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1、煤矿通风系统设计说明书 前 言本设计是针对于邓家庄煤矿的通风系统进行的设计，内容涉及较多，设计时间较短，对于我来说，设计的过程是一个学习的过程，更是一个把所有知识与实践相结合的一个过程。再此设计过程中，通过查阅资料和在老师的帮助下对全矿有了较为全面的认识和了解，其中以前的矿井开拓设计也为本次设计打下了一个良好的基础。同时涉及的参考文献较多，由于参考资料层次不齐，难免存在一些错误，还望大家见谅。根据设计大纲所要求内容，将设计分为五章，内容主要有三部分，第一部分主要是对于邓家庄煤矿的地质条件和水文、煤层情况进行分析，从而合理的对煤田进行划分，内容涉及第一章。二到四章为设计的第二部分，也是本次设计的
2、核心内容，主要是对矿井的开拓和通风系统进行合理设计，选择合理的通风方式和方法，并计算出容易时期和困难时期的风阻，最后选择出适合的风机和对通风费用进行概算。第五章介绍了矿用设备的选择。由于时间紧迫，加之所学知识有限，本设计中难免有错误和不妥之处，欢迎大家批评指正。 2013年12月23号 目 录 前 言1目 录2第一章 井田地质条件31.1 井田概况31.2 水文和地质条件41.3 煤层及煤质7第二章 井田开拓122.1 井田再划分122.2 井田开拓方式172.3 主要巷道设计212.4 井底车场设计26第三章 采煤方法293.1 采煤方法选择293.2 采区巷道布置及回采工艺313.3 采区
3、车场选择323.4采区生产能力确定34第四章 通风系统设计364.1 矿井通风系统设计364.2 采区通风系统设计374.3 风量计算与分配434.4 计算矿井通风系统总阻力49第五章 矿井通风设备选择545.1主要通风机的选择545.2电动机的选择605.3矿井通风费用计算61致 谢63参考文献64第一章 井田地质条件本章主要介绍井田的地理概况以及井田煤系地层、开采赋存条件、地质构造及水文地质条件、煤层瓦斯涌出规律等地质概况。1.1 井田概况1）地理条件邓家庄煤矿位于北京市市北偏东约12km处，南距马乐沟矿6km，距原京山铁路开山车站19km，东距杀河发电厂5.5km。行政区域属北京市市开山
4、区管辖。本区为一平坦的冲积平原，东南面沿陡河东岸是由奥陶纪石灰岩构成的东北西南方向起伏伸展的低山丘陵。从东往西有巍山（+290m）、凤山（+180m）、小梁山（+100m）和菀豆山（+38m），由菀豆山向西南倾没于平原之下。由巍山向东北低山丘陵接连绵延，地势逐渐增高，直到青龙山标高达+493.01m。在井田北约7km为由震旦纪灰岩构成的低山丘陵，东西方向横伏，这两条低山丘陵在井田东面的青龙山一带相汇合。低山丘陵的伸展方向与地层走向方向一致。井田内地势平坦，但北部稍高，向南低下，北部地面标高为+38.8m，南端标高为+23.85m，倾向陡河。2）地形地貌流经本区东南边的陡河，发源于北部山区，上游
5、由二支汇成，东支称管河，发源于丰润县福山寺管泉，西支称泉水河，发源于丰润县赵庄上水路。二支水流在双桥村北侧汇合，向南流经唐山市区，下游汇集石榴河，向南流入渤海。河北省水利厅于1965年在双桥村一带修建了陡河水库，水库大坝距井田东端的最近距离为2200m。陡河及陡河水库虽然距井田区较近，但是因其底下均赋存有百余米的第四纪松散沉积物，而且存在有隔水作用的粘土层，对本矿充水没有直接的影响。3）气象及条件邓家庄煤矿气候属半大陆性，夏季炎热多雨，冬季严寒凛烈，气温变化较大。降水一般集中在七、八、九月份。气象资料统计：年降水量最大值为899.6mm（1987年），最小值为317.45mm（1997年），平
