矿井通风设计及矿井灾害防治.docx
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矿井通风设计及矿井灾害防治
第三节:
矿井通风设计及矿井灾害防治
第一部分:
矿井通风设计
一、矿井通风方式、方法:
伍家煤矿属高瓦斯、双突矿井,通风方式、方法为现有的两翼对角抽出式通风。
第三水平延深,由主井进风,新鲜风流至-500水平,经-500东、西大巷分别进入东、西翼采区的轨道运输和通风上山,进入采掘工作面后,回风流经专用回风上山分别进入-350东、西总回风大巷由主扇排出地面。
二、矿井风量计算:
1、按井下同时工作的最多人数计算:
Q=4NK
式中:
Q:
矿井所需的总井风量.m3/min
N:
井下同时工作的最多人数.人
K:
矿井通风系数.取1.25
Q=4×200×1.25=1000m3/min
2、采煤、掘进、峒室等处实际需风量计算
Q=(∑Q采+∑Q掘+∑Q峒+∑Q其它)×K
式中:
∑Q采:
采煤工作面实际需风量总和。
m3/min
∑Q掘:
掘进工作面实际需风量总和。
m3/min
∑Q峒:
独立峒室实际需风量总和。
m3/min
∑Q其它:
其它地点实际需风量总和。
m3/min
K:
矿井通风系数,取1.1
、采煤工作面需风量计算
①按瓦斯涌出量计算:
Q采=QCH4×KCH4/C=3.5×1.2/1%=420m3/min
式中:
Q采—回采工作面所需风量,m3/min
QCH4—瓦斯平均绝对涌出量,m3/min
KCH4—瓦斯涌出不均衡系数,取1.2;
C—回采工作面回风流中允许瓦斯浓度,取C=1%;
②按创造良好的气候条件计算:
Q采=60×V采×m×b=60×1×1.8×3=324m3/min
式中:
V采—工作面风速,取1m3/min;
m—工作面采高,取1.8M;
b—工作面平均控顶距,3M;
③按工作面人数计算:
Q采=4KN=4×2×(27+27×20%)≈264m3/min;
式中:
K—安全系数,取2;
N—工作面最多人数(出勤人数增加20%);
④验算:
Q最小=60×V最小×m×b=60×0.25×2.2×3=99m3/min
Q最大=60×V最大×m×b=60×4×2.2×3=1548m3/min
Q最小 根据上述计算可知,工作面所需风量为420m3/min。 、掘进工作面风量计算 ①按瓦斯涌出量计算: Q掘=100×qch4×K掘=100×0.34×2=68M3/min 其中: qch4—本巷道所处局部CH4绝对涌出量; K掘—掘进通风系数,取K掘=2 ②按良好的气候条件计算: Q掘=60×S×VMIN=60×4.75×0.25=71M3/min 其中: S—巷道的断面积: VMIN—巷道允许最低风速: ③按当头作业人数计算: Q掘=4N=4×16=64M3/min 其中: N—当头同时工作最多人数: ④按炸药消耗计算: Q掘=25×A=25×3.1=77.5M3/min 其中: A—为一次爆破使用的最多炸药量,取20.5节×0.15=3.1Kg ⑤按局扇吸风量计算 Q掘=Qf×I×Kf 式中Qf: 掘进工作面局扇额定风量,m3/min I: 掘进工作面同时运转的局扇台数,台 Kf: 风量备用系数,一般取1.2~1.3 Q掘=180×1×1.25=225m3/min ⑥风量验算: 岩巷: 9×S≤Q掘≤240×S煤巷: 15×S≤Q掘≤240×S 岩巷: 9×5.2≤Q掘≤240×5.246.8m3/min≤Q掘≤1248m3/min 煤巷: 