西沟矿通风系统研究.docx
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1、本科论文摘 要如今中国的煤矿产业的进一步发展,安全生产是发展中的第一要素。其中对于矿井进行全面的通风设计是最关键的一个环节。一个生产质量合格的大型煤矿必须要严格地保证其所属矿井的通风系统符合其相关的标准及行业的规范。所以,设计人员因严肃的对待每个矿井的通风设计,把好安全的第一道关。本设计根据西沟煤矿的实际情况,严格准守和认真贯彻煤矿安全规程、矿井通风与安全技术以及国家制定的其他有关矿井通风的规定,结合目前最先进的矿井通风技术,对西沟煤矿进行矿井通风设计。文中针对西沟煤矿的具体情况,如位置与交通、自然地理环境、矿井地质、煤层赋存及煤质、瓦斯和煤的自燃性以及采掘工作面和硐室通风等,综合分析上述因素
2、,合理的布置管道、选择风机,用最节约的方式提供最可靠的方案。关键词:煤矿安全;矿井通风;安全生产AbstractWith the further development of Chinas coal mining industry today, safe production is the first element in development. Among them, comprehensive ventilation design for the mine is the most critical link. A large-scale coal mine of qualified pr
3、oduction quality must strictly ensure that the ventilation system of its mine meets its relevant standards and industry specifications. Therefore, the designers take the safety design of each mine seriously and put the first pass of safety well.According to the actual situation of Xigou Coal Mine, t
4、his design strictly abides by and earnestly implements Coal Mine Safety Regulations, Mine Ventilation and Safety Technology and other regulations on mine ventilation formulated by the state. Xigou Coal Mine conducts mine ventilation design. In this paper, the specific conditions of Xigou Coal Mine,
5、such as location and traffic, natural geographical environment, mine geology, coal seam occurrence and coal quality, gas and coal spontaneous combustion, and mining face and chamber ventilation, etc. To arrange pipes, choose fans, and provide the most reliable solution in the most economical way.Key
6、 words:Coal mine safety;Mine ventilation;Safety production目 录第1章 矿井概况11.1 位置与交通11.2 自然地理11.3 矿井地质及构造21.4 煤层赋存及煤质31.4.2 含煤地层31.4.2 可采煤层41.4.3 煤质51.5 瓦斯、煤尘和煤的自燃51.5.1 矿井瓦斯情况51.5.2 煤尘的各种爆炸性及可燃煤的各种自燃性和倾向性51.6 矿井开拓与开采61.6.1 矿井开拓61.6.2 矿井开采61.7 矿井鉴定情况7第2章 通风系统的选择82.1 矿井通风方法的有关介绍82.1.1 抽出式通风82.1.2 压入式通风82.
