礦井通風(fēng)與安全課程設(shè)計

1、<p>　　礦井通風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)系統(tǒng)，這樣不僅可以滿足井下供風(fēng)的要求，還能很好的節(jié)約礦井通風(fēng)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(fēng)系統(tǒng)，采用兩翼對角式的通風(fēng)方式，在采區(qū)采用軌道上山進新風(fēng)，運輸上山回污風(fēng)的通風(fēng)方法，并起在工作面采用上行通風(fēng)

3、。風(fēng)別計算了通風(fēng)容易時期和通風(fēng)困難時期的風(fēng)量和風(fēng)壓，并以此為基礎(chǔ)選用了礦井主要通風(fēng)機和電機，設(shè)計的通風(fēng)系統(tǒng)滿足了礦井通風(fēng)的要求。</p><p>　　值得一提的是，這是作者初次設(shè)計礦井通風(fēng)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(fēng)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(fēng)的煤層平巷掘進頭，后期東西兩翼各安排兩個獨立通風(fēng)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(fēng)。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(fēng)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(fēng)系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部風(fēng)，它包含礦井通風(fēng)方式、通風(fēng)方法和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。</p><p><b>　　1．通風(fēng)方式</b></p><p><b>　　1）通風(fēng)方式簡介&l

10、t;/b></p><p>　　礦井通風(fēng)方式是指進風(fēng)井和回風(fēng)井的布置，按照進、回風(fēng)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(fēng)系統(tǒng)分類</p><p><b>　　2）通風(fēng)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(fēng)巷道太長，阻力增大，掘進專用通風(fēng)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(fēng)大巷 ，而如果采用兩翼對角的方式，將回風(fēng)井布置在兩翼的運輸上山的上邊界處，并用回風(fēng)石門連通運輸上山和回風(fēng)井。綜合考慮這些因素，提出了兩套通風(fēng)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>　?。?）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(fēng)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(fēng)方案會比第一種通風(fēng)方案要好。</p><p>　?。?）通風(fēng)難易程度：采用方案二時，在通風(fēng)容易時期風(fēng)流最短路線近似3325m，通風(fēng)困難時期風(fēng)流

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

15、風(fēng)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(fēng)大巷，需要掘進的兩條回風(fēng)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>　　（4）初期投資：在方案一中由于要先開采兩條回風(fēng)井，需要四個主要通風(fēng)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(fēng)井，需要兩個主要通風(fēng)機，但是在方案一中需要開拓一條回風(fēng)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(fēng)方法</b></p><p>　　通風(fēng)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(fēng)情況、地形條件，以及開拓方式等綜合考慮確定。

17、通風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)安全，減少漏風(fēng)，所以選用抽出式礦井通風(fēng)方法。</p><p><b>　　3．通

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

19、取進風(fēng)上山與回風(fēng)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(fēng)，另一條回風(fēng)。新風(fēng)流由大巷經(jīng)進風(fēng)上（下）山、進風(fēng)平巷進入采煤工作面，回風(fēng)經(jīng)回風(fēng)巷、回風(fēng)上（下）山到采區(qū)回風(fēng)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(fēng)上山。</p>

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

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

22、　3）兩種通風(fēng)方式比較</p><p>　　軌道上山進風(fēng)，新鮮風(fēng)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(fēng)；變電所設(shè)在兩上山之間，其回風(fēng)口設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗，利用兩上山之間按風(fēng)壓差通風(fēng)。</p><p>　　輸送機上山進風(fēng)，由于風(fēng)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(fēng)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(fēng)流溫度增高。此外須在軌道上山的下部車場內(nèi)安設(shè)風(fēng)門，此外運輸?shù)V車來往頻繁，需要加強管理，防止風(fēng)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(fēng)容易引起煤塵飛揚，并釋放出大量瓦斯，可使進風(fēng)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(fēng)，運輸上山回風(fēng)的通風(fēng)方式。</p><p>　　2．采煤工作面上行風(fēng)與下行風(fēng)的確定</

24、p><p>　　1）采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)要求</p><p>　　（1）回采工作面要獨立通風(fēng)。</p><p>　　（2）風(fēng)流穩(wěn)定。在礦井通風(fēng)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(fēng)流穩(wěn)定的措施。</p><p>　?。?）漏風(fēng)少。應(yīng)盡量減小回采工作面的內(nèi)部及外部漏風(fēng)，特別應(yīng)避免從外部向回采工作面

25、的漏風(fēng)。</p><p>　　（4）會才工作面的調(diào)風(fēng)措施可靠。</p><p>　　（5）保證風(fēng)流暢通。</p><p>　　2）采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)分類</p><p>　　（1）按照回采工作面回風(fēng)方向分為上行通風(fēng)和下行通風(fēng)，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(fēng)。如果采用下行通風(fēng)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(fēng)速不得低于1m/s。</p><p>　　B．機電設(shè)備設(shè)在回風(fēng)道時，回采工作面回風(fēng)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(fēng)流、防止火災(zāi)氣體涌入金風(fēng)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(fēng)。</p><p>　　表3—1 回采工作面上、下行通風(fēng)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(fēng)帶來的不必要的浪費，所以選用上行通風(fēng)。</p><p>　　（2）按進、回風(fēng)巷數(shù)目分類，見表3—2</p>

28、<p>　　表3—2 工作面通風(fēng)方式</p><p>　　3）采煤工作面通風(fēng)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(fēng)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(fēng)方式，同樣

29、也不使用U型前進式通風(fēng)方式。E型巷道要開采三條通風(fēng)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(fēng)設(shè)計中選用U型后退式。</p><p>　　四、通風(fēng)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(fēng)設(shè)備提出以下幾點安全技術(shù)要求：</p><p>　　１主通風(fēng)機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性能好，主通風(fēng)機的穩(wěn)定性運

30、轉(zhuǎn)與否決定著礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠程度。</p><p>　　２通風(fēng)設(shè)備的自動監(jiān)控系統(tǒng)完備。主要通風(fēng)機和局部通風(fēng)機正常運轉(zhuǎn)很重要；風(fēng)門失控會造成風(fēng)流短路和通風(fēng)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(fēng)系統(tǒng)的靈活程度要高。進行反風(fēng)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(fēng)機必須安裝反風(fēng)設(shè)施，并能在10min內(nèi)改變巷道內(nèi)風(fēng)流方向且風(fēng)

31、量不小于正常值的40％。</p><p>　?。捶辣b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(fēng)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(fēng)機機體外，仍需設(shè)置一系列附屬裝置，

32、如反風(fēng)裝置、防爆門、風(fēng)硐和擴散器等。</p><p><b>　　1．反風(fēng)裝置</b></p><p>　　礦井反風(fēng)就是當?shù)V井發(fā)生突變的時候及時使風(fēng)流反向，控制災(zāi)害和災(zāi)情的發(fā)展的應(yīng)變措施。反風(fēng)裝置就是使正常風(fēng)流反向的設(shè)施。當進風(fēng)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(fēng)裝置迅速使風(fēng)流逆

33、轉(zhuǎn)。本設(shè)計選取2K58型軸流風(fēng)機，這種風(fēng)機反轉(zhuǎn)后的風(fēng)量可以達到正常時期風(fēng)量的40%，故不須設(shè)置反風(fēng)裝置進行反風(fēng)。</p><p>　　本礦每年進行反風(fēng)演習(xí)一次，每季度都要檢查反風(fēng)功能，保證隨時可用。</p><p><b>　　2．防爆門</b></p><p>　　為保護風(fēng)機，在風(fēng)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(fēng)

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