V吉寧煤礦的礦井通風系統(tǒng)計算設計案例例目錄TOC\o"1-3"\h\u4270吉寧煤礦的礦井通風系統(tǒng)計算設計案例 16104第一章礦區(qū)概況及井田地質特征 2217701.1礦區(qū)概述 2252991.1.1基本情況及自然地理 2289401.1.2井田位置及交通 2185771.2井田地質特征 31631.2.1礦井地質構造 333211.2.2煤質 3145951.2.3瓦斯 4137441.2.4煤塵與煤的自然 485691.2.5河流水系 4194931.2.6水文地質 41983第二章礦井通風 5207382.1礦井通風系統(tǒng)的確定 5133622.1.1礦井通風設計的依據及礦井通風系統(tǒng)選擇 5297412.1.2礦井通風系統(tǒng)的選擇 5174822.1.3礦井主扇的選擇 6321852.2礦井風量計算 716082.2.1工作面所需風量的計算 7305842.2.2備用工作面需風量 9181752.2.3掘進工作面需風量 9256172.2.4硐室所需風量的計算 11192232.2.5其他巷道所需風量 11306572.2.6礦井所需總風量的計算 11141452.2.7風量的分配 12礦區(qū)概況及井田地質特征1.1礦區(qū)概述1.1.1基本情況及自然地理井田的自然地理坐標為：東經：121°23′76″～121°42′53″，北緯：39°41′23″～39°53′06″。井田北邊的邊界旁有中煤華晉有限責任公司，井田東南邊的邊界是天潤集團，西面為黃河，黃河以西為陜西。地質報告資料中寫道，2#13651萬噸的煤資源儲量,8298.7萬噸可采儲，可采年限為19.8年。礦井于2010年7月23日開啟建設工程，2015年1月2日開啟試運營階段，2016年12月7日吉寧煤礦從基建礦成為生產礦，山西煤礦安全監(jiān)察局核定生產能力252萬t/a，359萬噸/年是礦井核定通風能力。1.1.2井田位置及交通吉寧礦井的位置是在離鄉(xiāng)寧縣城南西方向大約30km路程的位置，是棗嶺鄉(xiāng)的行政區(qū)劃。井田位于209國道以東12公里處，井田以北30公里至咸寧縣，209國道以南15公里至河津市中心，108國道和南同蒲鐵路至吉寧礦，臨汾市距井場110公里。臨汾市在距井田110km的地方，運城市則在煤礦南方的的130km處，交通十分便利。圖1.1井田交通及位置1.2井田地質特征1.2.1礦井地質構造河東煤田南邊，呂梁山的南邊是吉寧煤礦。東北向構造帶對它造成影響，北東方向偏向北西方向的傾斜的單斜構造是井田的總體走向，地層的傾斜角度為6-10°。1.2.2煤質井田內可采煤層為2#煤，地質情況及煤質特性如下：2#煤的位置在山西的南方,所有煤層是穩(wěn)定的、可以開采的。5.69-7.20m是煤層全部的厚度，平均是6.29m，含0層夾矸或1層夾矸或者2層夾矸，大多數煤層區(qū)域含1層夾矸。60%左右的構成是泥巖，泥巖的長度大都是1.70-3.20m，泥巖是底板的主要構成組織，厚度是2.20-3.50m。1.2.3瓦斯1、礦井瓦斯情況在2018年當中。2.56立方米每噸是相對二氧化碳涌出量，是CO2的絕對涌出量是1.62m3/min，為相對瓦斯涌出量是41.38m3/t，是礦井絕對瓦斯涌出量是26.18m3/min，是高瓦斯礦井。2、2#煤層瓦斯壓力及透氣性2011年5月中國礦業(yè)大學礦山開采重點實驗室煤層基礎參數測定結果為：瓦斯壓力（絕對壓力）0.42MPa的2#煤層，并根據實測瓦斯壓力和推算瓦斯壓力計算煤層透氣性系數值為0.054m2/（MPa2.d），煤層透氣性系數經計算得出均小于0.1m2/（MPa2.d），，根據《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》中條款可知，原煤中瓦斯含量8.5m3/t是較難抽放。