90萬(wàn)噸新井安全通風(fēng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

.井底車場(chǎng)礦井為立井開(kāi)拓,煤炭由箕斗運(yùn)至地面；物料經(jīng)副立井運(yùn)至井底車場(chǎng),在井底車場(chǎng)換裝,由電機(jī)車運(yùn)到帶區(qū)。1井底車場(chǎng)的形式和布置方式根據(jù)礦井開(kāi)拓方式,立井和大巷的相對(duì)位置關(guān)系,確定為刀式環(huán)形井底車場(chǎng),副井、井底車場(chǎng)鋪軌以礦車輔助運(yùn)輸,大巷輔助運(yùn)輸為電機(jī)車,井底車場(chǎng)布如圖2-9。2空重車線長(zhǎng)度井底車場(chǎng)空、重車線調(diào)車線長(zhǎng)度按1.5倍列車長(zhǎng)度考慮,一列礦車為20個(gè)車廂,采用1.5t固定箱式礦車,型號(hào)為MG1.7-9B,外形尺寸〔長(zhǎng)×寬×高2400×1150×1150〔mm,故取調(diào)車線長(zhǎng)度為100m。3調(diào)車方式井底車場(chǎng)內(nèi)設(shè)2臺(tái)架線式機(jī)車〔軌道,車場(chǎng)內(nèi)的材料設(shè)備、集裝箱平板車由架線機(jī)車牽引,重車頂入卸載站,機(jī)車返回井底車場(chǎng)存車線。大巷來(lái)的機(jī)車直接倒入卸載站然后運(yùn)走。兩翼大巷駛?cè)刖总噲?chǎng)的電機(jī)人車在存車場(chǎng)存放,該處同時(shí)作為上、下井人員換乘點(diǎn)。4硐室<1>主井系統(tǒng)硐室立井系統(tǒng)硐室由東西兩面上倉(cāng)皮帶機(jī)頭驅(qū)動(dòng)硐室、井底煤倉(cāng)、裝載膠帶巷、清理井底撒煤硐室及水泵房等組成,是井底煤流匯集和裝載提升的樞紐。箕斗裝載硐室布置在堅(jiān)硬穩(wěn)定的巖層中,其它硐室的布置由線路布置決定。為了保證礦井正常生產(chǎn),充分發(fā)揮膠帶運(yùn)輸機(jī)和箕斗提升的潛力,井底設(shè)置一個(gè)直徑10m,高25m的圓筒煤倉(cāng),總?cè)萘考s4000t。一個(gè)煤倉(cāng)底下設(shè)給煤硐室裝載膠帶機(jī)巷和裝載硐室定量倉(cāng)。這種裝載系統(tǒng)靈活可靠,能夠確保大型礦井穩(wěn)定高產(chǎn)的需要。<2>副井系統(tǒng)硐室副井系統(tǒng)硐室由中央水泵房、水倉(cāng)、清理水倉(cāng)硐室、中央變電所、調(diào)度室及等候室組成,為節(jié)省管材,電纜及方便管理,同時(shí)考慮到錨索的安裝,故把中央變電所和中央水泵房布置在附近,并設(shè)有防爆密閉門(mén)。水倉(cāng)布置在井底車場(chǎng)最低處。<3>其它硐室醫(yī)療硐室、機(jī)修硐室、消防車硐室、井下材料庫(kù)、火藥庫(kù)、卸載硐室、換矸硐室、乘人車場(chǎng)等。圖2.7井底車場(chǎng)1—主井2—副井3—煤倉(cāng)4—箕斗裝載硐室5—中央變電所6—水泵房7—等候室8—人車停車場(chǎng)9—水倉(cāng)10—工具室12—副井重車線13—材料車線14—翻籠硐室15—調(diào)度室2.3開(kāi)拓巷道材料大巷、運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷圖2.7材料大巷斷面設(shè)計(jì)圖表2.7材料大巷斷面特征圍巖類別斷面積〔m2掘進(jìn)尺寸〔mm噴射厚度mm錨桿〔mm凈周長(zhǎng)〔m凈掘?qū)捀咝问酵饴堕L(zhǎng)度排列方式間排距錨深規(guī)格巖15.517.648004200100樹(shù)脂100菱形80020002000×1415材料大巷巖層布置,巷道坡度為3‰～5‰。輔助運(yùn)輸大巷為錨梁網(wǎng)索噴支護(hù)半圓拱斷面,掘進(jìn)寬度為4.8m,高為4.2m設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面為17.6m2。輔助運(yùn)輸大巷斷面特征如圖2.8和表2.8。圖2.8運(yùn)輸大巷斷面設(shè)計(jì)圖表2.8運(yùn)輸大巷斷面特征圍巖類別斷面積〔m2掘進(jìn)尺寸〔mm噴射厚度〔mm錨桿〔mm凈周長(zhǎng)〔m凈掘?qū)捀咝问酵饴堕L(zhǎng)度排列方式間排距錨深規(guī)格巖12.814.644403770120樹(shù)脂100三花80022002200×2013.6膠帶運(yùn)輸大巷和沿煤層底板掘進(jìn),布置在巖石中,運(yùn)輸大巷掘進(jìn)寬度4.44m高為3.77m,設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面為14.6,回風(fēng)大巷掘進(jìn)寬度5.24m高為4.12m,設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面為18.6,巷道斷面特征見(jiàn)圖2.9和表2.9。圖2.9回風(fēng)大巷斷面設(shè)計(jì)圖表2.9回風(fēng)大巷斷面特征圍巖類別斷面積〔m2掘進(jìn)尺寸〔mm噴射厚度mm錨桿〔mm凈周長(zhǎng)〔m凈掘?qū)捀咝问酵饴堕L(zhǎng)度排列方式間排距錨深規(guī)格巖17.318.652404120120樹(shù)脂100菱形80022002200×1415.9大巷運(yùn)輸設(shè)備選擇大巷煤炭運(yùn)輸方式主要有機(jī)車牽引礦車和膠帶輸送機(jī)兩種運(yùn)輸方式,兩種運(yùn)輸方式均有各自的特點(diǎn)。采用機(jī)車牽引礦車可同時(shí)統(tǒng)一解決煤、矸石、材料的運(yùn)輸問(wèn)題,能適應(yīng)礦井兩翼生產(chǎn)的不均衡性,能滿足井下不同煤種的煤層分采分運(yùn)的要求,對(duì)巷道彎曲無(wú)多大的限制,運(yùn)煤過(guò)程中產(chǎn)生的煤塵少,對(duì)通風(fēng)安全有利,長(zhǎng)距離運(yùn)輸也沒(méi)有困難等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是運(yùn)輸量小,運(yùn)輸不連續(xù),不易實(shí)現(xiàn)集中管理和自動(dòng)控制；大巷往返列車頻繁,調(diào)度困難,容易發(fā)生交通事故；采區(qū)裝車站、車場(chǎng)、硐室工程量大,占用設(shè)備多、人員多、空間大。采用膠帶輸送機(jī)時(shí)為連續(xù)運(yùn)輸,運(yùn)量大、效益高,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,適合機(jī)械化開(kāi)采；系統(tǒng)簡(jiǎn)單,易實(shí)現(xiàn)集中管理和自動(dòng)控制,事故少、安全可靠,人員少、生產(chǎn)效率高。主要缺點(diǎn)是需要解決輔助運(yùn)輸問(wèn)題,投資大,設(shè)備留有較大的富裕能力,設(shè)備利用不充分,同時(shí)運(yùn)輸巷要求直,受地質(zhì)構(gòu)造的影響。上述說(shuō)明礦車運(yùn)輸適于運(yùn)距長(zhǎng)、拐彎多、不同煤種分運(yùn)的條件；膠帶運(yùn)輸則適于運(yùn)量大、不存在多煤種分運(yùn)、巷道比較直且煤層傾角小的條件。1煤炭運(yùn)輸根本煤礦的實(shí)際情況以及目前煤炭開(kāi)采機(jī)械化的發(fā)展趨勢(shì),設(shè)計(jì)考慮煤炭運(yùn)輸采用膠帶輸送機(jī)的運(yùn)輸方式,選擇SSJ1000/2×110可伸縮膠帶輸送機(jī),其參數(shù)見(jiàn)表2.10。膠帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置均采用防爆電機(jī),拉緊裝置采用固定帶式輸送機(jī)液壓自動(dòng)拉緊裝置,并配備防打滑保護(hù)裝置、煙霧保護(hù)裝置、溫度保護(hù)裝置、堆煤保護(hù)裝置、自動(dòng)撒水裝置、火災(zāi)自動(dòng)滅火、報(bào)警裝置、防跑偏保護(hù)裝置、可靠的逆止裝置、斷帶保護(hù)裝置、防撕裂保護(hù)裝置、雙向拉繩開(kāi)關(guān)等。表2.10SSJ1000/2×110可伸縮膠帶輸送機(jī)技術(shù)特征型號(hào)SSJ1000/2×110單位輸送量900t/h輸送長(zhǎng)度1000m帶速2.5m/s輸送帶帶寬1000mm儲(chǔ)帶長(zhǎng)度100m電動(dòng)機(jī)型號(hào)YB355L2-4功率3×200kW電壓1140V外形尺寸機(jī)頭11134×3300×2506mm生產(chǎn)廠家XX煤礦機(jī)械廠設(shè)計(jì)傾向長(zhǎng)壁綜采工作面采煤機(jī)最大瞬時(shí)出煤能力為400t/h,工作面刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸能力為600t/h,轉(zhuǎn)載機(jī)的輸送能力為900t/h,破碎機(jī)通過(guò)能力為900t/h,運(yùn)輸斜巷膠帶輸送機(jī)輸送能力為900t/h,帶區(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)各設(shè)備生產(chǎn)、通過(guò)能力均大于工作面最大瞬時(shí)出煤能力,且各環(huán)節(jié)依次后一設(shè)備運(yùn)輸能力均大于前面運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力,故所選設(shè)備能滿足要求。2輔助運(yùn)輸?shù)V井輔助運(yùn)輸既要考慮大巷的輔助運(yùn)輸,同時(shí)還要兼顧工作面輔助運(yùn)輸巷的運(yùn)輸方式。目前國(guó)內(nèi)礦井的輔助運(yùn)輸方式主要有調(diào)度絞車、柴油機(jī)車、蓄電池機(jī)車、單軌吊車、無(wú)軌膠輪車、卡軌車、齒軌機(jī)車等。由于無(wú)軌膠輪車、單軌吊車、卡軌車、齒軌機(jī)車的運(yùn)輸方式投入成本大、投資高、使用及維護(hù)費(fèi)用高,一般用于較大型礦井,根據(jù)本礦井實(shí)際情況,這些輔助運(yùn)輸方式不宜采用,本設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮了蓄電池機(jī)車和柴油機(jī)車兩種牽引設(shè)備的比較。蓄電池機(jī)車牽引礦車運(yùn)輸方式主要優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保無(wú)污染；但是牽引力小,需要設(shè)充電變流室,井巷工程量大。柴油機(jī)車牽引礦車具有機(jī)動(dòng)靈活、經(jīng)濟(jì)、安全、檢修方便、牽引力大等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是具有廢氣污染,對(duì)礦井通風(fēng)有較高的要求。綜合以上分析,根據(jù)礦井巷道布置和通風(fēng)安全的要求,采用柴油機(jī)車的運(yùn)輸方式對(duì)井下空氣有一定污染,更重要的是井下運(yùn)輸?shù)陌踩暂^低,考慮到后期瓦斯含量有增大的可能,設(shè)計(jì)采用XK8-7/140型防爆型蓄電池電機(jī)車,具體參數(shù)見(jiàn)表2-11。輔助運(yùn)輸中所選用的材料車和平板車的技術(shù)特征見(jiàn)表2.12。表2.11XK8-7/140型防爆型蓄電池電機(jī)車技術(shù)特征項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)XK8-7/140粘著質(zhì)量t8軌距mm600最小曲率半徑m7牽引高度mm430固定軌距mm1150車輪直徑mm680外型尺寸mm4490×1192×1600制動(dòng)方式機(jī)械小時(shí)制牽引力kN12.83速度小時(shí)制km/h7.8最大km/h蓄電池組額定電壓V140容量/〔5小時(shí)A·h440牽引電動(dòng)機(jī)型號(hào)DZQ-15小時(shí)制功率kW15臺(tái)數(shù)臺(tái)2表2.12材料車和平板車技術(shù)特征項(xiàng)目單位材料車平板車型號(hào)MLC3-6MPC3-6名稱3t材料車3t平板車軌距mm600600軸距mm750750最大牽引力kN6060外型尺寸Mm2400×1050×12002400×1050×415質(zhì)量Kg570530礦井提升〔1主井提升系統(tǒng)本設(shè)計(jì)礦井井型為0.9Mt/a,屬于中型礦井,為滿足提升要求,采用塔式立井雙箕斗提升,礦井選用中信重機(jī)公司生產(chǎn)的塔式多繩摩擦提升機(jī),箕斗和提升機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表2.13和表2.14?！?