多种经营公司一井初步设计.doc

（原）双鸭山矿务局一处建安公司 多种经营公司一井初步设计 说 明 书 双鸭山坤原勘察设计院 二○○五年四月 - 56 - （原）双鸭山矿务局一处建安公司 多种经营公司一井初步设计 说 明 书 工程编号C1034 工程规模60kt/a 双鸭山坤原勘察设计院 二○○五年四月 目 录 前 言- 1 - 第一章 井田概况及地质特征- 5 - 第一节 井田概况- 5 - 第二节 地质特征- 7 - 第一章 井田开拓- 10 - 第一节 井田境界及储量- 10 - 第二节 矿井设计生产能力及服务年限- 11 - 第三节 井田开拓- 12 - 第四节 井 筒- 12 - 第五节 井底车场及硐室- 13 - 第三章 井下运输及设备- 14 - 第一节 运输方式- 14 - 第二节 运输设备- 14 - 第四章采区布置及装备- 16 - 第一节采煤方法- 16 - 第二节采区布置- 18 - 第三节 巷道掘进- 18 - 第四节 矿井移交生产时三个煤量及可采期- 20 - 第五章通风与安全- 21 - 第一节 矿井通风- 21 - 第二节 矿井制氮防灭火系统- 25 - 第三节 灾害预防及安全措施- 31 - 第六章 矿井主要设备- 36 - 第一节 提升设备- 36 - 第二节 通风设备- 42 - 第三节 排水设备- 43 - 第四节 压缩空气设备- 45 - 第七章 地面生产系统- 47 - 第一节 煤的加工- 47 - 第二节 生产系统- 47 - 第三节 辅助设施- 48 - 第八章 总平面布置- 49 - 第一节 概况- 49 - 第二节 平面布置与竖向布置- 49 - 第三节 场内运输- 50 - 第四节 其它工业场地布置- 50 - 第五节 地面运输- 50 - 第六节 防洪排涝- 51 - 第九章 电气- 52 - 第一节 供电电源- 52 - 第二节 电力负荷- 52 - 第三节 变配电- 52 - 第四节 地面供配电- 53 - 第五节 井下供配电- 54 - 第六节 监控、信号及通信- 55 - 第十章 地面建筑- 57 - 第一节 设计原始资料和建筑材料- 57 - 第二节 工业建筑与构筑物- 58 - 第三节 行政、生活福利建筑- 58 - 第十一章 给水、排水- 60 - 第一节 给水- 60 - 第二节 排水- 61 - 第三节 消防及洒水- 62 - 第十二章 采暖、通风及供热- 63 - 第一节 采暖通风- 63 - 第二节 井筒防冻- 63 - 第三节 锅炉房设备- 64 - 第四节 室外热力管网- 65 - 第十三章 职业安全卫生与节能- 66 - 第一节 职业安全卫生- 66 - 第二节 节约能源- 69 - 第十四章 环境保护与水土保持- 73 - 第一节 环境保护- 73 - 第二节 水土保持- 76 - 第十五章 建井工期- 79 - 第一节 建井工期- 79 - 第二节 产量递增计划- 81 - 第十六章 技术经济分析与评价- 82 - 第一节 建设资金概算及筹措- 82 - 第二节 劳动定员及劳动生产率- 83 - 第三节 原煤生产成本概算- 84 - 第四节 产品销售及利润的计算- 85 - 第五节 敏感性分析- 86 - 第六节 项目技术经济总评价- 88 - 前 言 一、概述 黑龙省双鸭山市（原）双鸭山矿务局一处建安公司多种经营公一井，由于当时煤炭市场不景气，经营管理不善，亏损严重，无法再生产，加之小煤矿关停压产整改验收，本矿井无能力进行整改，被迫于1999年停产关闭。该井于1985年末兴建，1987年7月投产，经批准所开采的煤层为20号煤层、30号煤层和36号煤层，截止停产时本井30、36号煤层已全部回采完毕，现恢复生产拟开采20号煤层。根据国家、省产业政策有关要求以及矿方委托，我院对该井进行6万吨/年开采初步设计。 经初步计算，20号煤层地质储量58.6万吨，可有储量46.8万吨。矿方所提供的地质资料，初步查明了井田内构造、煤层赋存情况、水文地质条件以及其他开采技术条件，基本满足井型6万吨/年的需要。 