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1、毕业设计（论文）说明书平顶山工业职业技术学院矿井通风系统优化设计年级专业：矿井通风与安全技术专业学生姓名：沈文博指导教师：郑光相2013/5/18前言矿井通风系统管理是煤矿安全工作的重中之重。其中，矿井通风阻力测定是研究矿井通风系统、优化矿井通风系统、加强矿井通风系统安全的最根本的最基础手段之一。矿井通风是一个运用多技术手段输送、调节空气在井下的流动，维护矿井正常生产和劳动安全的动态过程。在生产期间其主要任务是利用通风动力，以最经济的方式，向井下各用风地点提供质优量及足够的新鲜空气，保证工作人员的呼吸，稀释并排出瓦斯、粉尘等各种有害物质，降低热害，为井下创造良好的工作环境；在发生灾变时，能有效
2、、及时地控制风向及风量，并与其它措施相结合，防止灾害扩大，最大限度地减少事故灾害及财产人员损失。剖析历次煤矿重大灾害事故发生及扩大的原因，无不与矿井通风系统有着密切关系。因此，建立一个既能满足日常生产需风，保证风向稳定、风质合格，在灾害时期又能保持通风设备运行可靠、稳定、能迅速实现风流控制的通风系统是至关重要的。本设计本着为矿井的长期发展，提高矿井生产能力开发矿井深部的庚组和戊组煤而进行的矿井通风系统改造。总方案设计：做一条回风巷 、一条进风巷道及一个回风井，并经过矿井通风设施改造，最终形成矿井己一、己二采区、三进两回的通风方式。通过风量、风阻等计算，选择出主要通风机以及配套的电机型号。通过各
3、种论证，本设计可靠可行，可提高矿井的抗灾能力，提高了矿井的经济效益。在此次毕业设计当中，得到了许多老师、同学的帮助和大力支持，在此表示由衷的感谢。由于本人水平有限，不足之处在所难免，请大家多多提出宝贵意见和指正。编者2013年5月目录第一章：矿井基本概况11.井田概况12.煤层地质概况23.矿井瓦斯概况24.水文概况35.煤尘概况36.煤炭自燃概况37.矿井通风概况3第二章：矿井通风系统设计的可行性论证41.矿井通风系统优化设计背景41）矿井目前生产通风情况和生产变动情况分析42）矿井生产能力的发展前景分析42.矿井通风系统优化设计方案确定的基本原则51）通风系统改造的必要性论证52）通风系统
4、改造的主要手段63）矿井通风系统优化方案选择6第三章：矿井通风系统设计参数计算101.矿井通风系统改造后矿井所需风量的计算101）矿井风量计算原则102）矿井需风量的计算102.矿井通风系统改造后通风阻力计算151）矿井通风总阻力计算原则152）矿井通风总阻力计算153.矿井通风系统优化方案选择17第四章：矿井通风设备的选择201.主要通风机的选择201）选择依据202）初选通风设备203）主通风机运行工况212矿井主要通风设备的配置及要求22第五章：概算矿井通风费用24第六章：矿井通风安全管理271.矿井通风系统的安全管理272.采区通风安全管理283.掘进工作面通风安全管理30参考文献58
5、平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）第一章：矿井基本概况1.井田概况平煤股份天力公司先锋矿位于河南省平顶山矿区西部，四矿井田的西南部，己组煤露头带。西环路从井田中部穿过，南部有建设路，东部与北环路和西环路相接，矿区有铁路、公路与省内外沟通。本井田位于平顶山山前冲积平原，地势较平坦，总的趋势是西北高、东南低、地形标高变化为+100+85m。本区年平均降雨量为794.6mm ，年最大降雨量为1326.6mm，雨季一般集中在79月份。年平均气温为15, 最高温度42.3，最低温度-15。天力公司先锋矿于1992年3月开始建井，1994年6月投产，设计生产能力8万吨/年，进入2000年以后，先锋矿陆