副井提升系統(tǒng)副井提升方式為塔式立井雙罐籠提升,主要負(fù)責(zé)提人,上下材料和提矸任務(wù)。罐籠和提升機(jī)的參數(shù)如表2.15和表2.16。.表2.13箕斗技術(shù)特征表剛性罐道多繩箕斗箕斗名義噸數(shù)〔t箕斗有效容積〔m3主要尺寸〔mm最大終端載荷〔t剛性管道最大提升高度〔m箕斗自重〔t尾繩懸掛裝置最大允許載荷〔t鋼絲繩罐道裝卸類型同側(cè)裝卸式ABCD斷面寬度b1〔mm間距〔mm直徑〔mm數(shù)量〔根間距E×F井上下穩(wěn)管用32～5042000×1125型號(hào)JDS-12/110×41213.2230013001600830441801430120011.522表2.14主井提升機(jī)技術(shù)參數(shù)表使用井筒提升機(jī)形式型號(hào)鋼絲繩數(shù)鋼絲繩最大靜張力〔kN鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度〔MPa鋼絲繩最大直徑最大提升速度〔m/s有無(wú)導(dǎo)向輪導(dǎo)向輪直徑〔m鋼絲繩摩擦系數(shù)有無(wú)減速器主井多塔式多繩摩擦JKM2.8×4433016703015有2.800.2有表2.15罐籠技術(shù)特征表名稱型號(hào)裝載礦車數(shù)進(jìn)出車方式罐道主要尺寸〔mm罐籠自重〔t允許承載人數(shù)最大終端載荷〔t布置方式規(guī)格間距〔mmABC3噸礦車雙層單車普通罐籠GG3-41雙側(cè)雙側(cè)鋼罐道38kg/m鋼軌1590400014605.808〔兩層5615.2表2.16主井提升機(jī)技術(shù)參數(shù)表使用井筒提升機(jī)形式型號(hào)鋼絲繩數(shù)鋼絲繩最大靜張力〔kN鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度〔Mpa鋼絲繩最大直徑最大提升速度〔m/s有無(wú)導(dǎo)向輪導(dǎo)向輪直徑〔m鋼絲繩摩擦系數(shù)有無(wú)減速器主井多塔式多繩摩擦JKM2.8×4433016703015有2.800.2有.3采煤方法及采區(qū)巷道布置3.1煤層的地質(zhì)特征本設(shè)計(jì)開(kāi)采9#煤層,本煤層賦存穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,其地質(zhì)特征可見(jiàn)表3.1：表3.1煤層地質(zhì)特征表走向長(zhǎng)度〔m6120頂板含水情況隔水層,含水弱傾斜長(zhǎng)度〔m4210底板巖性炭質(zhì)泥巖、粉砂巖煤層傾角〔03底板含水情況含水弱煤厚〔m2.5涌水量〔m3/h190m3/煤的容重〔t/m31.40最大涌水量〔m3/h280m3/h工業(yè)儲(chǔ)量〔Mt86.10自燃發(fā)火期<月>10可采儲(chǔ)量〔Mt66.38煤塵爆炸指數(shù)〔%37.01%設(shè)計(jì)損失〔Mt3.12自燃發(fā)火等級(jí)I級(jí)設(shè)計(jì)回采率〔%80工業(yè)牌號(hào)氣煤,氣肥煤可采年限〔a52.7相對(duì)瓦斯涌出量0.70m頂板巖性石灰?guī)r低溫率〔℃/100m3.2帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)首采位置的確定本井田工劃分四個(gè)開(kāi)采區(qū),井底車場(chǎng)以東兩個(gè),分別為第一帶區(qū),第二帶區(qū)。以西方向兩個(gè)帶區(qū),第三第四帶區(qū)。本著首采區(qū)位置應(yīng)盡量靠近井筒,以減少初期工程量,縮短建井工期,節(jié)約投資,降低生產(chǎn)成本,能形成合理的運(yùn)輸、通風(fēng)系統(tǒng)和首采區(qū)應(yīng)選擇在地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單,煤層賦存穩(wěn)定,儲(chǔ)量豐富可靠,開(kāi)采技術(shù)條件好的位置的原則,本礦井設(shè)計(jì)的首采區(qū)即為第一帶區(qū)。第一帶區(qū)走向長(zhǎng)2.10km,傾向?yàn)?.50km。帶區(qū)劃分和工作面接替順序北一帶區(qū)位于大巷北側(cè),走向長(zhǎng)3.6km,傾向?yàn)?.0km,帶區(qū)內(nèi)劃分若干個(gè)分帶,單翼開(kāi)采。分帶區(qū)平均長(zhǎng)1500m,寬210m,工作面長(zhǎng)190m,帶區(qū)平巷均為5m寬,4m高,運(yùn)輸巷一側(cè),兩條巷道之間留10m煤柱。由于本井田只有9號(hào)煤層可采。各帶區(qū)按照分帶號(hào)依次開(kāi)采。3.2.3帶區(qū)巷道布置本礦井首采帶區(qū)布置三條大巷,分別為運(yùn)輸大巷,材料大巷,回風(fēng)大巷,均布置在煤層底板巖石中。工作面采用副井進(jìn)風(fēng),風(fēng)井回風(fēng)的布置方式,每個(gè)帶區(qū)共布置三條平巷,上側(cè)布置一條作為運(yùn)輸巷道,下側(cè)兩條為進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)平巷。,當(dāng)這個(gè)工作面采完后,外側(cè)進(jìn)風(fēng)巷平巷作為下一個(gè)工作面的回風(fēng)巷道。3.2.4帶區(qū)煤柱尺寸的確定帶區(qū)內(nèi)的煤柱主要是帶區(qū)邊界煤柱、分帶區(qū)之間的保護(hù)煤柱、集中巷保護(hù)煤柱。首采區(qū)西北部以礦井邊界煤柱為保護(hù)煤柱,東南部以回風(fēng)大巷保護(hù)煤柱為煤柱。運(yùn)輸巷,材料巷,回風(fēng)巷布置在巖層中,水平間距20m左右,外側(cè)各留設(shè)20m保護(hù)煤柱。各區(qū)段巷道采用雙巷掘進(jìn),兩巷道之間留10m煤柱。3.2.5帶區(qū)車場(chǎng)本井田設(shè)計(jì)傾斜長(zhǎng)壁采煤法,由于采煤工作面的運(yùn)輸和回風(fēng)斜巷與大巷相連,故沒(méi)有帶區(qū)車場(chǎng)。3.2.6帶區(qū)主要硐室1帶區(qū)煤倉(cāng)在帶區(qū)和運(yùn)輸平巷之間,設(shè)置煤倉(cāng),煤倉(cāng)容量為500t。2帶區(qū)車場(chǎng)絞車房布置在巖層中,斷面為半圓拱形,用全混凝土砌碹或混凝土供料石墻筑設(shè)置兩個(gè)安全出口,一是鋼絲繩通道,根據(jù)絞車最大件的運(yùn)輸要求,寬度取2.5m,二是通風(fēng)巷道,高度根據(jù)安裝和檢修要求,寬度取2.0m硐室,起吊設(shè)備高度要求確定,寬度取4.0m。3變電所帶區(qū)變電所應(yīng)設(shè)在電負(fù)荷集中的地方,放在運(yùn)輸斜巷與回風(fēng)斜巷之間。高壓設(shè)備和低壓設(shè)備分別布置在一側(cè),變電所尺寸一般是根據(jù)變電所內(nèi)設(shè)備布置,設(shè)備外形尺寸,設(shè)備維修和行人安全空隙尺寸確定,硐室寬度取3.6m長(zhǎng)度取20m,高度取3.5m通道高度取2.5m。硐室斷面為半圓拱,采用不可燃材料和混凝土砌筑支護(hù)3.2.7帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)1運(yùn)煤系統(tǒng)煤由工作面刮板運(yùn)輸機(jī)→分帶運(yùn)輸巷轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)→分帶運(yùn)輸巷膠帶輸送機(jī)→帶區(qū)運(yùn)輸斜巷→溜煤眼→運(yùn)輸大巷膠帶輸送機(jī)→帶區(qū)煤倉(cāng)→運(yùn)輸石門(mén)→主煤倉(cāng)→主井箕斗提升機(jī)→地面。2輔助運(yùn)輸系統(tǒng)工作面設(shè)備材料經(jīng)副井罐籠運(yùn)至井底車場(chǎng),由軌道大巷經(jīng)輔助運(yùn)輸巷道運(yùn)至運(yùn)料斜巷,經(jīng)無(wú)極繩絞車提至工作面。運(yùn)輸路線如下：地面→副井→井底車場(chǎng)→主要運(yùn)輸石門(mén)→材料大巷→帶區(qū)軌道斜巷→工作面3通風(fēng)系統(tǒng)地面→副井→井底車場(chǎng)→主要運(yùn)輸石門(mén)→材料大巷→分帶材料斜巷→工作面→分帶回風(fēng)巷→回風(fēng)大巷→中央風(fēng)井4排矸系統(tǒng)排矸石系統(tǒng)和運(yùn)料系統(tǒng)相反：工作面→分帶材料斜巷→材料大巷→井底車場(chǎng)→副井→地面5供電系統(tǒng)供電：地面變電站→副井→中央變電所→輔助運(yùn)輸大巷→區(qū)變電所→分帶材料斜巷→工作面6排水系統(tǒng)在工作面水自流入運(yùn)輸大巷水溝,經(jīng)水溝水排入井底車場(chǎng)水倉(cāng),然后經(jīng)管道排入地面。水流方向：工作面→分帶材料斜巷→材料大巷→副井井底水倉(cāng)→地面3.2.8帶區(qū)巷道掘進(jìn)方法帶區(qū)內(nèi)巷道采用綜合機(jī)械化掘進(jìn),選用AM-50型掘進(jìn)機(jī),SEP-160A轉(zhuǎn)載機(jī),SGB-620/40〔SGW-40T型刮板運(yùn)輸機(jī),SSJ1200/600機(jī)和可伸縮膠帶輸送機(jī),JBT-52-2型局部通風(fēng)機(jī)。掘進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)載機(jī)接刮板運(yùn)輸機(jī)和可伸縮膠帶輸送機(jī)。掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)時(shí),延長(zhǎng)刮板運(yùn)輸機(jī),當(dāng)延長(zhǎng)到刮板運(yùn)輸機(jī)長(zhǎng)度時(shí),拆除刮板運(yùn)輸機(jī)中部槽,將其縮到25～50m,并將可伸縮帶式輸送機(jī)延伸50～70m,轉(zhuǎn)載機(jī)與刮板運(yùn)輸機(jī)的搭接長(zhǎng)度為12.5m。掘進(jìn)通風(fēng)方式為壓入式局部通風(fēng),局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)在新鮮風(fēng)流處,以利于掘進(jìn)通風(fēng)。3.3采煤方法3.3.1采煤工藝方式1采區(qū)煤方法確定煤層比較可靠,煤層平均厚度2.5m,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,夾矸0～2層,矸石厚0.1～0.3m。煤層有黑色層狀和均一裝,參差狀斷口,內(nèi)生裂隙較發(fā)育,裂隙中充填碳酸鹽類礦物,半光亮型煤及半暗淡型煤相同,以弱玻璃光澤為主。本煤層頂板厚1.37～16.53m,平均7.89m。為深灰色炭質(zhì)泥巖,或灰褐色細(xì)砂巖。底板為炭質(zhì)泥巖或粉砂巖。結(jié)合設(shè)計(jì)礦井礦井實(shí)際情況以及現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)條件,設(shè)計(jì)采用綜采多分帶傾斜長(zhǎng)壁采煤法2回采工作面長(zhǎng)度、推進(jìn)度的確定影響工作面長(zhǎng)度的因素有煤層賦存條件、圍巖性質(zhì)、機(jī)械裝備及技術(shù)特征、巷道布置等,本設(shè)計(jì)首采區(qū)的煤層賦存條件好,地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。綜采工作面的長(zhǎng)度一般為150～220m,每個(gè)工作面長(zhǎng)度應(yīng)盡可能保持一致。根據(jù)國(guó)內(nèi)外綜采面的工作實(shí)踐,高產(chǎn)的綜采工作面長(zhǎng)度一般在200～250m。工作面的長(zhǎng)度應(yīng)該布置適中,才能達(dá)到高產(chǎn)高效。本礦井設(shè)計(jì)為綜合機(jī)械化程度高的現(xiàn)代化礦井,要求工作面有較大生產(chǎn)能力,本設(shè)計(jì)選擇工作面的長(zhǎng)度為190m。礦井工作制度為"三八制",兩班采煤,一班檢修、準(zhǔn)備。采煤機(jī)日進(jìn)刀數(shù)為6,每班割2刀,采煤機(jī)截深0.8m,日推進(jìn)度4.8m,年工作日為330天,可計(jì)算出綜放工作面的推進(jìn)度為： 〔3.1=330×6×0.8=1584〔m/a式中：n—年工作日天數(shù),取330d/a；x—每天循環(huán)進(jìn)刀數(shù),取6刀；d—截深,為0.8m；V—工作面年推進(jìn)度。