三、煤炭市场预测 随着煤家对煤炭行业治理整顿政策措施的落实，煤炭行业准入制度进一步完善，煤炭企业逐步走向良性循环的发展轨道，煤炭市场不合理的状况已明显改善，煤炭销售价格呈恢复性上涨，产品价格较稳定，市场情况良好，随着我省经济建设的快速发展及市场需求的不断增长，预计在相当长的一段时间内，煤炭市场呈现供不应求的局面，煤炭价格仍将有上升的空间。 三、矿井建设的必要性 由于该井是地方小煤矿，矿井安全技术装备水平低，投入少、安全隐患多、矿井防灾抗灾能力差，资源回收率低。根据关于于解决煤矿整改遗留问题的通知（黑经贸运行联发[2003]330号）文件的要求，对本矿井进行遗留问题整改，使矿井的各生产系统符合煤矿安全规程的要求。 本井田煤层比较稳定，没有大的变化，矿井设计主要依据是1978年原双鸭山矿务局地质队提供的地质报告，全区有4个钻孔控制全区，深部为东保卫煤矿采空区，控制比较可靠。地质储量较多且稳定，地质储量58.5万吨，可采储量46.8万吨；根据地质报告中煤质化验结果，本井田内的煤质为气煤，低硫、低磷，灰分在12～24，挥发分27.1～34.76，发热量6220～8300大卡/公斤。 本井位于矿集团东保卫矿西2.5km，扁石河中游西侧500m处，区内有矿井自修的砂石路与双七高等级公路相连，东保卫矿有双矿集团铁路，并设有站台、货场，可通往全国各地，交通十分方便。本矿井设有两回路电源线路，由双矿集团东保卫供电分公司供给，电源可靠。矿井生活、生产用水取自东保卫矿水源井，水量满足矿井生产、生活需要。 总之，对本矿井进行恢复建设有利用保证本地区煤炭市场的供需平衡，促进地区经济的发展具有十分重要的意义。 四、编制依据 1、煤炭工业小型煤矿设计规定； 2、煤矿安全规程（2005年版）； 3、国家其他现行的有关煤炭项目建设的技术法规和技术政策； 4、矿方提供的相关图柢、资料。 五、设计指导思想 1、遵循社会主义市场经济规律，以市场为导向，以经济效益为中心，以高产高效为标准，以安全生产为重点，体现依法办矿、正规开采、严格管理的思想。化资源优势为经济优势，将矿井建设成经济型、效益型的现代企业。 2、充分体现地方煤矿特点，认真贯彻当前地方煤矿的建设方针、政策。着眼当前，兼顾长远，合理布局，规模开采，安全高效，集中生产。 3、认真分析本矿井的资源条件、外部条件、开采技术条件，精心设计，力求技术先进、安全可靠、经济合理，达到建设工期短、投资少、达产快、经济效益高的目标。 4、根据矿井规模及设计特点，在满足安全生产的前提下，尽量简化井上、下生产系统。 六、设计主要特点 1、设计采用斜井开拓。井巷工程量少，投资省、建井工期短。 2、设计充分考虑了地面地形特点，对工业场地及设施进行了优化。 3、采用走向长壁后退式采煤方法，放炮落煤，金属摩擦支柱支护，回采工艺简单，成本低、安全性好、回采率高，经济效益显著。 七、存在的主要问题与建议 1、井田内仅有几个钻孔，深部煤层赋存状态需在生产实际中通过巷探手段探明。 2、采空区多，积水问题复杂，巷道施工中要加巷探水工作，防止突水，确保安全。 3、矿方提供的本矿井现状资料不全，加之本井关闭多年，现场实际情况无从考查，本矿在恢复及生产过程中，要将所缺少的资料收集全，发现问题及时修改设计方案。 4、开采范围暂以矿方提供的井田拐点坐标为准，待取得采矿许可证后以经批准的井田拐点坐标为准。 第一章 井田概况及地质特征 第一节 井田概况 一、交通位置 井田位于黑龙江省双矿集团东保卫煤矿西2.5km处，属双矿集团东保卫勘探区，勘探精度为精查资料，行政隶属双鸭山市宝山区管辖。区内有矿井自修砂石路与双七高等级公路相连，东保卫矿有双矿集团铁路，并设有站台、货场，可通往全国各地，交通十分方便。 二、地形地貌及水系 本井田由东保卫矿井田划出，为东保卫矿井田的浅部。矿井处于丘陵地带，在扁石河西侧500m左右。北部界外山岭最高标高为海拔256.7m，一般标高为120160m。 扁石河宽10-15m，深1-2m，平均流量1.77m3/s，最大流量为10.85m3/s，河床两侧有大片沼泽湿地，最高洪水位标高128.6m。 