6、续对各生产系统环节进行了改造，使矿井安全生产条件齐全，完全具备达到国家煤矿企业安全生产的要求。同时，也使生产能力不断提高。2006年与天马一井合并，生产能力达到将近25万吨/年，2011年达到30万吨/年。矿井生产能力核定各环节能力分别为：提升系统35万吨/年，供电系统80万吨/年，排水系统40万吨/年，通风系统52万吨/年，井下运输系统95万吨/年，采场能力39万吨/年。地面生产系统43万吨/年。先锋矿为一对立井开拓，一个水平两个采区，分别为东井己一采区和西井己二采区，按照煤矿安全规程及有关法律、法规规定，该矿生产系统完善，主要提升系统、供电系统、井下运输系统、排水系统、通风系统、监测系统、
7、现在矿井主要开采己组煤层，己一采区主要开采己15煤层，己二采区主要开采己16、己17、己18煤层。2.煤层地质概况本井田含煤地层分属上石炭统太原组、二叠系山西组和上、下石盒子组，自上而下划分为丙煤段、丁煤段、戊煤上段、戊煤中断、戊煤下段、己煤段、庚煤段等七个煤段。煤系平均总厚779.41m，含煤60余层，常见43层，煤层总厚26.84m，含煤系数3.4%左右。从已探明的情况可知：井田地质构造简单，无大断层及构造变化，煤层为缓倾单斜构造，走向北西南东，倾向北东，倾角为110.该井田有3个煤系地层，上部石炭统太原组含丁、戊组煤，中部二叠纪上石盒子组，含己组煤，下部为下二叠系山西组，含庚组煤层。本井
8、田的开采对象为己组和庚组煤层，己组煤层共存4组可采煤层，分别为：己15、己16、己17和己18煤层。庚组煤为一层可采煤层，庚20煤层。矿井东西走向长2600米、倾斜长3200米，面积8.58km3.3.矿井瓦斯概况2009年度矿井瓦斯等级鉴定结果为：矿井瓦斯、二氧化碳的相对涌出量分别为6.05m3/t、4.99m3/t，全矿井瓦斯绝对涌出量为37.71立方米/分钟，根据2009年度瓦斯鉴定结果(河南省煤矿瓦斯评审专家组批复)确定我矿为低瓦斯矿井。因为先锋矿所采的是四矿和六矿的边缘煤和残余煤层，所以先锋矿瓦斯很小, 属于低瓦斯矿井。4.水文概况平顶山矿区水文地质比较简单，本区属矿区中部，在补给和
9、排泄区之间，属矿区中的水文地质简单区。本矿开采的煤层因下部水平已被相邻矿井开采，对本矿起到了放水作用，据有关资料，本矿正常涌水量为50m3/h，最大涌水量为100m3/h。5.煤尘概况煤尘爆炸指数为30.21%，煤尘具有爆炸性。6.煤炭自燃概况自燃发火期为68个月。有自燃倾向性。7.矿井通风概况矿井为中央并列抽出式通风，一个立井（主井）进风，一个立井（副井）回风。矿井为独立的通风系统，通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式，即主井（东井）进风，副井（西井回风。）采用全负压通风，掘进工作面为压入式通风。第二章：矿井通风系统设计的可行性论证1.矿井通风系统优化设计背景1）矿井目前生产通风情况和生产
10、变动情况分析矿井为独立的通风系统，通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式，即主井（东井）进风，副井（西井）回风。主要通风机为两台（南台、北台），运行的为北台，型号为BDK-6-NO.18，配套电机型号YBF300M-6、额定功率为2132Kw，额定转速980r/min 。主要通风机扇叶角度27.5，工作风压1666pa，工作风量71m3/min，一台正常运转另外一台检修备用。矿井总进风量69m3/min，总排风量为69.8m3/min，矿井等积孔为1.15m2，矿井通风能力为25万吨/年。矿井井下分己一、己二分区通风，采区内为采区皮带下山进风、轨道下山回风，采煤工作面为U型通风，掘进工作面为压
