实用型第六章通风与安全doc.docx
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实用型第六章通风与安全doc
第六章通风与安全
第一节概况
一、瓦斯、煤尘、煤的自燃性及地温
1.瓦斯
根据陕西省煤炭生产安全监督管理局《关于2014-2015年度第二批瓦斯等级鉴定结果的通知》(陕煤局发[2015]48号),2014年度红石岩煤矿瓦斯相对涌出量2.72m3,CO2相对涌出量2.46m3/t;瓦斯绝对涌出量6.28m3/min,CO2绝对涌出量5.68m3/min,矿井瓦斯等级为瓦斯矿井。
综上分析,六采区开采时,煤层瓦斯含量较低。
2.煤尘爆炸性
根据2012年3月陕西煤矿安全装备检测中心提交的本矿井2号煤层《煤尘爆炸性、煤自燃倾向性检验报告》,煤尘有爆炸危险性。
3.煤的自燃倾向性
根据《煤尘爆炸性、煤自燃倾向性检验报告》,2号煤层属易自燃煤层。
4.地温
本矿井地温正常,无地热灾害。
二、矿井通风现状
1.通风方式及方法
本矿井现开采井田西南部的四采区,根据井筒及采区相对位置,矿井采用分区式通风方式,机械抽出式通风方法。
2.通风系统
本矿井主斜井、副斜井、副平硐及原二号风井进风,三号回风斜井回风。
通风系统为:
主斜井、副斜井及副平硐进风→集中带式输送机大巷、+880轨道运输石门、910轨道运输巷、一二运输大巷→南翼带式输送机大巷及轨道运输大巷→12407工作面带式输输送机巷→12407综采工作面。
12407综采工作面污风→12407工作面回风巷→南翼回风大巷→总回风巷→三号回风斜井→地面。
3.主要通风机
三号回风斜井安设两台BDK54-8-№23/132×2型防爆对旋轴流式通风机,1台工作,1台备用。
每台通风机配套2台YBFe355-8型隔爆电动机,每台电动机功率132kW,装机功率2×132kW,电压380V,同步转速750r/min。
风量范围70~100m3/s,负压范围900~1600Pa。
通风机使用良好。
第二节矿井通风
一、矿井通风系统
1.通风方式及方法
本矿井井下共布置一个采区开采,采区内装备两个长壁综合机械化采煤工作面。
根据井筒与六采区相对位置,六采区开采时,矿井采用分区式通风方式,机械抽出式通风方法。
2.通风系统
主斜井、副斜井、副平硐及原二号风井进风,三号回风斜井回风。
矿井通风系统为:
主斜井、副斜井及副平硐进风→集中带式输送机大巷、+880轨道运输石门、910轨道运输巷、一二运输大巷→南翼带式输送机大巷及轨道运输大巷→六采区带式输送机巷、轨道运输巷→603/611综采工作面带式输输送机巷、轨道运输巷→各综采工作面。
工作面污风→603/611综采工作面回风巷→六采区回风巷→总回风巷→三号回风斜井→地面。
二、井筒数目、位置及服务范围
六采区开采时,矿井现有井筒位置、功能均保持不变,无新增井筒。
三、采掘工作面及硐室通风
1.采煤工作面通风
六采区采煤工作面实行独立通风,采用“两进一回”通风系统,即工作面带式输送机巷和轨道运输巷进风,工作面回风巷回风,回风风流直接引入六采区回风巷。
2.掘进工作面通风
掘进工作面实行独立通风,采用局部通风机压入式通风。
3.硐室通风
采区变电所采用独立通风系统;其它硐室采用负压通风,深度不超过6m硐室采用扩散通风。
四、矿井风量、负压及等积孔
矿井风量
矿井需要的风量分别按井下同时工作的最多人数计算和按采煤、掘进、硐室及其它用风地点实际需要风量的总和计算,并取其中的最大值。
矿井需风量计算如下:
1.按井下同时工作的最多人数计算
Q=4NK/60=4×100×1.15/60=7.7m3/s
式中:
Q—矿井总供风量,m3/s
N—井下同时工作最多人数,取100人
K—矿井通风系数,中央分区式通风系统,取1.15
4—每人每分钟供风量
2.按井下采煤、掘进、硐室和其它工作地点实际需风量总和计算矿井总风量
六采区开采时,井下布置两个综采工作面及三个综掘工作面;独立通风硐室为采区变电所,本次设计在六采区设置一个采区变电所,仍在利用的还有二采区变电所及九采区变电所,故井下共3个采区变电所。
