礦井通風與安全課程設(shè)計

1、<p>　　礦井通風與安全課程設(shè)計</p><p><b>　　0．前言</b></p><p>　　采礦工業(yè)是我國的基礎(chǔ)工業(yè)，它在整個國民經(jīng)濟中占有重要地位，煤炭是我國一次能源的主體。我國煤炭生產(chǎn)以井下開采為主，其產(chǎn)量占煤炭總產(chǎn)量的95%。而地下作業(yè)首先面臨的是通風問題，在礦井生產(chǎn)過程中要有源源不斷的新鮮空氣送到井下各個作業(yè)地點，以供人員呼吸，以稀釋和排除

2、井下各種有毒有害氣體和礦塵，創(chuàng)造良好的礦內(nèi)環(huán)境，保障井下作業(yè)人員的身體健康和勞動安全。向井下供應(yīng)新鮮的空氣和良好的供風系統(tǒng)是分不開的，所以在礦井建設(shè)的過程中一定要設(shè)計優(yōu)良的通風系統(tǒng)，這樣不僅可以滿足井下供風的要求，還能很好的節(jié)約礦井通風的費用。</p><p>　　本文是針對礦井的建設(shè)，提出了行之有效的通風系統(tǒng)，采用兩翼對角式的通風方式，在采區(qū)采用軌道上山進新風，運輸上山回污風的通風方法，并起在工作面采用上行通風

3、。風別計算了通風容易時期和通風困難時期的風量和風壓，并以此為基礎(chǔ)選用了礦井主要通風機和電機，設(shè)計的通風系統(tǒng)滿足了礦井通風的要求。</p><p>　　值得一提的是，這是作者初次設(shè)計礦井通風系統(tǒng)，全憑自己的知識總結(jié)利用設(shè)計，沒有拷貝別人的既成成果，難免會有一些不太妥當之處，敬請指教。</p><p><b>　　一、礦井概況</b></p><p&g

4、t;<b>　　1．地質(zhì)概況</b></p><p>　　該礦井地處平原，地面標高+150m，井田走向長度5km，傾斜方向長度3.3km。井田上界以標高-165m為界，下界以標高-1020m為界，兩邊以斷層為界，井田內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定，井田可采儲量約1.08億噸。</p><p>　　井田有兩個開采煤層，為、，在井田范圍內(nèi)，煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角，各煤層厚度、間距及頂?shù)匕?/p>

5、巖性參見綜合柱狀圖1-1：</p><p>　　圖1-1 綜合柱狀圖</p><p>　　2．開拓方式及開采方法</p><p>　　礦井相對瓦斯涌出量為6.6，煤層有自然發(fā)火危險，發(fā)火期為16—18個月，煤塵有爆炸性，爆炸指數(shù)為36% 。根據(jù)開拓開采設(shè)計確定，采用立井多水平上下山開拓，第一水平標高-380m，傾斜長為825×2m，服務(wù)年限為27年，因為走

6、向較短，兩翼各布置一個采區(qū)。每個采區(qū)上山和下山部分各分為五個區(qū)段回采。每采區(qū)各布置一個綜采工作面和一個高檔普采工作面，工作面長度150m，區(qū)段平巷及區(qū)段煤柱15m，綜采工作面產(chǎn)量在煤層時為1620t/d，在煤層時為1935t/d，日進6刀，截深0.6m，高檔普采工作面產(chǎn)量在煤層時為1080t/d，在煤層時為1290t/d，日進4刀，截深0.6米，東翼還另布置一備用的高檔普采工作面。</p><p>　　采區(qū)軌道上

