【導(dǎo)讀】近，行政區(qū)劃隸屬保德縣南河溝鄉(xiāng)管轄。其井田地理坐標(biāo)為：。東經(jīng)：111°06′49″—111°08′11″，北緯：38°44′36″—38°47′40″。溝谷內(nèi)，標(biāo)高，相對高差。井田內(nèi)地形起伏較大，溝谷縱橫交錯，地形。切割嚴(yán)重，植被較差，屬中山區(qū)。本區(qū)屬典型的大陸性氣候，四季分明，氣候干燥，晝夜溫差大，極端最高氣溫38℃，1月份氣溫最低，月平均氣溫為－℃。且多集中在7、8月份，平均年蒸發(fā)量為—2300mm，年蒸發(fā)量是降水量的5倍，凍結(jié)期從11月中旬至翌年3月中。旬，最大凍土深度，無霜期180天，最大積雪厚度為。屬地區(qū)的地震烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為。東向西流過并匯入黃河，另井田內(nèi)有數(shù)條溝谷，均為季節(jié)性溝谷，平時干涸無水，雨季為排洪通道，溝谷中僅在冰雪消融時及雨季有短期地表徑流。據(jù)本礦多年開采的實際情況，未發(fā)現(xiàn)有地溫和地壓異?，F(xiàn)象?；?guī)r夾薄層泥灰?guī)r組成，未見底。井田內(nèi)發(fā)現(xiàn)1條正斷層，目前未發(fā)現(xiàn)陷落柱，無巖漿

　　

【正文】 I1 234I65123 4II65華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 39 頁 共 67 頁 I1325 4 4I I123455I圖 43 兩翼對角式 3214I32144 4 4I 圖 44 分區(qū)對角式 王莊礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 第 40 頁 共 67 頁 表 41 礦井通風(fēng)方式對比表 項目 類型 適用條件 優(yōu)缺點 中 央 并 列 式 使用： 小型井 —主井進風(fēng)，副井回風(fēng)。 型井 — 副井進風(fēng)，主井回風(fēng) 口。 布置：進、回風(fēng)井布置在一個工業(yè)廣場內(nèi)； 兩井相距中小型井 30～ 50m，大型井 60～ 150m 優(yōu)點 :工業(yè)廣場集中，管理方便；保護井筒煤柱少。 缺點：通風(fēng)線路長，風(fēng)阻大，漏風(fēng)多。 適用：井田尺寸、能力不很大、低瓦斯礦井，礦井投產(chǎn)早期。 中 央 邊 界 式 煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長度不大而瓦斯和自燃發(fā)火較嚴(yán)重的礦井 布置：主、副井位于井田中央，風(fēng)井設(shè)在井田中央上部邊界。風(fēng)井深度小。 與并列式相比，這種方式較安全，建井期兩井深部延伸，通風(fēng)不困難，風(fēng)流不折返，阻力小，內(nèi)部漏風(fēng)小，有利于防火。工業(yè)廣場沒有噪音和污風(fēng)的污染，回風(fēng)井系統(tǒng)設(shè)備防塵管理比較方便。 兩 翼 對 角 式 適用于走向長度大于 4Km，井田面積大，產(chǎn)量高，煤層距地表淺，瓦斯、自燃發(fā)火嚴(yán)重的礦井。 由于風(fēng)流路線較短，阻力和漏風(fēng)小，所以各采區(qū)風(fēng)阻表較穩(wěn)定；礦井總風(fēng)壓穩(wěn)定，工業(yè)廣場不受污染，比中央分 列式安全性更好；但它的初期投資較大，管理相對分散，發(fā)生事故時反風(fēng)較困難。 分 區(qū) 對 角 式 適用于煤層距地表淺，因地表高低起伏較大，無法開掘淺部總回風(fēng)巷，而且表土層沒有沙層，便于開掘小風(fēng)井。另外，煤層走向長，多煤層開采，高溫礦井也可以采用這種方式。 各分區(qū)有獨立的通風(fēng)線路，互相不影響而且通風(fēng)阻力小，建井工期短，安全生產(chǎn)好，分區(qū)風(fēng)井多，占場地多，通風(fēng)機管理分散。 結(jié)合本礦的地質(zhì)條件：礦井 CH4 的相對涌出量為 ；煤層的瓦斯含量較高。