张集矿通风课程设计文档格式.docx
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第二章.确定采取通风系统.......................................10
2.1各类通风系统的优缺点及适用条件..........................10
2.1.1中央并列式...........................................10
2.1.2中央边界式...........................................10
2.1.3两翼对角式...........................................10
2.1.4分区对角式...........................................10
2.1.5区域式...............................................11
2.1.6混合式...............................................11
2.2选择通风机的工作方式.....................................12
2.3确定通风系统.............................................12
2.3.1矿井通风系统.........................................12
2.3.2采取工作面通风系统...................................12
2.4绘制矿井通风网络图.......................................
第三章.矿井及采区所需风量的确定...............................13
3.1风量计算................................................13
3.1.1采煤工作面所需风量..................................14
3.1.2掘进工作面所需风量..................................14
3.1.3井下硐室所需风量....................................15
3.1.4其他井巷实际所需风量.................................16
3.1.5矿井总需风量的确定..................................16
3.2风量分配...............................................16
第四章.计算矿井通风阻力.......................................18
4.1矿井通风总阻力计算原则..................................18
4.2通风风流流向............................................18
4.3通风容易时期通风阻力计算................................18
4.4通风困难时期通风阻力计算................................18
第五章.矿井通风设备的选择.....................................22
5.1概述....................................................22
5.2主要通风机的选择........................................22
5.2.1通风机风量.........................................22
5.2.2计算风机风压........................................22
5.2.3根据设计工况点选择通风机............................23
