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1、长春建筑学院矿山安全工程课程设计说明书姓 名： 专 业： 安全工程 班级学号： 1202 指导教师： 温海燕 日 期： 2014.6.20 城建学院摘 要 矿山安全工程是伴随着矿山生产的出现而出现的，又随着矿山安全生产技术的发展而不断发展。工业革命以后，矿山生产中广泛使用机械、电力及烈性炸药等新技术、新设备、新能源，是矿山生产效率大幅提高，同时也带来了新的不安全因素，使矿山事故频繁发生。通过矿山安全工程课程设计不仅可以学习正确的设计思想和设计方法、综合运用所学过的基本理论、基本技能和专业知识，巩固、扩大、并加深所学过的课程内容，而且可以提高我们综合素质与工程实践的能力、培养独立思考、分析问题、
2、解决问题的能力，为毕业设计打下良好的基础。本设计以将庄煤矿为研究对象，通过对矿内空气的主要成分、有害气体的来源的分析、计算矿井的通风阻力和等积孔，从而评价矿井通风系统的难易程度，设计井下通风系统。【关键词】矿山安全工程 需风量 摩擦阻力 等积孔 前 言采矿工业是生产原材料的基础工业，在国民经济发展中占有重要的地位。矿产资源的开采与利用在支撑国民经济快速发展的同时，由于其作业空间相对狭小，工作环境相对恶劣，直接危害着从业人员的健康与安全，已经引起人们的高度关注。据统计，我国严重尘肺病患者多达120万人，占世界尘肺病患者的50%以上，且每年以1.5万人左右的速增长。而矿山四大危害的发生与否，都与矿
3、山的通风条件有关，所以合理的通风设计是稀释和排出矿内有毒有害气体，为从业人员创造良好的工作环境，防止灾害事故发生保证。本设计是长春建筑学院城建学院在温海燕老师的指导下独立完成，由于作者水平有限，难免有不妥之处，恳请读者提出批评意见，指出不足之处！目录摘要前言1 概述11.1 矿内空气的主要成分11.2 有害气体的来源及分类11.3 有害气体的防治措施22 局部通风设计32.1 通风设计的原则32.2 矿井通风设计的步骤及主要内容32.3 将庄煤矿简介42.4 掘进工作面所需风量计算53 矿井需风量计算83.1 采煤工作面需风量计算83.2 硐室需风量计算113.3 备用工作面实际需风量计算11
4、3.4 其他巷道需风量计算114 矿井通风阻力计算134.1 矿井通风阻力的计算原则134.2 矿井通风阻力的计算方法134.3 矿井通风阻力计算过程145 局部通风机选择205.1 压入式通风205.2 抽出式通风215.3 混合式通风226 矿井通风难易程度评价246.1 矿井通风总风阻及总阻力计算246.2 等积孔计算及评价25结论27致谢28参考文献29附录30矿山安全工程课程设计1 概述1.1 矿内空气的主要成分地面空气是由多种气体组成的干空气和水蒸气组合而成的混合气体。通常情况下，干空气各组成的数量基本不变。一般将大气组成分分为恒定组分、可变组分和不定组分1。恒定组分的比例在地球上
5、的任何地方几乎可以看作是不变的。如大气中的氧气占大气总体积的百分比为20.94%，氮气为78.09%，氩气为0.93%;可变组分是指大气中除恒定组分以外的气体，如二氧化碳和水蒸气，在通常情况下二氧化碳的含量占大气成分的0.02%0.04%，水蒸气的含量则在4%以下，这些组分在大气中的含量会随着地区、季节、气象、人们的生产生活活动的不同而变化；而不定组分则来自自然和人为两个方面。火山爆发、森林火灾、地震、海啸等自然灾害形成的污染物，可造成局部和暂时的大气污染。工业化、城市化等人为活动排放的烟尘和其他有害气体是不定组分的主要来源，也是大气污染的主要原因。正常的地面空气进入矿井后，当其成分与地面空气
6、成分相差不多时，称为矿内新鲜空气。由于井下生产过程中产生了各种有毒、有害物质，使矿内空气的成分发生了一系列的变化。这种充满在矿内巷道中的各种气体、矿尘和杂质的混合物，称为矿内污浊空气。1.2 有害气体的来源及分类矿内污浊空气对井下工人具有较大的危害，并可能照成重大的人员伤亡和财产损失。因此，将一切侵入人体后，能对人体产生伤害作用的气体称为有害气体。矿内有毒有害气体主要来源于： 1. 爆破及内燃设备产生的有毒气体； 2. 含硫矿产生的有毒气体； 3. 井下火灾产生的有毒有害气体； 4. 自然发火区特殊环境的有毒有害气体； 5. 炮烟特殊环境下的有毒有害气体。按照有毒有害气体对人体的危害性质不同，
7、可将其分为有毒气体和窒息性气体。所谓有毒性气体，即是指人吸入后，能对人体健康产生伤害作用的气体，如一氧化碳、光气。31矿山安全工程而窒息性气体，则是指吸入人体后能引起呼吸困难的气体，如氮气、二氧化碳。1.3 有害气体的防治措施1. 建立健全职业危害管理机构。配备专人和专用仪器，按规定开展有毒有害气体的检测。2. 化学毒物检测时应选择有代表性的作业地点，其中应包括空气中有害物质浓度最高、作业人员接触时间最长的作业地点。采样应在正常生产状态下进行。在不影响作业人员的工作情况下采样点，要尽可能靠近作业人员。3. 氮氧化合物、碳氧化合物至少每3个月监测一次，硫化氢至少每月监测1次，煤层有自然倾向的，应
