某礦240萬噸年新井通風(fēng)安全設(shè)計畢業(yè)論文-資料下載頁

　　

【正文】 （31）式中：—回采工作面長度，180m； —工作面年推進(jìn)度，m/a；=3308=1584（m/a） —煤層厚度，； —煤的容重，； —回采工作面回采率，； —工作面生產(chǎn)能力，萬噸；則工作面生產(chǎn)能力為：=1801584=（萬噸/年）。2）采區(qū)生產(chǎn)能力采區(qū)生產(chǎn)能力由下式計算： （32）式中：—采區(qū)生產(chǎn)能力，萬噸/年； —采區(qū)掘進(jìn)出煤系數(shù)，； —工作面之間出煤影響系數(shù)，由于同采工作面?zhèn)€數(shù)為1個，故=1； —第i個工作面生產(chǎn)能力，271萬噸/年； —同時生產(chǎn)的工作面?zhèn)€數(shù)，為1。則采區(qū)生產(chǎn)能力為：=1271=285（萬噸/年）240萬噸/年。故采區(qū)生產(chǎn)能力滿足礦井設(shè)計生產(chǎn)能力。 采煤方法 采煤工藝方式1）采煤方法的選擇采煤方法主要指回采工藝和回采巷道的總體。按照煤層厚度和傾角，結(jié)合工藝特點及裝備水平，目前實際采用的采煤方法主要分為長壁垮落采煤法，放頂煤采煤法，急傾斜采煤法，充填采煤法，水力采煤法等。目前，我國對傾斜、緩傾斜煤層的開采主要采用走向長壁和傾斜長壁兩種采煤方法，其工作面產(chǎn)量分別占總產(chǎn)量的88％和12％。由此可以看出，走向長壁采煤法應(yīng)用更為普遍，開采技術(shù)也更趨成熟。一般情況下，傾斜長壁與走向長壁布置相比巷道工程量減少10～15％，且采區(qū)內(nèi)部系統(tǒng)簡單、運(yùn)輸環(huán)節(jié)少。對于傾斜長壁工作面順槽輔助運(yùn)輸問題目前已有較好的解決辦法，張集礦井中央?yún)^(qū)采用順槽連續(xù)牽引機(jī)，兗州濟(jì)三礦井采用無軌膠輪車運(yùn)輸實踐效果均較理想。因此，在條件適宜的煤層中應(yīng)優(yōu)先采用傾斜長壁采煤法。選擇合理的采煤方法應(yīng)遵循以下原則：煤炭資源損失少，采用正規(guī)回采方法；安全及勞動條件好；盡量采用機(jī)械化采煤，以達(dá)到工作面高產(chǎn)、高效；材料消耗少，生產(chǎn)成本低；便于管理。根據(jù)礦井開拓布署及采區(qū)煤層賦存特點，設(shè)計考慮礦井的采煤方法為走向長壁采煤法。根據(jù)開采技術(shù)條件，區(qū)內(nèi)構(gòu)造屬中等偏簡單類型，可采煤層平均厚度為10m，屬穩(wěn)定的可采厚煤層，結(jié)合礦井的規(guī)模及國內(nèi)和省內(nèi)類似礦井的開采經(jīng)驗，設(shè)計確定采用全部跨落一次采全高綜采放頂煤采煤法。2）回采工作面長度、推進(jìn)度的確定影響工作面長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)計首采區(qū)的煤層賦存條件好，地質(zhì)條件簡單。綜采工作面的長度一般為80～220m，每個工作面長度應(yīng)盡可能保持一致。根據(jù)國內(nèi)外綜采面的工作實踐，高產(chǎn)的綜采工作面長度一般在200～250m。工作面的長度應(yīng)該布置適中，才能達(dá)到高產(chǎn)高效。本礦井設(shè)計為綜合機(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，故選用較長的采煤工作面，本設(shè)計選擇工作面的長度為180m。由于后退式的工作面和巷道的維護(hù)條件好，工作面的推進(jìn)方向確定為后退式。工作面年推進(jìn)度和工作面生產(chǎn)能力與采煤機(jī)割煤牽引速度及割煤方式有直接關(guān)系。綜放工作面的年推進(jìn)長度一般不宜小于8001000m，條件好的可以達(dá)到1500m。考慮到工作面搬遷次數(shù)及煤損隨工作面推進(jìn)距離增大而減少，結(jié)合礦井設(shè)計生產(chǎn)能力和選用滾筒采煤機(jī)技術(shù)參數(shù)，本礦井選用雙滾筒采煤機(jī)，一次采全高，采用雙向割煤方式，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8，每班割4刀，，年工作日為330d，可計算出綜放工作面的推進(jìn)度為： （33）=3308= 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8刀； d —截深，； V —工作面年推進(jìn)度。