5.3通风机的实际工况点......................................23
5.4确定通风机的转速.......................................23
5.5电动机的选择...........................................23
5.6核算年耗电量...........................................24
参考文献.................................................26
第一章:
矿井及采区概况
1.1矿区概述
1.1.1地理位置及交通条件
本井田位于江苏省徐州市铜山县境内,距徐州市约22公里。
交通:
铁路,徐沛路与陇海铁路在该井田南部相交,铁路专用线与徐沛铁路在刘集站接轨。
公路,井田东部有徐沛公路通过,矿用公路在唐沟站与徐沛公路连接,交通极便。
交通位置图见图1-1。
图1-1交通位置图
地形地势:
本井田地貌属黄淮冲积平原,地表岩性性主要以黄淮堆积的亚粘土。
地势平坦,地面标高为+35~+45米,微向东及北东倾斜,地面坡度为0.1%,矿区内无洪水,内涝现象。
河流湖泊:
矿区内地表水系重要有废黄河和桃园河两条河流。
废黄河,斜穿井田西南部,呈北西-东南延展,河道宽浅,河床大部分干枯,为季节性河流。
两岸筑有防洪堤坝,堤坝标高+43米~+44米。
桃园河,为一条季节性河流,由西向东流入京杭运河,只有尾端和支流伸入井田东部,河道较浅,讯期泄水,排涝,旱期断流。
在井田以东约15公里,有徐州地区最大地表水体微山湖(全湖面积644平方公里)湖面水位常年标高+31米~+33,最高洪水位36.9米(1957年)。
自1958年以来,微山湖大堤多次进行培修,堤顶标高一般增高到+38.5米~+39.5米,堤宽为6米~10米,同时开挖了京杭运河。
疏竣了流通河道,兴建了配套、节制、灌溉等工程。
基本上解决了洪水危害。
1.1.2矿区内经济状况
本区的经济以采矿业为主,服务业为辅。
矿区内植被稀少,居民点分散,农业受当地地理环境与经济状况的限制,基本以传统的耕作方式生产。
1.1.3矿区气候条件
1)矿区气候性质及气温变化:
据地质报告提供徐州气象站资料:
本矿区气候属南温带鲁淮区,具有长江与黄河流域气候的过度性质,但接近北方气候的特点。
气候温和,四季明显,日照充足,春秋季短,入冬和回暖较早,冬寒干燥,夏热多雨。
春秋干旱突出,并伴有寒潮、霜冻、风雪、台风、冰雹和暴雨等灾害性天气出现。
气温:
历年年平均为14.2摄氏度,最高气温40.6C,(1972年6月11日),最低温度零下22.6摄氏度(1969年2月6日),35.2摄氏度以上高温天数年平均为11天,零下10摄氏度的低温年平均6天。
2)雨季时间、年平均及最大降雨量:
据徐州气象站1951-1982年资料,历年平均降雨量866.7毫米,最大降雨量出现在1962年,达1360毫米,最少降雨量出现于1953年,仅为595.2毫米。
降雨量多集中在每年夏季的6-8月,平均为511.2毫米,占全年降雨量的59%,年平均降雨为32天,暴雨日年平均仅为4天,日最大降雨量为255.5毫米。
3)结冰及解冻日期、最大冻结深度、最大积雪厚度:
据徐州气象站资料,本区河港封冻日期,平均在12月底-1月低最早12月15日,最晚为1月30日。
历年最大冻土厚度为24厘米(1968年1月2日),最早解冻日期为元月1日、(1974年),最晚为2月21日(1957)年,平均解冻日期为1月22日,最大积雪厚度为25厘米(1964年2月15日)。
4)全年最大频率风向和最大风速:
本区历年四季风向均为偏东风为主,ENE频率为13%,年平均风速为3米/秒,年平均大风日为15.3天,3~4月最多,最大风速为19.3米/秒(1952年5月),瞬时最大风速曾达12级。
台风直接影响本区平均3-5年一次,而台风倒槽影响本区较多,年均有一次,多出现在8-9月。
常常带来暴雨。
1.1.4矿区水文及工农业供水
张集煤矿位于半封闭的腾县背斜储水构造水文地质单元的西南侧,本区是一个相对封闭的断块型水文地质构造煤系。