7、山均布置在k2煤層的底板穩(wěn)定細砂石中，區(qū)段回風平巷與運輸上山，區(qū)段運輸平巷與軌道上山采用石門連接，為了保證生產(chǎn)正常接替，前期東西兩翼各安排兩個獨立通風的煤層平巷掘進頭，后期東西兩翼各安排兩個獨立通風的煤層平巷掘進頭和一個巖石下山掘進頭。東西兩翼各有一個絞車房、變電所、火藥庫，亦需獨立通風。井為箕斗井提煤用，井為罐籠井升降人員、材料、矸石，也作為進風井用，并設(shè)有梯子間。</p><p>　　在開采的時候先開采煤層，

8、之后開采煤層，并且按照先上山開采后下山開采的順序。并且另普采和綜采面相互交替的順序，保證同一采區(qū)能夠同時向下推進。</p><p>　　部分巷道名稱、長度、支護形式，斷面幾何特征參數(shù)列入表1。</p><p>　　井內(nèi)的氣象參數(shù)按表3所列的平均值選取，除綜采工作面采用4－6工作制外，其它均采用三八工作制。</p><p>　　井下同時作業(yè)的最多人數(shù)為700人，綜采工

9、作面同時作業(yè)最多人數(shù)40人，高檔普采工作面同時作業(yè)最多人數(shù)60人。</p><p>　　二、礦井通風系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　礦井通風系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部風，它包含礦井通風方式、通風方法和通風網(wǎng)絡(luò)。</p><p><b>　　1．通風方式</b></p><p><b>　　1）通風方式簡介&l

10、t;/b></p><p>　　礦井通風方式是指進風井和回風井的布置，按照進、回風井的相對位置可以分為中央并列式（包括中央并列式和中央分列式）、對角式、混合式，以及分區(qū)式。各種通分系統(tǒng)的形式如圖2-1，優(yōu)缺點對比如表2-1：</p><p>　　表2-1 礦井通風系統(tǒng)分類</p><p><b>　　2）通風方式選擇</b></p&

11、gt;<p>　　在該礦中，由于井田長度為5km，明顯超出了4km，所以如果使用中央式，就一定會造成回風巷道太長，阻力增大，掘進專用通風巷道長等缺點，和采用兩翼對角式相比要多開掘2500m的階段回風大巷 ，而如果采用兩翼對角的方式，將回風井布置在兩翼的運輸上山的上邊界處，并用回風石門連通運輸上山和回風井。綜合考慮這些因素，提出了兩套通風系統(tǒng)方式：</p><p><b>　　方案一、兩翼對

12、角式</b></p><p>　　方案二、在初期采用中央分列式，后期采用中央并列式和中央分列混合式</p><p>　　下面對這兩種方式做技術(shù)和經(jīng)濟對比如下 ：</p><p>　　（1）安全因素比較：該礦井為低瓦斯礦井，但是煤塵爆炸指數(shù)為36%，煤塵的爆炸強度和爆炸指數(shù)的關(guān)系如表2—2：</p><p>　　表2—2煤塵爆炸指數(shù)

13、與爆炸性的關(guān)系</p><p>　　可見該煤塵具有很強的爆炸性。在通風設(shè)計時必須要予以充分考慮。如果采用方案二，則當發(fā)生煤塵爆炸是就可以危及整個礦井，但是如果采用方案一就可以很好的解決這一問題，將煤塵爆炸的危險限制在一翼。從這方面考慮才 用第二中通風方案會比第一種通風方案要好。</p><p>　?。?）通風難易程度：采用方案二時，在通風容易時期風流最短路線近似3325m，通風困難時期風流

14、經(jīng)過的最長距離大概為7475m；在采用方案一時，在通風容易時期風流的路程為2075m通風困難時期風流的最長路線大概為6225m，可見采用第一種通風方案的時候礦井的風流的路程比第二中多了1250米，導(dǎo)致通風阻力增大，不利于通風，并且這樣就在長久的同風過程中浪費電源。從這方面考慮采用第二種通風方案會比第一種要好。</p><p>　　（3）井巷工程量：在方案二中共需要掘進兩條回風大巷，長度共5000m，需要掘進兩條回

