济宁三矿500万吨矿井通风设计

济宁三矿500万吨矿井通风设计内容摘要：

底板岩层中 沿顶板掘进。 大巷位于井田 中部偏东 ，沿倾向布置，局部半煤岩及岩巷，巷道坡度随煤层而起伏 ,一般 2176。 ～ 5176。 ，辅助运输大巷局部 7176。 ，主运输大巷上仓段局部 10176。 该矿井设计选用立井两水平、暗斜井延伸，水平标高一水平为 600 m，两水平为 800m。 带区巷道布置及生产系统 本矿井为单水平加暗斜井延伸开拓。 首采区为东七带区 位于井田东翼， 井底车场东部。 首带区煤厚 ，平均倾角 5176。 ，属近水平煤层，采用综放采煤法，一次采全高。 根据《规范》规定并结合本矿区的实际情况， 确定带区的工作面长度为 230 m。 首采带区东七带区位于井底车场东侧，带区内划分六个区段，区段平均长 2300 m，工作面长 230m，两条斜巷均为 宽， 3m 高，加上煤柱，区段宽为 248m。 根据以上原则设计首采带区为东七带区，考虑到井田中央布置带区投产快，运输环节少，所以先采靠近井筒附近的带区，这样准备时间短，出煤快，然后依次采 3带区。 各带区顺次接替。 工作面两翼布置，首采工作面为 3 下 701 工作面，然后开采另一翼。 采煤方法 主采煤层选用综采开采工艺 ，走向 长壁全部 垮 落一次采全高 的采煤方 法。 工作面的推进方向确定为后退式。 根据工作面的关键参数 选用 配套设备 ： 液压支架 ZFS6200/18/3 采煤机 SL300（ AC）、 刮板输送机 SGZ1000/1050、 SZB764/132 型转载机 、 PCM110 型破碎机 、SSJ1000/2160 型带式输送机。 采煤机 截深 ，其 工作方式 为 双向割煤，追机作业，工作面端头进刀方式。 工作面 用先移架后推溜的及时支护方式。 回采巷道布置 矿井设计生产能力为 Mt/a，高产高效“一矿一面”。 根据以风定产的要求以及后面矿井通风与安全课程设计 7 通风设计关于工作面通风方式选择的比 较论述，确定采用 U型通风方式。 工作面回采巷道布置方式为一进一回，每个工作面共布置二条顺槽。 辅助运输顺槽，作为进风、运料等辅助运输之用，在其内靠工作面侧布置移动变电站。 胶带输送机顺槽，用作回风、煤流运输，在其内靠近工作面侧布置胶带输送机。 两顺槽原则沿煤层底板掘进。 考虑到工作面涌水尽可能减少对煤流运输系统的影响，故确定西顺槽为辅助运输顺槽。 为满足综放工作面生产运料和通风的要求，上下顺槽的断面积设计为 m2。 部分井巷特征参数 表 2部分井巷特征参数 2 矿井通风系统拟定 1) 通风系统拟定原则 拟定矿井通风系统应严格遵循安全可靠、投产较早、出 煤较多，通风基建费用和经营费用之总和最低以及便于管理。 矿井通风网络结构合理：集中进回风线路要短，通风总阻力要小，多阶段同时作业时，主要井巷名称 长度 (m) 断面（ m2） 周长（ m） 副井 井底车场 18 16 辅助运输大巷 辅助运输顺槽 综放工作面 胶带运输顺槽 回风斜巷 回风大巷 风井 矿井通风与安全课程设计 8 人行运输巷道和工作点上的污风不串联。 (1) 内外部漏风少。 (2) 通风构筑物和风流调节设施及辅助通风机要少。 (3) 充分利用一切可用的通风井巷，使专用通风井巷工程量最少。 (4) 通风动力消耗少，通风费用低。 2) 通风系统拟定基本要求 （ 1）每个矿井和阶段水平之间都必须有 2 个安全出口。 （ 2）进风井巷与采掘工作面的进风流的粉尘浓度 不得大于。 （ 3）新设计的箕斗井和混合井禁止作进风井，已作进风井的箕斗井和混合井必须采取净化措施，使进风流的含尘量符合上述要求。 （ 4）主要回风井巷不得作人行道，井口进风不得受矿尘和有毒有害气体污染，井口排风不得造成公害。 （ 5）矿井有效风量率应在 60%以上。 （ 6）采场、二次破碎巷道和电耙道，应利用贯穿风流通风，电耙司机应位于风流的上风侧，有污风串联时，应禁止人员作业。 （ 7）井下硐室和炸药库，必须设有独立的回风道。 （ 8）主要通风机一般应设反风装置，要 求 10min 内实现反风。 1）选择通风方案的因素 选择通风方式应根据矿井的实际情况，结合各种通风方式的特点及使用条件，并考虑以下两种因素： (1) 自然因素：煤层赋存条件、埋藏深度、冲击层深度、瓦斯等级。 (2) 经济因素：井巷工程量、通风运行费用、设备装备费用。 2) 矿井通风方案 矿井通风方式根据回风井的位置的不同 ,可分为中央并列式、中央分列式、两翼对角式、采区式和混合式通风方式，以下为前四种方案的示意图。 方案一：中央并列式 风井主副井都位于中央工业广 场上，副井进风，风井回风，如图。 矿井通风与安全课程设计 9 3I1 25I4I I2 5341 图 中央并列式通风方式 1—— 主井 2—— 副井 3—— 运输大巷 4—— 回风大巷 5—— 回风石门 方案二：中央分列式 两回风井位于井田边界的两翼，副井进风，风井回风，如图。 I1 234I6 5123 4II65 图 中央分列式通风方式 1—— 主井 2—— 副井 3—— 运输大巷 4—— 回风大巷 5—— 回风石门 方案三：两翼对角式 进风井位于井田的中央，回风井设在井田两翼的上部边界，如图。 I1325 4 4I I123455I 图 两翼对角式通风方式 1—— 主井 2—— 副井 3—— 运输大巷 4—— 回 风大巷 5—— 回风石门 方案四：采区式通风方式 每一个分区域均设置进风井及回风井，构成独立的通风系统，如图。 矿井通风与安全课程设计 10 3214I321 44 4 4I 图 采区式通风方式 1—— 主井 2—— 副井 3—— 运输大巷 4—— 回风石门 3）通风方式的选择 各种通风方式的特点、优缺点及适用条件进行对比，见表。 表 各种通风方式对比 类型 通风系统 适用条件及优缺点 中 央 式 中 央 并 列 式 进风井与回风井沿井田走向及倾斜均大致并列于井田的中央，两井底可以开掘到同一水平，也可将回风井只掘至回风水平（一般适用于较小型矿井）。 投产初期暂未设置边界安全出口，煤层倾角大，走向长度不长（一般小于 4km）， 埋藏深 ，而且瓦斯、自然发火不严重的矿井。 ，出煤快，采区生产集中，便于管理； ，占地少，比在井田内打边界风井压煤少； ，为深部通风提供有利条件； ，通风阻力大，且进出风井之间的漏风较大，通风费用高；。 中 央 分 列 式 进风井大致位于井田走向中央，回风井大致位于井田浅部边界沿走向的中央，在倾斜方向上两井相隔一段距离，回风井的井底高于 进风井的井底 煤层倾角较小，埋藏较浅，走向长度不大而瓦斯和自然发火较严重的矿井。 ，这种方式较安全， ，通风不困难，风流路线短，风阻小；内部漏风小，有利对瓦斯、自然发火的管理。 ，回风井系统设备防尘管理比较方便。 ，压煤较多 对 角 式 两 翼 对 角 式 进风井大致位于井田走向的中央，回风井位于沿浅部走向的两翼附近（沿倾斜走向的浅部）。 如果只有一个回风井，且进、回风分别位于惊天的两翼称为单翼对角式。 适用于走向长度较 大（一般大于 4km），井田面积大，产量高，煤层上部距地表浅，瓦斯和自然发火严重的矿井。 ，阻力和漏风小，所以各采区风阻比较稳定； ，工业广场不受污染，比中央分列式安全性更好； ，建井期较长，管理相对分散，发生事故时反风较困难。 注：对有瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出矿井，应采用对角式的矿井通风与安全课程设计 11 通风系统。 分 区 对 角 式 通风井大致位于井田走向的中央，每个采区各有一个回风井，无总回风巷。 适用于煤层距地表浅，地表高低起伏较大，无法开采浅部总回风巷，而且表土 层没 有沙层 ，便于开掘小风井。 ，互相不影响而且通风阻力小，建井工期段； ；分区风井多，占场地多，通风机管理分散。 注：对有瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出矿井，应采用对角式的通风系统。 