第四系含水层组与煤系地层各含水层的水力联系较弱,断层导水性较弱,为含水层之间水力联系不密切,加之煤系地层埋深较大。
深部地下水循环缓慢,补给不良,排泄不畅。
《矿井水文地质规程》中矿井水文地质条件分类标准,张集井田属于水文地质条件简单型的矿井。
矿井充水来源主要是山西组砂岩裂隙水,太原组灰岩岩溶裂隙水。
目前,张集煤矿正常涌水量为86m3/h。
矿井最大涌水量平均为正常矿井涌水量的1.3倍。
1)水源:
该矿以前曾利用距工业广场2.9公里的59-41号钻孔建成水源井,该水源虽水量能满足需要,但水质经多次化验,因硫酸根离子、氧化物及铁的含量较多,引用危害极大,已经停用。
现在取用的饮用水取自井下-300水平太原群灰岩水。
2)电源:
工业广场内建110/25/6KV变电所一座,有坨城电厂110KV供电。
1.2井田地质特征
1.2.1井田地形及勘探程度
1)井田地形
本矿区位于黄淮冲击平原,地势平缓,微向东及北东倾斜,地面标高+35米~+45米,地面坡降为千分之一。
2)井田的勘探程度
张集井田从1957年至2000年共施工地震详查测线51条,测长121.57公里,地震测线49条,测长105.67公里。
地质钻孔179个,工程量134000米。
(1)以往勘探工作:
①57~59电法勘探,资料无法收集;
②1975年12月~76年4月,江苏地勘公司在张集进行地震详查勘探;
③1974年~1976年江苏煤田地探四、二队在张集精查勘探,提出了《江苏省张集勘探区精查地质报告(最终)》;
(2)建井后补充勘探工作:
①1984年为验证物探效果,在张集东采区施工4个验证孔,工作量2587.38米;
②1994年为查明矿下部采区边界断层位置,7煤构造形态及煤层厚度变化情况进行勘探。
1.2.2井田煤系地层
徐州煤田处于丰沛隆起的南侧,张集井田属于徐州九里山外围煤田,夹于鲁西和两淮煤田之间,根据地质物探资料、井田地层、下奥陶系贾汪组、小家屿组、马家沟组、中奥陶系白土组、石炭系本溪组和太原组、二叠系山西组、上下是石盒子组、石子峰组及第四系。
煤层地层综合柱状图见图1-2:
现就对煤系地层及第四系地层按生成次序概述如下:
1)系中统本溪组,厚8.03~22.68米,平均厚度14.33米,属滨海沉积。
其岩性为:
图1-2综合柱状图
上部为“十四”层灰白色石炭夹灰绿粘土层,富含黄铁矿结核,中下部为绿色泥岩,和杂粉沙岩及薄层砂岩,底部为紫红色铁质泥岩和残余铁矿曾,与下地层曾平行不整合接触。
2)石炭系中统太原组,厚123.33~187.16米,平均153.78米,本组属滨海平原海陆交互相沉积,有石灰岩、粉沙岩、泥岩、粘土层、中细沙岩几煤层组成,含石灰岩十三层,各层在全区比较的稳定,尤以一、四、九、十、十二层灰岩特别突出,为本区标志层。
本组含煤16层,均为薄煤层,基本上都不可采,只有ⅨⅩ层在全区内稳定可采。
其煤层赋存变化,沿走向自东向西变薄,沿倾向,浅薄深厚。
3)系山西组,厚71.6~159.61米,平均为108.92米,本组为滨海冲积沉积,含煤碎岩相与太原组呈整合接触,其岩性为:
上部为泥岩,中细砂岩组成,偶夹1~2层煤线。
中部为B、C层煤含煤段,,有中粗、细粒石英砂岩,粉沙岩及煤层组成。
下部由粉沙岩与细砂岩互层及泥岩组成。
4)系石盒子组,全组厚为156.9~274.5米,平均218米,本组含煤广布分布,其底部以灰绿或灰白色含砾中粗砂岩与山西组整合接触,含煤构造为海陆冲击平原陆相含煤碎岩沉积,其岩性:
上部由粉沙岩、泥岩夹薄层中细砂岩组成,中部以中厚层中粗砂岩、细砂岩、粉砂岩,偶加煤线,下部为中组煤含煤段,有粉砂岩、粘土岩、中细顺眼及煤层组成,含煤1-8层,一般四层,煤层总后为3米左右,均为不可采煤层。
5)二叠系上石盒子组,全组厚为323.40~586.35米,平均为426.91米,井田内大部分钻孔揭露,其底部以含砾、粒砂岩与下层呈整合接触。
含煤屑及碎岩沉积。
岩相主要为泥岩粉砂岩、含砾粗砂岩,偶见薄煤。
6)第四系:
有下更新统、中更新统、上更新统及全更新统组成。
由东南往西北方向逐渐加厚。
总厚度在93.59~170.30米之间,其岩性由粉砂岩、淤泥质沙质粘土、粘土及砂岩等组成。
