【正文】 0 5 結(jié) 論 ......................................................... 51 致 謝 ........................................................... 52 參 考 文 獻(xiàn) ...................................................... 53 1 1 緒 論 礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展與現(xiàn)狀 煤炭是世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源，很早以前，就有采礦的歷史 ，礦井通風(fēng)史也隨之產(chǎn)生。 約在 1640 年，人們開(kāi)始把進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)分開(kāi)，以利用自然通風(fēng)壓力進(jìn)行礦井通風(fēng)。為了加大通風(fēng)壓力， 1650 年在回風(fēng)路線上設(shè)置火筐， 1787 年又在回風(fēng)路線上設(shè)置火爐，使回風(fēng)風(fēng)流加熱。 1745 年俄國(guó)科學(xué)家發(fā)表了空氣在礦井中流動(dòng)的理論， 1764 年法國(guó)采礦工程發(fā)表了關(guān)于礦井自然通風(fēng)的理論，成為礦井通風(fēng)史上奠基的兩篇論文。 1807 年風(fēng)量約 200m3 /min，獸力活塞式空氣泵， 1849 年轉(zhuǎn)速約 95 轉(zhuǎn) /分，風(fēng)量約 500m3 /min 的蒸汽鐵質(zhì)離心式扇風(fēng)機(jī)； 1898 年電力初型軸流式扇風(fēng)機(jī)相繼投入 使用。上世紀(jì)四十年代，礦井已使用功率為約 1500kw 和 3000kw 的電力軸流式和離心式大型扇風(fēng)機(jī)。 用于礦井的主要有離心式和軸流式兩類通風(fēng)機(jī)，以前全用離心式。由于軸 流式通風(fēng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、體積小、重量輕，再者是工作效率高，尤其是大型軸流式通風(fēng)機(jī)，效率可達(dá) 85％，三是有翼角調(diào)整裝備，便于機(jī)械性能調(diào)節(jié)或進(jìn)行反風(fēng)這些優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在大部分礦井都采用軸流式通風(fēng)機(jī)。 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)礦井通風(fēng)的要求不斷提高，也更具有合理性。如礦井供風(fēng)量每人不少于 4m3/min，在主要進(jìn)風(fēng)道、回風(fēng)道、修理中的井筒和提升人員、物料的井筒 最大風(fēng)速不能超過(guò) 8米 /秒?；夭晒ぷ髅?、掘進(jìn)煤巷和半煤巖巷最小風(fēng)速不小于 米 /秒等規(guī)定，這都為礦井的安全生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。 隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，礦井通風(fēng)方面，已經(jīng)可以利用電算技術(shù)確定礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)其進(jìn)行解算。主要是礦井通風(fēng)狀況的模擬與預(yù)測(cè)，通風(fēng)系統(tǒng)改造方案的比較計(jì)算和風(fēng)量分配與礦井阻力計(jì)算等方面。 通風(fēng)設(shè)計(jì)的目的和意義 眾所周知，井下風(fēng)量不足會(huì)引起瓦斯積聚，工作環(huán)境溫度升高，缺氧造成人員傷害等問(wèn)題，而風(fēng)量過(guò)剩也會(huì)導(dǎo)致不良的影響，如漏風(fēng)量大，動(dòng)力過(guò)度消耗，風(fēng)流發(fā)生過(guò)度的冷卻作用，巷道內(nèi)礦 塵飛揚(yáng)，激發(fā)煤的自燃等。因此礦井 2 通風(fēng)設(shè)計(jì)合理與否對(duì)礦井的安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益具有長(zhǎng)期而重要的影響。 礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)是礦井設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，是反映礦井設(shè)計(jì)質(zhì)量和水平的主要因素。