Q矿=(ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ车+ΣQ其它)×K矿通
式中:
ΣQ采——回采工作面需风量之和,m3/s;
ΣQ掘——掘进工作面需风量之和,m3/s;
ΣQ硐——独立通风硐室需风量之和,m3/s;
ΣQ其它——除了采煤、掘进和硐室地点外其他井巷需风量之和,按前四项总和的5%考虑,m3/s;
K矿通—矿井通风系数,分区式取1.15
综采工作面需风量计算
1中厚煤层采煤工作面
a.按瓦斯(或二氧化碳)涌出量计算
Q综采=100×q采×Kd
式中:
Q采—采煤工作面实际需风量,m3/min;
q采—采煤工作面绝对瓦斯涌出量;
q采=75×104×2.72/(330×24×60)=4.29m3/min;
Kd—工作面因瓦斯涌出不均匀备用风量系数,机采工作面取1.2~1.6。
Q采=100×4.29×1.6=686.4m3/min=11.4m3/s
b.按工作面温度计算
采煤工作面的需风量:
Q采=60×Vc×Sc×Ki
式中:
Vc——回采工作面适宜风速,当采煤工作面进风流气温为23~26℃时,风速1.5~1.8m3/s,取1.7m3/s;
Sc——回采工作面平均有效断面,按最大、最小控顶断面的平均值计算,取8.8m2;
Ki——工作面长度系数,取1.2。
Q采=60×1.7×8.8×1.2=1077.12m3/min=17.952m3/s。
根据本矿井生产实际,中厚煤层综采工作面配风量取18.0m3/s。
c.按工作面最大人员数量计算
Q采=4×nc
式中:
4——每人每分钟应供给的最低风量,m3/min
nc——采煤工作面同时工作的最多人数。
Q采=4×18=72m3/min=1.2m3/s
d.按风速验算
根据《煤矿安全规程》的规定,回采工作面的最低风速不得小于0.25m/s,最大风速不得大于4m/s的要求进行验算,即回采工作面风量应满足:
0.25×SC≤Q采≤4×SC
式中:
SC-回采工作面平均有效断面,取8.8m2
0.25×8.8≤Q采≤4×8.8即Q采∈[2.2,35.2]
按a、b、c三项中取最大值原则,中厚煤层综采工作面的需风量取18.0m3/s。
2薄-中厚煤层采煤工作面
a.按瓦斯(或二氧化碳)涌出量计算
Q综采=100×q采×Kd
式中:
Q采—采煤工作面实际需风量,m3/min;
q采—采煤工作面绝对瓦斯涌出量;
q采=45×104×2.72/(330×24×60)=2.58m3/min;
Kd—工作面因瓦斯涌出不均匀备用风量系数,机采工作面取1.2~1.6。
Q采=100×2.58×1.6=412.8m3/min=6.88m3/s
b.按工作面温度计算
采煤工作面的需风量:
Q采=60×Vc×Sc×Ki
式中:
Vc——回采工作面适宜风速,当采煤工作面进风流气温为23~26℃时,风速1.5~1.8m3/s,取1.7m3/s;
Sc——回采工作面平均有效断面,按最大、最小控顶断面的平均值计算,取5.3m2;
Ki——工作面长度系数,取1.2。
Q采=60×1.7×5.3×1.2=648.72m3/min=10.812m3/s。
根据本矿井生产实际,薄-中厚煤层综采工作面配风量取12.0m3/s。
c.按工作面最大人员数量计算
Q采=4×nc
式中:
4——每人每分钟应供给的最低风量,m3/min
nc——采煤工作面同时工作的最多人数。
Q采=4×18=72m3/min=1.2m3/s
d.按风速验算
根据《煤矿安全规程》的规定,回采工作面的最低风速不得小于0.25m/s,最大风速不得大于4m/s的要求进行验算,即回采工作面风量应满足:
0.25×SC≤Q采≤4×SC
式中:
SC-回采工作面平均有效断面,取5.3m2
0.25×5.3≤Q采≤4×5.3即Q采∈[1.3,21.2]
按a、b、c三项中取最大值原则,薄-中厚煤层综采工作面的需风量取12.0m3/s。
综掘工作面需风量计算
①按瓦斯涌出量计算
Q综掘=100×q掘×Kd
式中:
Q综掘—掘进工作面实际需风量,m3/min;
q掘—掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量,m3/min;
