毕业设计-矿井通风设计.doc
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1、河南理工大学本科毕业设计鹤煤三矿矿井通风设计摘要:本设计是鹤煤三矿矿井通风系统的设计,在本井田范围内,地质条件简单,涌水量和瓦斯涌出量大,有突出危险,设计年产量3.1Mt/a,服务年限60a,开拓方式为竖井开拓,采用走向长壁倾斜分层下行垮落采煤法进行回采。在矿井一水平的通风设计中,选用两翼对角式通风(也可看作分区式通风),计算了矿井需风量和两个时期的通风阻力,并选择了主要通风机,计算了吨煤通风电费,绘制了通风系统图和通风网络图,同时得出了几个关于通风设计的结论。本设计充分结合实际情况,积极采用切实可行的先进技术,为整个井田的安全生产奠定了良好的基础。关键字:煤矿 矿井通风 设计 对角通风The
2、 first step design of hemeisankuang mine ventilationAbstract:This project is a ventilation system design of hemeisankuang Coke Coal Mine which is affiliated with hebi Coal Mine Group. Because of the simple geological condition and large magnitude of inflow and gas emission, there is a great danger i
3、n the mine. In this design, the mine has an output of 0.90Mt/yesr and a life-span of 60-years. The development way is the shaft development, uses moves towards the long wall to incline under the lamination the line to break down fall spicks carries on picks. Ventilates in the design in a mine pit le
4、vel, selects two wings opposite angles type to ventilate (also may regard as district type to ventilate), the respective calculation of the ventilation resistance in easy and difficult situation, the selection of the main fan, the computation of electrical consumption for one-ton coal, and the drawi
5、ng of system and network map simultaneously obtained several about to ventilate the design the conclusion.The design combine closely with the actual condition and adopt feasible and advanced technologies, to let the mine have a good foundation of safe production.Keywords:Coal Mine ventilation Design
6、 Ventilation of opposite angle62目 录1 绪 论11.1 矿井通风设计的国内外研究发展与现状11.2 通风设计的目的和意义11.3 通风设计的依据和要求22 基本概况32.1 矿井概况及井田地质特征32.1.1 井田概况32.1.2 地质特征42.2 矿井储量、年产量及服务年限62.2.1 井田界限62.2.2 井田储量62.2.3 矿井年产量及服务年限62.3 井田开拓72.3.1 概述开拓方案72.3.2 井筒72.3.3 井底车场及硐室72.3.4 开采顺序及采煤工作面的配置92.4 采煤准备102.4.1 采煤方法102.4.2 采区巷道布置及生产系统4
7、102.5 矿井运输、提升及排水122.5.1 矿井运输122.5.2 提升设备122.5.3 排水设备143 矿井通风设计153.1 通风系统选择153.1.1 主要通风机的工作方法153.1.2 通风系统选择153.2 风量计算及风量分配163.2.1 采煤工作面实际需要风量9163.2.2 掘进工作面需要风量183.2.3 硐室需要风量183.2.4 矿井总风量计算193.3 采区通风设计203.3.1 采区通风系统的基本要求203.3.2 采区进、回风上山的选择213.3.3 回采工作面的通风系统223.4 掘进工作面通风设计243.4.1 掘进通风方法243.4.2 掘进工作面设备装
8、置253.4.3 掘进通风安全措施263.5 全矿通风阻力计算263.6 主要通风机选型313.6.1 选择主要通风机313.6.2 电动机选择353.7 矿井反风设计373.7.1 反风的目的意义373.7.2 反风方法选择373.8 矿井通风评价383.8.1 矿井吨煤通风电费383.8.2 矿井等积孔、总风阻384 安全技术措施与环保404.1 矿井安全技术措施404.1.1 防治煤与瓦斯突出管理制度404.1.2 瓦斯检查制度424.1.3 局部通风管理制度444.1.4 瓦斯抽放管理制度454.1.5 矿井防治水制度7484.2 矿山环保494.2.1 矿山水污染的防治的措施494.