3）工作面產(chǎn)量及礦井設(shè)計生產(chǎn)能力驗算（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，所以最終確定本工作面采用雙向割煤的多循環(huán)方式。（2）循環(huán)產(chǎn)量的確定工作面原煤循環(huán)產(chǎn)量計算公式為：工作面原煤循環(huán)產(chǎn)量計算公式為： （34）式中：—回采工作面長度，180m； —工作面進(jìn)度，； —煤層厚度，； —煤的容重，； —回采工作面回采率，； —工作面循環(huán)產(chǎn)量，t；代入相關(guān)參數(shù)計算得：循環(huán)產(chǎn)量為：=180=（噸）；工作面日產(chǎn)量為：8=（噸/天）；工作面年產(chǎn)量為：330=（噸/年）=270（萬噸/年）240萬噸/年根據(jù)以上計算可知，工作面設(shè)計產(chǎn)量可以達(dá)到礦井設(shè)計生產(chǎn)能力。4）綜放工作面的設(shè)備選型及配套綜采工作面生產(chǎn)能力取決于采煤機(jī)落煤能力，而刮板輸送機(jī)、液壓支架及轉(zhuǎn)載機(jī)、可伸縮帶式輸送機(jī)等設(shè)備能力要大于采煤機(jī)的生產(chǎn)能力，一般按超過20%設(shè)計。通常要保證工作面高產(chǎn)高效，刮板輸送機(jī)輸送能力要大于采煤機(jī)落煤能力，液壓支架移架速度滿足采煤機(jī)割煤、落煤、裝煤的工作速度要求。工作面的關(guān)鍵參數(shù)見表33：表33 工作面關(guān)鍵參數(shù)表工作面長度煤厚煤層結(jié)構(gòu)所需支架類型180m m簡單、無夾矸支撐掩護(hù)式根據(jù)工作面的關(guān)鍵參數(shù)，查《綜采總掘高檔普采設(shè)備類型配套圖集》，選用配套編號ZC140ZZPF33的配套設(shè)備。三機(jī)標(biāo)準(zhǔn)型號見表34，綜放工作面設(shè)備布置圖見圖31。表34 三機(jī)標(biāo)準(zhǔn)型號液壓支架采煤機(jī)刮板輸送機(jī)ZZPF4800/17/33MXA300/SGZ764/500圖31 綜放工作面設(shè)備布置圖1—采煤機(jī) 2—刮板輸送機(jī) 3—液壓支架 4—皮帶運(yùn)輸機(jī) 5—配電設(shè)備 6—安全絞車 7—泵站 8—轉(zhuǎn)載機(jī) A，B，C—不同區(qū)域的頂板 5）綜采放頂煤工藝支護(hù)方式工作面采用液壓支架支護(hù)頂板，全部跨落法管理頂板。上、下出口采用一組端頭支架，加強(qiáng)支護(hù)。綜采工作面割煤、移架、推移輸送機(jī)三個主要工作工序按照不同工序有以下兩種搭配方式，即及時支護(hù)方式和滯后支護(hù)方式。（1）及時支護(hù)方式：采煤機(jī)割煤后，支架依次或者分組隨機(jī)立即前移，支護(hù)頂板，輸送機(jī)隨移架移向煤壁，推移步距等于采煤機(jī)截深。這種支護(hù)方式，推移輸送機(jī)后，在支架底座前端與輸送機(jī)之間富余一個截深的寬度，工作空間大，有利于行人、運(yùn)料和通風(fēng)；若煤壁容易片幫時，可先于割煤進(jìn)行移架，支護(hù)新暴露出來的頂板。但這種支護(hù)方式增大了工作面控頂寬度，不利于控制頂板。（2）滯后支護(hù)式：割煤后輸送機(jī)實現(xiàn)逐段移向煤壁，支架隨輸送機(jī)前移，二者移動布局相同。這種配合方式在底座前端和機(jī)械之間沒有一個截深富余量，比較適應(yīng)周期壓力大及直接頂穩(wěn)定性好的頂板，但直接頂穩(wěn)定性差的頂板適應(yīng)性差。為了克服該缺點，在某些綜采面支架裝有護(hù)幫板，前筒割過后將護(hù)幫板伸開，護(hù)住直接頂，隨后推移輸送機(jī)，移架。由于本設(shè)計中煤層頂板屬泥、砂巖，屬于中度穩(wěn)定頂板，為防止假冒頂板事故發(fā)生，必須采用先移支架后移輸送機(jī)的“及時支護(hù)”方式。（3）放煤步距：放煤步距是指兩次放煤工序之間，綜采工作面沿推進(jìn)方向的前進(jìn)距離，其值一般為采煤機(jī)截深的整數(shù)倍。其大小與頂煤的厚度有關(guān)：頂煤厚度較小時，通常以一采一放較為合理；頂煤厚度較大時，則放煤步距應(yīng)適當(dāng)增大，可采用兩采一放或三采一放。