其目的就是供給礦井新鮮風(fēng)量，以沖淡并排出井下的毒性、窒息性和爆炸性氣體和粉塵，保證井下風(fēng)流的質(zhì)量和數(shù)量以符合國(guó)家安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)造成良好的工作環(huán)境，防止各種傷害和爆炸事故，保障井下人員身體健康和生命安全，保護(hù)國(guó)家資源和財(cái)產(chǎn)。 礦井通風(fēng)是各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最基本的一環(huán)，他是依靠通風(fēng)動(dòng)力將定量的新鮮空氣沿著既定的通風(fēng)路線不斷地輸入井下，以滿足回采工作面 、掘進(jìn)工作面、機(jī)電硐室、火藥庫(kù)以及其他用風(fēng)地點(diǎn)的需要，同時(shí)將用過(guò)的污濁空氣不斷的排出地面。對(duì)保證礦井的生產(chǎn)和安 全，有十分重要的作用。 隨著礦井的開(kāi)采規(guī)模逐漸擴(kuò)大，井下的溫度逐漸升高，瓦斯含量的不斷增加以及煤的自燃特性愈益加劇，合理的解決礦井通風(fēng)問(wèn)題就顯得特別重要了。同時(shí)，礦井通風(fēng)對(duì)于提高礦工的勞動(dòng)效率，保證礦工的安全和健康，也是極為重要的。 通風(fēng)設(shè)計(jì)的依據(jù)和要求 礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)是安全工程專業(yè)學(xué)過(guò)《通風(fēng)安全學(xué)》、《煤礦開(kāi)采學(xué)》等課程后，以及通過(guò)生產(chǎn)實(shí)習(xí)后進(jìn)行的，其目的是鞏固和擴(kuò)大所學(xué)理論知識(shí)并使之系統(tǒng)化 ，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高學(xué)生計(jì)算、繪圖、查閱資料的基本技能，為以后能勝任工作奠定基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)《煤炭工業(yè)技術(shù)政策》、《煤礦安全規(guī)程》、《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》以及國(guó)家制定的其他有關(guān)煤炭工業(yè)的方針政策等有關(guān)要求，力爭(zhēng)做到分析論證清楚、論據(jù)確鑿，并積極采用切實(shí)可行的先進(jìn)技術(shù)，力爭(zhēng)使自己的設(shè)計(jì)成果達(dá)到較高水平。 3 2 基本概況 礦井概況及井田地質(zhì)特征 井田概況 1） 位置 九里山礦井位于河南焦作煤田東部，九里山南側(cè)，西與演馬莊礦相鄰，東北與馮營(yíng)礦相鄰，西距焦作市 18km。見(jiàn)圖 21。 沁陽(yáng)市 九里山煤礦 新鄉(xiāng)市 修武 博愛(ài) 溫縣 武陟 九里山 恩村 安陽(yáng)城 S30 8 S237S10 4S104 馬村區(qū)中站區(qū)S309S309 S233 S306 S235 鄭焦晉高速S104山 西 省 焦 作 市 焦作市 新 鄉(xiāng) 市 圖 21 井田位置圖 Fig. 21 Jiulishan mine traffic location map 2） 交通 九里山礦交通方便，礦井鐵路專用線，從焦作礦務(wù)局安陽(yáng)城集配站接軌，可以通過(guò)新焦鐵路，直達(dá)全國(guó)各大城市，公路交通也方便，鄰近礦井馮營(yíng)礦、演馬莊礦。 4 3） 地形與河流 井田范圍內(nèi)，地形平坦。井田北緣有九里山，高出地面約 70 米。地表覆蓋有第四紀(jì)黃土。地面有受雨水沖刷的深溝及農(nóng)田灌溉渠數(shù)條，溝深 12米。深溝平時(shí) 干枯，夏季雨后有短暫時(shí)間流水。有一河床，平時(shí)干枯，雨季有時(shí)有洪水，洪水百年一遇，洪水最高峰 350 立方米 /秒的流量，在主井口洪水位正 米，洪水三年一遇，洪水最高峰 450 立方米 /秒的流量，在主井口洪水位正 米。 4） 氣象 根據(jù)焦作 市氣象資料，焦 作 市屬半大陸性氣候，最高氣溫 度，最低氣溫 度，每年 9 月為雨季，年最大降雨量為 毫米，正常風(fēng)速為 40米 /秒。 地質(zhì)特征 1） 地質(zhì)構(gòu)造 本井田位于太行山余脈之南坡，呈單斜構(gòu)造，巖層傾斜方向東南，傾角 度 16度 。井田范圍內(nèi)基巖均被厚度 80210 米的第四紀(jì)黃土及礫石層所覆蓋，井田無(wú)褶皺現(xiàn)象出現(xiàn)，皆為正斷層，曾多沿走向方向發(fā)展，只有方莊斷層、北碑村斷層，以傾斜方向北 30度出現(xiàn)。見(jiàn)表 21。 