9、2.2 粉尘污染的防治措施504.2.3 矿山噪音污染的防治505 结 论51致 谢52参 考 文 献531 绪 论1.1 矿井通风设计的国内外研究发展与现状煤炭是世界工业经济发展的主要能源,很早以前,就有采矿的历史,矿井通风史也随之产生。约在1640年,人们开始把进风和回风分开,以利用自然通风压力进行矿井通风。为了加大通风压力,1650年在回风路线上设置火筐,1787年又在回风路线上设置火炉,使回风风流加热。1745年俄国科学家发表了空气在矿井中流动的理论,1764年法国采矿工程发表了关于矿井自然通风的理论,成为矿井通风史上奠基的两篇论文。 1807年风量约200m3 /min,兽力活塞式空
10、气泵,1849年转速约95转/分,风量约500m3 /min的蒸汽铁质离心式扇风机;1898年电力初型轴流式扇风机相继投入使用。上世纪四十年代,矿井已使用功率为约1500kw和3000kw的电力轴流式和离心式大型扇风机。用于矿井的主要有离心式和轴流式两类通风机,以前全用离心式。由于轴 流式通风机具有结构简单紧凑、体积小、重量轻,再者是工作效率高,尤其是大型轴流式通风机,效率可达85,三是有翼角调整装备,便于机械性能调节或进行反风这些优点,现在大部分矿井都采用轴流式通风机。随着生产的发展,对矿井通风的要求不断提高,也更具有合理性。如矿井供风量每人不少于4m3/min,在主要进风道、回风道、修理中
11、的井筒和提升人员、物料的井筒最大风速不能超过8米/秒。回采工作面、掘进煤巷和半煤岩巷最小风速不小于0.25米/秒等规定,这都为矿井的安全生产打下了基础。随着计算机的发展和广泛应用,矿井通风方面,已经可以利用电算技术确定矿井通风网络,并对其进行解算。主要是矿井通风状况的模拟与预测,通风系统改造方案的比较计算和风量分配与矿井阻力计算等方面。1.2 通风设计的目的和意义众所周知,井下风量不足会引起瓦斯积聚,工作环境温度升高,缺氧造成人员伤害等问题,而风量过剩也会导致不良的影响,如漏风量大,动力过度消耗,风流发生过度的冷却作用,巷道内矿尘飞扬,激发煤的自燃等。因此矿井通风设计合理与否对矿井的安全生产及
12、经济效益具有长期而重要的影响。矿井通风设计是矿井设计的主要内容之一,是反映矿井设计质量和水平的主要因素。其目的就是供给矿井新鲜风量,以冲淡并排出井下的毒性、窒息性和爆炸性气体和粉尘,保证井下风流的质量和数量以符合国家安全卫生标准造成良好的工作环境,防止各种伤害和爆炸事故,保障井下人员身体健康和生命安全,保护国家资源和财产。矿井通风是各生产环节中最基本的一环,他是依靠通风动力将定量的新鲜空气沿着既定的通风路线不断地输入井下,以满足回采工作面、掘进工作面、机电硐室、火药库以及其他用风地点的需要,同时将用过的污浊空气不断的排出地面。对保证矿井的生产和安全,有十分重要的作用。随着矿井的开采规模逐渐扩大
13、,井下的温度逐渐升高,瓦斯含量的不断增加以及煤的自燃特性愈益加剧,合理的解决矿井通风问题就显得特别重要了。同时,矿井通风对于提高矿工的劳动效率,保证矿工的安全和健康,也是极为重要的。1.3 通风设计的依据和要求矿井通风设计是安全工程专业学过通风安全学、煤矿开采学等课程后,以及通过生产实习后进行的,其目的是巩固和扩大所学理论知识并使之系统化,培养学生运用所学理论知识解决实际问题的能力,提高学生计算、绘图、查阅资料的基本技能,为以后能胜任工作奠定基础。设计时依据煤炭工业技术政策、煤矿安全规程、煤炭工业矿井设计规范以及国家制定的其他有关煤炭工业的方针政策等有关要求,力争做到分析论证清楚、论据确凿,并