3工作面產(chǎn)量及礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力驗(yàn)算<1組織循環(huán)作業(yè)采煤機(jī)雙向割煤,追機(jī)作業(yè)；上行、下行均割煤,往返一次進(jìn)兩刀,由所選采煤機(jī)的技術(shù)特征可知,此采煤機(jī)截深為0.8m,所以最終確定本工作面采用雙向割煤的多循環(huán)方式,每一循環(huán)進(jìn)尺為1.6m。<2循環(huán)產(chǎn)量的確定工作面原煤循環(huán)產(chǎn)量計(jì)算公式為：〔3-2式中：L—回采工作面長(zhǎng)度,190m；V—工作面進(jìn)度,0.8m/a；m—煤層厚度,2.5m；r—煤的容重,1.40t/m3；C—回采工作面回采率,0.95；A—工作面循環(huán)產(chǎn)量,t；代入相關(guān)參數(shù)計(jì)算得：每刀產(chǎn)量為：A=190×0.8×2.5×1.40×0.95=505.4工作面日產(chǎn)量為：505.4×6=3032.4〔t/d；工作面年產(chǎn)量為：3032.4×330=1000692〔t/a=100.0692萬(wàn)t/a>90萬(wàn)t/a。根據(jù)以上計(jì)算可知,一個(gè)工作面設(shè)計(jì)產(chǎn)量可以達(dá)到礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。4機(jī)械設(shè)備選型工作面煤層傾角為平均為3°,煤層厚度2.5m,頂、底板屬于中等穩(wěn)定類型。根據(jù)煤層和頂板條件,選擇合適型號(hào)的采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)和液壓支架,在選擇的時(shí)候,設(shè)備選型應(yīng)以"技術(shù)先進(jìn)、生產(chǎn)可靠"為原則,立足于國(guó)產(chǎn)設(shè)備同時(shí)兼顧設(shè)備間的相互配套,保證運(yùn)輸系統(tǒng)流暢,以達(dá)到采運(yùn)平衡和最大限度地發(fā)揮綜采優(yōu)勢(shì)。工作面選用上海天地科技股份有限公司MG300/720-AWD采煤機(jī),液壓支架ZZP4000/17/33,刮板輸送機(jī)采用SGZ-730/320。雙向割煤法,即采煤機(jī)往返一次進(jìn)兩刀。采煤機(jī)及刮板輸送機(jī)技術(shù)特征見(jiàn)表3.2、3.3。表3.2采煤機(jī)技術(shù)特征項(xiàng)目單位數(shù)目型號(hào)MG300/720-AWD制造廠家上海天地科技股份有限公司采高m1.4~3.2滾筒中心線距離mm9578截深m0.630.8滾筒直徑m1．8牽引方式錨鏈牽引速度m/min0~9.4/18.7供電電壓V11403300適應(yīng)傾角°<15臥底量mm270重量t31牽引力KN550/275表3.3SGZ-730/320型刮板輸送機(jī)技術(shù)特征表項(xiàng)目單位數(shù)目型號(hào)SGZ-730/320制造廠家XX廠運(yùn)輸能力t/h700設(shè)計(jì)長(zhǎng)度m200出廠長(zhǎng)度m150續(xù)表刮板鏈形式中雙鏈電機(jī)布置方式平行布置刮板間距mm920與采煤機(jī)牽引方式有鏈或無(wú)鏈減速器速比1:32.68圓環(huán)鏈規(guī)格mm26×92-C電壓等級(jí)V1140鏈速m/s0.48/0.95中部槽尺寸mm1500×730×222〔2破碎機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)選型由SGZ-730刮板輸送機(jī)相配套的選型方法,應(yīng)配以SZZ764/132型轉(zhuǎn)載機(jī)和PCM110錘式破碎機(jī)。表3.4SZZ764/132型轉(zhuǎn)載機(jī)技術(shù)特征表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)SZZ764/132生產(chǎn)能力t/h1000設(shè)計(jì)長(zhǎng)度m50總裝機(jī)功率kW132電壓等級(jí)V660/1140鏈速m/s1.2表3.5PCM110錘式破碎機(jī)技術(shù)特征表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)PCM110破碎能力t/h1000最大輸入塊度mm700×950×長(zhǎng)度不限最大排出粒度mm300電動(dòng)機(jī)型號(hào)YSB-110功率kW110轉(zhuǎn)速r/min1478電壓V1140/660破碎主軸轉(zhuǎn)速r/min370破碎錘頭數(shù)個(gè)8破碎錘沖擊速度m/s20大〔小膠帶輪節(jié)圓直徑mm1250〔315V帶規(guī)格窄V帶SPC—5600〔8根5支架選型及布置回采工作面支護(hù)采用液壓支架支護(hù),根據(jù)工作面直接頂板1～2級(jí),老頂為Ⅰ～Ⅱ及煤層厚度2.5m,煤層傾角4度等條件,并參照礦上實(shí)際使用情況,選用支架及其相配套的端頭支架。從工作面機(jī)頭到機(jī)尾分別布置端頭架6架,中間架104架,共計(jì)126架。支架技術(shù)特征見(jiàn)表3.4。表3.6支架技術(shù)特征項(xiàng)目單位數(shù)目型號(hào)ZZP4000/17/33型式支撐掩護(hù)式支撐高度m1．7～3.5支架寬度m1.42～1.59中心距m1.5初撐力kN3140工作阻力kN4000支護(hù)強(qiáng)度MPa0.73泵站壓力MPa24.5支架重量t10.88缸徑mm200/172適應(yīng)煤層傾角≤23°6進(jìn)刀方式：采煤機(jī)中部斜切進(jìn)刀單向割煤跑空刀和采煤機(jī)端部斜切進(jìn)刀雙向割煤方式的各自優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表3.7。表3.7進(jìn)刀方式比較表優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)中部斜切進(jìn)刀單向割煤1.采放互不干擾,有利于實(shí)現(xiàn)采放平行,能有效均勻運(yùn)輸煤量；2.跑空刀清浮煤,有利于實(shí)現(xiàn)工作面"三平兩直"；3.控制程序編制和操作簡(jiǎn)單,便于及時(shí)維修,有利于提高生產(chǎn)效率；4.兩頭作業(yè)互不干擾、互不等待。1.跑空刀增加了循環(huán)作業(yè)時(shí)間；2.支架無(wú)法及時(shí)拉超前,不利于頂板維護(hù)；3.跑空刀清浮煤有可能加重煤壁片幫程度。4.如果發(fā)生端面冒頂,本工藝無(wú)法正常執(zhí)行。端部斜切進(jìn)刀雙向割煤1.循環(huán)作業(yè)時(shí)間相對(duì)較短；2.能及時(shí)、有效維護(hù)頂板；1.與兩頭作業(yè)相互影響；2.控制程序編制、操作較復(fù)雜；3.會(huì)存在采放等待現(xiàn)象。由分析可知采用端部斜切割三角煤進(jìn)刀為好。進(jìn)刀方法：機(jī)組割透機(jī)頭〔機(jī)尾煤壁后,將上滾筒降下割底煤,下滾筒升起割頂煤,采煤機(jī)反向沿溜子彎曲段斜切入煤壁；采煤機(jī)機(jī)身全部進(jìn)入直線段且兩個(gè)滾筒的截深全部達(dá)到0.6米后停機(jī)；將支架拉過(guò)并順序移溜頂過(guò)機(jī)頭〔機(jī)尾后調(diào)換上、下滾筒位置向機(jī)頭〔機(jī)尾割煤；采煤機(jī)再次割透機(jī)頭〔機(jī)尾煤壁后,再次調(diào)換上、下滾筒位置,向機(jī)尾〔機(jī)頭割煤,開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)的割煤,割過(guò)煤后及時(shí)拉架、頂機(jī)頭〔機(jī)尾、移溜。機(jī)組進(jìn)刀總長(zhǎng)度控制在40米圖3.1采煤機(jī)端部斜切進(jìn)刀工藝過(guò)程裝運(yùn)煤：采煤機(jī)組割裝煤和運(yùn)輸機(jī)前移配合裝運(yùn)煤；集中到轉(zhuǎn)載機(jī)和膠帶輸送機(jī)上運(yùn)出。膠帶輸送機(jī)選用我國(guó)目前生產(chǎn)運(yùn)輸能力較大的DSJ100/63/2×75型可伸縮帶式輸送機(jī)。7注意事項(xiàng)割煤：割煤方式為雙向割煤,端頭自開(kāi)缺口斜切進(jìn)刀,螺旋滾筒自動(dòng)裝煤,截深0.8m。割煤時(shí)煤機(jī)速度要適宜,且必須保證頂?shù)装迤秸?煤壁齊直。不得出現(xiàn)割底留傘檐現(xiàn)象,工作面采高應(yīng)控制在3±0.1m。移架：采用及時(shí)移架支護(hù)方式,移架滯后煤機(jī)后滾筒3～9m,追機(jī)作業(yè),并及時(shí)伸出伸縮前梁打出護(hù)幫板,需要時(shí)可于煤機(jī)機(jī)身處移架或拉超前支護(hù),移架步距為0.8m。放煤：采用多輪順序低位放煤,兩刀一放,采煤機(jī)割第二刀時(shí)采放平行作業(yè)。放煤時(shí)需注意以下問(wèn)題：<1>見(jiàn)頂板矸石占放出物的1/3時(shí)停止放煤。<2>若遇到大塊煤不易放出時(shí),可反復(fù)伸縮插板,小幅度上下擺動(dòng)尾梁,使頂煤破碎后順利放出。<3>放煤結(jié)束后應(yīng)關(guān)好放煤口,并確保過(guò)煤高度不小于500mm,放煤與移架間距不小于20m。拉后溜：后溜在放完頂煤后拉移,拉移步距為0.8m,必須依次順序進(jìn)行,嚴(yán)禁相向操作,杜絕誤操作,后部運(yùn)輸機(jī)拉移滯后放煤架10～15m,并確保彎曲段不小于30m,確保拉移到位。停機(jī)時(shí)不得移溜；拉移后應(yīng)保證其平直。回采巷道布置1回采巷道布置方式形成采煤工作面及為其服務(wù)的巷道叫帶區(qū)回采巷道。主要有開(kāi)切眼、工作面運(yùn)輸斜巷、工作面回風(fēng)斜巷等。根據(jù)回采巷道數(shù)目和與工作面之間的位置關(guān)系,回采巷道的布置方式主要有：?jiǎn)蜗锊贾?、雙巷布置、一條半巷道布置、沿空留巷、沿空掘巷等幾種形式。為達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量,盡量集中生產(chǎn),分帶依次接替。由于采區(qū)的涌水量不大,煤層賦存穩(wěn)定,且煤層采用綜采放頂煤開(kāi)采,工作面等長(zhǎng)布置,因此分帶平巷采用雙巷布置,即在運(yùn)輸巷兩側(cè)布置兩條巷道,輸送機(jī)在主巷和副巷。運(yùn)輸巷僅鋪設(shè)轉(zhuǎn)載機(jī)、刻伸縮膠帶輸送機(jī)。副巷及相連的橫貫內(nèi)布置移動(dòng)變電站、泵站等設(shè)備。這樣分開(kāi)布置改善行人,通風(fēng)運(yùn)輸條件,并且副巷還可以為下一個(gè)工作面的回風(fēng)巷。1-轉(zhuǎn)載機(jī)；2-膠帶運(yùn)輸機(jī)；3-變電站；4-泵站；5-配電點(diǎn)圖3.1雙巷布置圖運(yùn)輸斜巷斷面設(shè)計(jì)為梯形斷面,斷面積設(shè)計(jì)為9m2、下底3m、上底3.5m凈高3m。斷面特征圖見(jiàn)圖3-5。圖3.2區(qū)段巷道特征圖2煤柱尺寸為保護(hù)帶區(qū)集中巷,停采線設(shè)在離集中巷20m遠(yuǎn)處,即留設(shè)20m的集中巷保護(hù)煤柱。3斷面設(shè)計(jì)和支護(hù)形式帶區(qū)聯(lián)絡(luò)巷斷面均為5m,高4m。采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤,礦車輔助運(yùn)輸。各斷面及支護(hù)方式相同,為錨索支護(hù),矩形斷面。掘進(jìn)寬度為5.3m高度為3.65m,設(shè)計(jì)掘進(jìn)面為19.35m2,凈斷面為17.5m2。4頂板支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：桿體為20#左旋無(wú)縱筋高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿,長(zhǎng)度2.4m,桿尾螺紋為M22,規(guī)格型號(hào)20#-M22-2400。錨固方式：樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固,采用兩支錨固劑,一支規(guī)格為K2335〔先放,另一支規(guī)格為Z2360〔后放,鉆孔直徑為28mm,錨固長(zhǎng)度為1300mm。鋼筋托梁規(guī)格：采用Ф16mm的鋼筋焊接而成,寬度為100mm,長(zhǎng)度4.8m,規(guī)格型號(hào)為Ф16-4800-100-6。