15、風井，長度總共845m；而在方案一當中就沒有必要掘進專門的回風大巷，需要掘進的兩條回風井總長度為630m。比較可見采用方案一可以減少井巷工程。</p><p>　?。?）初期投資：在方案一中由于要先開采兩條回風井，需要四個主要通風機（其中有兩個是備用的），而在方案二當中只需要建設(shè)一條回風井，需要兩個主要通風機，但是在方案一中需要開拓一條回風大行巷。需要詳細計算才能知道兩種方案的初期投資情況，根據(jù)以往經(jīng)驗可以知道方

16、案一可以節(jié)省初期投資，早產(chǎn)煤。</p><p>　　綜合上面各方面因素的比較，可以很容易選定方案一要優(yōu)于方案二，所以選用方案一。</p><p><b>　　2．礦井通風方法</b></p><p>　　通風方法一般根據(jù)煤層瓦斯含量高低，煤層埋藏深度和賦存狀態(tài)，沖擊層厚度，煤層自然發(fā)火性，小窯塌陷漏風情況、地形條件，以及開拓方式等綜合考慮確定。

17、通風方式分為壓入式、抽出式、抽壓混合式3類，其使用條件和優(yōu)缺點分析見表2—3。</p><p>　　表2—3 通風方式分類</p><p>　　由于該礦井地處平原，井田內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定，不存在小窯漏風情況，走向長度5000米，又由于煤的瓦斯相對涌出量為6.6，為了便于管理，通風安全，減少漏風，所以選用抽出式礦井通風方法。</p><p><b>　　3．通

18、風網(wǎng)絡(luò)</b></p><p>　　一般把礦井或采區(qū)通風系統(tǒng)中風流分流、匯合的線路結(jié)構(gòu)形式統(tǒng)稱為通風網(wǎng)絡(luò)。由于礦井開采方式和采區(qū)巷道布置不同，通風網(wǎng)絡(luò)連接方式也就不一樣。大致可風味串聯(lián)、并聯(lián)、角立案和復(fù)雜連接四縱類型。通風網(wǎng)絡(luò)圖和立體圖見附件1—4 。</p><p><b>　　三、采區(qū)通風系統(tǒng)</b></p><p>　　1．采

19、取進風上山與回風上山的選擇</p><p>　　一般來說，采區(qū)上（下）山至少要有兩條，即運輸上山和軌道上山，對生產(chǎn)能力大的采區(qū)可有三條或四條上山。只設(shè)兩條上山時，一條進風，另一條回風。新風流由大巷經(jīng)進風上（下）山、進風平巷進入采煤工作面，回風經(jīng)回風巷、回風上（下）山到采區(qū)回風石門。當采區(qū)生產(chǎn)能力大、產(chǎn)量集中、瓦斯涌出量大，上下多區(qū)段同時生產(chǎn)或采區(qū)有煤與瓦斯突出危險時，可增設(shè)專用的通風上山。</p>

20、<p>　　1）軌道上山進風，運輸機上山回風</p><p>　　如圖3—1所示，新鮮風流由進風大巷 →采區(qū)進風石門 →下部車場 →軌道上山……。故下部車場繞道中不設(shè)風門。軌道上山的上部及中部車場凡與回風巷連接處，均設(shè)置風門與回風隔離，為此車場航道要有一定的長度，以及決通風與運輸?shù)拿堋?lt;/p><p>　　2）運輸上山進風、軌道上山回風</p><p>

21、　　如圖3—2，運輸上山進風時，風流與煤流方向相反。運輸機上山的下部與進風大巷間必須設(shè)聯(lián)絡(luò)巷入風，禁止從溜煤眼進風。運輸上山的中部、上部與回風巷或回風上山連接的巷道中均設(shè)置風門或風墻。軌道上山回風，它與各區(qū)段回風巷與回風石門連通。為了將軌道上山與采區(qū)進風巷隔離，其下部車場中應(yīng)設(shè)兩道風門，風門間隔不應(yīng)小于一列車長度；否則運料與通風發(fā)生矛盾，風門易于被破壞或敞開，導(dǎo)致工作面風量不足，可能引發(fā)事故。</p><p>　