所以2#煤層抽放難度是較難抽放。1.2.4煤塵與煤的自然19.29%是2號煤塵爆炸指數，具有爆炸性危險的是2#煤層產生的煤塵。1.2.5河流水系地表水所屬于黃河水系，在井田內。寧河位于井田西北邊緣是區(qū)內的主要水系，及南部邊緣的較大沖溝，平時是溪流，雨季出現洪水注入黃河，其他為沖溝，雨季水流直接匯入黃河。1.2.6水文地質正常的礦井的涌水量為82m3/h，最大涌水量為107m3/h。該礦曾在2008年10月29日，透水初期涌水量為600m3/h，20天后涌水量為200m3/h，2009年6月至今涌水量為8.3m3/h左右，為目前礦井涌水主要來源，礦井內主要水災是礦井內采空區(qū)積水。水文地質屬于是中等類型。礦井通風2.1礦井通風系統(tǒng)的確定2.1.1礦井通風設計的依據及礦井通風系統(tǒng)選擇礦井通風設計所依據的主要資料包括：1、地質報告中提供的開采條件，如煤層賦存的多少、礦井瓦斯的各個等級、各煤層瓦斯的相對涌出量和絕對涌出量及涌出形式、自燃發(fā)火期及發(fā)火期、煤層包扎星級包扎指數、礦區(qū)地面氣候、低溫參數及常年主導風向、礦區(qū)地形地質圖；2、礦井開發(fā)設計資料，如礦井設計能力、礦井開發(fā)方式、各層壽命、初步設計確定的開發(fā)道路和采區(qū)布置圖、采煤方式、采面生產分布、采面與生產面比例、生產和備用采面數量等。2.1.2礦井通風系統(tǒng)的選擇礦井通風系統(tǒng)包括供風井和回風井的布置，即礦井風機的工作方式，以及由許多通風井和交叉口組成的通風網絡。該礦的初步設計能力為每年25.2萬噸。礦井的相對開采量為15.66立方米/噸，絕對開采量為54.46立方米/分鐘，屬于高產瓦斯。主要大巷均沿巖層掘進，采區(qū)三條上山在煤層內布置，直接在三條上山兩側布置區(qū)段。應考慮以下因素：1、自然因素：煤巖的狀況和狀態(tài)，距地面的距離大小，頁巖層的距地面大小，甲烷的濃度。2.經濟因素：豎井技術的建設成本、運行通風的成本、工廠和設備的成本。根據上述通風方式的選擇，結合本礦的實際條件，提出如下若干種通風方式，見表2.1。表2.1通風方式比較根據以上分析，確定初期技術可行的方案為中央并列式。2.1.3礦井主扇的選擇抽出式和壓入式是煤礦主扇的工作基本方法。對比如下：1、抽出式主扇形成低于正常氣壓的風流，當主扇因某些原因而停止工作時，使得低于正常氣壓的風流變的更加的大，可以使得礦井瓦斯的涌出量減少，使礦區(qū)更安全；壓入式風機成大于正常氣壓的風流，當主扇因某些原因而停止工作時，使得大于正常氣壓的風流變的更加的小，可以使得礦井瓦斯的涌出量變大，從而使礦區(qū)瓦斯涌出更危險；2、如果能避免整個通風系統(tǒng)的泄露，壓入式風機的尺寸和通風功率的成本要比抽出式低。；綜上考慮，確定該礦井采用抽出式通風。2.2礦井風量計算由內向外、有里向表是實際運算要求時風量計算的原則，先從各用風地點、工作面、備采面、掘進面、火藥庫、避難硐室和中央變電所、水泵房開始，有里向表，先將各個用風地點的風量計算出來再用計算值乘以1.2倍就是各地的實際風量。跟著風流運行的網路，遇到風流分叉的地點，加上其他風路流過來的風量，還有之前流過來的風路中的風量，作為風路的總風量。直到走到進風井確定到了總風量的大小。2.2.1工作面所需風量的計算每個回采工作面實際需要風量，應按瓦斯涌出量、工作面氣溫、風速和人數等規(guī)定分別進行計算，然后取其中最大值。1、按沼氣涌出量計算根據《礦井安全規(guī)程》規(guī)定，按工作面回風巷風流中沼氣的濃度不超過1%的要求計算。