7、1.3 混合式通风82.2 矿井通风方式的有关介绍92.2.1 中央式92.2.2 对角式92.2.3 分区域式92.3 西沟煤矿的通风系统选择102.4 西沟煤矿的通风路线布置112.5 西沟煤矿安全保证措施112.5.1 确保风流稳定的措施112.5.2 防止漏风的措施11第3章 风量计算及风量分配133.1 风量计算133.1.2 矿井需风量的计算原则133.1.2 按整体法计算133.1.3 按采煤、掘进、硐室及其它工作地点实际工作的排风量计算133.2 进行风量的分配163.2.1 风量的分配原则163.2.3 分配的方法173.3 掘进通风183.3.1 局部通风机的工作风量183
8、.3.2 局部通风机全风压Ht193.3.3 选择局部通风机的型号193.3.4 防止局部通风机产生循环风的措施19第4章 通风总阻力计算214.1 阻力计算准则214.2 矿井通风总阻力的计算方法21第5章 主要通风机选型235.1 选择矿井通风设备的基本要求235.2 主要通风机的选择235.2.1 计算通风机的风量Q通235.2.2 计算通风机的风压H通235.2.3 选择通风机235.3 主要电动机的选择245.3.1 计算通风机输入功率245.3.2 选择电动机24第6章 矿井通风费用计算256.1 全部通风耗电量256.1.1 主要通风的耗电量256.1.2 局部通风的平均耗电量2
9、56.1.3 通风总耗电量256.2 通风费用25第7章 结论26参考文献27致 谢28附录一 中文译文29附录二 外文原文第1章 矿井概况1.1 位置与交通石梯子西沟煤矿在新疆呼图壁县位于新疆呼图壁林场县城正南56km公里处的石梯子小天山北麓。呼图壁井田煤矿区交通较便利。交通地理位置详见图1-1。图1-1 石梯子西沟煤矿交通位置示意图1.2 自然地理新疆呼图壁县石梯子西沟白杨河煤矿位于中国新疆准南煤田呼图壁县白杨河矿区东部,规划设计生产能力密度为0.9Mt/a。在白杨河矿区总体规划中本白杨河煤矿西与呼图壁县苇子沟兴隆煤矿火烧区相邻,南以各煤层火烧区保安煤柱或风氧化带火烧区为界,北和西北以呼图
10、壁县苇子沟兴隆矿井火烧区为界,东与石梯子东沟煤矿火烧区相邻,规划井田东西南北走向倾斜长1.83.2km,面积约11.4km2,深部火烧区境界暂定为+1000m,井田南北走向拐点坐标位置见表1-1。表1-1 矿区总体规划中的井田范围坐标表拐点号直角坐标(3带)纬距(X)经距(Y)S1484976629473167S2484926329475010S3484337829475010S4484390229471720S5484529129471801S6484757429471800S74847577294731671.3 矿井地质及构造井田地处于乌鲁木齐凹陷地带,区域中部的f6逆冲断裂构造使得侏罗
11、系下统三工河组以上的地层多次重复出现,井田就分布在f6逆冲断裂构造以南的头屯河组、西山窑组以及三工河组三组地层中。因为该井田低层区域板块地层结构是典型的地形单斜地层构造,所以低层井田板块地层结构整体内部结构特征呈一向北缓向南倾斜的典型单斜地层构造,偏向1018,倾角515,地层内部结构呈西缓东陡,浅部稍缓,深部略陡的变化特点。表1-2 地层结构含煤岩组平均厚度(m)岩石组成井田内分布碎屑沉积下侏罗统三工河组218.96主要为深灰色灰绿色黄绿色泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、含砾粗砂岩、砾岩、细砂岩夹砂砾岩、叠锥灰岩、泥灰岩及炭质泥岩薄层、煤线,含大量的植物叶、茎碎片化石未有出露不含可采煤
