g第五章 矿井通风.doc

第五章 矿井通风 第一节 概 况 本矿井井田面积约90km2，共有主采煤层5层，其瓦斯含量最大值为4.17～8.86m3/tr，其中13-1煤层最大值见于157孔-826.69m处，含量为6.05m3/tr；F19断层以东最大值见于109孔-923.33m处，含量为5.79m3/tr。从含量等值线图和相关分析表明，倾斜方向瓦斯含量随深度加深而增大，走向方向西部随鞍部起伏而变化，F25断层附近瓦斯含量偏低，F18断层附近瓦斯含量高于F25断层附近。 本矿井开采水平较深，地温较高。回采上限-500m处平均岩温为32.76℃，-750m处平均为38.6℃，最高达40.1℃。井田南部地温梯度小于3℃/100m，北部地温梯度大于3℃/100m。 本井田内13-1煤层不易自燃，11-2、8、5煤层很易自燃，1煤层易自燃，煤层自然发火期为3～6个月。 本井田各可采煤层的煤尘均有强爆炸性，火焰长度为50～600mm不等，岩粉量为45～70。 第二节 矿井通风方式及通风系统 一、通风系统及通风方式 矿井通风方式采用机械抽出式（负压）通风。 根据矿井开拓部署，矿井工业场地内分别设主井、副井和中央回风井。其中主井和副井通风，中央回风井回风，通风系统为中央并列式。到东三（7-2～8）采区开采时，东翼边界回风井将投入运行，矿井东区通风系统变为混合式；当矿井西区打开后，西区场地内设进、回风井各1个，并形成西区中央并列式通风系统，这时全矿井通风系统为分区式。东、西区间以轨道大巷和胶带机大巷相连。 采用分区式通风其主要优点如下 1．矿井两翼通风系统相对独立，产量、风量、通风距离较均衡，易于实行均压通风；通风设备以满足各自分区通风需要进行设计，实行分期投资；设备利用率高、通风费用低，同时，两翼独立的通风系统还可提高矿井整体抗灾害能力。 2．各翼进、回风系统间贯通距离短，从而可改善矿井建设期间的通风和提升条件，继而缩短建井工期。 3．有利于矿井利用通风降温。 4．两翼均可选用国内使用成熟的中型风机，避免矿井集中生产时必须选用技术保障能力较低的特大型风机。 二．风井数目和服务范围 本矿井实行分区开拓、分区通风方式。首先开发东区，并在工业场地内设主井、副井和中央回风井共3个井筒。其中主、副井进风，中央回风井回风。3个井筒服务范围为东一、东二石门采区及东三（13-1）和东三（11-2）采区。其最长通风距离为16.2km，通风半径4.6km，最大通风负压为450mmH2O；在矿井投产第14年即东三（7-2～8）采区投产时，东回风井必须投入使用，这样，矿井东翼前、后期共设2进2回计4个井筒。矿井西翼投产后按3.0Mt/a生产能力考虑，西区场地内设1进1回2个井筒即可满足矿井西翼前后期生产时的通风要求，若届时井下瓦斯和地温增高，或生产能力有所变化，可结合矿井实际通风状况再确定是否增开西翼边界风井。全矿井前后期风井数目暂定为6个（不包括预留主井）。 三．通风网络 矿井东翼新鲜风流从主井、副井至-762井底车场，经-762m中央轨道石门（中央胶带机斜巷）到达采区下部车场（采区石门、分组大巷），再经采区轨道、胶带机上山到达区段中部车场，最后经胶带机顺槽到达回采工作面；回风流经轨道顺槽先后进入采区回风上山、采区回风石门及东翼总回风石门、中央回风井，由主扇排至地面。 为减轻井底车场通风压力，井底煤仓上口设一专用通风巷，使主井中的风流直接进入主胶带机斜巷，避免风流从井底车场折返进入主胶带机斜巷。 由于工作面采用后退式回采、顺槽采用沿空留巷准备方式，所以，回采工作面的通风方式为“U”型通风。 各掘进工作面供风由局扇作压入式通风，采区内部机电硐室采用独立通风。 井底车场中央水泵房和中央变电所因其发热量大，通风不畅致使硐室温度高，并向矿井总进风流散热，为改善这种状况，设计考虑单独设置回风道，使其回风直接进入矿井总回风道，以利于降低矿井进风流的温度，改善工作面气象条件和作业环境。 