-煤矿通风设计及矿井粉尘防治.doc

摘摘 要要 本次设计是开采杨千堡煤矿 8-1 号煤层，煤层厚度为 2.4m。据井田外围资 料调查该井田为低瓦斯矿井，煤层均有爆炸危险性。煤的自然倾向为自燃煤层。 杨千堡煤矿位于山西省大同市。无论公路还是铁路，交通运输均较方便。 地理坐标为北纬4000′40″4002′34″；东经11249′45″112 53′30″。工业广场的位置位于井田中部，采用斜井立井混合开拓方式，主斜 井、副立井及风井的断面分别为 14m2、14 m2、28m2。开拓方案一为主斜井副立 井的开拓方案。方案二为双斜井的开拓方案。经过掘进量和经济的比较，所以 选择开拓方案一。开拓方案一划分为三个采区，矿井达产时的首采区定为一采 区，工作面长度为 200m，推进长度为 1010m，回采工艺采用后退式、综合机械 化采煤法，采空区采用全部跨落法管理顶板。矿井通风采用抽出式通风，矿井 总风量为 72m3/s，通风困难时期和容易时期的风阻分别为 1808.74Pa、657.99pa。通风机的型号为 2K56 轴流式通风机，风量范围为 50- 200 m3/s ，风压范围为 400-3000pa。 关键词矿井开拓;采煤方法;综合机械化采煤。 ABSTRACT This design is for Yangqianbao coal 8-1 seam.The thickness of coal seam coal seam is 2.4m. According to the field investigation of the peripheral ination compartmentalized,the coal mine is low gas . And the coal seams are explosion hazard.. Yangqianbao is located at DongTong city of Shanxi Province ,so whatever road or rail transportation are more convenient. Geographic coordinates for longitude 11249′45″11253′30″, north latitude 4000′40″4002′34″. The position of industrial square is in central compartmentalized. The mine adopts the main slope and the auxiliary vertical shaft development plan .The section of the main slope, vice shaft and air shaft section respectively are 14 m2, 14 m2,28 m2. Pioneering scheme one is the main shaft and the auxiliary vertical shaft. Pioneering scheme two is double the main slope. After heading quantity and economic comparison, so choose pioneering scheme one. Pioneering scheme one is divided into three area, the first panel is the area one. The length of the first mining face is 200m. Promoting in length is1010m. extraction process is regressive type, comprehensive mechanized mining s.Mined-out area using all cross fell management roof.Mine ventilation use drawer-type mine ventilation, total volume air for 72 m3/s,difficult period and easy period of wind resistance is 1808.74Pa、657.99pa respectively. The 2K56 spin axial flow fan is used, air volume scope is 50 to 200 m3 / s, air pressure range is 400 to 3000Pa. Keywords mine exploit; mining ;comprehensive mechanized mining . 目目 录录 1 1 井田概况井田概况..................................................................................................................................................1 1 1.1 设计项目.....................................................................1 1.2 项目设计依据.................................................................1 1.3 建设单位基本情况.............................................................1 1.4 地理概况 ....................................................................1 1.4.1 地理位置.................................................................1 1.4.2.