12、层以湖相为主的碎屑沉积中侏罗统头屯河组241.37主要为灰黄黄绿色砾岩、粗砂岩与粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩互层,底部为一层210m厚砾径250mm的砾岩、砂岩与西山窑组分界分布于井田中北部河流相为主的陆源碎屑沉积上侏罗统喀拉扎组92.17主要为灰黄黄绿色砾岩、粗砂岩与粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩互层分布于井田中北部河流相为主的陆源碎屑沉积续表1-2 地层结构含煤岩组平均厚度(m)岩石组成井田内分布碎屑沉积中侏罗统西山窑组西山窑组下段127.62主要为灰灰白色粗砂岩、细砂岩、粉砂岩与煤层互层夹泥岩、炭质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩井田南侧西南角和中部呈倒“V”字形少量分布出露一套以湖相、湖
13、滨三角洲相、泥炭沼泽相为主夹有河流相、覆水沼泽相的含煤碎屑沉积西山窑组中段129.26主要为灰黄色、黄绿色、灰白色粗砂岩、中砂岩、细砂岩、与泥质粉砂岩、粉砂质泥岩互层夹炭质泥岩、煤线、泥岩该段分布于西山窑组下段之上,在井田内为不含煤段,出露于井田南部、中部西山窑组上段145.97主要为灰白色、黄绿色中粗砂岩、砂砾岩、细砂岩与浅灰色、灰黄色粉砂岩、泥质粉砂岩互层夹泥岩、炭质泥岩分布于西山窑组中段之上,为不含煤地层,出露于井田中部,呈带状分布1.4 煤层赋存及煤质1.4.2 含煤地层井田内的含煤地层位于于侏罗系中统西山窑组的地层中,并且全部的煤均储存在其下段的地层中。西山窑组共有4个0.30米或以
14、上的带编号煤层,从下到上分别为B1,B2,B3和B4。其中,整个地区可开采3个煤层,包括B2,B3,B4煤层和B1。这是当地的煤矿开采层。煤层出现在中侏罗统西山窑组下部(J2x1)。煤层分为4层,厚度大于0.3米,从下到上依次为B1,B2,B3,B4。其中,B1煤层是整个区域的连续局部煤层,B2,B3,B4是整个区域的煤层。每个煤层的厚度为12.73-22.41米,平均厚度为17.99米。1.4.2 可采煤层表1-3 可采煤层特征表煤层号纯煤厚(m)可采厚(m)顶底板岩性煤层倾角(度)煤层结构可采性煤层稳定性两极值平均值(点)两极值平均值(点)夹矸层数夹矸厚度(m)B51.123.311.91
15、.123.311.9顶板为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、细砂岩,底板为泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、细砂岩、粗砂岩1114无全区可采较稳定B40.973.852.140.972.871.85顶板泥岩、粉砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩、粗砂岩、含炭泥岩,底板为泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、粗砂岩、粉砂质泥岩10121层0.30.98全区可采较稳定B30.161.310.870.681.240.97顶板为含炭质泥岩、粗砂岩、底板为泥质粉砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩11141层0.28大部分可采较稳定B23.578.065.193.578.065.19顶板为泥质粉砂岩、粉砂岩、粗砂岩、粉砂质泥岩、底板为粉砂质泥岩、粗砂
16、岩、泥质粉砂岩、粉砂岩1014无全区可采较稳定B12.86.74.562.85.94.14顶板为粗砂岩,厚度大并且稳定,底板为泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩111414层0.131.39全区可采较稳定1.4.3 煤质(1)煤类及其分布规律井田煤矿全区种类单一,均属于不具有粘性的煤(31bn),各矿区煤层的不粘煤质量自转变小。井田石油全区主要矿产为特低特高灰绿色富油页岩煤,特高灰低硫、特低磷分低特高磷低水份低灰富油页岩煤、高热值、气化率等指标较好的低灰富油页岩煤。(2)煤质根据新疆准东煤田呼图壁县石梯子西沟煤矿勘探报告,西沟村村煤矿主要的矿区含可采煤层和可以开采可用地层矿区位于石嘴山梯子北沟西山窑