三、气象与地震 本区为寒温带大陆性季风气候，冬长夏短，夏季炎热多雨，冬季寒冷雪大；最高气温38℃，最低气温-38℃，年平均气温0℃；冻结期为11月至翌年4月，季节冻土厚度为1.8～2.0m，无霜期145天。年平均降雨量625mm，多集中在7、8、9月份。本区冬季多西北风，夏季多东南风，风力一般在2～3级，最大风力可达7～8级（一般在春季）。 四、经济概况 东保卫煤矿的周边，有七星矿、双鸭山亚泰煤业有限公司（恢复原宝山矿生产）、二十九团。二十九团家垦作业多年，农、副业基础雄厚，农村富余人口较多。本井田附近无居民，林业和矿业发达。 五、矿井建设外部条件 1、矿区交通运输 矿井有自修砂石路与双七公路相连，交通运输方便。 2、矿区电源 矿区电源均引自东保卫矿变电所甲线、乙线，电压等级6KV。矿井设两台变压器，每线路配用一台，型号KSJ-1800，并配有高压开关，转换使用，各线路入井各配销电开关及检漏。 3、矿区水源 矿区饮用水取自东保卫矿水源井；矿井工业用水利用井下涌水排至地面沉淀后使用，其水量满足矿井生产用水要求。 六、井田开发状况 原双鸭山矿务局第一建安公司多种经营公司一井始建于1985年，批准开采的煤层为20、30、36号煤层，截止停产时本井30、36号煤层已全部回采完毕（详见各层采掘工程平面图），现恢复生产拟开采20号煤层。资料由东保卫矿地测科提供，该井在东保卫矿三井上部，开采范围内有14、15、16、17勘探线，计4个钻孔。 由于当时煤炭市场不景气，经营管理不善，亏损严重，无法再生产，加之小煤矿关停压产整改验收，本矿井无能力进行整改，被迫于1999年停产至今。 第二节 地质特征 一、地层 本区地层由老至新为元古界麻山群、中生界侏罗系鸡西群和白垩系桦山群、新生界第三系和第四系组成。 元古界麻山群为煤系基盘，厚度不详。 中生界分侏罗系和白垩系，主要含煤段为侏罗系鸡西群城子河组，沉积厚度540-965m，主要由粗砂、中砂、粉砂、泥质岩、凝灰岩和煤层组成，不整合于元古界之上。 新生界有第三、第四系。第三系出露面积较广，由玄武岩组成，厚度20-60m，呈半胶结状，与中生界不整合接触。第四系由腐植土、砾砂、粉砂夹杂亚粘土组成，厚度230m，由近代河床冲积组成，覆于第三系之上，呈松散状。 中生界以上为沉积岩，呈陆相沉积。 二、地质构造 本井位于双鸭山煤田东端，双鸭弧形构造的西侧。构造应力集中区。井田内地质构造简单，只有一条落差40m左右的断层，断层倾角70，经生产实践，勘探准确程度较好，对断层控制较准。 三、煤层 本区煤系地层为侏罗系，含煤50余层，经批准开采的为20、30、36层，共计三个可采煤层。煤层顶底板均为中、细砂岩，顶底板岩层都比较硬。该区煤岩层倾角4548。20号煤层厚度0.650.80m。 该区煤层比较稳定，没有大的变化。矿井设计主要依据是1978年矿务局地质队提供的地质报告，全区有4个钻孔控制全区，深部为东保卫煤矿采空区，控制比较可靠。 四、煤质 本井田内的煤质为气煤，低硫、低磷，灰分1224，挥发分27.134.76，发热量62208300大卡/公斤。 五、水文地质 该区涌水量较小，深部已被东保卫矿采空，水已补被疏干，所以无地下水涌出，只有少量的第四纪层水涌出，主要受夏季雨水涌透影响。夏季雨水最大时矿井涌水量为10m3/h。 六、矿井开采其他技术条件 （一）煤层顶、底板 20号煤层顶底板均为中、细砂岩，顶底板岩层硬度较大，属中等稳定。 （二）瓦斯 该井从回采30、36号煤层揭露的情况看，在32标高以上无瓦斯，突出过高现象，预计该矿井属低瓦斯矿井。实际开采后，矿方必须通过实测来确定瓦斯涌出量，尤其开采深部时，更要加强对瓦斯的监测和监控。矿井投产后，要尽快对煤层瓦斯涌出量进行鉴定，准确掌握矿井的瓦斯情况。 （三）矿方资料中没有提供煤尘爆炸指数的测定数据，建议矿方进行煤尘爆炸指数的测定。本设计依据煤的挥发分，按煤尘具有爆炸危险性设计。 （四）煤层自燃 矿方未提供煤层的自燃倾向性资料，设计按煤层具有自然发火倾向性设计。矿井投产后，要尽快经国家授权单位对煤层的自燃倾向性作出鉴定。 第一章 井田开拓 第一节 井田境界及储量 一、井田境界 根据矿方提供的矿务局第一建安公司多种经营公司20层开拓设计及储量计算图，井田境界由5个点坐标联线圈定（详见表2-1-1）。