-NO20型风机，一台工作，一台备用。通风容易时期：Q1=84.73m3/s，H1=955Pa，η1=62%，叶片安装角度为52°/44°。通风困难时期：Q2=83.86m3/s，H2=1372Pa，η2=72%，叶片安装角度为55°/47°。（四）选择电动机通风容易时期：N通风困难时期:N式中：K—备用系数，取K=1.2；ηc—传动效率；直接传动时，ηc第五节安全生产技术措施一、煤尘爆炸的防止措施根据地质报告资料，矿井煤尘有爆炸危险，为了确保矿井的安全生产，改善工作环境，保护工人身体健康，生产过程中必须采取以下措施：（一）建立完善的防尘供水系统。（二）采煤工作面必须采取煤层开采前预注水并采取喷雾、洒水及其它综合防尘措施。（三）掘进工作面必须采用湿式钻眼、冲洗井壁巷帮、水炮泥、爆破喷雾、装岩(煤)洒水和净化风流等综合防尘措施。（四）采掘机械均应安装有效的内外喷雾装置，严禁干式作业。（五）煤仓放煤口、输送机、装煤机和其它煤炭转载点等地点都必须敷设防尘供水管路，并安设支管和阀门，配备喷雾洒水装置或设置除尘器，并保持喷雾洒水系统的完好性，作业时进行喷雾降尘或用除尘器除尘。二、煤与瓦斯突出的预防措施（一）防止瓦斯超限通风是防止瓦斯积聚的行之有效的方法。矿井通风必须做到有效、稳定和连续不断，使采、掘工作面和生产巷道中瓦斯浓度符合《煤矿安全规程》的要求。矿井必须建立完善的瓦斯、二氧化碳和其它有害气体检查制度。采取有效措施及时处理局部积存的瓦斯，特别是回采工作面上隅角等地点应加强检测与处理，采用挂风障、设导风板等方式吹散上隅角瓦斯，使瓦斯浓度符合安全规程要求。（二）防止瓦斯引燃严格控制和加强管理生产中可能引火的热源。（三）瓦斯安监系统在采掘工作面以及与其相联接的上下顺槽中设置瓦斯报警仪，监测风流中的瓦斯动态，并将信息及时传送到地面控制室。在主要工作地点设置甲烷断电仪，当瓦斯浓度超限时，及时自动切断电源。此外配备完善的个体检测设备。三、矿井突然涌水预防措施（一）本矿周围废弃小煤窑较多，采空范围较大，可能含有采空区积水。在采掘过程中，对矿井井下可能存在采空区、小窑破坏区的地方采用先进的探测方法准确探明其位置及特征，并且留设足够的保护煤柱，防止突水事故的发生。（二）矿井必须作好采区、工作面水文地质探查工作，查明构造发育情况及其导水性，主要含水层厚度、岩性、水质、水压以及隔水层岩性和厚度等。（三）采掘工作面发现有透水预兆时，必须停止作业，采取必要的措施，报告矿调度室。如果情况危急，必须立刻发出警报，撤出所有在危险地点的人员。四、火灾预防措施本矿井煤层为Ⅰ级容易自燃煤层。在矿井生产过程中，一定要提高防火意识，防止内因和外因火灾的发生。（一）内因火灾防治措施包括：内因火灾，由煤炭自然形成，又叫自燃火灾。多发生在煤巷冒高处，煤柱，采空区内。煤在常温下吸附空气中的氧进行氧化作用，氧化形成一氧化碳，水，二氧化碳及热量，热量的聚集造成了煤的自燃。内因火灾可以布置合理的矿井设置（避免碎煤长时间接触空气，预留足够宽煤壁），使用合理的采煤方法（水砂充填法采煤，但要做到接顶，不留三角顶）；黄泥灌浆，形成再生顶板，隔绝氧气，降低煤温；使用阻化剂，注意通风管理，采用后退式开采，及时封闭采空区具体措施如下：1.监测方面的措施1)在工作设自然发火观测点，并建立监测系统，建立自燃发火预测预报制度；2)地面色谱分析，井下通过束管采样仪采样并送至地面色谱分析，分析参数主要有O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8，正常情况下，每天早班检测一次，工作面异常时，每班检测二次。2.对采空区进行预防性黄泥灌浆1)