托盤(pán)：采用拱形高強(qiáng)度托盤(pán),規(guī)格為150×150×8mm。錨桿角度：靠近巷幫的頂板錨桿安設(shè)角度與頂板垂線成30度角,其余與頂板垂直。網(wǎng)片規(guī)格：采用鐵絲編織的菱形金屬網(wǎng)護(hù)頂,規(guī)格型號(hào)50×50mm、5.5×1.1m。錨桿布置：錨桿排距1m,每排7根錨桿,間距800mm,靠近巷幫的頂錨桿距巷幫250mm。錨索：?jiǎn)胃摻g線,Ф15.24mm,長(zhǎng)度7.3m,加長(zhǎng)錨固,采用三支錨固劑,一支規(guī)格為K2335〔先放,兩支規(guī)格為Z2360〔后放。錨索矩形布置,每排2根,排距3m,間距2.0m,距幫1.65m。5巷幫支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：順槽煤柱側(cè)為Ф18mm圓鋼錨桿,長(zhǎng)度2m,桿尾螺紋為M20,規(guī)格型號(hào)為Ф18-M20-2000；工作面一側(cè)煤幫為Ф18mm玻璃鋼錨桿,長(zhǎng)度2m,桿尾螺紋為M16,規(guī)格型號(hào)為Ф18-M16-2000。錨固方式：樹(shù)脂端部錨固,采用一支錨固劑,規(guī)格為Z2360,錨固長(zhǎng)度690mm。托盤(pán)：采用拱形高強(qiáng)度托盤(pán),規(guī)格為120×120×6mm,另外玻璃鋼錨桿增加規(guī)格為200×300×50mm的柱帽,中心孔直徑為30mm錨桿角度：靠近頂板的巷幫錨桿安設(shè)角度與水平線成10度。網(wǎng)片規(guī)格：順槽煤柱側(cè)掛鐵絲編織金屬網(wǎng)護(hù)幫,規(guī)格型號(hào)：50×50mm、3.0×1.1m；工作面一側(cè)煤幫為玻璃鋼錨桿加掛鐵絲塑料編織網(wǎng)護(hù)幫,不采用金屬網(wǎng)。錨桿布置：錨桿排距1m,每幫每排4根錨桿,間距800mm?？拷敯宓南飵湾^桿距頂板450mm,起錨高度800mm。幫支護(hù)最大滯后頂支護(hù)為3m,嚴(yán)禁空幫支護(hù)。如出現(xiàn)幫破碎,幫錨桿必須跟緊頂支護(hù)。分帶運(yùn)輸平巷和分帶材料巷斷面如圖3.2和圖3.3。··圖3.2分帶運(yùn)料平巷斷面圖圖3.3分帶運(yùn)輸平巷斷面圖4礦井通風(fēng)4.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇4.1.1礦井地質(zhì)條件該區(qū)位于白洞斷層?xùn)|側(cè),區(qū)內(nèi)地層基本呈向四傾斜的單斜構(gòu)造,地層傾角1°～12°,平均4°,內(nèi)部有一些緩波狀的褶曲,東南部因受白洞逆斷層影響有一向北東傾伏的寬緩向斜,西北部則有一向北東傾伏的寬緩背斜。礦井瓦斯,煤層爆炸及煤層自燃傾向性1瓦斯根據(jù)XX省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局20XX對(duì)白洞礦井的瓦斯等級(jí)堅(jiān)定結(jié)果的批復(fù),稱白洞礦礦井為低瓦斯礦井,礦井的瓦斯絕對(duì)涌出量為2.09m3/min,相對(duì)涌出量0.70m3/ｔ,CO2絕對(duì)涌出量13.732煤塵爆炸性根據(jù)白洞南部鉆孔煤樣工業(yè)分析資料表明,各煤層的揮發(fā)份在33.5～46.14%之間,灰分在12.92～40.17%之間。經(jīng)計(jì)算各煤層的煤塵爆炸指數(shù)在41.72～64.57%之間,存在著煤塵爆炸的危險(xiǎn)性。根據(jù)XX煤礦集團(tuán)通風(fēng)處20XX9月對(duì)白洞煤礦石炭系9號(hào)和3號(hào)煤層進(jìn)行取樣鑒定結(jié)果,該礦的9號(hào)煤層的煤塵爆炸指數(shù)為37.01%,3號(hào)煤層的煤塵爆炸指數(shù)為34.55%,兩煤層均有煤塵爆炸性。3煤的自燃跟據(jù)XX煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司通風(fēng)處20XX9月對(duì)該礦的石炭系9號(hào)和3號(hào)煤層進(jìn)行取樣鑒定,9號(hào)煤層的原樣燃點(diǎn)一般在315～270°C,△T1-3在45°C,自燃傾向性為一類容易自燃類型；3號(hào)煤層的原樣燃點(diǎn)一般在320～275°C,△T1-3在45°C,自燃傾向性為一類容易自燃類型,一般貯煤露天堆放6～12個(gè)月既有煤炭自燃發(fā)生。4礦井煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性根據(jù)XX煤田地質(zhì)勘探115隊(duì)20XX5月提交的《XX省XX煤田白洞井田〔石炭系煤炭資源勘探地質(zhì)報(bào)告》,該井田的石炭系煤層不存在煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性。4.1.2礦井通風(fēng)方式選擇1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求選擇任何通風(fēng)系統(tǒng),都要符合投產(chǎn)較快、出煤較多、安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理等總原則。具體地說(shuō),要適應(yīng)以下基本要求：<1礦井至少要有兩個(gè)直通地面的安全出口；<2進(jìn)風(fēng)井口要有利于防洪,不受粉塵等有害氣體污染；<3北方礦井,冬季井口需裝供暖設(shè)備；<4總回風(fēng)巷不得作為主要行人道；<5工業(yè)廣場(chǎng)不得受通風(fēng)機(jī)的噪音干擾；<6裝有皮帶機(jī)的井筒不得兼作回風(fēng)井；<7裝有箕斗的井筒不得作為主要進(jìn)風(fēng)井；<8可以獨(dú)立通風(fēng)的礦井,采區(qū)盡可能獨(dú)立通風(fēng)；<9通風(fēng)系統(tǒng)要為防瓦斯、火、塵、水及高溫創(chuàng)造條件；<10通風(fēng)系統(tǒng)要有利于深水平或后期通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展變化。4.1.3礦井通風(fēng)方式對(duì)比選擇礦井通風(fēng)方式時(shí),應(yīng)考慮以下兩種因素：1自然因素：煤層賦存條件、埋藏深度、沖擊層深度、礦井沼氣等級(jí)。2經(jīng)濟(jì)因素：井巷工程量、通風(fēng)運(yùn)行費(fèi)、設(shè)備裝備費(fèi)。一般說(shuō)來(lái),新建礦井多數(shù)是在中央并列式、中央分列式、兩翼對(duì)角式和分區(qū)對(duì)角式中選擇。下面對(duì)這幾種通風(fēng)方式的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)適用條件列表比較,見(jiàn)表4-1。表4.1通風(fēng)方式比較通風(fēng)方式優(yōu)缺點(diǎn)適用條件中央并列式優(yōu)點(diǎn)：初期投資較少,出煤較多缺點(diǎn)：風(fēng)路較長(zhǎng),風(fēng)阻較大,采空區(qū)漏風(fēng)較大煤層傾角大、埋藏深,但走向長(zhǎng)度并不大,而且瓦斯、自然發(fā)火都不嚴(yán)重中央分列式優(yōu)點(diǎn)：通風(fēng)阻力較小,內(nèi)部漏風(fēng)小,增加了一個(gè)安全出口,工業(yè)廣場(chǎng)沒(méi)有主要通風(fēng)機(jī)的噪音影響；從回風(fēng)系統(tǒng)鋪設(shè)防塵灑水管路系統(tǒng)比較方便。缺點(diǎn)：建井期限略長(zhǎng),有時(shí)初期投資稍大煤層傾角較小,埋藏較淺,走向長(zhǎng)度不大,而且瓦斯、自然發(fā)火比較嚴(yán)重兩翼對(duì)角式優(yōu)點(diǎn)：風(fēng)路較短,阻力較小,采空區(qū)的漏風(fēng)較小,比中央并列式安全性更好缺點(diǎn)：初期投資較大,出煤較慢煤層走向較大〔超過(guò)4km,井型較大,煤層上部距地表較淺,瓦斯和自然發(fā)火嚴(yán)重的新礦井分區(qū)對(duì)角式優(yōu)點(diǎn)：通風(fēng)路線短,阻力小缺點(diǎn)：投資大煤層距地表淺,或因地表高低起伏較大,無(wú)法開(kāi)掘淺部的總回風(fēng)道圖4.1中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)圖4.2中央邊界式通風(fēng)系統(tǒng)圖4.3兩翼對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)圖圖4.4分區(qū)對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)以上幾種通風(fēng)方式的比較和技術(shù)分析,結(jié)合本礦井的地質(zhì)條件,因?yàn)榈V井走向長(zhǎng)度不大于4km,煤層賦存穩(wěn)定,礦井年產(chǎn)量為90萬(wàn)噸,并且是低瓦斯礦井,不選用分區(qū)對(duì)角式通風(fēng)。根據(jù)以上分析,技術(shù)可行的方案為：中央并列式。礦井主要通風(fēng)機(jī)工作方法確定可供選擇方式有：抽出式、壓入式,現(xiàn)進(jìn)行如下比較,見(jiàn)表4.2。表4.2通風(fēng)方法比較表優(yōu)缺點(diǎn)項(xiàng)目?jī)?yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用抽出式井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài),當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故障停轉(zhuǎn),井下風(fēng)流的壓力提高,可使采空區(qū)瓦斯涌出量減少,提高了安全性,漏風(fēng)小,設(shè)施簡(jiǎn)單,易管理,不存在過(guò)渡困難當(dāng)塌陷區(qū)分布較廣并和井下相通時(shí),會(huì)把有害氣體抽至井下,并能造成風(fēng)流短路,總風(fēng)量和有效期都會(huì)減少應(yīng)用廣泛壓入式當(dāng)塌陷區(qū)較廣并與采空區(qū)相通時(shí),能把有害氣體壓出地面當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故障停轉(zhuǎn)時(shí),瓦斯涌出量增大,通風(fēng)路線需設(shè)置較多構(gòu)筑物,轉(zhuǎn)入深水平時(shí),有困難地面小窯塌陷區(qū)廣,漏風(fēng)嚴(yán)重,開(kāi)采第一水平及低瓦斯礦井通過(guò)比較,本礦適宜抽出式通風(fēng)。綜上所述,一般地說(shuō),在地面小窯塌陷區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重、開(kāi)采第一水平和低沼氣礦井等條件下,采用壓入式通風(fēng)是比較合適的,否則不宜采用壓入式通風(fēng)。因此,根據(jù)給定的條件,確定該礦井采用抽出式通風(fēng)。4.2通風(fēng)方式的確定帶區(qū)通風(fēng)方式確定參照兩種進(jìn)回風(fēng)上山方式的優(yōu)缺點(diǎn),根據(jù)該礦井煤層條件,確定采用主井和副井進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)井回風(fēng)的帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)?；夭晒ぷ髅嫱L(fēng)方式確定工作面通風(fēng)方式可分為U型、Y型、Z型、W型,比較如下,見(jiàn)表4.3。表4.3工作面通風(fēng)方式比較表優(yōu)缺點(diǎn)通風(fēng)方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)U型容易了解煤層賦存情況,掌握瓦斯、火的發(fā)生發(fā)展規(guī)律有利,漏風(fēng)小煤炭易自燃,上隅角易積聚瓦斯Y型解決了上隅角瓦斯積聚問(wèn)題,改善了工作環(huán)境,可實(shí)行沿空留巷,提高了回風(fēng)效率需在采空區(qū)維護(hù)一條回風(fēng)巷,維護(hù)費(fèi)用高Z型Z型前進(jìn)式與U型前進(jìn)式相比,巷道為進(jìn)回風(fēng)巷只需在一側(cè)采空區(qū)下維護(hù),且通風(fēng)路線長(zhǎng)度不變,后退式Z型可改善上隅角瓦斯問(wèn)題Z型前進(jìn)式易上隅角瓦斯積聚；Z型后退式,當(dāng)采空區(qū)瓦斯涌出量大漏風(fēng)量大時(shí),回風(fēng)巷瓦斯易超限W型工作面通風(fēng)量大工作面的進(jìn)回風(fēng)巷道較多通過(guò)比較,結(jié)合本礦井瓦斯涌出量及煤塵狀況,確定采用U型通風(fēng)。