矿井通风与安全课程设计

矿井通风与安全课程设计

0．前言

采矿工业是我国的基础工业，它在整个国民经济中占有重要地位，煤炭是我国一次能源的主体。我国煤炭生产以井下开采为主，其产量占煤炭总产量的95%。而地下作业首先面临的是通风问题，在矿井生产过程中要有源源不断的新鲜空气送到井下各个作业地点，以供人员呼吸，以稀释和排除井下各种有毒有害气体和矿尘，创造良好的矿内环境，保障井下作业人员的身体健康和劳动安全。向井下供应新鲜的空气和良好的供风系统是分不开的，所以在矿井建设的过程中一定要设计优良的通风系统，这样不仅可以满足井下供风的要求，还能很好的节约矿井通风的费用。

本文是针对矿井的建设，提出了行之有效的通风系统，采用两翼对角式的通风方式，在采区采用轨道上山进新风，运输上山回污风的通风方法，并起在工作面采用上行通风。风别计算了通风容易时期和通风困难时期的风量和风压，并以此为基础选用了矿井主要通风机和电机，设计的通风系统满足了矿井通风的要求。

值得一提的是，这是作者初次设计矿井通风系统，全凭自己的知识总结利用设计，没有拷贝别人的既成成果，难免会有一些不太妥当之处，敬请指教。

一、矿井概况

1．地质概况

该矿井地处平原，地面标高+150m ，井田走向长度5km ，倾斜方向长度3.3km 。井田上界以标高-165m 为界，下界以标高-1020m 为界，两边以断层为界，井田内煤层赋存稳定，井田可采储量约1.08亿吨。

井田有两个开采煤层，为1k 、2k ，在井田范围内，煤层赋存稳定，煤层倾角0

15，各煤层厚度、间距及顶地板岩性参见综合柱状图1-1：

图1-1 综合柱状图

2．开拓方式及开采方法

矿井相对瓦斯涌出量为6.6T m /3

，煤层有自然发火危险，发火期为16—18个月，煤

尘有爆炸性，爆炸指数为36% 。根据开拓开采设计确定，采用立井多水平上下山开拓，第一水平标高-380m ，倾斜长为825×2m ，服务年限为27年，因为走向较短，两翼各布置一个采区。每个采区上山和下山部分各分为五个区段回采。每采区各布置一个综采工作面和一个高档普采工作面，工作面长度150m ，区段平巷及区段煤柱15m ，综采工作面产量在1k 煤层时为1620t/d ，在2k 煤层时为1935t/d ，日进6刀，截深0.6m ，高档普采工作面产量在1k 煤层时为1080t/d ，在2k 煤层时为1290t/d ，日进4刀，截深0.6米，东翼还另布置一备用的高档普采工作面。

采区轨道上山均布置在k 2煤层的底板稳定细砂石中，区段回风平巷与运输上山，区段运输平巷与轨道上山采用石门连接，为了保证生产正常接替，前期东西两翼各安排两个独立通风的煤层平巷掘进头，后期东西两翼各安排两个独立通风的煤层平巷掘进头和一个岩石下山掘进头。东西两翼各有一个绞车房、变电所、火药库，亦需独立通风。井为箕斗井提煤用，井为罐笼井升降人员、材料、矸石，也作为进风井用，并设有梯子间。

在开采的时候先开采1k 煤层，之后开采2k 煤层，并且按照先上山开采后下山开采的顺序。并且另普采和综采面相互交替的顺序，保证同一采区能够同时向下推进。

部分巷道名称、长度、支护形式，断面几何特征参数列入表1。

井内的气象参数按表3所列的平均值选取，除综采工作面采用4－6工作制外，其它均采用三八工作制。

井下同时作业的最多人数为700人，综采工作面同时作业最多人数40人，高档普采工作面同时作业最多人数60人。

二、矿井通风系统设计

矿井通风系统是矿井生产系统的主要组成部风，它包含矿井通风方式、通风方法和通风网络。

1．通风方式

1）通风方式简介

矿井通风方式是指进风井和回风井的布置，按照进、回风井的相对位置可以分为中央并列式（包括中央并列式和中央分列式）、对角式、混合式，以及分区式。各种通分系统的形式如图2-1，优缺点对比如表2-1：

表2-1 矿井通风系统分类

2）通风方式选择

在该矿中，由于井田长度为5km，明显超出了4km，所以如果使用中央式，就一定会造成回风巷道太长，阻力增大，掘进专用通风巷道长等缺点，和采用两翼对角式相比要多开掘2500m的阶段回风大巷，而如果采用两翼对角的方式，将回风井布置在两翼的运输上山

的上边界处，并用回风石门连通运输上山和回风井。综合考虑这些因素，提出了两套通风系统方式：

方案一、两翼对角式

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

下面对这两种方式做技术和经济对比如下：

（1）安全因素比较：该矿井为低瓦斯矿井，但是煤尘爆炸指数为36%，煤尘的爆炸强度和爆炸指数的关系如表2—2：

可见该煤尘具有很强的爆炸性。在通风设计时必须要予以充分考虑。如果采用方案二，则当发生煤尘爆炸是就可以危及整个矿井，但是如果采用方案一就可以很好的解决这一问题，将煤尘爆炸的危险限制在一翼。从这方面考虑才用第二中通风方案会比第一种通风方案要好。

（2）通风难易程度：采用方案二时，在通风容易时期风流最短路线近似3325m，通风困难时期风流经过的最长距离大概为7475m；在采用方案一时，在通风容易时期风流的路程为2075m通风困难时期风流的最长路线大概为6225m，可见采用第一种通风方案的时候矿井的风流的路程比第二中多了1250米，导致通风阻力增大，不利于通风，并且这样就在长久的同风过程中浪费电源。从这方面考虑采用第二种通风方案会比第一种要好。

（3）井巷工程量：在方案二中共需要掘进两条回风大巷，长度共5000m，需要掘进两条回风井，长度总共845m；而在方案一当中就没有必要掘进专门的回风大巷，需要掘进的两条回风井总长度为630m。比较可见采用方案一可以减少井巷工程。

（4）初期投资：在方案一中由于要先开采两条回风井，需要四个主要通风机（其中有两个是备用的），而在方案二当中只需要建设一条回风井，需要两个主要通风机，但是在方案一中需要开拓一条回风大行巷。需要详细计算才能知道两种方案的初期投资情况，根据以往经验可以知道方案一可以节省初期投资，早产煤。

综合上面各方面因素的比较，可以很容易选定方案一要优于方案二，所以选用方案一。

2．矿井通风方法

通风方法一般根据煤层瓦斯含量高低，煤层埋藏深度和赋存状态，冲击层厚度，煤层自然发火性，小窑塌陷漏风情况、地形条件，以及开拓方式等综合考虑确定。通风方式分为压入式、抽出式、抽压混合式3类，其使用条件和优缺点分析见表2—3。