本井田浅部以煤层露头为界，深部以-460m为界，左右部各以断层为界。井田东西长约1.0km，南北约0.48km，面积约0.48km2。 表2-1-1 井田境界拐点坐标表 点号 X坐标 Y坐标 点号 X坐标 Y坐标 1 5150595 -39346 4 5150000 -38322 2 5150511 -38765 5 5150000 -39400 3 5150303 -38266 二、储量 到2004年末，20号煤层有58.6万吨地质储量，可采储量46.8万吨。 三、煤柱留设 1、井田境界煤柱 本矿井煤层属急倾斜煤层，在井田范围内侧四周，按40m宽煤柱留设。 2、断层煤柱 井田内有一条断层，断层每侧按15m留设保护煤柱。 第二节 矿井设计生产能力及服务年限 一、矿井工作制度 矿井设计年工作日为330d，每日三班作业，边采边准。每班工作8h，每天净提升时间为16h。 二、矿井设计生产能力 根据矿井储量，煤层赋存条件及开采机械化水平，设计确定矿井设计生产能力为6万t/a。 1、煤层赋存条件 20号煤层厚度为0.5-0.6m，含0.10m厚夹矸，煤层倾角在4956之间。煤层顶板为白色砂岩，厚层状，较坚硬，底板为深灰色细砂岩。 2、井田构造 本井位于双鸭山煤田东端，双鸭弧形构造的西侧。构造应力集中区。井田内地质构造简单，只有一条落差40m左右的断层，断层倾角70，经生产实践，勘探准确程度较好，对断层控制较准。 三、矿井服务年限 本矿井为重新恢复生产的矿井，矿井生产初期在20号层煤布置一个走向长壁后退式炮采工作面。矿井生产能力为6万t/a。 备用系数取1.4，矿井总可采储量为46.8万t，服务年限为 TZm/（AK） 其中Zm可采储量，万t； A年产量，万t/a； K储量备用系数，取1.4。 则矿井的服务年限为46.8/（6*1.4）5.6a。 第三节 井田开拓 一、开拓方式 根据井下煤层倾角在4956之间，且倾角变化不大的赋存条件，并结合地面地形条件，考虑工业场地布置形式，确定矿井开拓方式为斜井片盘开拓方式。 二、井筒数目及位置 井筒数目为两条，分别为主井和风井。位于井田一侧。 三、水平、采区划分 由于本次设计只对20号煤层，属分段开采，单一水平，煤层走向平均1000m，倾斜长平均480m。 四、开采顺序 本矿井为单水平、片盘开采，开采顺序采用下行式开采；回采工作面采用后退式开采。 第四节 井 筒 一、主井 本矿井主井原井筒斜长300m，为全岩下山，井口坐标（X5150484，Y4461537，Z147.43），方位角272，坡度22。担负本矿井的煤炭、矸石、材料等运输任务，同时作为本矿井的入风井和安全出口。主井净断面4.6m2，井筒表土段采用发碹支护，支护厚度400mm，并向基岩延深10m；基岩断护方式为木棚支护，经现场检查支护已腐烂，局部冒落，需进行巷修。井筒内敷设井下消防洒水管路、电缆等。 二、风井 该井筒斜长190m，井口坐标（X5150523，Y4461415，Z159.5），方位角265，坡度25。担负本矿井的回风任务，并作为矿井的第二安全出口。该井筒支护为木亲口棚子，断面为4.6m2，井筒冒落较少，棚子必须翻修。井筒表土段采用发碹支护，支护厚度400mm，并向基岩延深10m。井筒内设有行人台阶和扶手。井颈处设主扇风硐和行人通道。 第五节 井底车场及硐室 该矿井为斜井开拓方式，井底车场设置在34m标高，采用双道甩车场，长度为50m，机电水泵硐室布置在轨道井与回风井中间，水仓容量200m3，能够容纳矿井8h的正常涌水量，采用人工清理水仓。排水管设在风井，敷设两趟φ108mm钢管，一趟工作，一趟备用。 第三章 井下运输及设备 第一节 运输方式 本矿井设计生产能力为6万t/a，采用斜井开拓，工作面下顺槽采用调度绞车牵引1吨U型固定箱式矿车方式运输；顺槽内材料、掘进矸石等辅助运输采用调度绞车牵引矿车运输方式。 井下轨道运输巷道敷设15kg/m钢轨，井底车场采用18kg/m钢轨，均为600mm轨距。 第二节 运输设备 一、调度绞车选型 综合考虑设备的操作及安全性能，经计算，车场选用JD-11.4型调度绞车，功率11.4kw，电源电压380/660V。