4.3全礦所需風(fēng)量的計(jì)算及其分配回采工作面所需風(fēng)量計(jì)算①按瓦斯涌出量計(jì)算：根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定,按采煤工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)1%的要求計(jì)算,公式如下：Qai=100qgai×Kai〔4.1式中：Qai——第ｉ個(gè)回采工作面實(shí)際需風(fēng)量,m3/min；qgai——該采煤工作面回采巷道風(fēng)流中瓦斯的平均絕對(duì)涌出量,m3/min；Kai——該采煤工作面的瓦斯涌出不均衡系數(shù),一般情況下Kai＝1.5~2.0,在這里取Kai＝1.2；有因?yàn)槭请p巷掘進(jìn),所以qgai=100*2.09*1.5*2=627m3/min②按工作面溫度選擇適宜的風(fēng)速計(jì)算采煤工作面應(yīng)有良好的氣候條件,其進(jìn)風(fēng)流氣溫和風(fēng)速應(yīng)符合表4-12的要求,由煤礦《規(guī)程》規(guī)定,井下采掘工作面的氣溫須不高于26℃。則取該礦工作面氣溫為24℃。采煤工作面風(fēng)速取v＝1.80m/s。表4.4采煤工作面溫度與對(duì)應(yīng)風(fēng)速調(diào)整系數(shù)Kap采煤工作面空氣溫度/℃采煤工作面風(fēng)速/m·s-1配風(fēng)調(diào)整系數(shù)/Kap<180.3～0.80.9018～200.8～1.01.0020～231.0～1.51.00～1.1023～261.5～1.81.10～1.2526～281.8～2.51.25～1.428～302.5～3.01.4～1.6回采工作面實(shí)際需風(fēng)量按下式計(jì)算：m3/min<4.2>式中：—第i個(gè)回采工作面風(fēng)速,m/s；—第i個(gè)采煤工作面的平均斷面積,為8.75m2。=60×2.5×8.75=1312.5〔m3/min③按工作面同時(shí)作業(yè)人數(shù)計(jì)算：m3/min〔4.3式中：—采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù),綜采工作面一般為13人；4—每人最少需要的風(fēng)量,m3/min。=4×13=52〔m3/min綜上所述,掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量取最大值為945m3/min。根據(jù)《礦井安全規(guī)程》規(guī)定,采煤工作面最低風(fēng)速為0.25m/s,最高風(fēng)速為4m/s的要求進(jìn)行驗(yàn)算。每個(gè)回采面：Qai≥0.25×60×Saim3/min〔4.4Qai≤4×60×Saim3/min〔4.5式中Sai——第i個(gè)工作面的平均斷面積,m2對(duì)于本礦綜采面：Sa綜=8.75m2131.25≤Qa綜≤2100由風(fēng)速驗(yàn)算可知,Qa綜=1312.5m3/min符合風(fēng)速要求備用面需風(fēng)量的計(jì)算備用工作面的需風(fēng)量通常取與之產(chǎn)量相同的回采面風(fēng)量的一半。當(dāng)采區(qū)風(fēng)量不富裕時(shí),也可按工作面不積聚瓦斯為原則配風(fēng),但工作面風(fēng)量不應(yīng)小于15m3/min。本設(shè)計(jì)礦井采用第一種,即為與之產(chǎn)量相同的回采面風(fēng)量的一半：Q備=0.5Qa綜=0.5×1312.5=656.3m3/min,式中Q備——備用工作面所需風(fēng)量,m3/min；Qa綜——綜采工作面所需風(fēng)量,m3/min；4.3.3掘進(jìn)工作面需風(fēng)量與通風(fēng)方式比較：按通風(fēng)動(dòng)力不同,掘進(jìn)通風(fēng)總的可以分為礦井全風(fēng)壓通風(fēng)、局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)和引射流器通風(fēng)。出于掘進(jìn)面通風(fēng)必須做到風(fēng)質(zhì)好,風(fēng)量穩(wěn)定等多方面的考慮。本設(shè)計(jì)決定采用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)方式進(jìn)行掘進(jìn)面的通風(fēng)。局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)是礦井運(yùn)用最廣泛的掘進(jìn)通風(fēng)方法,按其工作方式分為壓入式、抽出式和混合式三種?，F(xiàn)在下表中比較這三種掘進(jìn)通風(fēng)方法。掘進(jìn)頭通風(fēng)方式及其優(yōu)缺點(diǎn)局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)方式布置方式示意圖優(yōu)缺點(diǎn)適用條件壓入式1.壓入式通風(fēng)時(shí),局部通風(fēng)井巷及其附屬電器設(shè)備布置在新鮮風(fēng)流中,污風(fēng)不通過(guò)局部通風(fēng)機(jī),安全性好。2.壓入式通風(fēng)風(fēng)筒出口風(fēng)速和有效射程均比較大,可防止瓦斯層狀聚集及提高散熱效果。3.壓入式通風(fēng)時(shí),污風(fēng)沿井巷緩慢流動(dòng),掘進(jìn)巷道越長(zhǎng),排污風(fēng)俗越慢,受污染時(shí)間越久。4.壓入式通風(fēng)可用柔性風(fēng)筒,其成本低,質(zhì)量輕,便于運(yùn)輸。當(dāng)以排除瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)通風(fēng)。續(xù)表抽出式1.抽出式通風(fēng)時(shí),喊瓦斯的污風(fēng)通過(guò)局部風(fēng)機(jī),若局部風(fēng)機(jī)防爆性出現(xiàn)問(wèn)題,則非常危險(xiǎn)。2.抽出式通風(fēng)有效吸程小,掘進(jìn)施工中難以保證風(fēng)筒吸入口到工作面的距離在有效吸程之類,抽出式風(fēng)量少,工作面排污風(fēng)所需時(shí)間長(zhǎng),速度慢。3.抽出式通風(fēng)時(shí),巷道壁面涌出的瓦斯隨風(fēng)流流向工作面,安全性差。4.抽出式通風(fēng)時(shí),新鮮風(fēng)流沿巷道進(jìn)入工作面,整個(gè)井巷空氣清新,勞動(dòng)環(huán)境好。5.抽出式通風(fēng)的風(fēng)筒承受負(fù)壓作用,必須使用剛性或帶剛性骨架的可伸縮風(fēng)筒,成本高,質(zhì)量大,運(yùn)輸不便。當(dāng)以排除粉塵為主的井巷掘進(jìn)通風(fēng)。壓抽混合式1.混合式通風(fēng)兼有壓入式和抽出式兩者優(yōu)點(diǎn)。2.混合式通風(fēng)的主要的缺點(diǎn)是降低了壓入式與抽出式兩列風(fēng)筒重疊段巷道內(nèi)的風(fēng)量。3.容易出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)。大斷面長(zhǎng)距離巖巷掘進(jìn)通風(fēng)。故根據(jù)白洞煤礦的實(shí)際情況局部通風(fēng)方式選擇壓入式通風(fēng)。1>按壓入式通風(fēng)方式通風(fēng)時(shí)<4.6>式中：Qy—采用壓入式通風(fēng)時(shí),稀釋、排除掘進(jìn)巷道炮煙所需風(fēng)量,；A—為同時(shí)爆破的炸藥量,kg；最大為6.5kg；S—掘進(jìn)巷道的凈斷面積,m3；9m3；L—從工作面至炮煙濃度稀釋至安全濃度的距離,可用下式計(jì)算L=400A/S,則,6.5/17.2=151.2t—掘進(jìn)巷道的通風(fēng)時(shí)間,一般取20-30min；取20min。137.64m3/min2>按瓦斯涌出量計(jì)算<4.7>式中：Qb——掘進(jìn)頭所需風(fēng)量,m3/min；qb——掘進(jìn)頭瓦斯絕對(duì)涌出量,根據(jù)臨礦取1.2m3/min；Kb——瓦斯涌出不均衡系數(shù),取1.5。計(jì)算得出Qb＝100×1.2×1.5＝180m3/min。3>按人數(shù)計(jì)算Qb＝4×Nb<4.8>式中：Nb——掘進(jìn)頭同時(shí)工作人數(shù),13個(gè)；計(jì)算得出：Qb＝4×13＝52m3/min。4>炸藥量計(jì)算巖石大巷的掘進(jìn)一般采用炮掘,所以風(fēng)量計(jì)算要按照炸藥量計(jì)算。QUOTE<4.9>式中：25—使用一克炸藥的供風(fēng)量,；A—該掘進(jìn)工作面一次爆破所使用的最大炸藥量,取6.5kg。由以上四種方法計(jì)算的掘進(jìn)巷道所需風(fēng)量最大值為：5>按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：.按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定煤巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量滿足：式中S為煤巷掘進(jìn)巷道斷面積,12.3QUOTE；由風(fēng)速驗(yàn)算可知,QUOTE不符合風(fēng)速要求。根據(jù)配風(fēng)經(jīng)驗(yàn)取QUOTE。6風(fēng)筒 掘進(jìn)通風(fēng)使用的風(fēng)筒有金屬風(fēng)筒、帆布風(fēng)筒、膠布風(fēng)筒、人造革風(fēng)筒等柔性風(fēng)筒,本設(shè)計(jì)選擇了高強(qiáng)度柔性風(fēng)筒。各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表4-6.表4-6風(fēng)筒技術(shù)指標(biāo)直徑/mm節(jié)長(zhǎng)/m風(fēng)筒斷面/m2接頭方法百米風(fēng)阻/N*S2*m-8百米漏風(fēng)率%800100.503雙反邊5.51.527局部通風(fēng)機(jī)的選擇①局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量按下式計(jì)算：〔4-7式中——局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量,m3/min；——工作面所需風(fēng)量,250m3/min；——風(fēng)筒漏風(fēng)備用系數(shù),〔4-8式中——風(fēng)筒漏風(fēng)率,〔4-9式中——百米漏風(fēng)率,取1.52%——通風(fēng)距離,1450米；=2\*GB3②局部通風(fēng)機(jī)工作負(fù)壓按下式計(jì)算：〔4-10式中——局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量,m3/min；——工作面所需風(fēng)量,m3/min；——局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量,m3/min；〔4-11式中——百米風(fēng)阻,取5.5；同理,煤巷掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)。③局部通風(fēng)機(jī)選型根據(jù)局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量和工作負(fù)壓,本設(shè)計(jì)選擇型號(hào)FBCDNO5型壓入式風(fēng)機(jī)。局部通風(fēng)機(jī)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表4-7.表4-7局部通風(fēng)機(jī)技術(shù)指標(biāo)局部通風(fēng)機(jī)型號(hào)電機(jī)型號(hào)電機(jī)功率<KW>轉(zhuǎn)速<r/min>風(fēng)全壓<Pa>額定風(fēng)量<m3送風(fēng)距離FBCDNO5YB200L2-22×1129401600～5000180～320雙機(jī)〉2000m峒室需風(fēng)量各硐室的需風(fēng)量火藥庫(kù)：Qd1=100m3/min絞車房：Qd2=80m3/min變電所：中央Qd3=100m3/min；采區(qū)80m3/min充電硐室：Qd4=80m3/min=m3/min其他巷道所需風(fēng)量∑Qd=5%<∑Q采+∑Q掘+∑Q峒>〔4.10=108m3/min礦井總風(fēng)量的計(jì)算礦井總風(fēng)量是井下各個(gè)工作地點(diǎn)的有效風(fēng)量和各條風(fēng)路上的漏風(fēng)的總和。