爆破材料库设于-762m轨道石门西侧，其回风流经回风道排入矿井东翼总回风石门中。 矿井投产时，井下制冷硐室设于东二（13-1）采区下部车场附近，其回风流进入矿井总回风道。 -762m井底车场内设有充电整流硐室，其回风流经联络巷排入井底车场专用回风巷道内。 全矿井杜绝任何形式串联通风。 矿井投产时通风系统见图5-2-1。 第三节 矿井风量与负压 矿井通风的主要任务是供给井下人员呼吸，排除有毒有害气体及烟尘，改善工作场所的气象环境及散热条件等。 矿井各分区的供风量随采掘面个数和作业地点对风量的要求不同而改变，因而各时期的风量也不尽相同。为了避免在短时间内频繁 调整风机运行参数，供风量应在某段时间内尽量保持平衡，这一点对大型矿井尤为重要；同样，当矿井风量变化幅度较大时，也需要及时调整风机参数，以保持下一阶段的相对平衡，满足各时期通风要求。 本井田采取分区开拓、分区通风方式，东、西区通风系统相对独立，各分区进、回风能力均应满足各分区生产要求，本报告只对先行开发的东区所需风量、通风负压作详细计算，西区通风参数应根据矿井实际开采情况，届时单独做通风设计。 各区风量根据煤矿安全规程及相邻矿井的配风标准，按满足人员呼吸、稀释瓦斯、降温及风速等要求计算各作业场所风量，并按两翼总回风流中瓦斯浓度均不超过0.75进行校核。 本矿井具有主采煤层开采强度大、煤层赋存深、瓦斯涌出量大、地温高等特点，其中瓦斯和地温是工作面配风的主要考虑因素。设计对回采工作面风速按3.5m/s以上考虑，煤岩综掘工作面按2台大功率245kW对旋局扇供风量20m3/s考虑，并略高于邻近生产矿井的配风标准，以满足高瓦斯、高地温对风量的需求。 先行开发的东区投产时共移交1个回采工作面，5个掘进面，后期回采工作面和掘进工作面个数分别增加至3个和10个。 矿井投产时各用风地点风量计算结果见表5-3-1。 中、后期矿井风量计算结果分别见表5-3-2和表5-3-3。 矿井风量各用风系数按1.20考虑，投产时风量为202m3/s；矿井投产后第26a共有3个回采面和10个掘进面，其最大风量为312m3/s。经校核，各时期回风流中瓦斯浓度均小于0.75，满足煤矿安全规程规定。 矿井风量分配按各用风地点的风量标准，结合东回风井具体投入使用时间，采用风量、负压联合网络解算，进行全风网风量分配。 矿井投产时风量计算表 表5-3-1 用 风 地 点 工 作 面 名 称 通风 断面 m2 瓦 斯 涌出量 m3/min 稀释 风量 m3/s 设计供风 备 注 风量 m3/s 风速 m/s 回 采 东二（13-1）综采面 10 26 61 35 3.5 需抽放瓦斯 11m3/min 掘 进 东二（13-1）顺槽综掘上 13.2 4.76 11.9 20 1.52 东翼胶带机大巷岩普掘 13.2 20 1.52 东二（11-2）上山岩普掘 10.1 10 1.0 东二（11-2）上山煤综掘 13 3.11 7.8 20 1.54 东翼轨道大巷岩综掘 15.7 20 1.27 硐 室 爆破材料库 5 充电整流硐室 6 制冷硐室 8 水泵房 8 采区硐室 4 其它 12 矿井 矿井通风系数1.20，矿井总风量202m3/s 矿井投产第10年风量计算表 表5-3-2 用 风 地 点 工 作 面 名 称 通风 断面 m2 瓦 斯 涌出量 m3/min 稀释 风量 m3/s 设计供风 备 注 风量 m3/s 风速 m/s 回 采 东二（8）综采面 7.6 8.9 20.8 27 3.6 东三（11-2）综采面 7 10.72 25.0 25 3.6 掘 进 东二（8）顺槽综掘上 10 1.92 4.8 20 2.0 东二（8）顺槽综掘 12 2.66 6.7 20 1.67 东三（11-2）顺槽综掘 12 3.02 