q掘=
=0.52m3/min
Kd—掘进工作面因瓦斯涌出不均匀备用风量系数,取1.5~2.0。
Q综掘=100×0.52×2.0
=104.0m3/min≈1.733m3/s
②按掘进工作面最大人员数量计算
Q综掘=4×nj
=4×15
=60m3/min=1.0m3/s
③按局部通风机吸风量计算
Q综掘=Qf×I+60×0.25×S
式中:
Qf——掘进工作面通风机为TBT62-2型,吸风量300m3/min
I——掘进工作面同时运转的局部通风机台数,台;
S——巷道断面积,取9.9m2。
Q综掘=300×1+60×0.25×9.9=448.5m3/min=7.5m3/s。
根据矿井生产实际,综掘工作面取8m3/s。
④按风速验算
根据《煤矿安全规程》的规定,煤巷、半煤巷掘进工作面的风量应满足:
0.25×SC≤Q综掘≤4×SC
式中:
SC-掘进工作面巷道过风断面,m2
0.25×9.9≤Q综掘≤4×9.9即Q综掘∈[2.5,39.6]
按①、②、③项中取最大值原则,所以,综掘工作面配风量取8.0m3/s。
六采区投产时,共布置3个采掘工作面,综掘工作面共需风量24.0m3/s。
井下独立通风硐室需要风量
井下独立通风硐室为三个采区变电所,每个采区变电所配风量为3.0m3/s。
则ΣQ硐=3×3=9.0m3/s
接续工作面风量计算
接续工作面的配风为采煤工作面的50%,六采区投产时,共布置两个采煤工作面,故备用工作面风量为
Q=18÷2+12÷2=15.0m3/s
其它配风量按以上各项配风总量的5%计算
ΣQ其他=(18+12+3×8+9+15)×5%=3.9m3/s
根据上述计算结果,矿井总风量计算如下:
Q矿=(18+12+3×8+9+15+3.9)×1.15
=94.2m3/s
取Q矿=95m3/s。
矿井风量分配见表6-2-1。
表6-2-1矿井风量分配表
序号
用风类型
风量分配
备注
用风地点/用途
配风量(m3/s)
1
采煤
六采区/中厚煤层综采工作面
18
六采区/薄-中厚煤层综采工作面
12
小计
30
2
掘进
综掘工作面(3个)
3×8=24
硐室
采区变电所(3个)
3×3=9
其他
备用工作面
9+6=15
其它
3.9
小计
51.9
3
通风系数
1.15
4
合计
94.2(取95.0)
负压及等积孔
1.矿井通风负压
根据六采区工作面接续计划,设计利用计算机通风网络解算软件,分别计算出六采区开采时矿井通风容易时期和困难时期各类巷道的风量及负压。
矿井局部通风阻力按矿井负压的10%计算,矿井通风容易时期原始数据及网络解算结果分别见表6-2-2、表6-2-3,通风困难时期网络原始数据及计算结果分别见表6-2-4、表6-2-5。
经通风网络解算,六采区开采时,矿井通风容易时期总风量95.0m3/s,主斜井进风42.5m3/s,副斜井进风25.1m3/s,副平硐进风24.4m3/s,原二号风井进风3m3/s,矿井负压1187.9Pa;矿井通风困难时期总风量95.0m3/s,主斜井进风42.5m3/s,副斜井进风25.2m3/s,原二号风井进风3m3/s,副平硐进风24.3m3/s,矿井通风负压1341.0Pa。
六采区开采时,各时期进风井、回风井的风量和负压计算结果见表6-2-6。
表6-2-6六采区开采时矿井风量及负压表
通风
时期
井筒名称
风量(m3/s)
负压
(Pa)
等积孔
(m2)
进风
回风
容易
时期
主斜井
42.5
副斜井
25.1
副平硐
24.4
原二号风井
3.0
三号回风斜井
95.0
1187.9
合计
95.0
95.0
1187.9
3.28
困难
时期
主斜井
42.5
副斜井
25.2
副平硐
24.3
原二号风井
3.0
三号回风斜井
95.0
1341.0
合计
95.0
95.0
1341.0
3.08
2.等积孔
矿井通风等积孔按下式计算:
式中:
A——矿井通风等积孔,m2;
Q——矿井风量,m3/s;
h——矿井通风负压,Pa。
经计算,六采区开采时,矿井通风容易时期等积孔为3.28m2,通风困难时期等积孔为3.08m2。
根据计算,矿井通风各时期等积孔均大于2.0m2,本矿井属通风容易矿井。