6、均值为596.85mm。最大冻土深度0.5m，年降雨量一般520-680mm，年蒸发量1670mm，春冬季节多西北风，夏秋季节多东南风，一般风力3-4级，最大风力6级。4）矿井其他概况1995年开始建矿，采用冻结凿井法进行冲积层的凿掘与砌筑，当凿至188.55m时（煤5顶板中粗粒砂岩），涌水量达到每小时258m，由于涌水水源、途径及充水的其它因素不清，1998年对原精查地质报告进行了复审，重新评价了地质资料的成就与不足，1999年停建，2000年进行补充勘探工作，对水文地质情况基本查清。矿井设计能力为年产180万吨。矿井开拓方式为中央立井多水平上山方式，第一水平标高为-271.5m，以中央石门
7、为主巷，分东翼和西翼，在煤层底板砂岩中各开拓两条大巷，分别为轨道运输巷和皮带运输巷。采掘方式为大巷盘区和集中上山开采，目前井田共分两个采区，即：东翼采区、西翼采区。本矿井为高瓦斯矿井，并有煤尘爆炸危险。相对涌出量为：12m/t，绝对涌出量为28m/min；二氧化碳相对涌出量为1.52.85m/t，绝对涌出量为4.959.24m/min。煤尘爆炸指数为38.4264.2。矿井通风采用中央分列抽出式，由副井进风，回风井回风。回风水平标高为-140m。1.2 水文和地质条件井田地理为一向斜，煤系地层为石炭系和二叠系以及其他系组成，所含煤层总共有5层，其中可供开采的煤层有2层，这些煤层上部都覆盖有厚度
8、为100380m的第四系冲积物。1.2.1 矿井水文地质矿井最大涌水量为5.20m/min，一般涌水量为3.73m/min，至1998年底测得其涌水量为5.12m/min。疏水中心排放的清水通过管路抽到地面供生活用水，其它质量低于清水质量的一些涌水排到-360m水仓通过有效的排水系统将这些涌水排至地面，以方便其灌溉农田，最后途经东翼塌陷坑进行沉淀，然后经过环游后通过后屯大渠将其流入陡河。邓家庄煤矿的水文地质条件属简单型，有三个含水层，自下而上分别为：1）奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压含水层（）2）煤3以上砂岩裂隙承压含水层（）3）风化带裂隙、孔隙承压含水层（）其中与矿井生产较密切的为、。补给关系是：
9、大气降水、等各基岩含水层。矿井主要充水水源有：含水层水、断层水、老空水。（1）含水层水矿井含水层充水水源主要是煤3以上砂岩裂隙承压含水层水，含水层的水可通过岩石裂隙渗透到主大巷和工作面，对矿井正常生产造成一定影响。（2）断层水断层水作为充水水源主要是通过断层导通含水层水而形成的。断层的性质及围岩的破坏程度是断层充水的主要因素。张性正断层、落差大、围岩破坏严重便形成了良好的断层充水条件。（3）老空水由于煤层的开采方法和煤层本身的赋存状态不同，所以工作面回采后随着煤岩层垮落形成许多松散空隙，使工作面涌出的水积存在低洼的老空区内，形成老空水。在高处的工作面采后形成老空水对相邻低处的工作面产生影响。矿
10、井充水通道有自然通道和人为因素造成的充水，自然通道主要是岩石的孔隙、裂痕和断层；而人为因素主要是采掘活动，因为采掘活动可使隔水层遭到破坏，产生冒落裂隙，沟通含水层水。矿井首采的2煤层，其顶板灰白色中粗粒砂岩为一隔水层，挡住了2煤层上方的顶板砂岩裂隙含水层水，由于采掘活动，灰白色中粗粒砂岩经常冒落，使隔水层遭破坏而导致上部含水层水下泄。1.2.2 矿井地质构造1）地质构造邓家庄煤矿井田位于开平向斜的西北侧，南北长约2.8km，东西宽约5.4km，北端闭合，南端开放，面积约15.12km。地质构造简单，向斜角度不大，平均为8。只在井田四周有较大断层。2）煤系地层（1）地层层组划分邓家庄煤矿井田位于
