通风设计说明书

摘要

本设计矿井为鸡西矿务局正阳矿1.5M t/a新井设计，有1层可采煤层，平均总厚度 2.6米。煤的工业牌号为长焰煤，设计井田的可采储量89M t,服务年限为60a,本矿井设计采用双立井方案开拓，划分为三个水平，两个工作面达产。采用分层布置，大巷采用10吨架线式电机车牵引3吨底卸式矿车运输，采煤方法为走向长壁采煤法，采煤工艺采用综合机械化采煤工艺。年工作日为300天，采用“三、八”式工作制，工作面长为180m，每刀进度为0.6m，每日割六刀。

关键词：可采储量走向长壁采煤工艺

摘要 .................................................... I 第1章采区概况及地质特征 (1)

1.1 采区概况 (1)

1.1.1 交通位置 (1)

1.1.2 地形地势 (1)

1.1.3 气象及地震情况 (1)

1.1.3 水文地质情况 (1)

1.1.5 煤田开发史 (3)

1.1.6 工农业及原料供应状况 (3)

1.1.7 水源及电源 (3)

1.2 地质特征 (3)

1.2.1 矿区范围内的地质情况 (3)

1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造 (4)

1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征 (6)

1.2.4 岩石性质、厚度特征 (6)

1.2.5 井田内水文地质情况 (6)

1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性 (7)

1.2.7 煤质、牌号及用途 (8)

1.3 勘探程度及可靠性 (8)

第2章采区巷道布置及采区生产系统 (9)

2.1 概述 (9)

2.1.1 采区位置边界范围 (9)

2.1.2 采区地质和煤质情况 (10)

2.2 采区巷道布置 (10)

2.2.1 区段划分 (10)

2.2.1 采区上山布置 (11)

2.3.2 采区巷道的断面图及支护方式 (12)

第3章采煤方法 (12)

3.1 采煤方法的选择 (12)

3.1.1 采煤方法选择的制约因素 (12)

3.1.2 采煤方法选择 (13)

3.2 回采工艺 (13)

3.2.1 回采工作面的工艺过程及使用的机械设备 (13)

3.2.2 选择采面循环方式和劳动组织形式 (14)

第4章矿井通风与安全 (16)

4.1 矿井通风系统的确定 (16)

4.1.1 概述 (16)

4.2 风量计算与风量分配 (18)

4.2.1 风量计算 (19)

4.2.2 风量分配 (21)

4.2.3 风量的调节方法与措施 (21)

4.2.4 风速的验算 (21)

4.4 通风设备的选择 (24)

4.4.1 主扇的选择计算 (24)

4.4.2 电动机的选择 (25)

4.4.3 反风措施 (25)

4.5 矿井安全生产措施 (25)

4.5.1 预防瓦斯及煤尘爆炸 (25)

4.5.2 火灾与水患的预防 (26)

4.5.3 其他事故的预防 (26)

4.5.4 灾路线及自救 (27)

第5章矿井排水 (27)

5.1 概述 (27)

5.1.1 矿井水来源及涌水量 (27)

5.1.2 对排水设备的要求 (28)

5.2 矿井主要排水设备 (29)

5.2.1 排水方式与排水系统简介 (29)

5.2.2 主排水设备及管路的选择计算 (30)

第6章采区供电 (32)

6.1 矿井供电系统概述 (32)

6.2 采区电器设备的型号及数目 (33)

6.3 变压器容量选择 (33)

6.4 电缆选择计算 (34)

第7章技术经济指标 (36)

第1章采区概况及地质特征

1.1 采区概况

1.1.1 交通位置

正阳矿位于黑龙江省城子河区境内，距鸡西市东北方向11km。其地理坐标为：

东经: 140?51′00″

北纬：45?22′00″

正阳矿的交通以铁路、公路为骨干。有矿山铁路专线与鸡西站相连；公路通达鸡西市、密山市等地。交通较为便利。详见图1－1交通位置图。

1.1.2 地形地势

正阳矿区井田地表为丘陵起伏，整个地势为东南高，西北低。海拔最低标高为184.0m，最高标高为290.0m。

1.1.3 气象及地震情况

正阳矿区属于中温带大陆性气候。年平均降水量为581mm。最高气温为＋36?C，最低气温为－35?C，年平均气温3.5?C。春季秋季多风，春夏之际以西南风为主冬季以西北风为主。最大风速为24m/s。正阳矿在史料中无地震发生过。