22、　3）兩種通風方式比較</p><p>　　軌道上山進風，新鮮風流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱影響，軌道上山的絞車房易于通風；變電所設(shè)在兩上山之間，其回風口設(shè)調(diào)節(jié)風窗，利用兩上山之間按風壓差通風。</p><p>　　輸送機上山進風，由于風流方向與運煤方向相反，易于引起煤塵飛揚，運輸煤炭釋放大量瓦斯，可使進風流的煤塵和瓦斯?jié)舛仍龃?，影響工作面的安全衛(wèi)生條件；輸送機設(shè)備所散發(fā)的熱量，使

23、風流溫度增高。此外須在軌道上山的下部車場內(nèi)安設(shè)風門，此外運輸?shù)V車來往頻繁，需要加強管理，防止風流短路。</p><p>　　該礦井的煤塵具有強爆炸性，所以運輸上山進風容易引起煤塵飛揚，并釋放出大量瓦斯，可使進風流中的煤塵和瓦斯?jié)舛仍龃?，給安全生產(chǎn)帶來了嚴重的隱患。所以在該礦井的設(shè)計中采用軌道上山進風，運輸上山回風的通風方式。</p><p>　　2．采煤工作面上行風與下行風的確定</

24、p><p>　　1）采煤工作面通風系統(tǒng)要求</p><p>　?。?）回采工作面要獨立通風。</p><p>　?。?）風流穩(wěn)定。在礦井通風系統(tǒng)中，回采工作面分支應(yīng)盡量避免處在角聯(lián)分支或復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)聯(lián)分支上；當無法避免時，應(yīng)有保證風流穩(wěn)定的措施。</p><p>　?。?）漏風少。應(yīng)盡量減小回采工作面的內(nèi)部及外部漏風，特別應(yīng)避免從外部向回采工作面

25、的漏風。</p><p>　?。?）會才工作面的調(diào)風措施可靠。</p><p>　?。?）保證風流暢通。</p><p>　　2）采煤工作面通風系統(tǒng)分類</p><p>　?。?）按照回采工作面回風方向分為上行通風和下行通風，他們的優(yōu)缺點比較如表3—1。</p><p>　　《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，煤層傾角大于12o工作

26、面都要采用上行通風。如果采用下行通風時，必須報礦總工程師批準，并遵守系列規(guī)定：</p><p>　　A．回采工作面風速不得低于1m/s。</p><p>　　B．機電設(shè)備設(shè)在回風道時，回采工作面回風道中瓦斯?jié)舛炔坏贸^1%，并應(yīng)裝有瓦斯自動報警斷電裝置。</p><p>　　C．應(yīng)有能夠控制逆轉(zhuǎn)風流、防止火災(zāi)氣體涌入金風流的安全措施。</p><

27、p>　　在煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險的、傾角大于12o的煤層中，嚴禁回采工作面采用下行通風。</p><p>　　表3—1 回采工作面上、下行通風適應(yīng)條件及優(yōu)缺點</p><p>　　由于煤層的傾角為15o，并且為了減少采用下行通風帶來的不必要的浪費，所以選用上行通風。</p><p>　?。?）按進、回風巷數(shù)目分類，見表3—2</p>

28、<p>　　表3—2 工作面通風方式</p><p>　　3）采煤工作面通風系統(tǒng)選定</p><p>　　由于該礦井要求東西兩翼各布置兩個工作面，所以在上下山的一側(cè)開采一個區(qū)段，沒有兩個臨近工作面同時開采的條件，所以不使用W型通風方式；Y型和E型有巷道在采空區(qū)，這樣給巷道的維護帶來困難，此礦為低瓦斯礦井所以不必要使用這樣方式來防止上隅角瓦斯超限，所以可以不使用這兩種通風方式，同樣