11、开平向斜西北侧，煤系地层的形成时代属于石炭纪和二叠纪。煤系基底地层为中奥陶统马家沟组石灰岩。本井田与开平煤田其它构造单元的地层特征基本相似。（2）石炭系上统（C3）赵各庄组C3，该组是邓家庄煤矿井田当中一个重要的含煤地层，本组含煤地层一般厚度为135m。本组含煤地层以粉砂岩为主，其次为砂岩，其中各种岩石所占百分比如下所示：粉砂岩类为38.3，砂岩类为29.5，煤层为17.4，粘土岩为14.8。岩相组合主要是泻湖海湾相和泥岩沼泽相相互交替沉积，同时在泻湖海湾相之后出现有湖滨三角洲相。（3）二叠系下统P1下界为煤5顶板之泥岩顶面，为整合接触。上界为矾土质粘土岩之顶板，井田内该层大部分被冲蚀掉。本统
12、地层一般厚度为235.76m，分上下两组，上组称唐家庄组，下组称大苗庄组，其中大苗庄组是重要的含煤地层。本组一般厚度为90.36m，最小厚度为65m。本组地层以粉砂岩和砂岩为主，粘土岩也较多，岩石大致百分比为：粉砂岩类占36.2，砂岩类占30.2，粘土岩类占19.2，煤占14.4。岩相组合主要是泻湖海湾相、三角洲相及泥炭沼泽相沉积。在本组顶部出现了大陆河流冲积相沉积。（4）风化壳岩石特点：岩层显著变色，粘土岩和砂岩均变成浅黄色、灰白色或其它杂色；岩石硬度降低，产生风化裂隙，疏松易碎，裂隙中有黄色充填物；岩石矿物发生淋滤分解作用。在垂直方向上，区内风化壳具有分带性：上部强风化带和下部弱风化带。1
13、.3 煤层及煤质1.3.1 概述井田煤系主要由石炭系上统和二叠系下统地层组成，煤系地层总厚度约150m，共含大小煤层35层，煤层总厚度7m，含煤系数为5.7，其中可采煤层共2层，即煤2、煤5。煤层的地质结构如图1-1：图1-1煤层的地质结构1.3.2 可采煤层厚度、结构及变化1）煤2：为矿井的主采煤层，厚度为0.005.21m，平均厚度为2.5m。倾角为79，平均倾角为8。煤层为黑色、条带状构造，玻璃光泽，以亮煤为主，间夹暗色条带，局部含丝炭，偶含黄铁矿膜，半亮光亮型。2）煤5：为矿井的主采煤层，厚度为1.275.80m，平均厚度为3m，煤层倾角为030，平均倾角为10。煤层为黑色，块状构造，
14、下部为条带状构造，质硬，玻璃光泽暗淡光泽，半亮半暗型，含夹石12层，最多达3层，为简单结构煤层，其中下部含一层分布极稳定的细砂岩夹矸，灰白色或浅灰色，条带状，致密坚硬，厚度0.020.78m，平均0.39m。煤层的容重为1.35t/m。区内煤层厚度变化较大。（详见下表1-1）表1-1煤层地质特征表地层煤号煤层厚度最小最大平均m煤层间距最小最大平均m夹 矸层 数可 采情 况顶底板岩性顶板底板邓家庄煤矿20.00-5.212.516.3-50.833.550稳定粉砂质灰泥岩黑色泥岩51.27-5.80312稳定灰黑色泥岩粉砂岩泥岩1.3.3 煤层的稳定性和煤质井田内共有可采煤层两层，煤2、煤5为稳
15、定煤层。1）煤的化学分析（1）硫份：各煤层全硫平均含量为0.253.66，其中煤5含量低于1，属低硫煤；煤2含硫量最高为3.66，平均为3.07，属富硫煤，其所含硫量分为：黄铁矿硫占59，有机硫占36，硫酸盐硫占2.5。（2）磷份：磷份平均含量最大0.0825，最小0.008，其中煤5为特低磷煤，煤2为中磷煤。（3）发热量：各可采煤层发热量变化范围在18.0124.18MJ/kg之间，各煤层发热量由大至小为：煤2煤5。一般情况是煤层灰分高的发热量低，而煤层灰分低的其发热量高。2）煤的工业用途评价井田内各煤层均属气煤类，结焦性能较差，块度小，抗碎性及抗磨性能较差，不适于单独炼焦，可以考虑作配焦用煤；煤的焦油含量较高，属富油煤高油煤，