總體看，該礦井為高瓦斯礦井，且煤塵有爆炸危險性，有自然發(fā) 火傾向，發(fā)火期為 46 個月。 本設(shè)計井田走向長度為 ,大于 4km，且相對瓦斯涌出量為 ,華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 41 頁 共 67 頁 屬高瓦斯礦井，礦井需風(fēng)量較大，煤層埋藏淺，傾角比較小，綜合考慮選用中央邊界式通風(fēng)比較合理。 礦井主要通風(fēng)機工作方式的確定 （ 1）抽出式 采用抽出式通風(fēng)，是把主要通風(fēng)機安裝在回風(fēng)井口附近，工作時使井下整個通風(fēng)系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)。采用這種通風(fēng)方式，當(dāng)?shù)V井與地面間存在漏風(fēng)通道時，漏風(fēng)從地面漏向礦內(nèi)；當(dāng)塌陷裂隙通向廢舊小煤窯時，會把小煤窯內(nèi)積存的有害氣體抽到井下，并使工作面的有效風(fēng)量減少； 一旦主要通風(fēng)機因故停止運轉(zhuǎn)，井下的風(fēng)流壓力提高，有可能使采區(qū)內(nèi)瓦斯涌出量減少，比較安全，而壓入式通風(fēng)正好相反。 （ 2）壓入式 采用壓入式通風(fēng)，是把主要通風(fēng)機安裝在進風(fēng)井口附近，工作時使井下整個通風(fēng)系統(tǒng)處于正壓狀態(tài)。采用這種通風(fēng)方式，礦井地面漏風(fēng)是從礦內(nèi)漏向礦外；在垮落裂隙通達地表時，礦井采空區(qū)煤炭自燃生成的有害氣體難以檢測到，使自燃征兆不宜發(fā)現(xiàn)。 一般認(rèn)為，壓入式通風(fēng)適合于開采水平低，小窯多，頂板跨落裂隙直通地表、瓦斯低的礦井，由于采用壓入式通風(fēng)必須在礦井總路線上設(shè)置若干個構(gòu)筑物，而其中有些是交通要道，人員 、車輛或提升容器來往頻繁，使風(fēng)門易受損壞，漏風(fēng)較大，通風(fēng)管理比較困難；尤其是深水平礦井，采用壓入式通風(fēng)更不適宜。 （ 3）壓抽混合式 采用壓抽混合式通風(fēng)，是在進風(fēng)井口安裝一風(fēng)機作壓入式運轉(zhuǎn)，在回風(fēng)井口安裝一風(fēng)機作抽出式運轉(zhuǎn)。采用這種通風(fēng)方式，通風(fēng)系統(tǒng)的進風(fēng)部分處于正壓，回風(fēng)部分處于負(fù)壓，工作面大致處于中間，其正壓或副壓均不大，采空區(qū)連通地表的漏風(fēng)因而較小，其缺點是使用的風(fēng)機設(shè)備多，管理復(fù)雜。 綜合考慮各種通風(fēng)機工作方式的優(yōu)缺點，確定本礦井為抽出式通風(fēng)。結(jié)合設(shè)計礦井的情況，通風(fēng)系統(tǒng)采用抽出式通風(fēng)方式，抽出式主扇 使井下風(fēng)流處于副壓狀態(tài)，但一旦主扇因故停止運轉(zhuǎn)時，井下的風(fēng)流壓力提高，有可能使采區(qū)瓦斯涌出量減少，有利于安全。 王莊礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 第 42 頁 共 67 頁 采煤工作面通風(fēng)類型的確定 適用于本設(shè)計的采煤工作面通風(fēng)類型有 U、 Z、 Y 和雙 Z 等形式（以后退式為例，見圖）。這幾種通風(fēng)類型的粗略比較見表： U 形 Z 形Y 形 雙 Z 形 圖 45 回采工作面通風(fēng)類型 表 42 回采工作面通風(fēng)類型比較表 類型 優(yōu)點 缺點 U 形 采空區(qū)漏風(fēng)少 在工作面上隅角附近容易積存沼氣，影響工作面的安全生產(chǎn)。 Z 形 在采空區(qū)上維護一 條回風(fēng)巷，工作面風(fēng)流經(jīng)回風(fēng)巷時，采空區(qū)漏風(fēng)可將其中的沼氣排至回風(fēng)道，工作面較安全。 采空區(qū)漏風(fēng)大，需要維護一條巷道，巷道維護費用高。 