本設(shè)計(jì)采用按實(shí)際需要由里往外細(xì)致配風(fēng)的算法。生產(chǎn)礦井總進(jìn)風(fēng)量按以下要求分別計(jì)算,并取其中的最大值。1按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算：〔4.11式中：—井下同時(shí)工作的最多人數(shù),70人；—礦井通風(fēng)系數(shù),一般可取1.2～1.25,本設(shè)取1.25。本礦井井下同時(shí)作業(yè)的最多人數(shù)為70人,則〔m3/min2按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算：首先計(jì)算出各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量,再乘以一定的系數(shù),得出總風(fēng)量。即：〔4.12式中：—回采工作面所需風(fēng)量之和,m3/min；—掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量之和,m3/min；—備用工作面所需風(fēng)量之和,m3/min；—獨(dú)立通風(fēng)硐室所需風(fēng)量之和,m3/min；—其他巷道所需風(fēng)量之和,m3/min；—礦井通風(fēng)系數(shù),抽出式礦井取1.15～1.2,本設(shè)計(jì)取1.15?！?Km的確定Km是礦井漏風(fēng)系數(shù)是反映井下通風(fēng)構(gòu)筑物及通風(fēng)管理水平的一個(gè)綜合性指標(biāo),礦井采用兩翼對(duì)角式通風(fēng),由表4.5可以查Km=1.10表4.5礦井通風(fēng)系數(shù)表通風(fēng)方式Km取值中央并列式1.20～1.25中央分列式或混合式1.15～1.20對(duì)角式或分區(qū)式通風(fēng)1.10～1.15綜上所述,按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算得礦井所需風(fēng)量總和為困難時(shí)期和容易時(shí)期相等,m3/min4.4礦井風(fēng)量分配分配原則1>各用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量按前述分配。2>對(duì)于掘進(jìn)工作面風(fēng)量,一般根據(jù)巷道斷面的大小,送風(fēng)距離,煤巖巷三個(gè)因素并按所選局部通風(fēng)機(jī)性能供風(fēng)。3>井下火藥庫(kù),變電所應(yīng)單獨(dú)供風(fēng)。4>分配的風(fēng)量,各巷道的瓦斯和有害氣體的濃度,應(yīng)根據(jù)《規(guī)程》要求不得超過(guò)規(guī)定限度。分配方法1>用礦井總風(fēng)量按采區(qū)布置分別配Qa,Qb,Qc,Qd的用風(fēng)量。2>從總風(fēng)量中減去∑Qa,∑Qb,∑Qc,∑Qd,余下的風(fēng)量與漏風(fēng)量按采區(qū)的產(chǎn)量比例進(jìn)行分配。此部分風(fēng)量可作為采區(qū)內(nèi)增加新的用風(fēng)地點(diǎn)或采區(qū)接替所需保留的人行道和維護(hù)巷道用風(fēng)。3具體風(fēng)量分配〔見(jiàn)表4.6表4.6風(fēng)量分配表通風(fēng)地點(diǎn)數(shù)量單位需風(fēng)量〔m3/min總風(fēng)量〔m3/min回采工作面113131313備用工作面1656.3656.3掘進(jìn)頭煤巷2200400巖巷000硐室變電所2100/80180絞車房18080火藥庫(kù)1100100充電硐室18080∑Q其它108總計(jì)2917.3總風(fēng)量〔包含K3646.25風(fēng)速驗(yàn)算根據(jù)每條巷道的分風(fēng)量和巷道的斷面積,求出每條巷道內(nèi)的實(shí)際風(fēng)速,然后與規(guī)程規(guī)定的各類巷道的最大和最小允許風(fēng)速進(jìn)行比較,如果不超限,說(shuō)明所取風(fēng)量滿足要求。各種巷道的適宜風(fēng)速見(jiàn)表4.7和4.8所示。表4.7巷道適宜風(fēng)速序號(hào)巷道名稱適宜風(fēng)速〔m/s1運(yùn)輸大巷、主石門(mén)、井底車場(chǎng)4.5～5.02回風(fēng)大巷、回風(fēng)石門(mén)、回風(fēng)平硐5.5～6.53采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷、進(jìn)風(fēng)上山3.5～4.54采區(qū)回風(fēng)巷、回風(fēng)上山4.5～5.55采區(qū)運(yùn)輸機(jī)巷、膠帶輸送機(jī)中巷3.0～3.56采煤工作面1.5～2.5表4.8其他各類巷道適宜風(fēng)速井巷名稱允許風(fēng)速〔m/s最低最高無(wú)提升設(shè)備的風(fēng)井和井筒－15專為升降物料的井筒－12風(fēng)橋－10升降人員和物料的井筒－8主要進(jìn)、回巷－8架線電機(jī)車巷道1.08運(yùn)輸機(jī)巷道、采區(qū)進(jìn)、回道0.256回采工作面,掘進(jìn)中的煤巷和半煤巖層0.254掘進(jìn)中巖巷0.154其他人行巷道0.15－利用公式V=Q/S/60計(jì)算個(gè)巷道風(fēng)速見(jiàn)表-表4.9通風(fēng)困難時(shí)期和容易時(shí)期風(fēng)量分配及風(fēng)速驗(yàn)算表序號(hào)巷道名稱風(fēng)量m3/min斷面m2風(fēng)速m/s校核備注1副井364628.272.15<8m/s,滿足要求風(fēng)量取礦井總風(fēng)量2石門(mén)364617.33.5<8m/s,滿足要求風(fēng)量取礦井總風(fēng)量3軌道大巷364615.53.92<8m/s,滿足要求風(fēng)量取礦井總風(fēng)量4回風(fēng)大巷364617.33.5<6m/s,滿足要求風(fēng)量為礦井總風(fēng)量5回采工作面13138.752.5<4m/s,滿足要求工作面風(fēng)量6回風(fēng)斜巷131392.25<6m/s,滿足要求同工作面風(fēng)量7風(fēng)井364619.633.1<12m/s,滿足要求風(fēng)量為礦井總風(fēng)量4.5礦井通風(fēng)阻力計(jì)算礦井最大阻力路線通風(fēng)容易時(shí)期：副井－1－2－3－4－14－15－16－17－18－19－20－12－13風(fēng)井地面；圖4.5容易時(shí)期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖和立體圖通風(fēng)困難時(shí)期：副井－1－2－3－4－5－6－7－8－9－10－11－12－13風(fēng)井地面；圖4.6困難時(shí)期的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖計(jì)算全礦通風(fēng)阻力沿著上述兩個(gè)時(shí)期的通風(fēng)阻力最大的風(fēng)路,分別用下式計(jì)算出各區(qū)段井巷的摩擦阻力：〔4.13式中：L、U、S——分別是各井巷的長(zhǎng)度〔m,周邊長(zhǎng)〔m,凈斷面積〔m2；Q——分配給各井巷的風(fēng)量；a——阻力系數(shù)<Ns2/m4>×10-4。采區(qū)通風(fēng)困難時(shí)期最大阻力路線摩擦阻力計(jì)算表：4.10井巷序號(hào)巷道名稱支護(hù)形式a×104Ns2/m4L<m>U<m>S<m2>Q<m3/s>hfr<pa>V<m/s>1副井混凝土40027518.8428.2760.7833.892.151→2井底車場(chǎng)錨噴809013.612.850.1811.763.922→4軌道大巷錨噴8024141515.560.76287.23.924→7軌道斜巷錨網(wǎng)150150010.6920.25134.162.257→8工作面支架30019010.48.7521.8842.342.58→10回風(fēng)斜巷錨網(wǎng)150150010.6920.25134.172.2510→11回風(fēng)大巷錨噴80247015.917.360.55222.473.511→12回風(fēng)石門(mén)錨網(wǎng)15011015.917.360.5518.583.513風(fēng)井混凝土4027515,719.7361.168.413.1總計(jì)892.96采區(qū)通風(fēng)容易時(shí)期最大阻力路線摩擦阻力計(jì)算：4.11井巷序號(hào)巷道名稱支護(hù)形式a×104Ns2/m4L<m>U<m>S<m2>Q<m3/s>hfr<pa>V<m/s>1副井混凝土40027518.8428.2760.7833.892.151→21井底車場(chǎng)錨噴809013.612.850.1811.763.922→4軌道大巷錨噴804001515.560.7647.593.924→15軌道斜巷錨網(wǎng)150150010.6920.25134.162.2515→17工作面支架30019010.48.7521.8842.342.517→18回風(fēng)斜巷錨網(wǎng)150150010.6920.25134.172.2518→11回風(fēng)大巷錨噴8031015.917.360.5527.923.511→12回風(fēng)石門(mén)錨網(wǎng)15011015.917.360.5518.583.513風(fēng)井混凝土4027515,719.7361.168.413.1總計(jì)458.8礦井總風(fēng)阻和等積孔沿著通風(fēng)容易和困難時(shí)期的風(fēng)流路線,依次計(jì)算各段路線的摩擦阻力hfi,然后分別累計(jì)得到容易和困難時(shí)期的總摩擦阻力hfe和hfd,再加上局部阻力,因初建礦井局部阻力取總摩擦阻力的10%,擴(kuò)建礦井取總摩擦阻力的15%,得到兩個(gè)時(shí)期的礦井總阻力hme和hmd。1>通風(fēng)容易時(shí)期總阻力：〔4.14通風(fēng)困難時(shí)期總阻力:〔4.15礦井等積孔：〔4.16式中：—礦井風(fēng)量,m3/s；—礦井通風(fēng)阻力,Pa。礦井通風(fēng)總風(fēng)阻用下式計(jì)算：〔4.17式中:—礦井通風(fēng)容易、困難時(shí)期總風(fēng)阻,N·s2/m8；—通風(fēng)容易、困難時(shí)期總風(fēng)量,m3/s；—通風(fēng)容易、困難時(shí)期的總阻力,Pa；礦井通風(fēng)阻力是選擇主要通風(fēng)機(jī)的重要因素,計(jì)算出通風(fēng)阻力的大小,就能確定所需通風(fēng)壓力的大小,并以此作為選擇通風(fēng)設(shè)備的依據(jù)。可用下表判斷礦井通風(fēng)的難易程度：表4.12礦井通風(fēng)難易程度評(píng)價(jià)等積孔〔m2風(fēng)阻〔NS2/m8通風(fēng)阻力等級(jí)難易程度評(píng)價(jià)＜1＞1.416大阻力礦難1～2中阻力礦中＞2＜0.355小阻力礦易礦井總阻力東西根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,將摩擦阻力累加起來(lái),并考慮風(fēng)路上的局部阻力即有井巷通風(fēng)總阻力：容易時(shí)期通風(fēng)總阻力為h=1.10h=Pa困難時(shí)期通風(fēng)總阻力為h=1.15h=Pa2礦井等積孔：通風(fēng)容易時(shí)期：通風(fēng)困難時(shí)期：由表4.12,可知本礦井通風(fēng)容易、困難時(shí)期均為通風(fēng)容易礦井。4.6礦井主要通風(fēng)機(jī)選型礦井自然風(fēng)壓的基本原則所用的通風(fēng)機(jī)除應(yīng)具有安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好等優(yōu)點(diǎn)外,還應(yīng)符合下列要求：1>選擇通風(fēng)機(jī)一般應(yīng)滿足第一水平各個(gè)時(shí)期的阻力變化要求,并適當(dāng)照顧下一水平通風(fēng)機(jī)的需要。