15×5.2≤Q掘≤240×5.278m3/min≤Q掘≤1248m3/min (式中S: 断面,Q: 风量) 按最低风速验算: Q1=60VS净=60×0.15×4.75=42.75M3/min 按最高风速验算: Q2=240×S净=240×4.75=1140M3/min 综上所计算及验算结果,掘进工作面供风量应选取225m3/min 、峒室风量计算 伍家煤矿水平延深独立通风系统峒室有3个: ①-500水平充电峒室一个,②-500东西变电所各一个。 峒室风量取100m3/min,以保证充电峒室的风流中氢气浓度不超过0.5%,机电设备的温度不超过规定。 3、矿井总进风量计算: 伍家煤矿正常生产时有1个回采工作面和1个备采工作面,4个掘进当头,3个机电峒室,分别布置在东西两翼采区。 其中东翼采区布置1个回采工作面、2个掘进当头,2个机电峒室;西翼采区布置1个回采工作面、2个掘进当头,1个机电峒室。 因此有: Q总进风=[2×420+4×225+3×100+(2×420+4×225+3×100)×5%]×1.1≈2356.2m3/min≈2360m3/min=39.3m3/s 因此伍家煤矿总进风量为2360m3/min。 另外有: Q东总进风=[420+2×225+2×100+(420+2×225+2×100)×5%]×1.1 =1235.85m3/min≈1240m3/min≈20.67m3/s Q西总进风=[420+2×225+100+(420+2×225+100)×5%]×1.1 =1120.35m3/min≈1120m3/min≈18.67m3/s 三、矿井通风阻力的计算: h摩i=αi×Li×Pi×Q2/Si3 h东阻=1.2Σh东摩=1.2×1696.48Pa=2035.78Pa h西阻=1.2Σh西摩=1.2×1859.57Pa=2231.48Pa (东、西翼矿井通风阻力计算表见附表一。 ) 四、矿井通风设备的选择 (一)东翼主扇的选择 1、东翼主扇的参数: ⑴主扇必须产生的风量 Q=K×Q矿=1.05×1240=1302m3/min=21.7m3/s, ⑵主扇必须产生的风压 H=2035.78Pa 2、主扇选型: 根据上述计算的所需风量、风压,查阅燕京矿山风机厂BDK系列风机特性曲线资料,伍家煤矿现有的主扇BDK-6-No.13风机二台(一台工作、一台备用),主扇容易时期和困难时期的工况点均在BDK-6-No.13工况点范围工作,扇风机的效率在80%以上,若风量不足、负压加大,可通过调节扇风机叶轮安装角度来解决,可以满足矿井通风的需要。 3、配套电机选型: 根据燕京矿山风机厂提供的轴流式风机BDK-6-No.13特性曲线图及其参数,需要对配套电机进行改造,应选择2×55Kw电机。 (二)西翼主扇的选择 1、西翼主扇的参数: ⑴主扇必须产生的风量 Q=K×Q矿=1.05×1120=1176m3/min=19.6m3/s, ⑵主扇必须产生的风压 H=2231.48Pa 2主扇选型: 根据上述计算的所需风量、风压,查阅湘潭平安电气厂FBCDZ系列风机特性曲线资料,伍家煤矿的现有主扇FBCDZ-No.14轴流式风机二台(一台工作、一台备用),主扇容易时期和困难时期的工况点均在FBCDZ-No.14轴流式风机工况点范围工作,扇风机的效率在80%以上,若风量不足、负压加大,可通过调节扇风机叶轮安装角度来解决,可以满足矿井通风的需要。 3、配套电机选型: 查阅湘潭平安电气厂提供的轴流式风机FBCDZ-No.14轴流式风机特性曲线图及其参数,配套电机选择2×75Kw电机可以满足要求。 (三)矿井等积孔的计算: A=1.19×Q/ A东=1.19×20.67/2035.781/2=0.55m2 A西=1.19×18.67/2231.481/2=0.47m2 A总=1.02m2 第二部分: 矿井灾害防治 一、矿井防尘系统设计 伍家煤矿防尘系统供水的水源取自-130阳新灰岩水,副井口设有一个容量200m3消防池。 在东翼采区的-500中央水泵房的管子道设置一路管道将矿井防尘系统与矿井排水系统接通,以备急需之用。 1、管路的选择与敷设: 在副井井筒、-350东大巷、3403上山和-500东、西大巷均采用φ4″无缝钢管,其它主要上下山采区巷道采用φ2″无缝钢管,采掘工作面采用φ1″钢管。 2、防尘设施设置: (见系统图) ⑴井筒、主要运输大巷和采区上下山每隔100m设置一个三通闸门,其余地点每隔50m设置一个三通闸门,并配备一定数量的胶质软管。 ⑵掘进工作面: 距回风出口20m、距当头15m必须各安装一套防尘净化水幕。 ⑶回采工作面皮带道、溜子道各转载点均安装喷雾装置,且在顺槽和回风巷各安装一组防尘净化水幕。 ⑷在主井筒、-500东、西大巷、采区煤斗及主井车场等处均要安装防尘净化水幕。 3、回采工作面防尘: (1)方法: 在工作面沿煤层走向实行浅孔高压注水,防尘与防突相结合。 (2)参数: 孔深6m,保4m超前。 钻孔间距4~5m。 (3)注水压力: ≮10mPa 4、掘进工作面防尘: 放炮时实行高压喷雾。 5、其它要求: ⑴矿井应制定防尘岗位责任制,采掘工作面必须严格执行综合防尘措施。 ⑵各安装地点的喷雾装置均要采用自动喷雾防尘设备,自动水幕控头均要与地面安全监控系统对接,以便监控全矿井防尘状况。 二、矿井防灭火系统设计 (一)、防火灌浆系统 1、灌浆系统的选择: 伍家煤矿的煤层自燃发火期短,生产能力低,工作面的走向长度和倾斜长度又一般都分别在350~450m和80m左右。 所以我矿的防火系统采用井下采区移动灌浆系统。 该系统的优点是机动灵活,灌浆距离短,管材消耗少,发生堵管的机会少。 2、灌浆方法: 1)由于回采工作面的煤层自燃发火期短,故选用随采随灌的方法,回风巷用埋管灌浆的方法作为一种补充措施。 2)掘进工作面的高冒区、空帮空顶区或突出空洞要接顶充填严实。 如有发火征兆采用埋管注浆或打眼注浆。 3、灌浆材料的选择及材料配比: 1)回采工作面正常情况下采用黄泥灌浆,工作面每推进10m灌一次3m宽的双液浆隔离带。 如遇有自燃着火迹象就灌双液浆或凝胶阻化剂进行灭火或降温。 2)注浆材料的配比: 黄泥浆的配比为: 土: 水=1: 6 双液浆的配比为: 水玻璃: 水泥: 水=1: 1.5: 50 凝胶阻化剂的配比: 水玻璃: 氯化铵: 水=1: 2: 50 4、灌浆设备: 灌浆设备选用TBW-50/15型泥浆泵及其配套的电机,自制的搅拌设备和移动式灌浆池。 每个工作面各安装一套灌浆设备,位置设在回风巷口。 灌浆设备要设专门的瓦斯传感器进行控制,灌浆站附近20m范围内瓦斯超限必须切断灌浆设备的电源。 5、灌浆管路的敷设: 工作面两道均必须敷设专用的灌浆管路,使用ø25mm的焊接管,回采工作面回风巷的埋管也用ø25mm的焊接管。 回采工作面的灌浆管用ø25mm的高压皮管。 每次灌完浆后必须清洗灌浆设备和灌浆管路,特别是灌双液浆或凝胶阻化剂时,以防堵塞管路。 6、水源: 水源利用副井筒-130水泵抽出的阳新灰岩水,水质完全符合要求。 7、其它措施: 1)严禁携带易燃引火物品下井,严禁穿化纤衣服下井。 