为配合混合斜井提升，调度绞车每次牵引矿车5辆。 二、矿车选型 采用1吨U型固定箱式矿车运输，并根据井下运输方式、运输能力要求，运输材料、设备选用1吨材料车及平板车。斜井运送人员选用CRX-10/600型斜井人车一组，首尾车各1辆。 三、矿车数量 矿井达到设计生产能力时，全矿井配备矿车数量按排列法计算得出，如表3-2-1所示。 表3-2-1 矿车数量表 种类 使用地点 数量 备注 1吨U型矿车 地面、井底车场、片盘车场、采煤工作面上顺槽和下顺槽、掘进工作面 30 备用5辆 1t材料车 5 备用2辆 1t平板车 3 备用1辆 斜井人车 风井 2 首尾车各1辆 合计 40 备用8辆 第四章 采区布置及装备 第一节 采煤方法 一、采煤方法的选择 本矿井20号煤层厚度0.50.6m，煤层倾解4956，为急倾斜煤层，煤层顶板为白色砂岩，厚层状，较坚硬，底板为深灰色细砂岩。 综合以上分析，本煤层开采采用走向长壁后退式采煤方法，放炮落煤，金属摩擦支柱支护。 工作面采用放炮落煤，自由滑下到下出口进入1t矿车，顺槽煤炭运输以调度绞车牵引矿车为主，人力推车为辅的方式，将矿车运至车场，经主井提升绞车直接运至地面卸载站。 二、回采工作面顶板管理 1、概述 根据本矿井煤层赋存条件、顶底板岩性及地面地形地物情况，确定回采工作面顶板管理方式为全部垮落法。 2、支架选择 工作面支护设备选用适应性强，体积小、重量轻、易操作、安全性好的HZJA-650型金属摩擦支柱。 三、工作面回采方向 为有利于通风管理，回采工作面推进方向采用走向长壁后退式。即从井田边界向井筒侧开采。 四、工作面生产能力 矿井以一个采区、一个回采工作面保证矿井生产能力6万t/a，首采工作面布置在井田的第一片盘，开采上限标高70m，煤层平均厚度0.55m，工作面平均长度为50m，煤的容重为1.45t/m3，工作面循环进度为1.2m，年工作日330天，年产量 QL*G* h * r *c*n*N501.20.551.45974330 61267t 式中 L工作面长度，50m； G循环进度，1.2m； r煤的容量，1.45t/m3； h煤层厚度，0.55m； c工作面回采率，取97； n日循环数，取4； N工作日，330d。 则矿井年生产能力为6万t/a。 五、主要材料消耗指标 矿井生产时主要材料消耗指标预计如下 坑木 2m3/kt； 炸药 400kg/kt； 雷管 900发/kt。 第二节 采区布置 一、采区巷道布置 采区按斜长划分为片盘，第个片盘长度5080m。每个片盘施工甩车场，沿煤层走向方向布置顺槽，至井田边界保护煤柱后，施工开切眼，形成回采系统。 二、运输系统 1、煤炭运输系统 回采工作面煤炭运输系统工作面→下顺槽装车→绞车牵引到片盘车场→主井→地面。 2、辅助运输系统片盘上顺槽通过片盘车场与主井相联，负责运送材料、设备等。 三、通风系统 矿井回采工作面采用全负压通风，设有各类通风设施，保证通风效果，掘工作面配备局扇通风。 矿井通风路线主井→下部车场→各片盘车场→工作面下顺槽→工作面→工作面上顺槽→回风绕道→风井→地面。 四、排水系统 种类涌水自流到井底水仓，由水泵经风井的排水管路排到地面消防水池，部分经地面明渠排至矿区外。 第三节 巷道掘进 一、巷道支护方式 根据该矿井煤（岩）层情况，并结合邻近矿井的井巷支护效果分析，原则上回风绕道、石门、水仓、硐室、交岔点等全岩巷道断面为半圆拱形，采用锚喷支护为主；工作面顺槽等沿煤巷道断面为梯形，采用锚杆支护为主。 井巷断面以满足设备运输、通风要求为原则进行选取，以达到经济、实用的目的。 二、掘进工作面个数及机械配备 为保证回采工作面的正常接替，矿井投产时，设计配备3个掘进工作面。 半煤岩巷掘进工作面主要设备有风动凿岩机、调度绞车、局扇、锚杆打眼安装机等。 岩巷掘进工作面主要设备有风动凿岩机、耙斗装岩机、混凝土搅拌机、混凝土喷射机、局扇等。 三、巷道掘进指标 根据当地生产矿井实际情况，并结合矿井掘进面装备水平，巷道掘进指标如下 煤层平巷150m/月； 煤层斜巷120m/月； 岩石平巷90m/月； 岩石斜巷80m/月； 硐室400m3/月。 