矿井通风安全设计及安全技术措施Word文档下载推荐.docx
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2、已有井筒利用的可靠性和合理性
本设计充分利用了原有井筒,作为矿井升级改造后的进回风井,可靠合理。
二、风井数目、位置、服务范围及服务时间
本设计确定进风井三个,即主斜井、扇底平硐、排矸斜井,回风井一个,即回风斜井。
进、回风井服务于全矿井,服务年限为矿井服务年限。
三、掘进通风及硐室通风
矿井设计采区布置涉及到三采区与四采区,布置有回采工作面四个,一个综采10#煤工作面,一个综采准备工作面,一个高档普采9#煤工作面,一个高档普采准备工作面;
掘进工作面四个,两个10#煤综掘工作面、两个9#煤炮掘工作面。
掘进工作面采用压入式通风,综掘工作面配备FBDNO6.0-2*11型局扇,其吸风量为160-280m3/min;
炮掘工作面配备FBDNO6.0-2*11型局扇,其吸风量为160-280m3/min;
回采工作面采用全负压通风,独立通风系统;
掘进工作面采用局部通风机压入式通风方式。
设计中央变电所和主水泵房联合布置在主斜井底,采用并联通风;
采区变电所采用半圆拱断面,独立通风。
四、矿井风量、风压、及等积孔
1、矿井总需风量计算
按回采工作面、掘进工作面、机电峒室及其它井巷用风量之和进行计算:
Qcf矿=(ΣQcf采+ΣQcf掘+ΣQcf峒+ΣQcf其它)×
Kap
式中:
Qcf矿──矿井需要总风量m3/min;
ΣQcf采──回采工作面实际需风量之总和m3/min;
ΣQcf掘──掘进工作面实际需风量之总和m3/min;
ΣQcf峒──峒室实际需风量之总和m3/min;
ΣQcf其它─其它风巷实际需风量之总和m3/min;
Kap──矿井通风系数,根据采矿工程设计手册,该矿采用分列式通风,井型1200kt/a,K矿通取1.15;
2、按井下同时工作的最多人数计算,每人每分钟供风量不得少于4m3。
Qcf矿=4×
N×
式中:
N──井下同时工作的最多人数,138人;
Kap──矿井通风系数,取1.1;
K矿通=4×
138×
1.1=608m3/min
3、回采工作面实际需风量
、按工作面同时工作的最多人数计算,每人每分钟供风量不得少于4m3。
Qcf采=4×
Kap式中:
Qcf采----采煤工作面需风量,m3/min;
N-----工作面同时工作的最多人数,30人;
Kap----矿井通风系数,取1.1;
Qcf=4×
kf1i-=4×
30×
1.1=132m3/min
⑵、按CH4涌出量计算
采煤方法
Kgfi
机采工作面
炮采工作面
1.2~1.6
1.4~2.0
Qcf采=100qcgKgfi式中:
表1各种采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数
Qcf----采煤工作面需风量,m3/min;
qcg----回采工作面瓦斯绝对涌出量;
根据2018年瓦斯鉴定结果我矿9#与10#回采工作面最大瓦斯绝对涌出量为0.75m3/min。
Kgfi----回采工作面通风系数,取1.6;
100---回采工作面瓦斯浓度不超过1%的换算系数。
Qcf采=100×
0.75×
1.6=120m3/min;
(3)、按CO2涌出量计算
Qcf采=67×
qccCO2×
Kgfi式中:
qccCO2----采煤工作面回风流中平均绝对CO2涌出量,根据井下测定数据,9#煤取0.5m3/min;
10#煤取0.6m3/min;
Kgfi----采煤工作面CO2涌出不均匀的备用风量系数,取1.6;
67----按采煤工作面回风流中CO2的浓度不超过1.5%的换算系数;
10#Qcf采=67×
0.6×
1.6=64.32m3/min
9#Qcf采=67×
0.5×
1.6=53.6m3/min
(4)、按气象条件计算
Qcf采=60×
70%×
Scf×
Vcf×
KchKcl式中:
Qcf采------采煤工作面需风量,m3/min;
Vcf-----与回采工作面温度相适宜的风速,工作面温度在18℃~22℃之间时,适宜风速为1.3m/s;
Scf-----回采工作面平均有效断面积,按照最大和最小断面10#煤综采工作面最大断面积为10#Scf=8.05m2;