混 合 式 混 合 式 进风井与回风井有 3个以上井筒，有中央并列式和对角式混合、中央并列和分列式混合、中央分列式和对角式混合等 适用于走向距离 很长 以及老矿井的深部开采与扩建；多煤层、多井筒、多水平开采，有利于矿井分区分期投资；大型矿井井田范围较大，产量大或采用分区开拓的矿井 分 区 式 分 区 回 风 进风井大致位于井田走向的中央，在采区开掘回风井，并分别安设通风机分区抽出 适用于煤层距地表较浅，或地表高低起伏较大，无法开凿浅部的总回风道。 在开采第一水平时，只能采用这种分区回风方式。 另外矿井走向长，多煤层开采，高温矿井，亦有采用此方式 对有瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出的矿井应采用分区通风系统 此外，还适用于高瓦斯矿井和具有一定条件的大型矿井 分 区 回 风 各分区有独立的进回风井系统。 但与中央进风系统大巷没有通风设施隔绝 ，互不影响，便于管理 3安全生 产好 4分区进风井多，需增加风井场地，通风机管理分散 矿井通风方案技术经济比较 1)技术比较 由于该矿为低瓦斯矿井 ,煤层具有自燃倾向性 ,通过初步的技术比较 ,方案一和方案三比方案二和方案四有更明显的优势。 2）经济比较 方案一和方案三两通风方案的经济主要从巷道开拓工程量、费用及巷道维护费用、通风设施购置费用和通风电费等方面考虑，巷道开拓及维护费用只比较两个方案中不同或多出的部分，相同部分不作比较。 (1) 井巷掘进费用比较 方案 项目 两翼对角式 中央并列式 工程 工程量（ m） 单价（元 /m） 费用（万元） 工程量（ m） 单价（元 /m） 费用（万元） 矿井通风与安全课程设计 12 项目 回风 大巷 4000 4000 回风井 10000 10000 合计 (2) 井巷维护费用比较 方案 项目 两翼对角式 中央并列式 工程 项目 工程量（ m） 单价（元 /m） 费用（万元） 工程量（ m） 单价（元 /m） 费用（万元） 回风 大巷 90 90 回风井 120 120 合计 (3) 通风设施购置费用比较 方案项目 两翼对角式（万元） 中央并列式（万元） 通风设备费 250 2 250 (4) 通风总费用比较 方案项目 两翼对角式（万元） 中央并列式（万元） 井巷掘进费 井巷维护费 通风设备费 500 250 总费用 从上表中 可以看出，中央并列式在经济上要优于两翼对角式。 综合技术和经济两方面的比较，总体上中央并列式通风方式优于两翼对角式通风方式，故本矿井初期采用中央并列式通风系统，副井进风，回风井回风；后期采用两翼对角式。 空气之所以能在矿井巷道中流动，是因为分流的始末点间存在能量差，若这种能量差有通风机提供，则称为机械通风；若是由矿井自然条件产生的，则称为自然通风。 但自然风压一般较小且随季节变化，难以满足矿井通风的要求，因此《煤矿安全规程》第一百二十一条规定：矿井必须采用机械通风。 按通风机的工 作方式将矿井通风系统分为压入式、抽出式、抽压混合式 3 类，其使用条矿井通风与安全课程设计 13 件和优缺点分析见表 26。 表 通风方式比较 通风方式 优点 缺点 适用条件及优缺点 抽 出 式 1．井下风流处于负压状态，当主要通风机因故障停止运转时，井下的风流压力提高可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全。 2．漏风量小，通风管理较简单。 3．与压入式比较，不存在过度到下水平时期通风系统和风量变化的困难。 当地面有小窑塌陷区并和采空区沟通时，抽出式会把小窑积存的有害气体抽到井下使有效风量减少。 是当前通风方式的主要形式，适应性较广泛 ，尤其对高瓦斯矿井，更有利于对瓦斯的管理，也适用于矿井走向长，开采面积大的矿井。 压 入 式 能用一部分回风把小窑塌陷区的有害气体压到地面。 1．进风线路漏风大，管理困难。 风阻大、风量调节困难。 到深部水平的抽出式有一定困。