交通情况 ................................................................1 1.4.3 地形地貌.................................................................2 1.4.4 水系河流.................................................................2 1.4.5 气象.....................................................................2 1.4.6 地震 ....................................................................2 1.5 井田开拓与开采...............................................................4 1.5.1 井田境界.................................................................4 1.5.2 储量计算.................................................................4 1.5.3 采煤工艺及主要设备.......................................................5 1.6 提升、通风、排水和压缩空气、制氮设备.........................................6 1.6.1 提升系统.................................................................6 1.6.2 排水系统.................................................................6 1.6.3 压缩空气、制氮设备.......................................................7 2 2 矿井开采与开拓矿井开采与开拓......................................................................................................................................8 8 2.1 煤层埋藏及开采条件...........................................................8 2.1.1 煤系地层及特征...........................................................8 2.1.2 煤层及煤质...............................................................8 2.1.3 矿井地质构造............................................................10 2.2 矿井主要灾害因素及安全条件..................................................11 2.2.1 煤层瓦斯................................................................11 2.2.2 煤层自燃倾向性及煤尘爆炸性..............................................11 2.2.3 煤层顶、底板情况........................................................11 2.2.4 煤层岩性................................................................12 2.2.5 地温....................................................................12 2.3 井田开拓方式................................................................12 2.3.1 井筒布置方案............................................................12 2.3.2 方案选择................................................................14 2.3.3 井壁结构................................................................15 2.3.4 采区布置................................................................16 2.4 井底车场及硐室..............................................................17 2.4.1 车场形式................................................................17 2.4.2 硐室名称及位置..........................................................17 2.4.3 支护方式................................................................17 3 3 采区巷道布置及开采方法设计采区巷道布置及开采方法设计............................................................................................................1818 3.1 采区布置....................................................................18 3.1.1 首采区特征..............................................................18 3.1.2 采区巷道布置............................................................18 3.1.3 工作面支护..............................................................19 3.2 采煤方法及采煤工艺..........................................................19 3.2.1 采区煤层开采条件........................................................19 3.2.2 采煤方法的选择..........................................................19 3.2.3 采煤工艺................................................................19 3.3 回采工作面主要设备..........................................................20 