9#煤高档普采工作面最大断面积9#Scf=4.64m2;
Kch------回采工作面采高调整系数,10#煤采高2.3m,取1;
9#煤采高1.1m,取1;
Kcl------工作面长度风量系数,工作面长度120-150m时,工作面长度风量系数取1.1;
10#Qcf采=60×
8.05×
1.3×
1×
1.1=484m3/min;
9#Qcf采=60×
4.64×
1.1=279m3/min;
采煤工作面进风流气温(℃)
采煤工作面风速(m/s)
<
15
15~18
18~20
20~23
0.3~0.5
0.5~0.8
0.8~1.0
1.0~1.5
表2采煤工作面空气温度与风速对应表
采煤工作面长度(m)
工作面长度风量系数(Kcl)
50~80
80~120
120~150
150~180
>
180
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.30~1.40
表3采煤工作面长度风量系数表
(5)按风速进行验算
根据上述4项计算得出气象条件计算的需风量最大,9#煤高档普采工作面需风量为279m3/min,根据山西省政府有关规定,回采工作面配风量不得低于400m3/min,故9#煤高档普采工作面需风量为400m3/min;
10#煤综采工作面需风量为484m3/min。
按最低风速0.25m/s;
最高风速4m/s验算:
0.25×
60Scf≤Qcf采≤4×
60Scf
10#煤综采工作面120.75m3/min≤484m3/min≤1932m3/min;
9#煤高档普采工作面69.6m3/min≤400m3/min≤1113.6m3/min;
经风速校验,回采工作面所计算的需风量满足《煤矿安全规程》要求;
最后得出9#煤高档普采工作面的需风量为400m3/min,10#煤综采工作面需风量为484m3/min。
根据2019年度采掘计划安排上半年三采区100304回采面与四采区100404、090404回采面交替作业,下半年三采区090305、100305回采面与四采区100404、090404回采面交替作业。
根据2019年采掘计划安排回采工作面全年分为两个采区交替作业,即三采区与四采区,每个采区分别同时布置上下两个9#与10#回采工作面。
故:
本年度ΣQcf采=1768m3/min;
4、掘进工作面风量计算
(1)、按工作人员数量计算
Qhf掘=4njKap式中:
9#Qhf掘=4nj=4×
6×
1.15=27.6m3/min
10#Qhf掘=4nj=4×
13×
1.15=59.8m3/min
4—每人每分钟供给的最低风量,m3/min;
nj—掘进工作面同时工作的最多人数,炮掘工作面最多人数6人,综掘工作面最多人数13人;
Kap----矿井通风系数,取1.15;
(2)、按瓦斯涌出量计算
Qhf掘=100×
qhg×
khg式中:
Qcf掘----掘进工作面需风量,m3/min;
qhg—根据2018年瓦斯鉴定结果矿井掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量,为:
0.21m3/min。
khg—--掘进工作面因瓦斯涌出不均匀的备用系数,取Kd=2.0
100---掘进工作面瓦斯浓度不超过1%的换算系数。
0.21×
2=42m3/min;
Qhf掘=67×
qhgCO2×
kd式中:
Qcf掘------掘进工作面需风量,m3/min;
qhgCO2-------掘进工作面回风流中平均绝对CO2涌出量,根据井下测定数据,9#煤取0.4m3/min;
10#煤取0.5m3/min;
68---按掘进工作面回风流中CO2的浓度不超过1.5%的换算系数;
kd—--掘进工作面因CO2涌出不均匀的备用系数,取Kd=2.0
9#Qhf掘=67×
0.4×
2=53.6m3/min;
10#Qhf掘=67×
2=67m3/min;
(4)、按炸药量计算
Qhf掘≥25Aj式中:
Aj──掘进工作面一次爆破的最大炸药用量,取6kg;
Qhf掘≥150m3/min
(5)、按局部通风机吸风量计算