即：Qai式中： QqaiQ2、按工作面溫度選擇適宜的風速計算溫度與風速應符合下列要求，見表2.2。表2.2回采工作面氣溫與風速的關系表回采工作面的空氣溫度/℃回采工作面的風速/m·s?1＜150.3～0.515～180.5～0.818～200.8～1.020～231.0～1.523～261.2～1.8按下式計算：Qai式中：VSai故，工作面風量：Q=2021.6m3/min3、回采工作面同時作業(yè)人數計算需風量Qai式中：QK——風量備用系數，取1.25故，工作面風量：Qai=4×26×1.25=130m3則，工作面面供風量為Qai=2021.6m34、按風速進行驗算按照4m/s為最高風速，0.25m/s為最低風速進行驗算。QQ經計算得:Qmin=0.25×60×3.75×(2.29-0.3)=332.94m3Qmax=4×60×3.75×(2.29-0.3)=5391m3由風速驗算可知，設計礦井選用的Q=2021.6m3/min，大于332.94m3/min，小于5391m3/min，因此滿足風速要求。2.2.2備用工作面需風量按式7-6計算：Q備式中：Q故：Q備==1010.8m32.2.3掘進工作面需風量1、按沼氣涌出量計算根據《礦井安全規(guī)程》規(guī)定，按沼氣的濃度不超過1%計算。即：Qbi式中：QK故，掘進面需風量（按每月掘進300m進行計算）：Qbi=100×2.48×1.5=972m32、按局部通風機計算需要風量Qbi式中：IK可得，煤巷掘進工作面Qbi=150×1×1.2=180m33、按照同時作業(yè)人數計算需要風量Qbi式中：N故，Qbi=120m3以上三種方法可知計算需風量的最大值是：Qbimax=972m34、按風速進行驗算：根據《礦井安全規(guī)程》規(guī)定，采煤工作面最低風速為0.25m/s，最高風速為4m/s的要求進行驗算。QminQmax經計算得:Qmin=0.25×60×15=225m3Qmax=4×60×15=3600m3由風速驗算可知，Qbi大符合風速要求。綜上所述，3個掘進工作面的總風量:∑Qbi=972×3=2916m3/min2.2.4硐室所需風量的計算并根據實際經驗可知：1、中央變電所配風量：269m3/min；2、火藥庫配風量：150m3/min；3、中央水泵房配風量：120m3/min4、避難硐室配風量：187.5m3/min故，∑Qci=722.5m3/min。2.2.5其他巷道所需風量Qd式中:Qd=2021.6+2916+722.5×5%≈283.2m32.2.6礦井所需總風量的計算按照實際需風量計算總風量：式中：QQK故，Q全礦=（2021.6+1010.8+2916+722.5+283.2）×1.2=8349.12m32.2.7風量的分配1、配給風量須符合有關規(guī)定。見表2.3。表2.3井巷中的允許風流速度井巷名稱準許風速/m·s?1最低最高無提升設備的風井和風硐15轉為升降物料的井筒12風橋10升降人員和物料的井筒8主要進、回風道8架線電機車巷道8運輸機巷道、采區(qū)進、回風道0.256回采工作面、掘進中的煤巷和半煤巖巷0.254掘進中的巖巷0.154其它人行巷道0.152、要符合井下空氣成分濃度要求的規(guī)定1)在新串聯摻入的空氣量中，甲烷氣體的濃度占比不可以超過空氣的0.5%。在采掘工作面的新進風流中，氧氣的濃度含量必需大于空氣中的大于20%，二氧化碳的濃度含量必需大于空氣中的小于0.5%。其他有害氣體不超過所規(guī)定的安全濃度。2）有害氣體的濃度不超過所規(guī)定的濃度。具體見表2.4表2.4有害氣體最高允許濃度氣體名稱最高允許濃度/%CH40.5CO0.0024NO20.00