四、矿井投产时采掘比例关系、矸石率 1、 矿井投产时采掘比例为13； 2、 矿井投产后预计矸石率为25。 五、矿井移交生产时井巷工程量 矿井移交生产时，需新掘的巷道工程量为，其中煤巷50m，占总长度3.3，半煤81.5岩巷，岩巷，占总长度15.2。 表4-3-1 井巷巷工程量汇总表 名称 长度（m） 煤 半煤岩 岩 计 水泵变电硐室 30 30 水仓 200 200 右零片2上顺槽 470 470 右一片2上顺槽 480 480 开切眼 50 50 左零片顺槽 280 280 合计 50 1230 230 1510 第四节 矿井移交生产时三个煤量及可采期 一、 回采煤量5.5万吨，可采期11个月； 二、 准备煤量6万吨，可采期1年； 三、 开拓煤量40万吨，可采期5年。 第五章 通风与安全 第一节 矿井通风 一、概述 （一）瓦斯 根据周边煤矿及前期鉴定结果，确定本矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井。 本设计认为，由于地质报告中缺少瓦斯鉴定工作，因此，在矿井建设及生产过程中，应根据开采范围及深度的不断变化，必须定期进行瓦斯鉴定工作，并依据鉴定结果及时调整矿井通风及相应安全装备标准，确保矿井生产安全。 （二）煤尘 根据生产地质报告提供的资料确认，20号煤层的煤尘具有爆炸性。 （三）煤的自燃 地质报告中没有对煤层自燃做鉴定，依据周围煤矿及煤矿井开采实践，初步确定该区煤层属易自燃煤层。矿井投产后，应重新对煤层的自燃倾向性进行鉴定。 （四）地温 煤矿在井下通风良好的情况下，井下温度较低，一般在10℃左右，尚未发现有地温异常现象。 二、矿井通风系统和通风方式 根据矿井开采技术条件，煤层赋存条件和矿井开拓巷道布置，矿井通风系统采用中央并列式，通风方式为机械抽出式，即由主井进风，回风斜井回风。 三、矿井风量计算 根据煤矿安全规程（2005年版）有关规定，矿井需要的风量分别计算如下 （一）按井下同时工作的最多人数计算 Q4*N*K4421.25210m3/min3.5m3/s 式中 Q矿井总供风量，m3/min； N井下同时工作的最多人数，42人； K矿井通风系数，取1.25。 （二）按采煤、掘进、硐室等处实际风量的总和计算 1、采煤工作面需风量 （1）按工作面温度计算 Q采60*Vc*Sc601.01.2 72m3/min 式中 Vc回采工作面适宜风速，取1m/s； Sc回采工作面通风断面，1.2m2； （2）按炸使用量计算 Q采25A2510250m3/min4.17m3/s 式中 A采煤工作面一次使用最大炸药量，10kg； （3）按作业人数计算 Q采4*N42080m3/min1.33m3/s 式中 Q采采煤工作面同时工作的最多人数，20人； （4）按风速验算 煤矿安全规程规定，工作面最低风速为0.25m/s，最高风速为4m/s。 故工作面最低风量为 Qmin≥15*S151.218m3/min 工作面最高风量为 Qmax≤240*S2401.2288 m3/min 根据以上计算，设计取采煤工作面风量Q采250m3/min。 2、掘进工作面风量 （1）按炸药使用量计算 Q掘25A257175 m3/min 式中 A掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，7kg。 （2）按局扇吸入风量计算 Q掘Qf*I*Kf15031.2540 m3/min 式中 Qf局扇额定风量，FD-I№5/11型额定风量到150 m3/min； I局扇台数，3台； Kf风量备用系数，取1.2。 （3）按工作人数计算 Q掘432128 m3/min 式中 N掘进工作面同时工作的最多人数，3个掘进面共计24人。 （4）按风速验算 工作面最低风量为 Qmin≥15*S1543180m3/min 工作面最高风量为 Qmax≤240*S240432880 m3/min 根据以上计算，设计取掘进工作面风量Q掘540m3/min。 3、硐室及其他地点需风量 硐室按60m3/min，单独供风。 其他按1 m3/min考虑。 