當(dāng)阻力變化較大時(shí),可考慮分期選擇電動(dòng)機(jī),但初裝電機(jī)械的使用年限不宜小于10a；2>留有一定的余量,軸流式通風(fēng)機(jī)在最大設(shè)計(jì)風(fēng)量和風(fēng)壓時(shí),葉片安裝角度一般比最大允許使用值小5°,離心式通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)一般不大于允許值的90%；3>通風(fēng)機(jī)的服務(wù)年限內(nèi),其礦井最大和最小阻力的工作點(diǎn)均應(yīng)在合理工作范圍內(nèi)；慮風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí),應(yīng)盡量避免采用風(fēng)硐閘門(mén)調(diào)節(jié)。礦井自然風(fēng)壓礦井進(jìn)、回風(fēng)井空氣柱的容重差以及高度差和其它自然因素所形成的壓力成為自然風(fēng)壓,它對(duì)礦井主要通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生一定的影響,因此設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮自然風(fēng)壓的影響。自然風(fēng)壓用下式計(jì)算：〔4.18式中：—礦井自然風(fēng)壓,Pa；—地面與井底車場(chǎng)的標(biāo)高差,m；—進(jìn)風(fēng)井筒與出風(fēng)井筒空氣平均密度差,kg/m3,見(jiàn)表4-22。為了簡(jiǎn)化計(jì)算,在自然風(fēng)壓計(jì)算中,井下各處的空氣密度均認(rèn)為是進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井的空氣密度的平均值表4.13空氣平均密度一覽表季節(jié)地點(diǎn)進(jìn)風(fēng)井筒〔kg/m3出風(fēng)井筒〔kg/m3冬1.221.20夏1.201.22計(jì)算得出：冬季自然風(fēng)壓：夏季自然風(fēng)壓：可見(jiàn),冬季自然風(fēng)壓有利于礦井通風(fēng),而夏季自然風(fēng)壓阻礙礦井通風(fēng)。通風(fēng)機(jī)選擇1通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量由于外部漏風(fēng)〔即井口防爆門(mén)及主要通風(fēng)機(jī)附近的反風(fēng)門(mén)等處的漏風(fēng),風(fēng)機(jī)風(fēng)量Qf應(yīng)大于礦井風(fēng)量Qm。Qf=Qm×k〔4.19式中：Qf——主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量,m3/s；Qm——礦井需風(fēng)量,m3/s；k——漏風(fēng)系數(shù),取可k=1.1。則容易時(shí)期和困難時(shí)期均為：Qf=1.1×60.77=66.85m3/s2>通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓對(duì)于抽出式通風(fēng)的礦井,軸流式通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓按下式計(jì)算：〔4.20上兩式中：—軸流式通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓,Pa；—礦井通風(fēng)總阻力,Pa；——通風(fēng)機(jī)附屬裝置阻力,Pa；取100；—礦井自然風(fēng)壓,Pa。為了拓寬主要通風(fēng)機(jī)的工作范圍,在通風(fēng)容易時(shí)期應(yīng)計(jì)算最大的幫助主要通風(fēng)機(jī)的自然風(fēng)壓。故根據(jù)自然風(fēng)壓的特性,應(yīng)選在冬季計(jì)算；同理,計(jì)算通風(fēng)困難時(shí)期的自然風(fēng)壓應(yīng)選在夏季。代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得：容易時(shí)期為：Hsdmin=504.68+150-53.9=600.78Pa困難時(shí)期為：Hsdmin=1026.9+150+53.9=1230.8Pa容易時(shí)期通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)為：R=Hsdmin/Qf=458.86/60.77=0.124則容易時(shí)期風(fēng)阻特性方程是：He=0.124Qf〔4.21困難時(shí)期通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)：東西兩翼均為：R=hrfmax/Qf=892.96/60.77=0.242則困難時(shí)期風(fēng)阻特性方程是：Hd=0.242Qf3>通風(fēng)機(jī)選擇在通風(fēng)機(jī)特性曲線圖上繪制通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻曲線,風(fēng)阻曲線與通風(fēng)機(jī)特性曲線的交點(diǎn)即為通風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作點(diǎn),容易時(shí)期為N,困難時(shí)期為M,再由實(shí)際工作點(diǎn)確定容易和困難時(shí)期通風(fēng)機(jī)東西風(fēng)井各個(gè)工作參數(shù)見(jiàn)表4.14。東西風(fēng)井通風(fēng)機(jī)裝置性能曲線見(jiàn)圖4.7。表4.14風(fēng)井通風(fēng)機(jī)實(shí)際工作參數(shù)時(shí)期葉片安裝角轉(zhuǎn)速〔r/min風(fēng)壓〔Pa風(fēng)量〔m3/s效率〔%輸入功率〔kW容易25°750618.567.3566.567.48困難30°750153275.9582.2161.88風(fēng)井通風(fēng)機(jī)裝置性能曲線見(jiàn)圖電動(dòng)機(jī)的選擇1>對(duì)于風(fēng)井電動(dòng)機(jī)有Nfmin/Nfmax=67.48/161.88=0.42<0.6通風(fēng)困難和通風(fēng)容易時(shí)期不可以用同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。對(duì)于輸入功率不大于400kW的主要通風(fēng)機(jī)一般選用異步電動(dòng)機(jī)。所以本設(shè)計(jì)通風(fēng)困難時(shí)期與容易時(shí)期選用型號(hào)不同的異步電動(dòng)機(jī)。2>電動(dòng)機(jī)的輸出功率用下式計(jì)算：Neo=Nfimax/ηt〔4.22式中：Neo————電動(dòng)機(jī)的輸出功率,kW；Nfimax————通風(fēng)困難時(shí)期主要通風(fēng)機(jī)的輸入功率,kW；ηt————傳動(dòng)效率,本設(shè)計(jì)采用直接傳動(dòng)取1風(fēng)井電動(dòng)機(jī)輸出功率分別為67.48kW,161.88kW3>電動(dòng)機(jī)的輸入功率用下式計(jì)算：Nei=K×Neo/ηe〔4.23式中：Nei——電動(dòng)機(jī)的輸入功率,kW；η——電動(dòng)機(jī)的效率,η取92%；K——電動(dòng)機(jī)的容量系數(shù),軸流式取1.1。東風(fēng)井電動(dòng)機(jī)輸入功率分別為80.68kW,193.55kW4>由計(jì)算選擇以下型號(hào)電動(dòng)機(jī)見(jiàn)表4.15。表4.15主要通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)技術(shù)特征表電機(jī)形式轉(zhuǎn)速電壓輸入功率輸出功率效率YX3-315S-2985r/min380V110kW80.68kW0.73YX3-355M1-2985r/min380V220kW193.55kW0.88對(duì)礦井通風(fēng)設(shè)備要求：礦井的主要通風(fēng)機(jī)房應(yīng)有兩回路之間有變電所輸出的供電線路,電路上不應(yīng)分接任何負(fù)荷；礦井主要通風(fēng)機(jī)必須裝置兩套同能力的局部通風(fēng)機(jī),其中一套運(yùn)行,另一套作備用,備用的一套要求在10min內(nèi)能夠開(kāi)動(dòng)；主要通風(fēng)機(jī)要有靈活性、可靠性,符合要求的反風(fēng)裝置和防爆門(mén),要有規(guī)格質(zhì)量符合要求的風(fēng)峒和擴(kuò)散器,分區(qū)主扇也應(yīng)符合要求；風(fēng)井上部設(shè)立防火墻。主扇和電動(dòng)機(jī)的機(jī)座必須堅(jiān)固耐用,要設(shè)置在不受采動(dòng)影響的地方。4.7礦井反風(fēng)措施與裝置1>反風(fēng)的基本要求：生產(chǎn)礦井主要通風(fēng)機(jī)必須安裝反風(fēng)設(shè)施,必須能在10分鐘內(nèi)改變巷道風(fēng)流方向,本礦使用反風(fēng)道反風(fēng)；當(dāng)風(fēng)流方向改變后,主要供風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量不應(yīng)小于正常風(fēng)量的40；反風(fēng)設(shè)施有礦長(zhǎng)組織有關(guān)部門(mén)每季度至少檢查一次,每年應(yīng)進(jìn)行一次反風(fēng)演習(xí)。2>對(duì)風(fēng)硐的要求：風(fēng)硐的斷面不宜過(guò)小。其風(fēng)速以10m/s為宜,不宜超過(guò)15m/s；風(fēng)硐的風(fēng)阻不應(yīng)大于0.0196N·S2/M,風(fēng)硐的阻力不大于100～200Pa；風(fēng)硐及其閘門(mén)裝置,密閉必須嚴(yán)密,以防漏風(fēng)；風(fēng)硐內(nèi)應(yīng)安裝測(cè)量風(fēng)速及風(fēng)流壓力裝置3>礦井反風(fēng)就是當(dāng)?shù)V井發(fā)生突變的時(shí)候及時(shí)使風(fēng)流反向,控制災(zāi)害和災(zāi)情的發(fā)展的應(yīng)變措施。為了保證主扇運(yùn)轉(zhuǎn)的安全可靠,除扇風(fēng)機(jī)機(jī)體外,仍需設(shè)置一系列附屬裝置,如反風(fēng)裝置、防爆門(mén)、風(fēng)硐和擴(kuò)散器等?！?反風(fēng)裝置反風(fēng)裝置就是使正常風(fēng)流反向的設(shè)施。當(dāng)進(jìn)風(fēng)井附近和井底車場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)或瓦斯煤塵爆炸時(shí),為了避免大量的CO和CO2等有害氣體進(jìn)入采掘空間,危及井下工人的生命安全,則利用反風(fēng)裝置迅速使風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)選取2K58型軸流風(fēng)機(jī),這種風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)后的風(fēng)量可以達(dá)到正常時(shí)期風(fēng)量的60%,故不須設(shè)置反風(fēng)裝置進(jìn)行反風(fēng)。本礦每年進(jìn)行反風(fēng)演習(xí)一次,每季度都要檢查反風(fēng)功能,保證隨時(shí)可用。〔2防爆門(mén)為保護(hù)風(fēng)機(jī),在風(fēng)井井口設(shè)置鐘形防爆門(mén)。防爆門(mén)放入井口圈的凹內(nèi),槽中盛水以防漏風(fēng),深度必須大于防爆門(mén)的內(nèi)外壓差。如圖4.8所示：圖4.8防爆蓋示意圖1-防爆井蓋；2-密封液槽；3-滑輪；4-平衡重錘；5-壓腳；6-風(fēng)硐〔3擴(kuò)散器本設(shè)計(jì)選用由圓錐形內(nèi)筒和外筒構(gòu)成的環(huán)狀擴(kuò)散器,它可以將風(fēng)機(jī)出口的大部分速壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓,以減少風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的速壓損失,提高風(fēng)機(jī)的靜壓?！?風(fēng)硐風(fēng)硐是礦井主要通風(fēng)機(jī)和出風(fēng)井之間的一段聯(lián)絡(luò)巷道,風(fēng)硐通風(fēng)量很大,其內(nèi)外壓差較大,因此要特別注意減小風(fēng)硐阻力和防止漏風(fēng)?！?