1.2.3井田地质构造
1)地质构造
本井田位于新华夏第二隆起带西侧,丰沛隆起带南侧,起构造以新华夏为主,受郯庐带的影响,形成了张集背斜,李庄背斜,姚庄背斜一组褶皱和断裂带。
在井田的西南部由于燕山运动早期华夏系再次活动的加剧了原有的断裂,构成了火岩层侵入通道,形成井田西南部,成岩株状入侵,使围岩拱起,媒质受热变坏,呈细脉状,岩株状侵入附近的太原组和本溪组地层中,对本区煤层起了破坏性作用。
燕山运动后期,受郯庐断裂带左行扭动影响,是本井田东南部边界断层F1下盘想西北急骤下降,落差很大,并以西部火成岩为砥柱,形成向西南收敛,向东北撇开。
由于紧密的褶皱和层见的强烈的滑动,从而是有的煤层变的很薄,尖灭。
2)井田构造
本井田总体成单斜构造,地层走向由东向西为:
北东向,近东西渐变为北西向;
井田东北部出现近南北向,上煤层露头在西部走向近南北,地层总体向南倾,倾角为9~18º
,倾角由浅向深逐渐减小,至井田南部及较大断层附近倾角又开始变大。
本井田中部及东部断裂构造简单,断层稀少,而西南部构造发育复杂,有一大的正断层,落差比较大,两侧节理较发育。
井田内发育着次一级的宽缓褶皱,褶曲比较发育,且具有短轴宽缓的特点,特别是井田西部、南部褶曲更发育,褶曲轴向成北东东至近东西向,与区域褶曲轴向基本一致。
综上所述,井田地层产状变化有一定的规律性,基本上随褶皱轴向变化而变化,与淮阴山脉的走向、倾向大体一致,其倾角具有浅大深小的特点,背斜平缓,本井田属于地质构造简单,倾角平缓,以波状起伏为主的Ⅱ类井田。
1.3煤层特征
本矿区煤层埋藏较深,地面标高为+43米,煤层露头线为-120米,煤层最深超过-600米。
共有八层煤,分别为中3、中4、B1上、B1下、C1上、C1下、7、9煤层,但除了7煤层厚度为4米外,其余均为不可采煤层。
1.3.1主要可采煤层
7煤位于太原组中下部,平均厚度为4米,煤层倾角平均为12度。
上距Ⅷ层24米。
下距Ⅹ层煤为28米,老顶为粉细砂岩。
井田内共有96个钻孔穿过,可采点93个,不可才采点1个,层位不清楚点为2个。
煤层赋存稳定,煤层变化不大,为稳定煤层。
1.4设计生产能力及服务年限
1.4.1矿井设计生产能力及服务年限
1)确定矿井的生产能力
根据本井田可采储量,矿井的地质构造,确定本矿井设计生产能力为150万t/年。
2)矿井服务年限的验算
由T=Z/(K×
A)
T—矿井的服务年限(年)
Z—矿井的可采储量(万t)
K—矿井储量备用系数,K取1.4
A—矿井生产能力(万t/年)
T=13650/(1.4×
150)=64.99(年)>
60年
符合规程规定,故本矿井的生产能力为150万t合理。
1.5确定开采水平的数目、位置、标高、垂高
本矿井煤层倾角9.16º
——14.1º
,平均11.6º
。
考虑到第一开采水平的服务年限要求和矿井的实际情况将第一水平定在-115米——-350米井筒落底-350米,水平垂高235米,阶段上山1300m,可采储量6979.30万t,服务年限33.23年。
根据张集矿情况,采用集中布置;
井田范围内采用后退式开采顺序;
开采顺序为下行式。
同时生产的采区一个,该采区的一个工作面保证全矿井的产量。
1.6矿井通风系统
见打印图纸
1.6.1通风系统
为排除和冲淡采煤和掘进工作面的煤尘、岩粉、烟雾以及由煤层和岩层涌出的瓦斯,改善采掘工作面作业环境,必须源源不断的为采掘工作面和一些硐室供应新鲜风流。
在采区上山没有与采区石门掘通之前,上山掘进通风只能靠局部通风机供风。
1)采煤工作面
新鲜风流从运输大巷进入,经下部车场、轨道上山、中部车场、分两翼经下区段的回风平巷、联络巷、运输平巷到达工作面。
工作面出来的污风进入回风平巷,右翼直接进入回风石门,左翼经车场绕道进入采区回风石门。
为了减少漏风,在靠近上山附近的运输平巷中用木板封闭,只留出运输机的断面,并吊挂风帘。
按4—1图,采煤工作面通风系统为:
2→6→4→11→12→15→11→8→14→3。
2)掘进工作面
新鲜风流从轨道上山经中部车场分两翼送至平巷,经平巷内的局部通风机通过风筒压入到掘进工作面,污风通过联络巷进入运输平巷,经运输上山排入采区回风石门。
按4—1图,掘进工作面通风系统为:
2→6→4→7→局部通风机→11(10)→12→10→5→14→3。
3)硐室
采区绞车房和变电所需要的新鲜风流由轨道上山直接供给,绞车房和变电所内的污风经调节风窗分别进入采区回风石门和运输上山。
煤仓不通风,底部必须有余煤,煤仓上口直接由运输大巷通过联络巷中的调节风窗供风。
第二章:
采区通风系统
2.1各类通风系统的优缺点及适用条件
2.1.1中央并列式
优点:
进回风井均布置在中央工业广场内,地面建筑和供电集中,建井期限较短,便于贯通,初期投资少,出煤快,护井煤柱较小。
矿井反风容易,便于管理。
缺点:
风流在井下的路线为折返式,风流线路大,阻力大,井底车场附近漏风大。
工业广场受主要通风机噪声的影响和回风风流的污染。
适用条件:
煤层倾角大,埋藏深,井田走向长度小于4km,瓦斯与自燃发火都不严重的矿井。
2.1.2中央边界式
通风阻力较小,内部漏风较小,工业广场不受主要通风机噪声的影响及回风风流的污染。
风流在井下的流动线路为折返式,风流线路长,阻力大。
煤层倾角较小,埋藏较浅,井田走向长度不大,瓦斯与自燃发火比较严重的矿井。
2.1.3两翼对角式
风流在井下的流动线路是直向式,风流线路短,阻力小。
内部漏风小,安全出口多,抗灾能力强,便于风量调节,矿井风压比较稳定。
工业广场不受回风污染和通风机噪声的危害。
井筒安全煤柱压煤较多,初期投资大,投产较晚。
煤层走向大于4km,井型较大,瓦斯和自燃发火严重的矿井,或低瓦斯矿井,煤层走向较长,产量较大的矿井。
2.1.4分区对角式
每个采区有独立通风路线,互不干扰,便于峋调节,安全出口多,抗灾能力强,建井期短,初期投资少,出煤快。
占用设备多,管理分散,矿井反风困难。
煤层埋藏浅,或因地表高低起伏较大,无法开掘总回风巷。
2.1.5区域式
既可发送通风条件,又能利用风井准备采区,缩短建井工期。
风流线路短,阻力小。
漏风少,网络简单,风流易于控制,便于主要通风机的选择。
通风设备多,管理分散。
井田面积大,储量丰富或瓦斯含量大的大型矿井
2.1.6混合式
回风井数量较多,通风能力大,布置较灵活,适应性强。
通风设备多。
井田范围大,地质和地面地形复杂,或产量大,瓦斯涌出量大的矿井。
根据张集矿的生产实际:
产量为240万吨/年。
为保证井下生产时有足够的风量,且每一个采区(带区)的通风路线都不太长。
本矿井采用两翼对角式通风。
2.2选择通风机的工作方式
矿井主要通风机的工作方式有三种:
抽出式、压入式、压抽混合式。
该矿井主要通风机的工作方式采用抽出式,主要通风机分别安装在两个回风井口,在抽出式主要通风机的作用下,整个矿井通风系统处于低于当地大气压的负压状态。
当主要通风机因故停止运转时,井下风流的压力提高,比较安全。
2.3确定通风系统
2.3.1矿井通风系统
由于煤层倾角不大,埋藏深,瓦斯与自然发火都比较严重,因此应选择两翼对角式通风系统。
由于该矿井属于中厚的缓倾斜煤层,采用走向长壁采煤法。
所以采用轨道上山进风,回风上山回风的通风系统。
2.3.2采区工作面通风系统
采区进风上山与回风上山的选择。
采区进风上山与回风上山有两种方式:
轨道上山进风,运输机上山回风和运输机上山进风,轨道上山回风。
本设计采区采用轨道上山进风,回风上山回风。
采煤工作面通风分上行通风和下行通风。
本设计采用上行通风。
当采煤工作面进风巷道水平低于回风巷时,采煤工作面的风流沿倾斜向上流动,称上行通风。
工作面通风系统可分为:
U型,Z型,Y型,W型,双Z型,H型通风系统。
本设计采用U型通风系统。
工作面通风系统只有一条进风巷道和一条回风巷道。
如图示:
2.4绘制矿井通风网络图
根据通风系统图绘制通风网络图如下:
见打印图纸
第三章:
采区及矿区所需风量的确定
3.1风量计算
3.1.1采煤工作面的需风量
每个回采工作面实际需要风量应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算然后取其最大值。
1)采煤工作面的需要风量
由于本采区的绝对瓦斯涌出量为5m3/min,故按低
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