Y 形 增加一條進風(fēng)巷，能有效地解決回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛冗^高和積存問題。 對回采面的瓦斯和氣候條件沒有改善；要求工作面的上順槽沿采區(qū)一翼全長預(yù)先掘好，且在回采期間始終維護；同時還需要在采區(qū)邊界開一條為相鄰兩個采區(qū)共用的回風(fēng)上山，故巷道掘進和維護費用較大。 雙 Z 形 對于瓦斯涌出量大和采用綜采機組的回采工作面，能有效解決產(chǎn)量嚴(yán)重受通風(fēng)限制的問題。 中間巷道開掘在煤體中，并且在回采期 間始終維護，故掘進和維護費用較大。 由于本設(shè)計礦井為高瓦斯礦井，瓦斯涌出量較大，且 U形通風(fēng)漏風(fēng)量少，易于通風(fēng)管理。結(jié)合設(shè)計采區(qū)回采工作面推進方向，確定回采工作面的通風(fēng)類型為 U 型通風(fēng)。 風(fēng)量計算與分配 本礦井建井設(shè)計能力為 120 萬噸 /年，實際生產(chǎn)能力 120 萬噸 /年 ,開采煤層為 8 號煤層 ,由于本礦井有兩個回采工作面同時采煤 ,一年為 330 個工作日 ,則每個采面每天產(chǎn)煤華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 43 頁 共 67 頁 1818 噸。根據(jù)本次設(shè)計的依據(jù)《王莊煤礦地質(zhì)報告書》礦井為高瓦斯礦井，即本設(shè)計礦井瓦斯相對涌出量為 。因此，應(yīng)對 8 號煤層做瓦斯抽 放 ,經(jīng)瓦斯抽放后，采面瓦斯涌出量為 m3/t。 礦井風(fēng)量計算原則 礦井需風(fēng)量，按下列要求分別計算，并取其中最大值。 （ 1）按井下同時工作最多人數(shù)計算，每人每分鐘供給風(fēng)量不得少于 4 m3； （ 2）按采煤、掘進、硐室及其它實際需風(fēng)量的總和進行計算。 回采工作面需風(fēng)量計算 回采工作面的需風(fēng)量可用下式計算： gg K ???100采 (41) 式中： 采Q ——回采工作面需風(fēng)量， m3/min； gQ ——回采工作面瓦斯絕對涌出量， m3/min； gK ——回采工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)；這里取 。 故按瓦斯涌出量計算 8 號煤層每個采煤工作面絕對瓦斯涌出 量抽放后為：179。/min。 8 號煤層布置兩個回采工作面，故回采工作面的需風(fēng)量為： gg K ??? 100采 =100=1106m3/min 溫度采面長采高基本采 ＝ KKK ??? (42) 式中： 采Q ——回采工作面需要風(fēng)量， m3/min； 基本Q ——不同采煤方式工作面所需的基本風(fēng)量， m3/min。 CC SVQ ??? 60基本 (43) 式中： VC——回采工作面適宜風(fēng)速，取 m3/s； SC——回采工作面有效斷面積，取 ； 則 360 1 10 .6 63 6 / m inQm? ? ?采 ＝ 王莊礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 第 44 頁 共 67 頁 礦通總 KNQ ??? 4 (44) 式中： 4——每人每分鐘應(yīng)供給的最低風(fēng)量， min/3m N——井下同時工作最多人數(shù)， 95 人； 礦通K ——風(fēng)量備用系數(shù)，本礦取系數(shù)為 。 34 4 9 5 1 .2 5 4 7 5 / m inQ N K m? ? ? ? ? ? ?總 礦 通 5．按風(fēng)速進行驗算 (1)按最低風(fēng)速驗算回采工作面的最小風(fēng)量： 36 0 0 .2 5 6 0 0 .2 5 1 0 .6 1 5 9 / m incQ S m? ? ? ? ? ? ?采 (45) (2)按最大風(fēng)速驗算各個煤層采煤工作面的最大風(fēng)量： 360 4 60 4 25 44 / m incQ S m? ? ? ? ? ? ?