1.1.3 水文地质情况

正阳矿区境内无湖泊、水库和沟塘。有三条河，即向阳河、正阳河、普山河。向阳河为常年性河流，在矿区西部边界流过，向南

注入穆棱河；正阳河是季节性河流。从矿区中部流过，由东向南流入向阳河；普山河是季节性河流；由北向南从矿区东部流入穆棱河。 正阳河逢季时，水位升高，对矿井生产有一定的影响。而向阳河与普山河处于矿区边界。对矿区影响较小。三条河流最高洪水位如下： 向阳河：220m

正阳河：250m

普山河：227m

图1－1交通位置图

图（1－1） 交 通 位 置 图

1.1.5 煤田开发史

正阳煤田为新近开发，无开发历史。

1.1.6 工农业及原料供应状况

正阳井田周边有农田和国有林地分布，可为矿区提供一部分农产品及生产原料。矿井建设及生产所需设备可由附近厂家提供。

1.1.7 水源及电源

正阳矿区水源来自开采地下水，能够满足生产与生活需要。生产与生活用电均来自鸡西供电局。

1.2 地质特征

1.2.1 矿区范围内的地质情况

正阳矿区地层走向为EW，倾向为S,倾角为15度。地层厚度为570-600m。表土及风化带厚度约20-63m，表土中无流沙岩。岩层多由细砂岩及中砂岩构成。详见图1－2，煤层综合柱状图。

图 1－2 煤　层　综　合　柱　状　图

图 1－2 煤层综合柱状图

1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造

正阳井田范围内的主要地质构造为断层，有极少数的向斜和背斜，其中断层共有3个，都为正断层，铅直地层断距在20－140m之间，都是倾向断层。详见表1－1，断层特征表。

1.2.3 煤层赋存状况及可采煤层特征

煤层赋存不太深，倾角在17o—30o，详见煤层赋存特征表1-2。

表1-2 煤层赋存特征表

1.2.4 岩石性质、厚度特征

煤层顶底板的厚度一般都大于8m,多为砂岩。

1.2.5 井田内水文地质情况

新建煤矿地形大部分属漫岗，标高在160—190米之间，井田北部及中部为河谷水文地质区，西部及南部为丘陵水文地质区。岩层的富水性主要取决于构造裂隙的发育和补给条件，浅部各煤层除大气降水补给地表强风化带外，没有其他来源，由于岩层裂隙发育程度而减弱，所以岩层的富水性有明显的垂直分带。由于岩性的不同，岩层的含水性极不均匀，不但存在着分带规律且有分层规律。岩石的物理性质指标如表1—3所示，岩石力学性质如表1—4所示。

给单一，采掘工程一般不受水害影响，防水工作较简单，故水文地质条件属简单型。

涌水量预计：计算公式K=Q/T

式中: K—为充水系数，

Q—为实测涌水量，

T—为原煤产量。

选含水系数为1.3，产量按10万t/月，则

=

(3

100000

)3.1

?

?

÷

=

180

Q/

m

h

(

6.

)

30

24

最大涌水量按1.5倍的正常涌水量计算，为270.9m3/h。

1.2.6 沼气、煤尘及煤的自燃性

矿井瓦斯绝对涌出量为30.01m3/分，相对涌出量为26.1m3/吨，属高瓦斯矿井。各煤层的煤尘爆炸指数在34%—42%之间，属有爆炸危险的矿井。煤的自燃发火期为6—8个月。

1.2.7 煤质、牌号及用途

本矿井煤属低硫、低磷，中低灰分的焦煤和1/3焦煤，其中1/3焦煤占25.76%，发热量一般在6500—7500大卡/千克。

（1）物理性质

多为亮煤、半亮煤及半暗煤，水平层状构造，结构致密、脆质，垂直节理发育，玻璃光泽，距状或平面断口，镜下多见凝胶化基质，木质镜煤、丝炭，角质化物质较少，树脂体少，透明基质和形态分子含量略等，且发鲜红色，形态分子结构不归整，镜下可见无机物，有石英碎屑及菱铁矿物等。比重在1.35—1.48g/cm3之间，摩氏硬度约2—2.5。