14、积极采用切实可行的先进技术,力争使自己的设计成果达到较高水平。2 基本概况2.1 矿井概况及井田地质特征2.1.1 井田概况1)位置三矿矿井是河南省鹤壁市规划区中的一个矿井,位于鹤壁市山城区北约4.4公里,井田范围:北部以F3203为界,西部以二1煤层露头风氧化带为界,南部以F20和F16大断层为边界,东部以自然边界为界。井田南北走向3公里,东西倾斜宽5.2公里,井田面积11.6平方公里。 图2-1 井田位置图Fig. 2-1 sankuang mine traffic location map2)交通三矿井田交通便利,有安阳-鹤壁公路经过井田,区位优势明显。京珠高速公路和107国道纵贯南北,
15、鹤濮高速公路、壶台公路横穿东西,又有矿区铁路专线与京广铁路连通。3)地形与河流本井田位于河南省北部太行山东麓和华北平原的过渡地带,地貌类型属太行山前缓丘陵地貌的一部分,地势西高东低,海拨高在140-250米之间。丘陵和沟谷大致呈南北向,区内有东马驹河、黄牛坡、刘家沟、肥泉、胡家沟等几个村庄。矿区西部奥陶系灰岩广泛出露。石炭系地层在山前零星出露。本井田为第三、四系地层所覆盖。4)气象本井田,属暖温带半湿润型季风气候,四季分明,光照充足,温差较大。春季多风少雨,夏季炎热湿润,秋季秋高气爽,冬季寒冷多雾。年平均气温14.2-15.5 ,年降水量349.2-970.1mm,年日照时数1787.2-25
16、66.7小时。每年7-9月份为雨季。据河南省地震局鉴定,本区地震基本烈度为78度2.1.2 地质特征1)地质构造 井田南北走向3公里,东西倾斜宽5.2公里,井田面积11.6平方公里井田分别被第三、四系地层所覆盖,钻孔及井巷实际揭露的地层由老至新有:奥陶系、石炭系、二迭系、第三系和第四系,现由老至新叙述如下:A 、 奥陶系中统上马家沟组(C2)由灰一深灰色泥灰岩,白云质灰岩、角砾状灰岩组成,结构均匀,致密坚硬,含头足类动物化石。最大厚度400米,与上覆石炭系中统本溪群呈平行不整合接触。B 、石炭系(C)、中统本溪群(O2)下部为紫红色铁铝质泥岩,局部为灰白色铝士岩;中部为中细粒石英砂 岩和灰白色
17、铝士质泥质,中夹1-2层薄层状灰岩,灰岩之下局部压薄煤;上部为深灰色泥岩及砂质泥岩,富含植物根部化石,具菱铁质鲕粒和黄铁矿晶体。厚主为14.48-48.43米,平均31.82米,与上覆太原群呈整合接触。2、上统太原群(C3)是一套由灰色砂岩、深灰色砂质泥岩、泥岩和灰岩、煤层组成的海陆交互相地层。含九层生物灰岩,其中L1、L4、L5、L6、L7、L8、L9直接压煤。灰岩中含海百合茎、蜓科、珊瑚、腕足类等海相动物化石,据岩性特征可分四段:底部含煤段:由一11、一12、一22煤层,间夹黑色泥岩、砂质泥岩和L1灰岩组成,其中一11煤层大部分可采,一22煤局部可采。下部灰岩段:由L2、L3、L4及其间的