結(jié)合該煤層頂板的冒落和運(yùn)動特點，本礦井放煤步距選用兩采一放。在本設(shè)計中綜放面每班進(jìn)兩刀放一次是能夠?qū)崿F(xiàn)的。因此，回采工作面作業(yè)過程如下：割煤→移架→推前溜→拉后溜→割煤→移架→推前溜→放煤→拉后溜。6）采放比及放煤方式該煤層割煤高度為3m，則采放比為：3:()=1:。根據(jù)我國綜放面的普遍放煤方式，本礦采用多輪順序低位放煤。1）回采巷道布置方式形成采煤工作面及為其服務(wù)的巷道叫回采巷道。主要有開切眼、工作面運(yùn)輸巷、工作面回風(fēng)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：單巷布置、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)計產(chǎn)量，盡量集中生產(chǎn)，區(qū)段依次接替。由于采區(qū)的涌水量不大，煤層賦存穩(wěn)定，瓦斯含量不大，且煤層采用綜采放頂煤開采，工作面等長布置，因此區(qū)段平巷采用單巷布置，即在工作面兩側(cè)布置一條區(qū)段回風(fēng)巷和一條區(qū)段運(yùn)輸巷，轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、可伸縮膠帶輸送機(jī)、設(shè)備列車等均布置在運(yùn)輸巷中。相鄰工作面開采時采用沿空掘巷方式準(zhǔn)備，以減少巷間煤柱的損失。2）煤柱尺寸為了防止掘進(jìn)時巷道受采空區(qū)矸石竄入的影響及防止煤層自燃發(fā)火，在下區(qū)段沿空掘巷時留4m的窄小煤柱。為保護(hù)采區(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)計和支護(hù)形式區(qū)段平巷均采用矩形斷面，錨網(wǎng)支護(hù)。為了減輕動壓對巷道的影響，保證工作面順利向前推進(jìn)，根據(jù)本工作面超前動壓的影響范圍，對工作面安全出口30m范圍內(nèi)進(jìn)行超前支護(hù)，由于上下平巷為采用錨網(wǎng)支護(hù)的矩形巷道，頂板壓力較大，故超前支護(hù)形式為在巷道內(nèi)側(cè)設(shè)以單體液壓支柱作腿，礦用工字鋼作梁的加強(qiáng)支護(hù)。為滿足綜放工作面生產(chǎn)運(yùn)材料和通風(fēng)的要求，運(yùn)輸平巷和回風(fēng)平巷均為矩形，其斷面如圖32和33。圖32 區(qū)段運(yùn)輸平巷斷面圖圖33 區(qū)段回風(fēng)平巷斷面圖表35 區(qū)段平巷特征表進(jìn)風(fēng)平巷斷面周界支護(hù)方式錨網(wǎng)支護(hù)錨網(wǎng)支護(hù)4）回采巷道掘進(jìn)方法本設(shè)計中回采巷道均布置在煤層中，都屬于煤巷掘進(jìn)，因此采用煤巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)。這種掘進(jìn)方法可以提高巷道掘進(jìn)速度，降低巖矸石的采出率，達(dá)到施工最大的速度和最好的經(jīng)濟(jì)效果。4 礦井通風(fēng) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇 礦井地質(zhì)條件本區(qū)氣候?qū)俅箨懶浴Ｑ笮赃^渡氣候，春秋溫和少雨，夏季炎熱多雨，冬季寒冷多風(fēng)，春秋兩季多東北風(fēng)，夏季多東及東南風(fēng)，平均風(fēng)速為3m/s，最大風(fēng)速為8m/s，年平均風(fēng)速18m/s。，集中在6～9月份，占全年的65﹪，7月份降雨量最大，一日暴雨可達(dá)180mm。℃，℃，7月份最熱可達(dá)41℃。，蒸發(fā)量6～8月份最大。霜期為10月下旬至4月中旬，凍結(jié)期一般為12月上旬至次年2月份上旬，凍結(jié)深度在300mm～500mm。某煤礦為新地層覆蓋的隱伏礦床。新地層由兩大部分組成: 即砂、砂礫、裂隙硬泥灰?guī)r等構(gòu)成的含水層和粘土、砂質(zhì)粘土、軟泥灰?guī)r等構(gòu)成的隔水層。煤系地層含水層以裂隙、孔隙含水為特征，含水性不均,變化較大。井田大多數(shù)大中型斷層含水性及導(dǎo)水性較弱，但存在導(dǎo)水及誘發(fā)(采動影響)斷層導(dǎo)水的可能性，尤其是東部，斷層發(fā)育，切割關(guān)系復(fù)雜，對礦井開采有著嚴(yán)重的水患威脅。