表 21 主要地質(zhì)構(gòu)造 Table21 main geologic structure 序號(hào) 名稱 斷層性質(zhì) 斷層面走向 斷層面傾向 傾角 （度） 落差（米） 水平斷距（米） 位置及范圍 1 馬坊泉斷層 正 北 45～ 55度東 北西 70 32～ 160 7000 井田下 部 2 方莊斷層與北碑村斷層 正 北 30度東 相反 60 100～ 130 10000 井田東 部 大煤屬于中灰分低硫分優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤，主要用作民用燃料和制造合成氨的造氣原料，也能作為高爐噴吹和燃燒鐵礦石的燃料，還能用于制造各種碳素材料，如炭電極，活性碳等。 5 表 22 煤的工業(yè)分析表 Table 21 coal feature list 煤層名稱 原煤工業(yè)分析（ %）最小 最大 /平均 水分 灰分 硫分 揮發(fā)分 發(fā)熱量 大煤 82128489 平均 8352 2） 水文地質(zhì) 以煤層位置和層次將含水層劃分為兩部分：頂板水和底板水。大煤以上統(tǒng)稱為頂板水，包括沖積層、基研風(fēng)化帶和砂巖等含水層：大煤以下統(tǒng)稱為底板水，包括第八層灰?guī)r，第二灰?guī)r和奧陶系灰?guī)r等含水層。 地下水總流向從西北向東南，水力坡度為 %，水位標(biāo)高一般為 +90米左右。頂板水根據(jù)地質(zhì)報(bào)告為 40m3/min，頂板水為 10m3/min，礦井正常涌水量為50m3/min。礦井最大涌水量為 120m3/min。煤層特征見(jiàn)表 22。 表 23 煤層特征表 Table23 coal bed characteristic table 3） 瓦斯煤塵 九里山礦瓦斯，根據(jù)大煤采樣規(guī)定，和演馬莊礦實(shí)測(cè)計(jì)算結(jié)果，應(yīng)屬超級(jí)瓦斯區(qū)，并有煤和瓦斯突出危險(xiǎn)。煤塵無(wú)自燃和爆炸性危險(xiǎn)。相對(duì)瓦斯涌出量為 立方米 /噸。 煤層名稱 煤層厚度 傾向 傾角/ 176。 圍巖性質(zhì) 煤牌號(hào) 硬度 容重t/m 煤層結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性 最小 最大 平均 頂板 底板 大煤 － 東南 16 砂質(zhì)頁(yè)巖 頁(yè)巖和砂質(zhì)頁(yè)巖 03 34 穩(wěn)定 簡(jiǎn)單 6 礦井儲(chǔ)量 、年產(chǎn)量及服務(wù)年限 井田界限 九里山井田范圍，西以十一勘探線為界，東至被碑村斷層為界，被到大煤隱伏露頭，南達(dá)西倉(cāng)上斷層為界。井田走向 km，傾斜寬度為 km，井田面積為 。 九里山井田內(nèi)，有可采煤層兩層，即大煤和小煤，但由于小煤分布不均勻，只是局部可采，因而九里山井田內(nèi)，基本上屬于單一煤層開(kāi)采。 井田儲(chǔ)量 表 24 礦井工業(yè)儲(chǔ)量匯總表 Table 24 reserves summary 煤層名稱 工業(yè)儲(chǔ)量（萬(wàn)噸） 備注 A B A+B C A+B+C 大煤 表 25 礦井可采儲(chǔ)量匯總表 Table25 mine pit recoverable resources collect the master list 開(kāi)采水平 煤層名稱 工業(yè)儲(chǔ)量 礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量（萬(wàn)噸） 礦井可采儲(chǔ)量（萬(wàn)噸） 永久煤柱損失 設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 設(shè)計(jì)煤柱損失 可采 儲(chǔ)量 斷層煤柱 境界煤柱 構(gòu)筑物煤柱 其它煤柱 工業(yè)場(chǎng)地煤柱 井下巷道煤柱 其他煤柱 Ⅰ 大煤 3570 57 175 152 3186 318 246 2622 Ⅱ 大煤 8179 498 229 229 481 6742 635 592 500 5015 合計(jì) 11749 555 404 381 481 9928 953 838 500 7637 礦井年產(chǎn)量及服務(wù)年限 1） 礦井工作制度 礦井設(shè)計(jì)年工作日為 330 天，每天三班工作制，凈提升時(shí)間為 16 小時(shí)。 2） 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 [1] 根據(jù)井田的煤層賦存條件、可采儲(chǔ)量和礦井的境界范圍， 礦井設(shè)計(jì)為中型煤礦，年產(chǎn) 90萬(wàn)噸，日產(chǎn)能 力達(dá)到 2795 噸。 7 3） 礦井服務(wù)年限 礦井服務(wù)年限根據(jù)下式計(jì)算： KAZT k?? 式中： T礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限， a； ZK礦井可采儲(chǔ)量， Mt； A礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量， Mt/a； K儲(chǔ)量備用系數(shù)， K=～ aT ??? 第一水平的工業(yè)儲(chǔ)量為 2622