18、泥岩砂质泥岩和细粒砂岩组成,该三层灰岩发育紧凑,组合特征明显,在地层对比中易于区分。中部碎屑岩段:由深灰-灰色中的细粒砂岩、粉砂岩、灰黑色泥岩、砂质泥岩、灰色铝士质泥岩、L5、L6灰岩及薄层组成,碎屑岩矿物成份多变,沉积环境不稳定。上部灰岩段:由L7、L8、L9灰岩及深灰色-灰黑色泥岩、砂质泥岩、铁质泥岩、硅质泥岩、粉砂岩、中细粒砂岩和薄煤层组成。L8灰岩底板常有浅海相黑色泥岩一层,以富含大量海相动物化石为特征。L2、L8发育较好,厚度大且层位稳定,常含透镜关和串珠状燧石结核。是良好的标志层。L2一般厚6.20-10.03米,平均8.32米,L8一般厚1.00-7.00米,平均3.19米。本群
19、砂质泥岩和泥岩中含羊齿、芦木、轮木植物化石,本群以一11煤底板与下伏本溪群分界。本群厚度101.64-135.07米,平均118.97米,与上覆二迭系山西组显整合接触。C 、二迭系(P)1、下统山西组(P11)由灰褐色、灰色砂岩、深灰色砂质泥岩、泥岩和煤层所组。砂岩为中、粗粒结构,矿物成份以石英长石为主,常含白云母片及煤屑,含黑褐色菱铁质结核,上部砂岩中多含棕云母片,以钙质胶结为主。砂质泥岩及泥岩在本组中部和下部多为深灰、灰黑色、含轮木、羊齿及苛达等植物化石。上部为浅灰色及银灰色含铝质具鲕状结构。根据沉积旋回本组可分四个层段:第一含煤段:下部以S9砂岩底面与下伏太原群地层分界。S9砂岩为灰-深
20、灰色,中细粒岩屑石英砂岩,泥质胶结,含大量不规则黑色泥岩包裹体和少量黄铁矿结核,具波状层理其厚度不稳定,常相变为砂质泥岩。上部为深灰-灰黑色泥岩、砂质泥岩和二0、二1、二2等煤层组成,二0、二2煤层厚度不稳定,常相变尖灭,不可采。二1煤层位于第一含煤段中部属全区可采厚煤层。第二含煤段:下部为大占砂岩(S10),为灰、深灰色中、中细粒岩屑石英砂岩,硅泥质胶结含泥质团块,具斜层理,层面含炭质,间夹薄层泥岩。上部为灰色、深灰色砂质泥岩,夹二3煤层,该煤厚度不稳定,不可采。第三含煤段:其下部为二层香炭砂岩(S11),为褐灰-深灰色中、细粒长石石英砂岩,含大量暗色岩屑,菱铁质鲕粒及少量绿泥石矿物,分选差
21、,具波状层理及交错层理,层面含炭质及大片白云母,该砂岩在区内普遍发育,是一良好标志层。上部为深灰-灰黑色泥岩及砂质泥岩,局部为炭质泥岩,具水平层理,含植物化石,夹二14和二24两层煤,均不可采。上部砂岩段:下部为头层香炭砂岩,为褐灰色中、细粒长石石英砂岩,含大量暗色岩屑,长石多呈褐色具斜层理,层面含炭质及大量白云母片,硅泥质胶结,局部含菱铁质鲕粒。上部为灰-深灰色泥岩或砂质泥岩,水平层理,含铝土质及黄铁矿鲕粒,深灰色泥岩中富含植物化石。本组厚度一般为76.50-140.50米,平均厚度为129.46米。2、 下统下石盒子组(P21)由砂岩、砂质泥岩、铝土质泥岩和煤线组成。砂岩呈灰带绿色,为细粒
22、、中粒结构。成份以石英长石为主,含暗色矿物及棕云母片,含灰色泥岩包体,层面呈黑色,具斜层理和波状层理,钙、泥质胶结。3、砂质泥岩和泥岩呈灰色夹紫斑,局部为灰紫色和灰黑色。灰黑色砂质泥青灰色,脂状光泽,富含菱铁质鲕粒。本组岩中常含带羊齿、苛达等植物化石,铝土质泥岩位于本组中下部,浅灰-以S12砂岩底面与下伏山西组地层分界,地层厚度一般为85.32-137.40米,平均110.42米。4、 上统上石盒子组(P12)下段底部为S15砂岩,岩性为灰、灰白色中细粒岩屑石英砂岩,含深灰色泥岩包裹体,具斜层理和波状层理。中部为S16砂岩,分三层:S16-1、S16-2、S16-3,岩性为灰白色中、粗粒石英砂
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