3.3.1 采煤机..................................................................20 3.3.2 输送机..................................................................20 3.3.3 转载机和破碎机..........................................................21 3.4 采煤工作面生产能力..........................................................21 3.4.1 采煤工作面生产能力论证..................................................21 3.4.2 采煤工作面年推进度......................................................21 3.4.3 采煤工作面生产能力计算..................................................21 3.5 采区煤炭运输、辅助运输、通风及排水系统......................................22 3.5.1 运煤系统................................................................22 3.5.2 材料设备等辅助运输系统..................................................22 3.5.3 通风系统................................................................22 3.5.4 排水系统................................................................23 4 4 矿井通风矿井通风................................................................................................................................................2424 4.1 矿井通风方式及矿井通风系统 .................................................24 4.1.1 矿井通风方式 ...........................................................24 4.1.2 矿井通风系统 ...........................................................24 4.1.3 风井数目、位置、服务范围及服务时间......................................24 4.1.4 掘进和硐室通风 .........................................................24 4.2 矿井风量、风压及等积孔的计算................................................24 4.2.1 矿井风量计算............................................................24 4.2.2 风量分配................................................................29 4.2.3 通风网路解算及负压计算..................................................30 4.2.4 矿井等积孔计算 .........................................................30 4.3 通风设施、防止漏风和降低风阻的措施..........................................32 4.3.1 矿井通风主要设施........................................................32 4.3.2 防止漏风和降低风阻的措施................................................32 4.4 矿井通风设备................................................................32 4.4.1 主通风机................................................................32 4.4.2 电动机 .................................................................34 4.4.3 通风机反风..............................................................34 4.4.4 通风机房配电及控制......................................................36 4.5 降温措施及设备选型..........................................................36 4.5.1 矿井热源................................................................36 4.5.2 热环境危害..............................................................36 4.5.3 通风降温方法............................................................37 4.5.4 井筒防冻................................................................38 5 5 矿井粉尘防治矿井粉尘防治........................................................................................................................................3939 5.1 煤尘爆炸性..................................................................39 