8、根据需要随时监测。4. 加强通风，将各种有毒、有害气体的浓度稀释到煤矿安全规定规定的标准以下。5. 加强个体防护，佩戴合格的个体防护用品。6. 在相应的位置设置警示和中文说明名牌。7. 露天煤矿实施爆破后，须待炮烟扩散完毕后，人员方可进入作业2。2 局部通风设计2.1 通风设计的原则 矿井通风设计分为新建矿井与改建、扩建矿井的通风设计。新建矿井的通风设计，既要考虑矿井前期的需要，又要考虑矿井的长远发展与改扩建的可能。对于改建或扩建矿井的通风设计，必须对矿井原有的生产和通风现状作出详细的调研，分析通风存在的问题及对该扩建的要求，考虑矿井生产的特点，充分利用原有的井巷与通风设备，提出更完善、经济、
9、安全可靠的通风设计。 局部通风是矿井通风系统的一个重要组成部分，其新风取自矿井主风流，其污风又排入矿井主风流。其设计原则可归纳如下： 1. 矿井和采区通风系统设计应为局部通风创造条件； 2. 局部通风系统要安全可靠、经济合理和技术先进； 3. 尽量采用技术先进的低噪、高效型局部通风机； 4. 压人式通风宜用柔性风筒，抽出式通风宜用带刚性骨架的可伸缩风筒或完全刚性的风筒。风筒材质应选择阻燃、抗静电型； 5. 当一台风机不能满足通风要求时可考虑选用两台或多台风机联合运行1。2.2 矿井通风设计的步骤及主要内容 一个完整的矿井通风系统设计应包括以下内容： 1. 拟定矿井通风系统，绘制通风系统图。对影
10、响通风设计的自然因素进行必要的概述，提出矿井通风系统可行的方案，进行技术经济比较，选择最佳的通风系统，并论证其合理性。2. 计算、分配矿井总需风量。根据矿井设计规范规定，按照回采、掘进、硐室及其他地点的实际需风量进行计算，同时按照井下同时工作的最多人数每人每分钟供给风量不得小于4m进行验算。3. 计算通风系统总阻力。4. 计算矿井总阻力。服务年限较短的矿井，应选出全矿井通风容易和通风困难两个时期的通风网络计算最小和最大通风负压；如服务年限较长的大型矿井，应选择计算达到设计产量和通风机最大使用年限内通风容易和通风困难两个时期的最小和最大负压，并将计算结果列入负压计算总表。5. 选择矿井通风设备。
11、根据矿井初、后期及达产时的矿井总需风量和总负压，选择矿井通风设备。6. 计算矿井通风等积孔，评价矿井通风系统。7. 绘制矿井通风系统图。8. 编写设计说明书。2.3 将庄煤矿简介2.3.1 矿井概况 蒋庄煤矿隶属于枣矿集团，为国家“八五”重点工程建设项目，1989年6月24日正式投产，矿井原设计年产能力为150万吨/年，井田面积40.3平方公里，井田位于滕南矿区中部，京沪铁路线以西，地跨滕州市与微山县，北距滕州市25km，南距微山县16km，东至京沪铁路官桥站13km，微（山）-滕（州）公路在井田中部穿过，井田南端东至官桥，西至江苏沛县均有公路相通，西南部的南四湖及京杭大运河可通航千吨货轮，南
12、至江、浙，北达京、塘，水陆交通方便。井田设两个开采水平。第一水平标高为-320米，主要开采山西组3上、和3下两层煤。第二水平标高-430米。 最初设计生产能力为150万吨/年，现核定为240万吨/年 。井田水文地质条件属中等类型，四周为断层切割，断层呈局部导水或弱导水，形成煤系含水层补给条件不良，经流不畅， 地下水以静水量为主，动水量有限。 主要含水层为第三层石灰岩。 井田本地层属华北型沉积，以石炭二迭系为含煤地层，地层系统自老至新依次有震旦、 寒武、奥陶、石炭、二迭、侏罗、第四系等。井田内广为第四系覆盖，没有基岩露头。为一断层裂隙发育，以地堑地垒为主要特点的宽缓褶皱区。 本井田主要煤系为下二
13、迭统山西组和上石炭统太原群两个主要煤系，共含煤19层。山西组含煤3层其中稳定可采煤层为3下煤层。较大面积可采煤层为3上煤层，局部块段可采煤层为2煤层，可采总厚度为8m。太原群含煤层中稳定可采煤层为16层，可采总厚度 2.2m。井田煤系煤层合计可采总厚度为 10.2m。 2.3.2 采区概况本采区的基本情况如表2-1所示。经测算可得采区的基础数据如下：煤层倾角 =7.58属于近水平煤层。平安井田北部以一号向斜轴北300米，人为划定界线为界与大明一矿相邻；南部以F406、F311断层及大隆风井保护煤柱与大隆矿区相邻；东部以F14、F319和F321断层与小青矿区相邻；西部以煤层最低可采边界为界。面
14、积16.6807平方千米。回采工作面长度约为199m，巷道内采用2台局部通风机型号为JBT-52，风量为200m3/min。表2-1 采区概况设计题目将庄煤矿北二采区设计煤层数煤层间距m煤层厚度m煤层顶板自然发火期采区年产量（万吨）218.64.4砂岩3个月80 采区工作面最大炸药消耗量为21 kg，工作面的瓦斯绝对涌出量为45m3/min。采区各有两个煤巷掘进工作面，煤巷一般采用综掘机掘进，遇到坚硬岩石或过断层采用打眼放炮破煤，最大班工作人数47人。2.4 掘进工作面所需风量计算掘进工作面所需要的风量，应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面的风速和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值。1. 按瓦斯涌出量计算：Q掘=100 q掘K掘通 (2-1) 式中: Q掘单个掘进工作面需要风量，m3/min； q掘掘进工作面回风流中瓦斯（或二氧化碳）的绝对涌出量，m3/min；