7.6 20 1.67 东三（11-2）顺槽普掘 10 2.02 5.1 10 1 东三石门岩综掘 14 20 1.43 东二石门岩综掘 12 20 1.67 西翼大巷岩综掘 14 20 1.43 硐 室 爆破材料库 5 充电整流硐室 6 制冷硐室 8 采区硐室 8 水泵房 8 其它 15 矿井 矿井通风系数1.20，矿井总风量280m3/s 矿井投产第26年风量计算表 表5-3-3 用 风 地 点 工 作 面 名 称 通风 断面 m2 瓦 斯 涌出量 m3/min 稀释 风量 m3/s 设计供风 备 注 风量 m3/s 风速 m/s 回 采 东一（13-1）高普面 9.5 13.19 30.8 20 2.1 需抽放 东三（13-1）下综采面 10 23.9 55.8 35 3.5 需抽放 东三（4）综采面 7.1 9.38 21.9 25 3.5 掘 进 东三（13-1）下顺槽综掘 15 5.83 20 1.33 东三（13-1）下顺槽综掘 13 3.10 20 1.54 东一（13-1）大巷煤普掘 13 3.06 10 0.77 东一（13-1）大巷岩普掘 12 10 0.83 东一（13-1）顺槽煤普掘 15 3.06 10 0.67 东一（13-1）顺槽煤普掘 13 10 东三（4）顺槽综掘 13 3.8 9.5 20 东三（4）顺槽普掘 10 2.10 5.3 10 1.0 东二（13-1）下采区岩普掘 10 10 1.0 东二（13-1）下采区岩普掘 10 10 1.0 硐 室 爆破材料库 5 充电整流硐室 6 采区硐室 8 制冷硐室 8 水泵房 8 其它 15 矿井 矿井通风系数1.20，矿井总风量312m3/s 根据矿井产量配采计划，矿井投产后第1～9年为1个采煤工作面生产，矿井投产后第10～19年以2个综采面生产。东二13-1采区通风线路长8000～9000m；东二（11-2）采区通风线路长8700～9700m；东三（13-1）采区通风线路长14800～15600m；东三（11-2）采区通风线路长15400～16200m。 矿井投产后第20～33a，共有3个回采工作面生产。东区回风系统有2种考虑，一种是自始至终以中央回风井承担东区生产的回风任务即方案Ⅰ。另一种是在适当时候增开东边界回风井（投产第14年东风井投入运行）即方案Ⅱ。通风计算结果见表5-3-4。 中央回风井风量、负压计算表 表5-3-4 方 案 Ⅰ 方 案 Ⅱ 时 间 风 量m3/s 负 压（mmH2O） 时 间 风 量m3/s 负 压（mmH2O） 投产时 202 258 投产时 202 258 投产第6年 202 388 投产第6年 202 388 投产第10年 280 430 投产第10年 280 430 投产第18～27年 312 450～490 投产第13年 280 450 从表可以看出，方案Ⅰ中央回风井风机在较长时间内处于较高负压状态，风机效率较低、通风费用高，且边界采区通风线路长，遇灾害时，人员撤离较困难；方案Ⅱ东区既充分发挥中央回风井风机的设备能力，又为边界采区的安全可靠生产创造了条件，而且该系统通风能力强、通风费用低、系统安全性高等。因此，本报告东区通风系统采用方案Ⅱ。即中央回风井通风困难时，风量为280m3/s，负压为450mmH2O，最长通风线路16200m。 关于东风井投入使用时间问题，根据井下接替安排，确定在矿井 投产后第14a，即回采东三（8）煤层时投入使用。此时中央回风井仅承担东一、东二采区的回风任务，预计其风量为140～180m3/s，负压为260～280mm水柱，改善了中央回风井风机的运行条件。 中央回风井最大回风量为280m3/s，若按8m/s风速计算，其净直径为6.68m，设计确定中央回风井净直径为6.5m（兼提矸），井筒内设密闭梯子间，以适应矿井增产和瓦斯、地温异常增加。