5.2 矿井综合防尘措施............................................................39 5.2.1 矿井综合防尘措施 .......................................................39 5.2.2 采掘工作面防尘措施......................................................40 5.2.3 煤层注水防尘 ...........................................................41 5.2.4 井下消防洒水系统 .......................................................44 5.3 防爆措施 ...................................................................45 5.3.1 预防煤尘爆炸一般性措施 .................................................45 5.3.2 消除引爆火源措施........................................................47 5.4 隔爆水棚....................................................................48 5.4.1 隔爆水棚设置地点........................................................48 5.4.2 隔爆水棚................................................................48 5.4.3 水棚的布置与计算........................................................49 5.4.4 供水水源 ...............................................................50 参考文献参考文献 ..................................................................................................................................................5151 致致 谢谢 ..................................................................................................................................................5252 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 1 1 井田概况井田概况 1.1 设计项目 大同煤矿集团有限责任公司杨千堡矿井。 杨千堡煤矿（以下亦称井田）位于山西省大同市左云县店湾镇东周窑村附近。 东北距大同市约 60km，西距左云县县城约 15km，行政区划属大同市左云县店湾镇。 地理坐标为 北纬4000′40″4002′34″ 东经11249′45″11253′30″ 1.2 项目设计依据 1． 煤矿安全规程 （2004 年版）; 2． 采矿工程设计手册; 3． 煤矿矿井风量计算方法; 4．煤矿生产现状及开采技术条件。 1.3 建设单位基本情况 项目建设单位为大同煤矿集团有限责任公司、广州珠江电力燃料有限公司和大 同鹊山精煤有限责任公司，所占股份分别为 60、30、10。 1.4 地理概况 1.4.1 地理位置地理位置 杨千堡井田位于山西省左云县东，东起北杏庄，西至胡家屯，北起东窑头，南 至南杏庄，隶属于大同煤矿集团有限责任公司。 1.4.2.交通情况交通情况 井田北东距大同市约 60km,西距左云县县城约 15km，邻近西北边界有 109 国道 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 2 通过；井田内有东周窑煤炭集运站，与京包线、大秦线、北同蒲线相连；井田内各 乡村、各煤矿之间有简易公路相通，通往全国各地，交通十分方便。详见图 1-1 交 通位置图。 1.4.3 地形地貌地形地貌 杨千堡井田地处山西黄土高原向内蒙古高原的过渡地带，属晋西北低山丘陵区， 为黄土丘陵地貌，地形起伏不大，冲沟发育。地势南高北低，一般海拔标高 13501500m，最高海拔标高 1607.9m，最低海拔标高 1219.2m，最大相对高差 388.7m。 井田内多被第四系黄土覆盖，冲沟中可见零星的白垩系和侏罗系地层出露。 1.4.4 水系河流水系河流 井田内水系不发育，较大的水系为十里河上游段，在近井田西北边界外由西南 向东北方向流过，只有一段流经井田北部。十里河常年有水，往东北流入御河，再 汇入桑干河。 1.4.5 气象气象 本区属半干旱大陆性季风气候，冬季严寒、夏季炎热，气候干燥，风沙较多。 全年气温较低，年平均气温为 5.1℃，一月均温零下 14℃，7 月均温 17-25℃， 以年温差与日温差大为特点，极端最高温度为 39.9℃，极端最低温度为－35℃，一 般日温差在 20℃左右。 年降雨量分配不均匀，年降水量多集中在 7、8、9 三个月，约占全年降水量的 6070％，年最大降水量为 628.3mm，年最小降水量为 259.3mm，年平均蒸发量为 1847.8mm。风沙天气占全年的 30％左右，多集中在冬、春季。 历年冻土月份为 11 月至第二年 4 月份，最大冻土深度为 1.61m。 1.4.6 地震地震 区内地震基本烈度属Ⅶ度区，地震动峰值加速度为 0.15g。 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 3 图 1-1 交通位置图 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 4 1.5 井田开拓与开采 1.5.1 井田境界井田境界 杨千堡井田由 3 个拐点坐标圈定,东西长 7.97km，南北宽 6.51km，面积 19.37km2。开采深度由 1544.9m700m。 1.5.2 储量计算储量计算 1．矿井地质资源量 井田内各主要可采煤层层位稳定，厚度变化不大，计算公式 （1-1） 10000 DHS Q   式中Q区域资源储量万 t S区域水平面积m2 H区域平均厚度m D煤层平均视密度t/m3 其中 8-1 号煤层为薄中厚煤层，区内比较稳定，区域平均厚度为 2.30m，煤 层平均视密度为 1.45t/m3。所以 Q193700002.30m1.45t/m3/100006459.90 万 t 2．