（2）化学性质及煤种

煤质变化规律符合希尔特定律：

A挥发分随着深度的增加而降低，

B煤的变质程度随着深度的增加而提高。

上部的24、33两层为1/3焦煤，下部的38、51两层均为焦煤。

（3）煤的工艺特性

煤层属中低灰份，灰份多为内在灰份，系二氧化硅、氧化铁等，氧化镁、氧化钙较少，故灰熔点可达1250℃以上。

（4）用途

一般作为配煤炼焦使用。

1.3 勘探程度及可靠性

本矿井的勘探分普查、精查、补堪和深部补堪四类。勘探程度

如表1—5所示，及煤层点质量统计见表1—6所示。

第2章采区巷道布置及采区生产系统

2.1 概述

2.1.1 采区位置边界范围

本设计采区为一采区，，北部以煤层露头为界，南部以-250m等

高线为界，西部以F

2断层为界，东部以F

3

断层为界。走向长1000

多米，南北走向长1100米，面积为1.1平方千米。

2.1.2 采区地质和煤质情况

采区地面地形属漫岗，地面标高为200米左右。采区内没有断层，地质构造简单，为河谷水文地质区，岩层的富水性有明显的垂直分带规律，上部含水丰富，下部含水少，涌水量在180.6m3/h左右，防水工作简单，水文地质类型为简单型。

瓦斯绝对涌出量为32m3/min,,相对涌出量为25m3/t,属高瓦斯矿井。

采区含煤一层，为24#层，煤层倾角在17o—30o之间。属厚煤层，厚度为 3.0米。煤层煤尘爆炸指数为40%左右，属有煤尘爆炸危险的矿井。

煤层顶底板为细砂岩，为中等坚硬程度，对巷道支护无影响。

2.2 采区巷道布置

2.2.1 区段划分

由于本采区采走向长壁采煤法，划分则以工作面长度为标志。本设计采用中央抽出式通风，运输大巷设在-200m标高处，将采区划分为5个区段。本采区煤层厚度 3.0m 左右，故可用综合机械化开采。

工作面长度的确定

该采区设计产量为0.8Mt/a，用一个工作面，即工作面日产量为2678t/d。

确定工作面长度的公式如下：

Q＝L3r3m3n3L3C

式中：Q—工作面日产量，t

L—工作面斜长，m

r—煤的容重，t/m3

m—采高，m

n—昼夜循环数

C—采区回采率（本采区取0.95）

即：

2678＝L31.4533.03630.630.95

L＝180m

上式计算得到的L值，还应通过下述公式确定的工作面L′来校核，若L＜L′＝L则L合理。

L=（603V3B3Cｆ3M）／（Q b3S n3P3∮）

式中：V—工作面内允许的最大风速，取4m/s

B—工作面最小控顶距，m

Cｆ—风速收缩系数0.9-0.95

M—工作面采高，m

Q b—昼夜产煤一吨所需风量，m3/t

S n—循环进度

P—煤层生产率

∮—昼夜循环数

L＝（603433.530.9533.0）/(0.930.63633.031.3530.95) L＝192m

可以看出L＝180m＜192m所以工作面长度合理。

2.2.1 采区上山布置

考虑该矿井为高瓦斯矿井，为安全起见，拟布置三条上山，分别为轨道上山，运输上山和回风上山，三条上山位于采区走向边界，间距大致为20米，三条上山布置在煤层地板岩层中。

2.3.2 采区巷道的断面图及支护方式

巷道断面见工作面布置图；区段运输平巷和回风平巷采用锚杆支护，上山采用锚喷支护。

第3章采煤方法

本设计为51#煤层七采区的工作面的布置及开采。主要内容有采煤方法的选择，工作面各参数的确定，顶板管理及设备选择等内容。

3.1 采煤方法的选择

采煤方法是采煤系统与回采工艺的总称。它的选择应结合具体地质条件和技术条件，综合考虑高产、高效、材料消耗小、低成本、便于管理等因素。设计时，应尽量采用行之有效的先进技术，积极提高机械化水平。应结合本采区的实际情况，采用合理的采煤方法。