本井田無鉆孔測量地溫資料。據(jù)宿縣礦區(qū)祁1孔和臨渙井田的34線6孔井溫測量結(jié)果,宿縣地區(qū)地溫隨深度增加而升高，其中500m以上深度，～℃；500m～900m深度,～℃，～℃。 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，要適應(yīng)以下基本要求：（1）礦井至少要有兩個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）可以獨立通風(fēng)的礦井，采區(qū)盡可能獨立通風(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。 礦井通風(fēng)方式對比礦井通風(fēng)方式是指礦井的進(jìn)風(fēng)井筒和回風(fēng)井筒的相對位置，具體有中央并列式、中央分列式、兩翼對角式、分區(qū)對角式和混合式五大類。在實際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)各種方式的優(yōu)缺點，結(jié)合本礦井井田的具體情況，從技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性來選擇最適宜的通風(fēng)方式。選擇礦井通風(fēng)方式時，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、礦井瓦斯等級。（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)。各種通風(fēng)方式的優(yōu)缺點與適用條件如下：1） 中央并列式：進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井沿井田走向及傾斜均大致并列于井田的中央（圖41a）。這種通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)點是初期投資少，出煤快，采區(qū)生產(chǎn)集中，便于管理；節(jié)省風(fēng)井工業(yè)廣場占地，壓煤少；便于井筒延伸，為深部通風(fēng)提供有利條件；缺點是風(fēng)流折返流動路線長，通風(fēng)阻力大，通風(fēng)費(fèi)用高；工業(yè)廣場風(fēng)機(jī)噪音大；回風(fēng)井的井底必須和進(jìn)風(fēng)流分開，這是比較困難的。一般適用于煤層埋藏深、傾角大，走向長度小于4km，而且瓦斯、自然發(fā)火不嚴(yán)重的礦井。2）中央分列式：進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向中央，回風(fēng)井大致位于井田淺部邊界沿走向的中央，在傾斜方向上兩井相隔一段距離，回風(fēng)井的井底高于進(jìn)風(fēng)井的井底（圖41b）。 圖41 礦井通風(fēng)系統(tǒng)類型中央分列式的優(yōu)缺點：與并列式相比，這種方式安全性較高；由于多打一個直通地面的風(fēng)井，所以風(fēng)流路線短，通風(fēng)阻力小，內(nèi)部漏風(fēng)小，有利于煤炭自然發(fā)火的管理。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。建井周期較長，有時初期投資大，但以后再延深井筒、做深部通風(fēng)的準(zhǔn)備工作時，困難較小。一般適用于煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長度不大而瓦斯和自然發(fā)火較嚴(yán)重的礦井。3） 兩翼對角式：進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向的中央，回風(fēng)井位于沿淺部走向的兩翼附近。由中央的副井進(jìn)風(fēng)，兩側(cè)的回風(fēng)井回風(fēng)，風(fēng)流成對角方向流動，為了保持通風(fēng)阻力平衡，一般宜把回風(fēng)井設(shè)在兩翼邊界采區(qū)中央的淺部（圖41c）。兩翼對角式的優(yōu)缺點：由于風(fēng)流路線較短，阻力和漏風(fēng)小，所以各采區(qū)風(fēng)阻比較穩(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