2)严格按规定进行自燃发火预测预报,发现问题及时汇报,通风区必须及时进行处理。 3)加强对火区密闭、采空区密闭、报废巷道密闭等处的检查,火区密闭每周检查一次,采空区密闭、报废巷道密闭每旬检查一次。 4)回采工作面必须跟顶煤进行回采,老塘余煤必须清干净,加快回采速度。 5)通风区加强对回采工作面的防火注浆工作和对老塘的封堵。 6)回采工作面结束后45天内必须回完支架、一切设备和完成永久密闭。 7)加强各处密闭的维护,防止漏风。 (二)、灭火系统 1、采掘工作面: 采掘工作面一旦发生火灾,利用本工本作面的防尘管路中的水作为灭火的水源。 电气设备着火,必须先切断电源,才能进行灭火。 2、机电峒室: 地面和井下所有的机电峒室都必须配备足够的干粉灭火器和河砂等灭火器材,一旦发生火灾必须先切断电源,再用干粉灭火器和河砂等进行灭火。 3、水源: 在地面副井口,设一个不少于200m3的消防水池,并与副井口100mm的防尘管路相连,该水池和-200水仓作为井下灭火和防尘的备用水源。 4、灭火措施: 1)任何人发现井下火灾时,应视为火灾性质、灾区通风和瓦斯情况,立即采取一切可能的方法直接灭火,控制火势,并及时报告调度室。 2)调度室在接到井下火灾报告后,立即通知有关人员,并尽快通知受灾区域的人员按避灾路线撤出,组织抢救灾区人员和灭火工作。 3)现场的区、队、班组长应依照规定,将所有受火灾威胁的人员撤离危险区域,并组织人员利用现场的一切工具和器材进行灭火。 4)电气设备着火时,应首先切断电源。 在电源被切断之前,不能用水直接灭火,只能使用不导电的灭火器材进行灭火。 三、瓦斯抽放设计 伍家煤矿水平延深瓦斯抽放原则坚持先抽后采、有采必抽,井下设计一个主采面,一个备采面,二个工作面都必须进行预抽和边采边抽,每个采面在开采前都必须预抽三个月,并能达到预期效果。 1、瓦斯抽放方法的选择: ⑴抽放类型: 采用本煤层预抽,预抽期三个月。 ⑵抽放规模: 采用井下移动采区集中抽放。 ⑶抽放方法: 采用斜交双排布孔法,与顺槽回风巷走向成85°左右夹角,顺槽向上、回风巷向下施工抽放钻孔,抽放方法采用采前预抽、边采边抽、边掘边抽。 3、抽放瓦斯工程和工艺: ⑴钻具选择: 采用TXU-75A钻机、ø38mm地质钻杆、压风排碴。 ⑵布孔参数: ①钻孔间距为5m,斜交双排钻孔,②单孔深度不少于50m,开孔孔径为90mm,封孔孔深不少于3m,终孔孔径为65mm ⑶封孔器具: ①ø25′铁管、长度3m ⑷封孔材料: K型快速充填用聚氨脂进行封孔。 4、抽放泵选择: 瓦斯抽放泵选用2BE1-203-1型水环式抽放泵。 5、管路选择: 主进气和排气管路选用ø100mm的无缝钢管,支管路选用ø50mm的无缝钢管。 四、矿井安全监测系统: (见系统图) 1、井下监控装置的安装要求: 井下各采掘工作面及回风流均要装备甲烷传感器,主要进回大巷装备风速传感器,主要风门要安装开关传感器,回采工作面落山角要安装CO传感器和温度传感器,馈电开关要安装馈电传感器等,所有传感器均要与地面安全监控系统联机,实现全矿井安全监测。 2、安全监控系统选型: 安全监控系统选择必须全部符合煤矿安全规程要求的全部功能,并做到系统监控准确无误、稳定可靠。 五、矿井安全装备及安全措施: 1、瓦斯管理 ⑴采掘工作面严格执行综合防治瓦斯“十二字”方针,严格执行好“四位一体”的综合防治瓦斯突出措施,具体措施按《英岗岭矿务局防治煤与瓦斯突出实施细则》执行。 ⑵所有采掘工作面都必须配备有资格证的专职瓦斯检查员,并严格执行好“一炮三检”及远距离区域撤人瓦斯综合管理和放炮制度。 ⑶所有采掘工作面局部通风全部装备“三专两闭锁”装置,并能达到要求。 ⑷井下所有地点的风门设置不少于两组,正反风门齐全,并实行联锁。 2、防治煤与瓦斯突出: ⑴采掘工作面都必须严格执行“四位一体”综合防突措施,采掘工作面实施深孔和短孔相结合防突措施,并进行可靠效果检验,确保防突措施到位有效。 ⑵回采工作面沿煤层倾向布置抽放孔,掘进工作面沿煤层走向和倾向利用瓦斯抽放泵进行瓦斯抽放,以减少煤层中的瓦斯含量和瓦斯压力,从而减少瓦斯突出事故。 3、隔爆水袋: (1)大巷要求按400L/m2设置,其它地点要求按200L/m2设置。 (2)按规定主要进回系统及采掘工作面均要设置隔爆水袋,-500东、西大巷、各设置一组,采掘工作面顺槽、回风巷各设置一组,掘进工作面设置一组。 (3)袋棚要经常检查,并保证水袋水量充足,并严格按要求吊挂。 4、压风自救器装置: (1)规定主要进回风大巷、采区上下山及采掘工作面都必须设置压风自救器。 (2)每组压风自救器装置不少于4个自救器装置,采掘工作面每隔50m安装一组,主要进回风大巷每隔100m安装一组,并确保每个自救器供风量不少于0.1m3/min。 (3)所有压风自救器装置都必须全部安装在躲避峒室内,压风自救器的附属设备齐全。 (矿井通风及矿井灾害防治总费用概算表见附表二) 附表二: 矿井通风及矿井灾害防治总费用概算表 序号 项目 设备名称 型号规格 单位 单价 (元) 数量 金额 (万元) 备注 1 矿井通风 风机电机 2×55kw 只 20000 2 4 2 防尘与防火 注水封孔器 个 1500 5 0.75 枪管 1/2 米 50 200 1 注浆泵 2.2KW TBW-50/15 台 8000 3 2.4 搅拌机 (自制2.2KW) 台 2000 3 0.6 镀锌钢管 DN25 米 2000 12 耐压胶皮管 Φ32 米 1000 3.2 排水泵 D46-30×7 台 2 5.2 馈电开关 台 2 0.5 真空电磁起动器 台 2 5 阻燃矿用电缆 U-1000 米 1000 5.2 3 瓦斯抽放 真空泵 2BE1-203-1 台 100000 2 20 油压钻机 TXU-75A 台 100000 1 10 防突钻机 ZY-50 台 100000 1 10 3KW煤电钻 台 20000 2 4 瓦斯抽放参数测定仪 台 45000 2 9 无缝钢管及法兰盘 Φ108×4 米 2000 16 无缝钢管及法兰盘 Φ57×3.5 米 2000 10 馈电开关 DW80-200D 台 3000 2 0.6 真空电磁起动器 BQD-80D 台 15000 2 3 阻燃矿用电缆 U25×3+1×10-500M 米 30 1000 3 阻燃矿用电缆 米 100 500 5 低压开关柜 台 7000 2 1.4 自耦减压起动柜 台 1.1 2 2.2 4 安全监测监控 液晶显示器 台 2500 2 0.5 激光打印机 台 5000 1 0.5 UPS电源 台 5000 1 0.5 CO传感器 KG9201A 只 3500 2 0.7 风速传感器 只 3500 3 1.05 温度传感器 只 3500 3 1.05 瓦斯传感器 KG9001B 只 5000 2 1 设备开停传感器 KTC-9V 只 3000 5 1.5 风门开关传感器 只 1000 5 0.5 5 合计
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