六采区开采初期、后期矿井通风系统示意图详见图6-2-1、图6-2-2。
五、通风设施、防止漏风和降低风阻的措施
通风设施
井下通风设施主要有双向风门、调节风门、测风站、密闭墙、风桥及防火门等设施。
井下通风设施见表6-2-7。
表6-2-7矿井通风设施一览表
序号
名称
单位
数量
使用地点
1
双向风门
1500×1800mm
副
20
2
防爆门
副
1
3
调节风门
副
4
4
测风站
每处长10m
处
21
5
风桥
座
12
防止漏风的措施
由于本矿井以半煤岩巷为主,在准备和回采巷道相交处风桥较多,实际建设和生产中要加强通风设施的施工质量,减少漏风。
对已采工作面巷道应在停采线处及时密闭,以减少漏风。
在主要进、回风联络巷中设两道双向风门,以利于减少漏风并防止风流短路。
本矿井地表沟谷较发育,开采时冒落带及导水裂隙带可能局部与地表贯通,因此,开采时应注意对地表下沉区域及时填充,以防止井下漏风。
井下通风设施布置及避灾路线示意图详见图6-2-3。
图6-2-1六采区开采时通风容易时期通风系统示意图
图6-2-2六采区开采时通风困难时期通风系统示意图
图6-2-3井下通风设施布置机避灾线路示意图
表6-2-2网络原始数据
容易时期
风道
编号
巷道名称
支护
方式
节点
α值
Kgs2/m4
巷道周长
(m)
巷道长度
(m)
巷道断面
(m2)
有效断
面系数
巷道
类型
固定风量
(m3/s)
始
终
1
主斜井
砌碹
1
2
0.0012
12.9
300
11.3
0.9
一般巷道
2
主斜井
锚喷
2
3
0.0012
12.9
80
11.3
0.9
一般巷道
3
集中带式输送机大巷
锚喷
3
4
0.0012
10.8
980
9.8
0.9
一般巷道
4
二采区带式输送机巷
锚喷
4
5
0.0012
10
1131
7
0.9
一般巷道
5
南翼带式输送机大巷机头硐室
锚喷
5
6
0.0012
18.5
50
23.6
0.9
一般巷道
6
南翼带式输送机大巷
锚喷
6
7
0.0012
10.8
2000
9.8
0.9
一般巷道
7
南翼带式输送机巷
锚喷
7
8
0.0012
11.5
223
9
0.9
一般巷道
8
六采区带式输送机巷
锚喷
8
9
0.0012
11.5
184
9
0.9
一般巷道
9
六采区带式输送机巷
锚喷
9
10
0.0012
11.5
685
9
0.9
一般巷道
10
六采区带式输送机巷
锚喷
10
11
0.0012
11.5
176
9
0.9
一般巷道
11
六采区带式输送机巷
锚喷
11
12
0.0012
11.5
601
9
0.9
一般巷道
12
603综采工作面带式输送机巷
锚喷
10
13
0.001
13.4
82
9.9
0.9
一般巷道
13
603综采工作面带式输送机巷
锚喷
11
14
0.001
13.4
102
9.9
0.9
一般巷道
14
603综采工作面带式输送机巷
锚喷
14
15
0.001
13.4
794
9.9
0.9
一般巷道
15
六采区东翼带式输送机巷
锚喷
8
16
0.0012
11.5
225
9
0.9
一般巷道
续表6-2-2网络原始数据
容易时期
风道
编号
巷道名称
支护
方式
节点
α值
Kgs2/m4
巷道周长
(m)
巷道长度
(m)
巷道断面
(m2)
有效断
面系数
巷道
类型
固定风量
(m3/s)
始
终
16
六采区带式输送机巷
锚喷
16
17
0.0012
11.5
176
9
0.9
一般巷道
17
六采区东翼带式输送机巷
锚喷
17
18
0.0012
11.5
371
9
0.9
一般巷道
18
副斜井
锚喷
1
20
0.0009
9.8
300
6.8
0.95
一般巷道
19
井底车场
锚喷
20
21
0.0009
10.8
30
9.8
0.95
一般巷道
20
井底车场
锚喷
21
22
0.0009
10.8
50
9.8
0.95
一般巷道
21
井底车场
锚喷
20
22
0.0009
10.8
80
9.8
0.95
一般巷道
22
井底车场
锚喷
22
23