10#煤综掘工作面配备FBD№6.0-2X11KW型局扇,根据实际经验风机最大吸风量取230m3/min,9#煤炮掘工作面配备FBD№6.0-2X11KW型局扇,根据实际经验风机最大吸风量取230m3/min。
Qhf掘=Q局吸+60VSj式中:
Q局吸---局部扇风机额定吸风量,最大取230m3/min;
V----防止吸循环风的最低风速,取0.25m/s;
Sj----巷道的平均有效断面积,9#顺槽Sj=4.64m2,10#顺槽Sj=8.8m2;
10#顺槽Qhf掘=230+60×
8.8×
0.25=362m3/min
9#顺槽Qhf掘=230+60×
0.25=300m3/min
(6)、按风速进行验算
根据上述5项计算得出按局部通风机吸风量计算的需风量最大,9#煤顺槽掘进工作面的最大需风量为300m3/min;
10#煤顺槽掘进工作面最大需风量为362m3/min;
按《煤矿安全规程》煤巷、半煤岩巷掘进工作面的风量应满足;
最低风速0.25m/s;
0.25×
Sj≤Q掘≤4×
Sj式中:
10#Qhf掘132m3/min≤362m3/min≤2112m3/min
9#Qhf掘69.6m3/min≤300m3/min≤1113.6m3/min
经风速校验,根据局部通风机的吸风量计算所得的需风量为最大,同时掘进工作面所计算的需风量满足《煤矿安全规程》要求;
最后得出9#煤炮掘工作面的需风量为300m3/min;
10#煤综掘工作面需风量为362m3/min;
根据2019年采掘计划安排掘进工作面全年分为两个采区作业,即三采区与四采区,每个采区分别同时布置上下两个9#与10#掘进工作面。
本年度ΣQcf掘=1324m3/min;
5、峒室风量计算
井下独立通风的硐室为消防器材库、煤库、三、四采区变电室和水仓,按经验值取为120m3/min;
按照井下同时布置六个硐室配风。
故本年度ΣQcf硐=720m3/min
6、其它风巷所需量计算:
井下其它巷道所需风量按照巷道最低风速进行计算不低于150m3/min的要求;
三采区布置有一个巷道尾部;
四采区布置有一个巷道尾部;
按照最多同时布置两个巷道尾部配风;
。
故本年度ΣQcf其它=300m3/min
7、采区需风量计算:
式中:
Qp——采区所需总风量,m3/min;
∑Qpfi——该采区内各采煤工作面和备用工作面所需风量之和,m3/min;
∑Qpdi——该采区内各掘进工作面所需风量之和,m3/min;
∑Qpri——该采区内各硐室所需风量之和,m3/min;
∑QPei——该采区内其他用风巷道风量之和,m3/min;
kap——包括采区的漏风和配风不均匀等因素的备用风量系数。
取1.1。
Q三采区=(484+400+362+300+120+120+150)×
1.1=2130m3/min
Q四采区=(484+400+362+300+120+120+150)×
1.15=2130m3/min
8、根据2018年度采掘计划安排本年度矿井最大需风量计算为:
=(1768+1324+720+300)×
1.1
=4524m3/min
故本年度矿井总需风量为:
Qcf矿=4524m3/min
根据2018年12月5日我矿实测矿井总进风5060m3/min矿井总回风5252m3/min;
矿井负压1.96kpa;
矿井等积孔为2.35m2;
通风难易程度为容易。
说明:
全矿井实际进风量完全满足本年度矿井安全生产的要求,同时满足采掘计划关于配风量的要求。
矿井各作业地点配风量表
工作面名称
理论配风量
(m3/min)
合计配风量
三采区
2个掘进工作面(9#10#)
662
2130
三采区变电室
120
三采区水仓
100304回采工作面
484
090304回采工作面
400
巷道尾部
150
四采区
2个备采面(090404、100404)
884
2个掘进工作面(090406、100406)
四采区水仓
四采区变电室
其它
消防器材库
264
煤库
矿井总需风量
4524
(二)、矿井通风阻力计算
根据山西省晋中灵石煤矿有限公司2018年矿井通风阻力测定报告
1、矿井系统阻力
Pa
——矿井单一系统理论值,Pa;
——风机房水柱计读数(负压),Pa,根据实测值取1890Pa;
V——风硐内测压断面的平均风速,m/s;
——风硐内风流的空气密度,kg/m3,取1.0732kg/m3。