矿井工业资源量 根据煤炭工业矿井设计规范GB50215-2005 中关于矿井工业储量的计算方法， 矿井工业资源/储量111b122b333k 式中k可信度系数，取 0.9。 根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，45是探明的，20是控制的，其中探 明的、控制的资源量和占总资源量的 65。则矿井工业资源量计算为 Z111b6459.90 万 t45852470.57 万 t； Z122b6459.90 万 t20851098.18 万 t； Z333k6459.90 万 t350.92043.59 万 t； 由于东周窑井田总资源/储量为 6459.90 万 t，其中探明的内蕴经济资源量 2470.57 万 t，控制的内蕴经济资源量 1098.18 万 t，所以 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 5 矿井工业资源/储量2470.57 万 t1098.18 万 t2043.59 万 t5612.34 万 t 3．矿井设计资源量 矿井设计资源量按矿井工业资源量的 3估算，则 矿井设计资源量5612.345612.3435443.97 万 t 4．矿井设计可采储量 矿井设计可采储量按矿井工业资源量的 2估算，则 矿井设计可采储量5443.975443.9725335.09 万 t 5．矿井设计生产能力 根据煤层赋存情况和矿井设计可采储量，按煤炭工作矿井设计规范规定，将矿 井设计生产能力规定为 0.6Mt/a。 6．矿井服务年限 矿井水平服务年限均按下式计算 （1-2） KA Z T   式中 T服务年限，a； Z设计可采资源/储量，万 t； A设计生产能力，60 万 t/a； K储量备用系数，取 1.3。 则矿井服务年限5335.09/60/1.368.4a 1.5.3 采煤工艺及主要设备采煤工艺及主要设备 采区采用 8-1 号煤层厚度 0.004.93m，平均厚度 2.30m，设计采用综合机械化 采煤。 1．配套设备 工作面设备DY-150 型单滚筒采煤机、SGZ-80 型刮板输送机各一部，DZ-25 型单体液压支柱 1200 棵，HDJA-1000 型金属铰接顶梁 1030 根，YQ-100c/1100 型推 移输送机千斤顶 32 台。 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 6 运输平巷设备SGW-40T 型刮板输送机 6 部，SGW-44 型刮板输送机 1 部， XRB-2B 型乳化液泵站 2 站，MZ2-12 型煤电钻 3 台，13kw 水泵 3 台。 2．工艺过程 单滚筒采煤机双向隔煤，往返进一刀，截深 1m，上行隔顶煤，随即挂梁，下行 割底煤，清浮煤，推移输送机，打立柱，回柱放顶。上下端头人工开切口，采用直 接插入法进刀。 工作面采用齐梁齐柱正悬臂走向棚子支护， “三、四排”控顶，排距 1.0m,柱距 0.7m。每架棚子用 2 到 3 片竹笆封顶，顶板破碎严重时，挂梁后在原棚间套打“一 梁二柱”木板棚。 3．劳动组织 工作面三班作业，边采边推，设备检修在交接班时间和强制检修时间内进行。 1.6 提升、通风、排水和压缩空气、制氮设备 1.6.1 提升系统提升系统 1．主斜井提升设备 主斜井井筒净宽 4000mm,井筒倾角 20，主斜井担负全矿井原煤的提升及进风 任务。 主斜井装备一台带宽 B1800mm 的钢绳芯带式输送机提升原煤，井底无井底煤 仓。 2．副立井提升设备 副立井采用单罐提升，担负全矿矸石提升、人员升降、材料及小型设备运送等 辅助提升任务。提升容器采用一对特制多绳宽罐笼， 。 1.6.2 排水系统排水系统 选用 MD450-609 型矿用耐磨泵，该泵的过流部件采用耐磨材料，各配合表面 采取特殊工艺处理。泵性能范围广，具有效率高，汽蚀性能好、耐磨损及使用寿命 长等特点。 主排水泵 10kV 电源由井下主变电所直供。选择 QBRG-150/10K 型高压隔爆软 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 7 起动器控制水泵的起停；配备一套隔爆兼本质安全排水自动化装置，实现矿井主排 水自动化，并纳入全矿综合自动化系统。 1.6.3 压缩空气、制氮设备压缩空气、制氮设备 1．压缩空气 矿井需要使用压缩空气的场所有 1）井下大巷掘进工作面及顺槽掘进工作面的风动工具； 2）用于井下灾害防治设置的压风自救系统； 3）井下防灭火系统制取氮气。 综合考虑采用 “地面集中设置方案” 。 “地面集中设置”方式在地面集中设一座压风与制氮联合建筑，将提供动力 用空压机与制氮用空压机统筹考虑进行设备选择、布置，共用附属系统。该方案将 设备集中设于一处，易于实现现代化集中管理，合理选择空压机运行台数、调节工 况，可最大限度地节约能源，降低运行费用。 “地面分散设置”方式单独建空压机站与制氮站。该方案不仅设备分散，占 地面积增加，而且需各自考虑备用及设附属系统，造成资源的浪费，增加了初期的 投资。 按全矿井用风量配备空压机，为井下风动工具及制氮设备提供压缩空气。设计 选择 M350-2S 型螺杆空气压缩机 9 台，8 台工作，1 台备用。空压机单台排气量 64.1m3/min，额定排气压力 0.85MPa，配套电动机 10kV、350kW。 2．制氮设备 制氮设备选用 PSA-3000/98 型变压吸附制氮装置三套， 。三套制氮装置共同工作， 可满足井下两个工作面同时注氮量的需求。 制氮装置主要技术参数如下 氮气流量3000Nm3/h，氮气纯度 98％，输出压力 0.7MPa。制氮装置附属设施， 包括过滤器、高效除油器、干燥机、精滤器、氮气缓冲罐等由制氮装置供货商成套。 山西大同大学煤炭工程学院 2014 届本科生毕业设计 8 2 矿井开采与开拓矿井开采与开拓 2.1 煤层埋藏及开采条件 2.1.1 煤系地层及特征煤系地层及特征 井田位于大同煤田西部，地表出露的地层由老到新有侏罗系下统永定庄组，中 统大同组、云冈组，白垩系下统左云组地层，第三系上新统，第四系更新统、全新 统。钻孔揭露的地层有二叠系、石炭系及奥陶系。现按地层层序由老至新分述如下 1．奥陶系下统冶里组O1y 主要岩性为厚层状结晶白云质灰岩薄层泥岩和黄绿色泥岩，底部为竹叶状灰岩、 泥灰岩和钙质泥岩三者互层，本组厚 50135 m。在 ZK718、ZK821、ZK1528、ZK2312、ZK1510、ZK2300 六个抽水孔中揭露 100m 未 见底。据资料记载含化石有链房螺Hormotoma.sp.正形贝Orthis.sp.蛇卷螺 Ophileta.sp.树笔石Dendrograptus.sp.。与下伏寒武系地层呈整合接触。 2．石炭系中统本溪组C2b 底部为一层极不稳定的山西式铁矿，其沿走向、倾向常相变为含铁泥岩、泥岩。 下部为灰紫色、灰绿色致密块状铝土质泥岩，中上部为灰白色、灰褐色细砂岩、粉 砂岩、砂质泥岩、钙质泥岩夹一薄层含生物碎屑灰岩K1 灰岩