采 (46) 3 3 31 5 9 / m in 1 1 0 6 / m in 2 5 4 4 / m inm Q m m? ? ?采 所以，回采工作面風(fēng)量滿足《煤礦安全規(guī)程》對風(fēng)速的要求。 礦井通風(fēng)容易時期和困難時期均布置兩個回采工作面，兩個準(zhǔn)備工作面，準(zhǔn)備工作面需風(fēng)量為回采工作面需風(fēng)量的 50%。則 331 1 0 6 2 1 .5 3 3 1 8 m / m in 5 5 .3 /Q m s? ? ? ? ?? 采 掘進工作面需風(fēng)量計算 根據(jù)礦井采區(qū)巷道布置型式，礦井達產(chǎn)時，其設(shè)計生產(chǎn)能力為 ，井下布置 2個綜采工作面， 4 個綜掘工作面，綜掘工作面的落煤量按每天 最大掘進進尺 15m巷道計，計算每天最大掘進煤量約為 320t/d。 按瓦斯涌出量計算 m i n/ 3mq ????掘 310 0 10 0 2. 78 1. 75 48 6. 5 / m inQ q K m? ? ? ? ? ? ?掘 掘 掘 式中： 掘Q ——掘進工作面需要風(fēng)量， m3/min； 掘q ——絕對瓦斯涌出量， ； 掘K ——工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，取 。 共布置 4 個掘進工作面，每個掘進工作面需風(fēng)量為： 。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 45 頁 共 67 頁 2．按工作人員數(shù)量計算： 3c4 n 4 20 80 / m inQm? ? ? ? ?掘 (47) 式中： 4——每人每分鐘應(yīng)供給的最低風(fēng)量， m3/min； ——掘進工作面同時工作的最多人數(shù)， 20 人。 3．按局部通風(fēng)機吸風(fēng)量計算： 每個掘進工作面需風(fēng)量： 31 19 0 1 1. 2 22 8 / m infQ Q k m? ? ? ? ? ? ?掘 (48) 式中： fQ ——掘進面局部通風(fēng)機額定風(fēng)量，設(shè)計選用 FBD№ 型（ 2）局部通風(fēng)機，該局部通風(fēng)機吸風(fēng)量為 90190m3/min；取最大 190m3/min。 1——每個掘進面同時運轉(zhuǎn)的局部通風(fēng)機臺數(shù)， 1 臺； k——局部通風(fēng)機循環(huán)風(fēng)量備用系數(shù)，取 。 根據(jù)以上計算，掘進工作面風(fēng)量 3228 / m inQm?掘 4．按風(fēng)速進行驗算 按最低風(fēng)速驗算掘進工作面的最小風(fēng)量： 煤巷 m i n/ 3 3mSQ ???????掘 (49) 巖巷 m i n/ 3 3mSQ ???????掘 (410) 按最高風(fēng)速驗算掘進工作面的最大風(fēng)量： 360 4 60 4 15 .5 1 m /m inQS? ? ? ? ?掘 ＝ ＝ 式中： S ——掘進工作面巷道的凈斷面， m2。 因此，掘進工作面風(fēng)量 3 / minQm?掘 能夠滿足生產(chǎn)需要和《煤礦安全規(guī)程》的要求。 礦井布置四個掘進工作面，則： 3391 2 / m in = 15 .2 /Q m m s?? 掘 獨立通風(fēng)硐室風(fēng)量 ① 機電硐室需風(fēng)量： Q=75 m3/min； ② 絞車房 需風(fēng)量： Q=80m3/min； ③ 中央水泵房需風(fēng)量： Q=80m3/min； ④ 采區(qū)變電所： Q=60m3/min； 王莊礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 第 46 頁 共 67 頁 本礦井共有一個機電硐室，兩個絞車房，一個中央水泵房，兩個采區(qū)變電所 。 則 ?硐Q =435m3/min 其他用風(fēng)巷道的需風(fēng)量計算 其它風(fēng)量按主要風(fēng)量 5%左右考慮，其它需風(fēng)量總計： 35% ( 33 18 91 2 43 5 )