0.0009
10.8
140
9.8
0.95
一般巷道
23
+880运输石门
锚喷
2
23
0.0012
12.5
160
10.8
0.9
一般巷道
24
+880运输石门
锚喷
23
24
0.0012
12.5
80
10.8
0.9
一般巷道
25
+880运输大巷
锚喷
24
25
0.0012
12.5
1400
10.8
0.9
一般巷道
26
副平硐
锚喷
1
27
0.0009
10.8
450
7.8
0.95
一般巷道
27
+940水平大巷
锚喷
27
28
0.0009
11.5
310
8.9
1
一般巷道
28
一二运输大巷
锚喷
28
29
0.0009
12
1050
9.4
1
一般巷道
29
七、九采区运输巷
锚喷
29
30
0.0012
12.5
543
10.8
0.9
一般巷道
30
七、九采区运输巷
锚喷
30
31
0.0012
12.5
408
10.8
0.9
一般巷道
续表6-2-2网络原始数据
容易时期
风道
编号
巷道名称
支护
方式
节点
α值
Kgs2/m4
巷道周长
(m)
巷道长度
(m)
巷道断面
(m2)
有效断
面系数
巷道
类型
固定风量
(m3/s)
始
终
31
+910轨道运输大巷
锚喷
28
32
0.0009
11.5
900
8.9
1
一般巷道
32
+880至+910运输大巷联络巷
锚喷
24
32
0.0009
9.8
200
6.8
1
一般巷道
33
西八大巷
锚喷
32
33
0.0008
12
600
9.1
1
一般巷道
34
轨道运输大巷(原二采区回风巷)
锚喷
33
34
0.0009
11.5
803
8.9
1
一般巷道
35
原二采区回风巷
锚喷
34
6
0.0009
11.5
493
8.9
1
一般巷道
36
集中带式输送机大巷
锚喷
4
31
0.0012
10.8
380
9.8
0.9
一般巷道
37
集中带式输送机大巷
锚喷
31
35
0.0012
10.8
158
9.8
0.9
一般巷道
38
北翼带式输送机大巷
锚喷
35
25
0.0012
10.8
315
9.8
0.9
一般巷道
39
原北翼带式输送机大巷
锚喷
25
36
0.0012
10.8
323
9.8
0.9
一般巷道
40
轨道运输大巷I段
锚喷
34
36
0.001
10.7
460
8.3
0.9
一般巷道
41
轨道运输大巷I段
锚喷
36
37
0.001
10.7
133
8.3
0.9
一般巷道
42
轨道运输大巷II段
锚喷
37
38
0.001
10.7
470
8.3
0.9
一般巷道
43
轨道运输大巷II段
锚喷
38
39
0.001
10.7
60
8.3
0.9
一般巷道
44
南翼轨道运输大巷
锚喷
39
40
0.001
12.3
1370
10.6
0.9
一般巷道
45
南翼轨道运输大巷
锚喷
40
41
0.001
13.2
120
11.8
0.9
一般巷道
续表6-2-2网络原始数据
容易时期
风道
编号
巷道名称
支护
方式
节点
α值
Kgs2/m4
巷道周长
(m)
巷道长度
(m)
巷道断面
(m2)
有效断
面系数
巷道
类型
固定风量
(m3/s)
始
终
46
南翼轨道运输大巷
锚喷
41
42
0.001
13.2
126
11.8
0.9
一般巷道
47
六采区轨道运输巷
锚喷
42
43
0.001
13.2
150
11.8
0.9
一般巷道
48
六采区轨道运输巷
锚喷
43
44
0.001
13.2
629
11.8
0.9
一般巷道
49
六采区轨道运输巷
锚喷
44
45
0.001
13.2
176
11.8
0.9
一般巷道
50
六采区轨道运输巷
锚喷
45
46
0.001
13.2
481
11.8
0.9
一般巷道
51
联络巷
锚喷
46
12
0.0009
13.2
35
11.8
1
一般巷道
52
七、九采区巷道联络巷
锚喷
29
47
0.001
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