4、矿井总风量 Q初期Q后期（ΣQ采ΣQ掘ΣQ硐ΣQ它）*K （2505406060）1.25 1137.5 m3/min18.96m3/s 式中ΣQ采采煤工作面实际需要风量总和； ΣQ掘掘进工作面实际需要风量总和； ΣQ硐硐室实际需要风量总和； ΣQ它矿井通风系数，并列式取1.25。 四、通风负压计算 根据本矿井巷道布置、开采计划安排及风量分配，经计算，矿井初期负压为33.501mmH2O，矿井后期通风负压为40 mmH2O。 矿井通风负压计算详见井巷总阻力通风计算表5-1-1。 五、等积孔计算及通风难易程度的评价 1、矿井等积孔 A0.38Q/ 式中 A等积孔，m2； Q矿井总风量，m3/min； h矿井通风负压，Pa。 经计算，矿井通风等积孔初期为1.245m2，后期为1.139 m2。 2、通风难易程度评价 矿井通风难易程度初期和后期均为中等。 第二节 矿井制氮防灭火系统 一、设计依据 设计本着预防为主的方针，并根据煤矿安全规程的要求对煤层自燃发火采取综合防治措施。 1、 煤层厚度0.50.6m； 2、 煤层倾角4956； 3、 采煤方法走向长壁后退式； 4、 工作面长度50m； 5、 工作面年推进度1584m； 6、 煤的容重1.45t/m3； 二、方案讨论 对自燃煤层的防灭火，我国目前采用四种成熟的方法，分别是预防性灌浆；阻化剂防灭火；氮气防灭火；均压防灭火。现结合本矿井的具体情况，对四种防灭火进行论述。 1、预防必灌疚浆 该方法必须形成灌浆系统，在整个系统中必须有四个因素。第一是土源。应满足灌浆对其材料的要求特别是粘土，而且土源（粘土）要丰富，最好就地取材，尽可能不占或少占良田好土，易于开采。第二是水源。灌浆对供水水源水质量虽无特殊要求，但PH值在6-9时最为宜，而且水量需求大。第三是下浆地点不同的下浆地点可形成不同的系统。第四是地形条件决定了压浆自流或加压输送等。如果以上条件具备是一种系统简单机械设备较少的方案。 2．阻化剂防灭火 该方法必须遵循三条原则 第一，阻化剂必须不污染井下空气，不危害人体健康；第二，阻化剂的种类，根据煤的种类不同而有差异，其阻化剂效果也不同，因此，必须进行一系列试验，选择阻化效果率高的阻化剂；第三，在使用过程中应采取防止阻化剂腐蚀机械设备、支架等金属构件。总的来说是成本高，技术条件要求高、可靠性不稳定。 3、氮气防灭火 该方法灭火方法的要求是 （1） 氮气源稳定可靠； （2） 注入的氮气浓度不小于97； （3） 至少有一套专用的氮气输送管路系统及其附属安全设施； （4） 有能连续不断地检测采空区气体成分变化的监测系统； （5） 有固定或移动的温度观测点和监测系统； （6） 有专人定期进行检测，分析和整理有关记录，发现问题及时报告等规章制度。 4、均压防灭火 （1） 应有完整的区域风压和风阻资料及完整的检测手段； （2） 采空区或火区漏风量、漏风方向、空气温度、防火墙内外空气压差等状况，必须有专人定期观测和分析，并记录在专用的防火记录本内； （3） 改变通风方式、主要通风机工况及通风系统时，对均压地点的均压状况必须及时进行调整，保证均压状态稳定； （4） 应有防瓦斯爆炸的措施。 以上四种防灭火方案中，预防性灌浆方案所必备的粘土可就地取材，水源若取自扁石河，存在冬季封冻无法取水的问题。矿井水每天涌水量大部分重复使用到井下。因此，灌浆方案不成立。 阻化剂防灭方案，使用的化学剂大部分都对人体有危害，对金属材料有腐蚀作用，成本高，阻化剂来源不稳定，因此阻化剂方案不可取。 氮气防灭火方案，设置一套制氮设备，敷设一套专门管路系统，就可使氮气来源稳定可靠，浓度达到97。购置一套火灾预报监控系统，对采空区进行连续来不断检测监控并进行分析，发现问题及时报告处理，就能达到很好效果。因此，本设计采用氮气防灭火方案。 需要该矿在生产过程中逐步提高人员素质和管理水平，正确实施氮气防灭火方案。 三、设备选型 1、注氮量计算 （1）按充满采煤空间达到惰化浓度计制氮量 Qn[A/（24*t*p*n1*n2）]*（c1/c2-1） [60000/（243301.450.90.8）]（20.8/7-1） 14．