消音裝置《規(guī)程》規(guī)定礦井主要通風(fēng)機(jī)噪音不得超過(guò)90dB,本設(shè)計(jì)采用主動(dòng)式消音裝置,把大部分噪音吸收掉。4.8礦井通風(fēng)費(fèi)用概算礦井通風(fēng)費(fèi)用包括：電費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)、材料消耗費(fèi)、通風(fēng)員工工資費(fèi)用、專為通風(fēng)服務(wù)的井巷工程折舊費(fèi)和維護(hù)費(fèi)。噸煤通風(fēng)成本是通風(fēng)設(shè)計(jì)和管理的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。1噸煤通風(fēng)電費(fèi)〔1主要通風(fēng)機(jī)年耗電費(fèi),用下式計(jì)算： 〔4.24式中：—每年的通風(fēng)電費(fèi),元/年；—電機(jī)容量,KW；—電費(fèi)單價(jià),工業(yè)用電取e=1元/<kW·h>；24—一天的小時(shí)數(shù),h/d；365—一年的天數(shù),a/d；—風(fēng)機(jī)的效率和輸電、變電、傳動(dòng)等總效率,由于風(fēng)機(jī)和電機(jī)的轉(zhuǎn)速相差過(guò)大,因此選擇皮帶傳送,傳動(dòng)效率取0.9初期：元/年后期：元/年局部通風(fēng)機(jī)的年耗電費(fèi)：局部通風(fēng)機(jī)單臺(tái)額定功率為22kW,風(fēng)機(jī)機(jī)型號(hào)5FD-1No6/44,因?yàn)榈V井有兩個(gè)掘進(jìn)工作面,用兩臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)串聯(lián),因此功率為22KW,則局部通風(fēng)機(jī)年耗電費(fèi)為元/年故噸煤通風(fēng)電費(fèi)為：初期：〔1070667+192720/900000=1.41元/噸后期：〔2142333+192720/900000=2.6元/噸2通風(fēng)設(shè)備的折舊費(fèi)和維修費(fèi)〔1通風(fēng)設(shè)備的折舊費(fèi)：查《煤礦》生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)指標(biāo)得,一全套風(fēng)機(jī)房的所有通風(fēng)設(shè)備造價(jià)共計(jì)40萬(wàn)元,起回收率為4%,服務(wù)年限為20年,則年折舊費(fèi)用為：40*〔1-4%/25=1.53萬(wàn)元?jiǎng)t噸煤通風(fēng)設(shè)備的折舊費(fèi)為：1.92/90=0.017元/噸〔2通風(fēng)設(shè)備的維護(hù)費(fèi)：維護(hù)費(fèi)是指大中小及日常維護(hù)所需要的主要配件,維護(hù)及材料的消耗等。查《生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)指標(biāo)》通風(fēng)設(shè)備的年維護(hù)費(fèi)用為50000元/年,則通風(fēng)設(shè)備的噸煤維護(hù)費(fèi)用為：50000/900000=0.05元/噸故通風(fēng)設(shè)備的噸煤折舊費(fèi)和維護(hù)費(fèi)為：0.05+0.017=0.067元/噸煤3通風(fēng)員工工資費(fèi)用根據(jù)工資制度及通風(fēng)所需員工數(shù)計(jì)算得一年的工資支出約為300萬(wàn)元。則噸煤所需工資費(fèi)用為：300/90=3.33元/噸。4專為通風(fēng)服務(wù)的井巷工程折舊費(fèi)和維護(hù)費(fèi)專為通風(fēng)服務(wù)的井巷主要包括回風(fēng)石門(mén),回風(fēng)大巷和回風(fēng)井等表4.16通風(fēng)專用巷道長(zhǎng)度和維護(hù)費(fèi)用巷道名稱巷道長(zhǎng)度〔米維護(hù)單價(jià)〔元/米維護(hù)費(fèi)用〔元回風(fēng)大巷容易時(shí)期3109027900困難時(shí)期247090222300回風(fēng)石門(mén)110909900東風(fēng)井27512033000總價(jià)70800/265200故專用通風(fēng)巷道的噸煤維護(hù)費(fèi)用為容易時(shí)期：70800/900000=0.078元/噸困難時(shí)期：265200/900000=0.29元/噸5噸煤通風(fēng)成本通過(guò)以上計(jì)算,礦井噸煤通風(fēng)費(fèi)用為：初期：1.41+0.067+3.33+0.078=4.885元/噸后期：2.6+0.067+3.33+0.29=6.29元/噸4.9通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)本礦井采用抽出式通風(fēng),設(shè)計(jì)風(fēng)井在整個(gè)服務(wù)年限內(nèi)通風(fēng)阻力較小,風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),通風(fēng)都比較容易,噸煤通風(fēng)成本低,比較經(jīng)濟(jì),所選用的軸流式風(fēng)機(jī)效率高,電耗少,用反風(fēng)道反風(fēng)安全可靠。每個(gè)采區(qū)工作面都有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng),通風(fēng)系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單。本礦采用注氮防滅火技術(shù)有利于防止自然火災(zāi),礦井抗災(zāi)能力強(qiáng)。通風(fēng)安全設(shè)施：主要有風(fēng)門(mén)、調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)、防爆水棚、回風(fēng)井井口防爆門(mén)、進(jìn)風(fēng)井井口防火鐵門(mén)等。礦井采掘工作面獨(dú)立通風(fēng),井下硐室實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立通風(fēng)。礦井按規(guī)定進(jìn)行反風(fēng)試驗(yàn)和反風(fēng)演習(xí),符合煤礦安全規(guī)程規(guī)定。綜上所述,礦井通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、合理、穩(wěn)定,通風(fēng)方式合理,配風(fēng)滿足需要,通風(fēng)設(shè)施齊全有效,抗災(zāi)能力強(qiáng)。5礦井安全5.1礦井火災(zāi)5.1.1礦井自然發(fā)火分析煤的自然發(fā)火傾向性是煤的一種自然屬性,它取決于煤在常溫下的氧化能力,是煤層發(fā)生自燃的基本條件。煤的自然發(fā)火過(guò)程有三個(gè)必要條件：煤具有自然其傾向性；有連續(xù)的供氧條件；熱量易積聚。煤的自然取決于煤的內(nèi)在因素和外在因素,其中,內(nèi)在因素包括煤化程度,煤的水分,煤巖成分,煤的含硫量,煤的瓦斯含量,外在因素包括煤層地質(zhì)賦存條件,采掘因素,通風(fēng)管理因素。下面就上述因素分別對(duì)其作出分析。1>煤化程度煤巖的自燃性隨煤巖的變質(zhì)程度的增高而降低,煤的碳化程度越低,揮發(fā)份含量越高,煤炭的自然發(fā)火性就越強(qiáng),一般來(lái)說(shuō),褐煤易于自燃,煙煤中長(zhǎng)焰煤危險(xiǎn)性最大,貧煤及揮發(fā)份含量在12%以下的無(wú)煙煤難以自燃。本礦井的原煤干燥無(wú)灰基一般在35～40%,屬高揮發(fā)分煤。跟據(jù)XX煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司通風(fēng)處20XX9月對(duì)該礦的石炭系9號(hào)和3號(hào)煤層進(jìn)行取樣鑒定,9號(hào)煤層的原樣燃點(diǎn)一般在315～270°C,△T1-3在45°C2>煤的水分原煤空氣干燥基水分兩極值在0.37～3.56%,各煤層水分平均含量一般在1.50%左右。因此在煤的自燃的初期煤的水分是起催化作用。3煤的含硫量3、9號(hào)煤層平均值小于1.00%,均以低硫煤為主,但有部分中低硫和中硫煤。因?yàn)槊旱暮蛄康陀?%,所以對(duì)煤的自燃影響有限。4煤的瓦斯含量據(jù)XX省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局20XX對(duì)白洞礦井的瓦斯等級(jí)堅(jiān)定結(jié)果的批復(fù),稱白洞礦礦井為低瓦斯礦井,礦井的瓦斯絕對(duì)涌出量為2.09m3/min,相對(duì)涌出量0.70m5煤層地質(zhì)構(gòu)造開(kāi)采厚煤層的礦井,內(nèi)因火災(zāi)發(fā)生的次數(shù)比開(kāi)采中厚和薄煤層的礦井要多。煤層的傾角對(duì)煤炭自燃也有很重要的影響因素。開(kāi)采傾角越大,發(fā)火概率就越大。本礦井煤層地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,屬于中厚煤層,近水平煤層。6礦井自然發(fā)火規(guī)律分析煤的自燃發(fā)火一般要經(jīng)過(guò)三個(gè)時(shí)期：潛伏期,自熱期,燃燒期。如圖5.1所示。圖5.1煤的自然過(guò)程<1潛伏期：其特征是煤的氧化過(guò)程平穩(wěn)而緩慢,煤的重量略有增加,著火溫度降低,化學(xué)活性增強(qiáng),潛伏期的長(zhǎng)短取決于煤的煤化程度和外部條件。褐煤幾乎無(wú)潛伏期。<2自熱期其特征是煤的氧化速度增加,不穩(wěn)定的氧化物分解為：水、二氧化碳、一氧化碳,氧化產(chǎn)生的熱量使煤的溫度升高,當(dāng)超過(guò)自熱臨界值〔60～80°時(shí),煤溫上升急劇加速,氧化進(jìn)程加快,開(kāi)始出現(xiàn)干餾,生成芳香族碳?xì)浠衔?、氫氣、一氧化碳等可燃?在巷道及支架上出現(xiàn)水珠。<3燃燒期其特征是生成大量的CO2,在高溫高壓下,分解成更多的CO,巷道中出現(xiàn)強(qiáng)烈的火災(zāi)氣體、煙及明火,火源附近溫度達(dá)1000℃左右。如果煤溫上升不到臨界值或上升到臨界值后由于外界條件變化,有降了下來(lái)。則可能進(jìn)入風(fēng)化狀態(tài),如圖5.1虛線所示,風(fēng)化的煤一般不會(huì)再自燃。煤的氧化過(guò)程可認(rèn)為地加速或減弱,向煤內(nèi)摻如堿性物質(zhì),可使之加速,摻入氯化物可使之減弱或阻止煤的氧化進(jìn)程。7自然發(fā)火危險(xiǎn)程度分析煤的自燃傾向程度是煤層自然發(fā)火的基本條件,而在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中,在一定程度上還受煤層的開(kāi)拓開(kāi)采和通風(fēng)方式的影響。<1開(kāi)拓開(kāi)采條件采煤方法對(duì)自燃發(fā)火的影響主要表現(xiàn)在煤炭回收率的高低及回采時(shí)間上的長(zhǎng)短。采用石門(mén)、巖巷開(kāi)拓、少切割煤層、少留煤柱時(shí),自然發(fā)火的危險(xiǎn)性降低。<2通風(fēng)方式及漏風(fēng)一礦井通風(fēng)方式中,中央并列式存在風(fēng)路較長(zhǎng),阻力較大,采空區(qū)漏風(fēng)大等缺點(diǎn)。因而自然發(fā)火的可能性增大；中央分列式和對(duì)角式安全性較好,礦井漏風(fēng)小,對(duì)自然發(fā)火的管理工作較為有利,從回風(fēng)系統(tǒng)敷設(shè)防火灌漿管路系統(tǒng)比較方便；二通風(fēng)因素的主要影響表現(xiàn)在采空區(qū),煤柱和煤壁的裂隙漏風(fēng)。8煤礦早期預(yù)報(bào)自燃發(fā)火的方法煤炭自燃發(fā)火過(guò)程中各種物理、化學(xué)變化,是早期識(shí)別預(yù)報(bào)煤炭自燃的科學(xué)依據(jù)。早期預(yù)報(bào)方法主要有以下幾種方法：<1R值法： R值法是英國(guó)人格雷哈姆于1914年提出的。表達(dá)式如下：<5.1><5.2><5.3>式中:R1、R2、R3——分別為三個(gè)火災(zāi)系數(shù)；+△CO2——礦井空氣成分中CO2含量的增量,%；+△CO——礦井空氣成分中CO含量的增量,%；-△O2——礦井空氣成分中O2含量的增量,%。以上三個(gè)系數(shù)隨火勢(shì)發(fā)展而上升,當(dāng)煤炭進(jìn)入自燃階段,R1≈0.3～0.4；繼續(xù)升