=1890-0.5×
1.0732×
(85/11.66)2+28.8=1890.28Pa
2、矿井通风系统的测定误差计算
——相对误差,%。
hr1=1856.92Pa,hr2=1915.41Pa。
3、根据上述公式,对本次测定各线路结果检验如下:
(1)100304回采工作面:
=1.8%
(2)090404回采工作面:
=1.3%
对于通风阻力为500—3000Pa的中小阻力矿井,若φ≤10%,则认为测定是正确的。
本次通风阻力测定结果正确,测定结果可作为矿井通风系统分析的依据。
4、矿井风阻和等积孔的计算
矿井等积孔:
矿井风阻:
全矿井通风难易程度为容易-中等
矿井通风系统及网络见插图。
五、通风设施、防止漏风和降低风阻的措施
矿井设计井下主要通风设施有风门、调节风门、密闭等。
1、风门
矿井在投产时,在首采工作面材料绕道修筑有风门,修筑风门应符合下列要求:
(1)、设计采用自动风门,采用钢板制作,规格2000×
1500mm,正反向各设两道;
风门下部钉设胶皮挡风,风门要严密,防止跑漏风。
(2)、门前后5m内支护完好,门墙厚不小于0.45m,四周掏槽深0.2~0.3m;
(3)、结构严密,向关门方向倾向80~85°
(4)、主要进回风巷之间应设2道连锁的正向风门和2道反向风门。
2、调节风门
调节风门采用木、金属混合材料制作,门前后5m内支护完好,门墙厚不小于0.45m,四周掏槽深0.2~0.3m,掏到实处,结构严密,漏风少,向关门方向倾向80~85°
其它联络巷砌筑永久性闭墙。
3、密闭墙
矿井井下存在有采空区,对采空区设计采用永久性密闭墙。
具体要求:
闭墙顶底需掏槽,槽深在煤中不得小于1m,岩石中不小于0.5m,厚度不少于1m,采用不燃性材料砌筑,墙无裂隙,墙内外5m内支护完好,应设U型放水管。
4、通风设施、防止漏风和降低风阻的措施
⑴、矿井采用分列式通风,主斜井、扇底平硐、排矸斜井进风,回风斜井回风。
进风井位于上风侧,不受污染。
⑵、在首采工作面材料绕道修筑有风门,结构严密,漏风少,其它联络巷、采空区砌筑永久性闭墙。
⑶、掘进工作面设计采用独立正压通风系统。
⑷、回采工作面采用后退式,确保风流不经过采空区。
5、通风安全技术措施:
(1)、强化矿井通风管理,回采工作面采用全负压独立通风;
掘进工作面采用局部通风机压入式通风,确保各个采掘工作面的风量达到设计要求;
(2)、加强矿井通风设施的管理;
加强回采工作面风门、风窗的管理;
加强掘进工作面的局部通风机、风筒的管理,使各个作业地点风量满足设计要求;
(3)、掘进工作面风筒铺设最后一条风筒出口距工作面距离不得超过5米;
(4)、设专人对局扇、风筒进行管理,局扇的安装地点、安装位置、风筒悬挂、风筒对接符合设计要求;
(5)、加强矿井旬度测风,严格执行配风计划确保采掘工作面有效风量达到设计要求。
(6)、瓦检员必须按规定检查采掘工作面、上隅角、回风流的瓦斯及有害气体浓度,如发现瓦斯及有害气体超限要立即停止作业及时撤出所有作业人员。
(7)、局部通风机必须执行“三专两闭锁”和双风机双电源自动切换。
(8)、防灭火措施:
要坚持“预防为主,消防并举”的原责,严格控制引火火源,杜绝外因火灾发生。
建立以黄泥灌浆为主,喷洒阻化剂防灭火为辅的综合防灭火系统;
及时对回采工作面采空区以及其他易自燃区域的煤体自燃发火问题进行处理。
(9)、建立束管监测系统,对主要防火区域进行持续监测;
根据监测结果及时采取相应的防灭火措施消除隐患。
经过对自然火灾标志气体的确定和分析,及时预测预报发火点的温度变化,为煤矿自然火灾和矿井瓦斯事故的防治工作提供科学依据。
监测系统在地面设监测、分析中心,通过束管采集工作面的气体,用抽气泵抽至地面监测室进行分析,达到安全生产的目的。
(10)、加强密闭管理,按照瓦斯检查制度做好密闭前后有害气体的检查管理工作。
(11)、加强矿井防尘工作,对井下各主要进、回风大巷和进回、风顺槽加大防尘力度,加强各种转载点喷雾与巷道喷雾的检修维护工作。
(12)、加强仪器仪表的发放和使用管理工作,做好各种仪器仪表的检测效验工作,及时更换光学瓦检仪的易损件及药品,确保检查结果的准确性。
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