44m3/h 式中 A年生产能力，6万吨/年； t年工作天数，330天； p煤的密度，1.45t/m3； n1管路输氮效率，90； n2采空区注氮效率，80； c1空气中氧的深度，20.8; c2采空区防火惰化指数，7。 （2）按充满采空区达到惰化灭火浓度计算制氮量 Qn[60000/（243301.450.90.8）]（20.8/4-1） 30.16m3/h 式中 c2采空区灭火惰化指数，4。 2、制氮设备选择 根据以上计算结果，选取膜分离器井下移动式制氮机。 其主要技术参数如下 型号 MD-100 制氮量 61m3/h 氮气浓度 99 氮气出口压力 0.85MPa 配套管路 D544 3、按吨煤注氮量校验制氮机能力 tA*K*η1*N/w181.81.250.971.3/614.70h 式中 A日实际出煤量，181.8t； K生产不均衡系数，1.25； η1工作面回采率，97； N每吨煤需氮气量，1.3m3/t； W制氮机能力，61m3/h。 根据校验知，所选制氮机每天应工作4.70h，所选管路初端压力小于制氮机出口压力，符合要求。 四、注氮系统 （1）系统的确定 井下移动式制氮机成套做成列车式安装在井下有新鲜风流的巷道中。 （2）注氮工艺及方法 在采空区深部预埋管道，在自燃发火期之前或有火灾预兆时，进行连续注氮，使采空区深部的氧含量降到防火惰化指标以下，然后根据工作面推进等情况，对预埋管道进行拖移。 （3）制氮设备工艺流程 灌注方式根据采空区中埋管气样分析结果间歇注氮。注氮方法为采空区埋管注氮。 （4）输氮管网 供气系统空气→空气压缩机→压缩空气→制氮设备接气口。 输氮系统制氮设备→工作面运输顺槽→工作面→采空区。 （5）注氮系统的安全通风量 在输氮管路沿途或工作面，假设100m3／h的氮气，全部泄漏，能否造成泄漏区域缺氧，按空气中氧含量为2 0％的要求，经计算，此时的安全风量应为0．6 2m3／s，而本设计管路途经巷道风量均大于0.62m3／s。尽管如此，矿井生产中要制定输氮管路的安全施工、管理措施、制定注氮作业规程，同时应严格要求加以落实。 五、氮气灭火方法 矿井火灾发生的地点不同，灭火的方式也不同，按煤矿安全规程要求，编制专门设计，同时生产中应制定安全计划、措施、管理制度、作业规程等，因此具体的灭火方法应在下阶段设计中针对不同的发火形式、发火地点制定不同的灭火方法。 六、火灾预测监控系统 为了连续不断地对工作面及采空区进行监测、设计选用ASZII型柬管监控系统。该系统适用于煤矿井下气体监测，预报煤矿自燃发火，亦可为采空区注氮防灭火提供气体成份的数据监测。监测系统由安装在矿井地面控制中心的数据处理装置、抽气泵及敷设在矿井中的管缆及管路附件等构成。利用抽气泵和管缆将井下被测点气体信息取至地面进入气路控制装置，在计算机的控制下进行处理。依据长期连续监测矿井气体成份的变化趋势和格拉姆系数，可预报煤层的自燃发火。 第三节 灾害预防及安全措施 根据本矿的开采技术条件，确定本矿主要灾害为瓦斯、煤尘爆炸、顶板等。生产中必须严格执行煤矿安全规程的规定，加强灾害预防工作和灾害防治措施。 一、灾害预防工作 1、严格执行煤矿安全规程的规定，结合矿井实际制定灾害预防计划及措施，配备必需的安全检测仪器、仪表。 2、认真编制并及时修改完善采煤、掘进作业规程和防灾措施，并认真贯彻落实。 3、建立制氮防灭火系统和防尘水幕、隔爆水槽棚等有效的防灭火、防煤尘爆炸的设施。 4、加强采掘工作面的支护和井巷的支护及维修，防止冒顶片帮。 5、加强矿井生产期间水文地质的观测预报工作，对接近采空区时及时进行探放水，严防塌陷坑集水威胁石广井安全生产。坚持有疑必探，先探后掘，先探后采。 6、加强矿井瓦斯的检测工作，定期进行瓦斯等级的鉴定、反风演习等预防性工作。 7、制定落实井下防火、防水、防瓦斯煤尘爆炸的措施，并确定避灾线路。 8、地表塌陷坑及时用矸石或黄土填平，严防地面降水经塌陷坑灌入井下。 9、严防地表塌陷坑沟通井下采空区形成漏风引起煤层发火。 1 0、加强井下机电设备安全管理，防止机电设备带病运行。 二、通风安全技术措施 1、注意通风设施的维护和保养，加强安全监控系统管理。 2、保持风