3.1.1 采煤方法选择的制约因素

1．采区煤层赋存状况及地质构造因素。

2．开采水平的划分及采区巷道布置。

3．现有技术及设备。

4．储量、年产量、服务年限等各项指标

3.1.2 采煤方法选择

本采区煤层走向长度为1000米，倾向长度1100米，开采水平布置在-200标高处，该采区除边界断层无明显地质构造，采区煤层为中等涌水量、高瓦斯。

根据本采区的实际情况，倾斜长壁采煤方法不适合该采区，故采用走向长壁

这种方法技术成熟，设备的选型多样，使巷道掘进、辅助运输、行人都比较容易，通风线路布置简单，可靠。

综上所述，可确定本采区的采煤方法为走向长壁采煤法。

3.2 回采工艺

3.2.1 回采工作面的工艺过程及使用的机械设备

1．回采工艺

回采工艺主要包括落煤、装煤、运煤、工作面支护、采空区处理五个方面，根据本采区地质情况，结合矿井生产系统安排回采工作如下：

（1）落煤，采用倾斜长壁采煤法，使用双滚筒采煤机割煤，工作面端头割三角煤斜切进刀方式，双向割煤往返一次割两刀，截深0.6米。

（2）装煤，采煤机落煤以后直接落入刮板输送机中，浮煤由铲煤板和人工装入刮板输送机中。

（3）运煤,由刮板输道机经转载机胶带输送机运到采区煤仓，然后由大巷装车站运于井底车场。

（4）工作面支护,工作面内部用，工作面端头支护用，并采用超前支护方式，超前２０米左右，主要原因则由于其对地质条件适应性强，而且有利于机头与架子的稳定。

（5）采空区处理,采用全部垮落法处理采空区。

2．回采工艺中使用的机械设备

回采工作面中使用机械设备主要有采煤机，刮板输送机，液压支柱，铰接顶梁，胶带输送机等，主要设备型号见下表5—1所示。

表5-1 主要设备表

3.2.2 选择采面循环方式和劳动组织形式

工作面采用“三八”作业制，两班生产，一班检修。工作面劳动组织表如5—2所示，工作面循环图表如5—3所示。

表5—3 工作面循环图表

第4章矿井通风与安全

4.1 矿井通风系统的确定

4.1.1 概述

根据邻近矿井的数据及实际勘探资料，可以推算出本设计矿井瓦斯相对涌出量为9－11 m3/t ，矿井属高瓦斯矿井。煤尘有爆炸危险性，爆炸指数为36%-69%。井田范围内煤有自燃倾向，自燃发火期为12个月左右。依据煤尘爆炸指数及瓦斯鉴定表和邻近矿井的实际开采情况，瓦斯含量，由浅到深逐渐增加。

1．矿井通风系统的确定

矿井通风系统是向矿井内各作业地点供给新鲜空气，排出污浊空气的通风网络，通风动力和通风控制设施的总称。良好的通风系统

对井田开采具有重要意义，且与整个矿井的开拓布置有紧密联系，对保证安全生产，提高煤矿的经济效益有深远的意义。

常见的通风系统有中央式、分区式和混合式，以下将这三种形分析比较：

（1）中央式

风源在井下的流动路线是折返式的，其优点是地面建筑和供电较集中，便于管理，建井期短，井筒延深时通风比较方便；缺点是井底车场漏风大，风路长，风阻大，采空区漏风大，并且工业广场受扇风机噪音影响。

（2）分区式

在各采区分别设通风上山直贯地面，优点是风流在井下是直向式的。因此漏风小，阻力小，各采区阻力也较平均，矿井风压也较稳定，工业广场不受回风污染及噪音危害，且安全出口多；缺点是管理较分散，反风较困难。

（3）混合式

引种通风方式是几种通风方式混合组成的，通常适于地形复杂，温度高等条件下的矿井，系统较复杂，管理较困难。

本设计矿井为年产 1.5Mt的矿井，井田走向长，瓦斯含量大，煤层埋藏较深，地质条件较简单，参照原煤炭部于1984年制定的《关于改革矿井开拓布置的若干技术规定》，本设计矿井采用分区式通风系统。

2．主扇工作方式的确定

矿井主扇的工作方式有三种：压入式、抽出式、混合式。本设计矿井采用抽出式的主扇工作方式，其原因如下：

抽出式通风使井下风流处于负压状态，一旦主扇因故障停转，井下风流处于压力升高，有可能使瓦斯涌出量减少，适合于高沼气矿井井下安全需要。

（1）抽出式通风线路漏量小，系统较简单，且容易将有些地点的有害气体排到井外。

（2）如果采用压入式，使井下风流处于正压状态，主扇停转时瓦斯涌出量将可能增大，容易引起事故。且压入式通风的线路较复杂，管理较困难。