17、煤矿组下段。在西沟村的煤矿可采地层中,含有煤矿全区可采及煤矿局部部分可以开采的可用煤层5层,自下而上的可用煤层按按编号顺序分别为四层b1、b2、b3、b4、b5,其中一层含有b2、b3、b4、b5煤层为含有全区可采局部部分可采可用煤层。全区地下煤层总沉积厚度平均17.99m,可采厚度平均17.14 m。煤层的成因变质煤其成因阶段类型主要为腐植性的炭是煤主要成因种类,变质煤的成因类型阶段主要为大型重金属煤矿煤的变质成因阶段,煤的主要成因种类之一的煤就是不具有粘性的煤(31bn)。(3)煤的用途井田矿区煤层均煤质属于不含灰粘页岩煤(31bn),是优良的小型石油化工用煤产业及其动力煤是发电、民用主要
18、煤,也可以是广泛可用于作为小型石油化工气化用途的煤和大型石油化工工业用煤。1.5 瓦斯、煤尘和煤的自燃1.5.1 矿井瓦斯情况根据中国地质调查所报告主要煤层的瓦斯样品含量分析测试的结果,矿井中侏罗统西山窑组中段(j2x2)主要煤层的瓦斯样品含量不高,最低0.001m3/t,最高2.125m3/t,全区平均为0.441m3/t。井田内煤层瓦斯含量变化趋势:各井田内煤层在+1481.33m煤层水平以上均分布为二氧化碳氮气带,在+1481.33m煤层水平以下分布的煤层特征不尽相同,但总体上瓦斯含量随着深度的增加有增加的趋势1。1.5.2 煤尘的各种爆炸性及可燃煤的各种自燃性和倾向性依据据2011年中
19、国相关地质科学调查报告科学工作者协会提供的中国相关地质调查数据信息,井田内各部分煤层灰和煤粉的连续燃烧爆炸火焰时间长度多为300mm400mm间,煤尘均匀且具备较强的燃烧爆炸性。各级煤井田内的部分煤层以及煤粉均因其属于明显的经由自燃产生发火性,自燃产生发火性的倾向相对较高且各等级均且较为易发生自燃2。1.6 矿井开拓与开采1.6.1 矿井开拓主斜井:呈拱面,宽度约为4.2m,截面面积约为14.44m2,井口的标高+1554m,井筒的水平倾角度呈18。主斜井全长为442m。主斜井内用来承担整个矿井输送煤的任务的是一台钢绳芯带式输送机,它也可以当做进风井来使用。设置员工通道和阶梯,作为矿井安全设施
20、的进出口。副平硐:副平硐是由现成的混合运输平硐刷成的。它具有半圆形拱形截面,截面直径为5.0m,净截面面积为16.75m2,井口高程为+1560m,井眼倾斜角为13,井眼与一采区上层井场之间的距离为886m。整个过程采取无轨胶轮车运输,负责整个矿山的起重作业以及物料,设备,人员和进气口的输送任务。井筒内有安设洒水管路、信号电缆以及压风管等,充当矿井的安全出口立风井:矿井开拓时应充分利用现成的井筒。立风井截面呈圆形,截面净直径为3.8m,净截面面积为11.34m2,井口的标高为+1629.655m,正式投入使用时井筒的垂直深度为105m,井筒内铺设的管路有:注氮管、灌浆管路等,这些管路被用于矿井
21、的主要回风任务。井田划分为二个水平上山采矿开采,一水平开采标高确定为+1430m,二水平标高的开采标高确定为+1000m,一水平上山阶段垂高为95m。二水平上山阶段垂高为430m。井田全场长约3000m,未出现大范围的断裂构造,按照西沟矿井的开拓规划部署,以及综合考虑矿井、煤层自燃发火的程度以及各个煤层的厚度等多种因素,把+1430m水平以上的部分划分为一个独立的采区,为第一开采区,采取双翼开采的模式;+1430m至+1000m水平为第二开采区,也采用采取双翼开采的模式。采区东翼长约1530m,西翼长约1490m。1.6.2 矿井开采西沟煤矿矿井平均煤层的倾角为11,依据有关数据对可知其为缓斜
22、煤层,应采取大高采的采煤工艺。因为该矿井煤层之间间隔较小,容易导致回采之后冒落的影响高度较大,所以采取下行式的开采方式。采煤所用的工作面应按照煤层走向陆续布置,按照初期的开采部署,对煤层进行自上而下的回采。矿井现阶段采掘布置为一采两掘:即1W402综采工作面、1W301上顺槽掘进工作面、1W301下顺槽掘进工作面以及一个开拓工作面:煤仓上口联巷掘进工作面。1.7 矿井鉴定情况西沟矿井CH4相对排放量取定为3.04m3/t,CH4绝对排放量取定为1.03m3/min,CO2相对排放量取定为2.39m3/t,CO2绝对排放量取定为0.81m3/min。综合考虑西沟矿井属于瓦斯品级矿井。第2章 通风
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