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1、华北科技学院课程设计目 录摘要 2 井田特征及开采、开拓系统3采煤方法和井田开采、开拓6矿井通风系统的确定7矿井风量计算和风量分配11计算矿井通风阻力16选择矿井通风设备18通风费用概算22参考文献 23【摘要】矿井通风系统是向矿井工作地点供给新鲜空气、以供给人员呼吸，并稀释和排除井下各种有毒有害气体和矿尘，创造良好的矿内工作环境，保障井下作业人员的身体健康和劳动安全。这种利用机械或自然通风为动力，使地面空气进入井下，并在井巷中做定向和定量的流动，最后将污浊空气排出矿井的全过程称为矿井通风。包括进、回风井的布置方式，主要通风机的工作方法，通风网络和风流控制设施的总称。矿井通风设计是矿井设计内容
2、的重要组成部分，是保证安全生产的重要环节，因此必须周密考虑，精心设计，力求实现预期效果。其设计是否合理对全矿井的安全生产及经济效益具有长期而重要的影响。【关键词】通风系统 风量 通风阻力 风压 通风机1.井田特征及开采、开拓系统1.1井田概况本矿区气候属北方气候。气候温和，四季明显，日照充足，春秋季短。该煤系地层为石灰二叠纪，山西统和太原群，井田内无地质构造，埋藏稳定，均为全部可采煤层，地表平坦，有河流等自然地物，井口及工业广场选择不受地形限制，供电等系统良好。煤层赋存状态表：煤层赋存状态M1厚（m）4M2厚（m）8煤层间距（m）50煤层倾角（）30煤层容重 (t/ m3)1.4煤层埋藏深度（
3、m）300煤层顶底板岩石性质：煤层顶底板岩石性质M1层顶板岩性伪顶无直接顶泥页岩老顶砂岩底板岩性灰岩M2层顶板岩性伪顶无直接顶页岩老顶灰岩底板岩性灰岩1.2 矿井采区划分与布置1） M1层与M2层相距50m，设计时只研究M1层的开采通风情况，M2层与M1层类似。2） 把井田划分为2个阶段，每个阶段沿煤层的倾斜方向长度为2309.4m。3） 沿煤层的走向把煤层划分为4个采区，即C1,C2,C3,C4（如图示），则每个采区的倾斜长度为2309.4 m，走向长度为5000m。4） 在每个采区内沿走向划分为8个区段,即Q1,Q2,Q3（如图示）每个区段的宽度为288 m，即采掘工作面宽度为288米。5
4、） 第一水平有两个采区同时工作，每个采区内有一个采掘工作面工作和一个准备工作面。 采区划分与布置图C1 Q1Q1C4C2 Q2C3 Q2Q3 Q31.3煤炭储量的计算1.3.1矿井工业储量 Zg=Sm 式中： Zg 矿井工业储量，万t； S 可采煤层面积，m2； 煤的容重，1.4t/m3； m 为两个可采煤层煤的厚度之和，为12m；Zg=2000500012*1.4/=9429.2万t1.3.2设计可采储量 Zk=( Zgp) C 式中 ： Zk 设计可采储量, 万t； Zg 工业储量，万t； p 永久煤柱损失量，万t；C 矿井采出率，取0.8； 根据煤矿安全规程规定，井田边界要留设边界煤柱、
5、防水煤柱以及工业广场的保护煤柱。估算本煤田内工业煤柱、境界煤柱等永久煤柱损失约占工业储量的5%。煤层为中厚煤层，按矿井设计规范要求，确定本矿的采区采出率为85%。本煤田已探明的工业储量为9429.2万t。根据规程规定，故煤田的可采储量：9429.295%80%=7166.2万t。1.4设计生产能力及服务年限1.4.1确定矿井的生产能力根据井田的可采储量及地质构造，确定本矿井的设计生产能力为90万t/a。1.4.2矿井服务年限 由 T=Zk(KA)其中： T 矿井的服务年限，a；Zk 矿井的可采储量，万t；K 矿井储量备用系数，K取1.4；A 矿井设计生产能力，万t/a。经计算得 T=7166.