11、入式通风，井下正常布置两个回采工作面，一备用面，34个掘进工作面及三个独立通风硐室。随着矿井向己18深部的开采，风量特别紧张，通风尤显困难，加之，东井井口风门在提升过程中的频繁开启，给通风系统的稳定造成很大影响。2）矿井生产能力的发展前景分析本次方案设计是为矿井的长期发展，提高矿井生产能力开发矿井深部的己组和庚组煤而进行的矿井通风系统改造。根据平煤股份天力公司今后的发展规划，先锋矿2012年将进入深部己组煤、庚组煤同时开发，使矿井生产能力增大到30万吨/年以上。2.矿井通风系统优化设计方案确定的基本原则1）通风系统改造的必要性论证经过对现有通风系统的分析，存在以下问题：1、由于矿井通风线路长，
12、控制风门多（达26组），巷道通风断面小（一般在3.5m2 4.7 m2）之间，矿井有效风量低，通风阻力大（达1247Pa），致使矿井通风困难。2、根据天力公司今后的发展规划，先锋矿2012年将进入深部己组煤、庚组煤同时开发，使矿井生产能力增大到30万吨/年以上，根据以风定产的原则，现在的矿井有效供风量无法满足增产后的供风需求，漏风率较大。3、随着开采深度和巷道长度的增加，使矿井通风阻力加大，现有主要通风机能力不能满足生产需要，必须更换主要通风机。4、现有井下主要进、回风巷断面过小，致使风速超限，部分区域通风系统需调整。5、不改变东立井通风方式、去掉东立井内风门，将无法提高矿井提升能力。6、目前
13、矿井通风能力为26万吨/年，不能满足矿井生产能力300万吨/年的需要。为此，必须对矿井的通风系统进行改造，从根本上解决矿井通风能力制约后期生产的问题，同时解决东立井井筒风门漏风多与不能提煤问题。2）通风系统改造的主要手段总结国内外通风系统改造的方法、手段，归纳可分为三种：1、改变矿井通风方法：既改变进、回风井筒的相对位置，从而，达到缩短通风线路、降低通风阻力、提高矿井风量的目的。如平煤十矿根据矿井生产布局，相续在井田北部增加己四风井和北山回风井，达到了提高矿井通风能力的目的。2、改变矿井的通风方法，即抽改压或压改抽，此方法多用于受周边老空影响严重且自燃发火严重的矿井。如平煤高庄矿的抽改压，有效
14、地防止了周边小煤矿对大矿的威胁。3、改变矿井通风网络：即通过调整矿井主要通风机的有关参数或通风网络中分支的参数，如增阻调节、降阻调节、调整主要通风机扇叶角度、更换电机提高转速等，从而实现提高通风能力的目的。此方法为生产矿井通风系统调整的常用方法。3）矿井通风系统优化方案选择根据通风系统改造的基本手段，结合先锋矿的地表条件及井下现有通风系统的实际情况，经技术比较采用改变矿井通风方式和改变矿井通风网络相结合的方法，对矿井通风系统进行改造。并提出以下方案：总体方案：为充分利用现在有的巷道，考虑庚20开发问题及矿井通风、运输等因素，经技术论证，最后确定改造方案：在地面广场内做专用回风立井，直接至己17
15、煤层风化带，分别沿己17煤层做己二采区总回风巷和己一采区回风巷与现有的己一、己二采区回风相连，并在己17煤层沿现有的己17皮带下山平行方位补做一条进风行人下山，形成己二采区“两进一回的通风系统。经矿井通风设施改造，最终形成矿井东、两立井进风、专用回风立井回风的“两进一回”抽出式通风方式。同时对庚20开发利用矿井现有的己一采区生产系统，在己17皮带下山和己17轨道下山800米处，沿26勘探线垂直方位，施工庚组总进、回风巷进入庚组煤层。（见改造后的通风系统示意图，虚线部分为设计巷道）。一、专用回风立井位置的确定：对先锋矿井田范围内地面状况的实际考察，工业广场以外能够做回风井及布置井口设施的场地均为附近从村村庄或可耕地。由于在这些位置做回风井比在工业广场内做回风井麻烦，井筒将增加至少150米以上，同时受到征地、协调公民关系、管理困难等多种因素制约，因此经技术经济等分方面比较后，确定放弃在工业广场外做回风井。工业广场内适合于做回风井及布置井口设施的场地只