29、也不使用U型前進式通風方式。E型巷道要開采三條通風巷道，這樣開采是合理的，但是和U型后退式相比需要多開采一條巷道，所以在該礦井的通風設(shè)計中選用U型后退式。</p><p>　　四、通風設(shè)備的安全技術(shù)要求</p><p>　　按照有關(guān)原則，并根據(jù)現(xiàn)場科技人員的經(jīng)驗，可對通風設(shè)備提出以下幾點安全技術(shù)要求：</p><p>　　１主通風機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性能好，主通風機的穩(wěn)定性運

30、轉(zhuǎn)與否決定著礦井通風系統(tǒng)的安全可靠程度。</p><p>　?。餐L設(shè)備的自動監(jiān)控系統(tǒng)完備。主要通風機和局部通風機正常運轉(zhuǎn)很重要；風門失控會造成風流短路和通風系統(tǒng)紊亂，危及井下生產(chǎn)的安全。所以，它們要安裝自動監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　?。撤达L系統(tǒng)的靈活程度要高。進行反風是井下發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故時防止災(zāi)害擴大的重要設(shè)施，主要通風機必須安裝反風設(shè)施，并能在10min內(nèi)改變巷道內(nèi)風流方向且風

31、量不小于正常值的40％。</p><p>　　４防爆裝置要有很高的完善程度。它是防止瓦斯、煤塵爆炸傳播的有效方法。當?shù)V井開采煤塵具有爆炸性危險和瓦斯含量高的煤層時，其兩翼、相臨的采區(qū)、煤層和工作面，都要設(shè)置水棚或巖粉棚實行隔離。</p><p>　　五、通風附屬裝置及其安全技術(shù)</p><p>　　為了保證主扇運轉(zhuǎn)的安全可靠，除扇風機機體外，仍需設(shè)置一系列附屬裝置，

32、如反風裝置、防爆門、風硐和擴散器等。</p><p><b>　　1．反風裝置</b></p><p>　　礦井反風就是當?shù)V井發(fā)生突變的時候及時使風流反向，控制災(zāi)害和災(zāi)情的發(fā)展的應(yīng)變措施。反風裝置就是使正常風流反向的設(shè)施。當進風井附近和井底車場發(fā)生火災(zāi)或瓦斯煤塵爆炸時，為了避免大量的CO和CO2等有害氣體進入采掘空間，危及井下工人的生命安全，則利用反風裝置迅速使風流逆

33、轉(zhuǎn)。本設(shè)計選取2K58型軸流風機，這種風機反轉(zhuǎn)后的風量可以達到正常時期風量的40%，故不須設(shè)置反風裝置進行反風。</p><p>　　本礦每年進行反風演習(xí)一次，每季度都要檢查反風功能，保證隨時可用。</p><p><b>　　2．防爆門</b></p><p>　　為保護風機，在風井井口設(shè)置鐘形防爆門。防爆門放入井口圈的凹內(nèi)，槽中盛水以防漏風

34、，深度必須大于防爆門的內(nèi)外壓差。如圖8-1所示</p><p>　　圖 5-1 立井井口防爆蓋示意圖</p><p>　　1-防爆井蓋；2-密封液槽；3-滑輪；4-平衡重錘；5-壓腳；6-風硐</p><p><b>　　3．擴散器</b></p><p>　　本設(shè)計選用由圓錐形內(nèi)筒和外筒構(gòu)成的環(huán)狀擴散器，它可以

35、將風機出口的大部分速壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，以減少風機出風口的速壓損失，提高風機的靜壓。如圖8-2所示</p><p>　　圖5-2 軸流式通風機擴散器</p><p><b>　　4．風硐</b></p><p>　　風硐是礦井主扇和出風井之間的一段聯(lián)絡(luò)巷道，風硐通風量很大，其內(nèi)外壓差較大，因此要特別注意減小風硐阻力和防止漏風。</p>