6、2（1.490）=56.8 年 因此矿井的服务年限为57年。矿井的服务年限57年 40年符合煤炭工业设计规范的规定，也就是说矿井的设计生产能力定为90万t/a是合理的。2.采煤方法和井田开采、开拓2.1采煤方法矿井采用立井开拓，倾斜长壁采煤法，综采工艺，全部垮落法控制顶板，中央并列式通风，副井进风，主井回风。矿井为低瓦斯矿井，各煤层煤尘爆炸危险性不大，不易自燃。2.2井田的开采根据该矿井的赋存条件将井田分为两个水平，以标高-375 m为界，-375m以上为第一阶段，-375m以下为第二阶段。在地质、煤层赋存条件、煤质合适的情况下，采用下山开采能充分利用开采水平的井巷和设施，省了开拓工程量和基建
7、的费用，延长了水平的服务年限，推迟了向下一水平延伸的期限，提高了矿井的经济效益。该井田的走向长度为5.4 km，为提高工作面的产煤率，提高第一水平的服务年限和降低设备的成本。决定采用沿煤层走向开采顺序，并且在井田划分时采用中央分列式开采。井筒位于沿走向的中央，将井田分为两部分。在走向开采的过程中有前进式和后退式两种。由于后退式开采可进一步掌握煤层情况及地质变化，采掘互相干扰较小，采空区不易漏风，巷道支护方便，决定采用后退式的开采顺序。2.3井田的开拓矿井采用立井开拓，倾斜长壁采煤法，综采工艺，全部垮落法控制顶板，该煤矿共有采煤工作面2个，掘进工作面8个。硐室8个（煤仓、炸药库、绞车房、变电所）
8、，其中四个掘进工作面进行开拓，另外四个掘进工作面进行采区的准备，上下山共分为4个采区，分2个阶段进行开拓，划分为2个开采水平。该采区东西走向长度1350m，南北倾向长度720m，4个掘进工作面完全能够保证矿井开拓、采区准备、回采的正常进行。3.矿井通风系统的确定3.1各类通风系统的优缺点及适用条件3.1.1中央并列式优点：进回风井均布置在中央工业广场内，地面建筑和供电集中，建井期限较短，便于贯通，初期投资少，出煤快，护井煤柱较小。矿井反风容易，便于管理。缺点：风流在井下的路线为折返式，风流线路大，阻力大，井底车场附近漏风大。工业广场受主要通风机噪声的影响和回风风流的污染。适用条件：煤层倾角大，
9、埋藏深，井田走向长度小于4km，瓦斯与自燃发火都不严重的矿井。3.1.2中央边界式优点：通风阻力较小，内部漏风较小，工业广场不受主要通风机噪声的影响及回风风流的污染。缺点：风流在井下的流动线路为折返式，风流线路长，阻力大。适用条件： 煤层倾角较小，埋藏较浅，井田走向长度不大，瓦斯与自燃发火比较严重的矿井。3.1.3两翼对角式优点：风流在井下的流动线路是直向式，风流线路短，阻力小。内部漏风小，安全出口多，抗灾能力强，便于风量调节，矿井风压比较稳定。工业广场不受回风污染和通风机噪声的危害。缺点：井筒安全煤柱压煤较多，初期投资大，投产较晚。适用条件：煤层走向大于4km，井型较大，瓦斯和自燃发火严重的
10、矿井，或低瓦斯矿井，煤层走向较长，产量较大的矿井。3.1.4分区对角式优点：每个采区有独立通风路线，互不干扰，便于峋调节，安全出口多，抗灾能力强，建井期短，初期投资少，出煤快。缺点：占用设备多，管理分散，矿井反风困难。适用条件：煤层埋藏浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘总回风巷。3.1.5区域式优点：既可发送通风条件，又能利用风井准备采区，缩短建井工期。风流线路短，阻力小。漏风少，网络简单，风流易于控制，便于主要通风机的选择。缺点：通风设备多，管理分散。适用条件：井田面积大， 储量丰富或瓦斯含量大的大型矿井3.1.6混合式优点：回风井数量较多，通风能力大，布置较灵活，适应性强。缺点：通风设备多
11、。适用条件：井田范围大，地质和地面地形复杂，或产量大，瓦斯涌出量大的矿井。3.2选择通风机的工作方式矿井主要通风机的工作方式有三种：抽出式、压入式、压抽混合式。该矿井主要通风机的工作方式采用抽出式，主要通风机分别安装在两个回风井口，在抽出式主要通风机的作用下，整个矿井通风系统处于低于当地大气压的负压状态。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力提高，比较安全。3.3确定通风系统3.3.1矿井通风系统由于煤层倾角较大，埋藏深，瓦斯与自然发火都不太严重，因此应选择中央分列式。其简单示意图如下所示：由于该矿井属于中厚的缓倾斜煤层，采用倾斜长壁采煤法。所以采用运输机上山进风，轨道上山回风的通风系统。
12、3.3.2采区工作面通风系统采区进风上山与回风上山的选择。采区进风上山与回风上山有两种方式：轨道上山进风，运输机上山回风和运输机上山进风，轨道上山回风。本设计采区采用运输机上山进风，轨道上山回风。 运输机上山进风时，风流与煤流方向相反。运输机上山的下部与进风大巷间设联络巷入风，禁止从溜煤眼上风，运输机上山的中部，上部与回风巷或回风上山连接的巷道中设置风门或风墙。轨道上山回风，它与各区段回风巷或回风石门连通，与进风巷道连接地点，设置通风构筑物。将轨道上山与采区进风巷隔离，其下部车场中应设两道以上风门，风门间隔不小于一列列车长度。采煤工作面通风分上行通风和下行通风。本设计采用上行通风。当采煤工作面
13、进风巷道水平低于回风巷时，采煤工作面的风流沿倾斜向上流动，称上行通风 。如图示：工作面通风系统可分为：U型,Z型,Y型,W型,双Z型,H型通风系统。本设计采用U型通风系统。工作面通风系统只有一条进风巷道和一条回风巷道。如图示： 4.矿井风量计算和风量分配4.1风量计算4.1.1采煤工作面的需风量每个回采工作面实际需要风量应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算然后取其最大值。 采煤工作面的需要风量由于本采区的相对瓦斯涌出量为 5 m3/min，故按低瓦斯矿井的实际需要风量计算。低瓦斯矿井的采煤工作面按瓦斯涌出量的计算公式为Q采=Q基本K采高K采面长K温Q基本工作面需要的基本风量，它的计算公式是Q基本=工作面控顶距工作面实际采高70%适宜风速在该采区中，控顶距取4.0于采区的回采方式是综采，工作面实际采高取3.7；适宜风速应不小于1m/s，在本采区中取1.5m/s。即Q基本=4.03.71.50.7=15.54m/sK采高 回采工作面采高调整系数，在本采区中K取1.5；K采面长 回采工作面长调整系数，在本采区中K取1.3；K温 回采工作面温度调整系数，在本采区中K取1.3；Q采=15.541.51.31.1=33.3m3/s=2000
