寸草塔礦通風(fēng)系統(tǒng)及設(shè)備選型設(shè)計

1、中文題目：寸草塔礦通風(fēng)系統(tǒng)及設(shè)備選型設(shè)計外文題目：INCHGRASSTOWERDESIGNOFMINEVENTILATIONSYSTEMANDEQUIMENTPSELECTION畢業(yè)設(shè)計（論文）共 61 頁（其中：外文文獻及譯文19頁） 圖紙共3張 完成日期 2015年6月 答辯日期 2015年6月摘要隨著礦井的自動化程度越來越高，國家對礦井生產(chǎn)的安全性要求也越來越高。礦井的每一部分都對礦井的效益與人員安全存在直接聯(lián)系，我所做的設(shè)計是礦井中的安全生命線-通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選型。礦井通風(fēng)是煤礦生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，在井下通風(fēng)的過程中，通風(fēng)的好壞取決于井下的通風(fēng)阻力，通風(fēng)的流量和通風(fēng)機的選擇。根據(jù)原始資

2、料，本文將確定通風(fēng)系統(tǒng)，選擇通風(fēng)方式，選擇通風(fēng)機，設(shè)計通風(fēng)輔助設(shè)備。首先通過分析計算井下所需風(fēng)量和井下負壓等條件，確定礦井的網(wǎng)路特性曲線，選出通風(fēng)機。之后根據(jù)通風(fēng)機的技術(shù)參數(shù)設(shè)計出擴散器與消音器，最后畫出機房布置圖。在完成設(shè)計的過程中，要把所學(xué)知識與實際相結(jié)合，從中吸取經(jīng)驗。關(guān)鍵詞：通風(fēng)機；通風(fēng)系統(tǒng)；擴散器；消聲器AbstractAs the mine is more and more high degree of automation, the nation has higher requirement for the safety of mine production. Each sect

3、ion of the mine safety there is a direct connection for the benefit of the mine and personnel, the design of the I want to do is the mine safety lifeline - ventilation system design and equipment selection.Mine ventilation is an important link in production of coal mine, in the process of mine venti

4、lation, ventilation is good or bad depends on mine ventilation resistance and ventilation of the flow and the choice of the ventilator. According to the raw data, this article will determine the ventilation system, ventilation mode choice, choose the ventilator, the design ventilation auxiliary equi

5、pment. First through analysis and calculation the required airflow and downhole pressure conditions, determine the network characteristic of the mine, choose the ventilator. According to the technical parameters of the ventilator after designed diffuser with silencer, finally draw the room arrangeme

6、nt.Upon completion of the design process, to combine knowledge combined with practical, learn experience.Key words: The ventilator；Ventilation system；Diffuser；muffler目錄1 緒論11.1 礦井通風(fēng)在國內(nèi)與國外的研究發(fā)展現(xiàn)狀11.2 通風(fēng)設(shè)計的目的和意義11.3 通風(fēng)設(shè)計的依據(jù)和要求21.4 礦井基本概況21.4.1 井田概況21.4.2 井田地質(zhì)特征41.5 礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析81.5.1 礦井通風(fēng)設(shè)計基本任務(wù)81.5.2 礦井通風(fēng)

7、方式的選擇根據(jù)與原則81.5.3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定91.5.4 主要通風(fēng)機的工作方法101.5.5 風(fēng)井設(shè)置111.5.6掘進通風(fēng)及硐室通風(fēng)111.5.7礦井瓦斯涌出預(yù)測及礦井瓦斯等級確定112通風(fēng)系統(tǒng)計算122.1井巷通風(fēng)阻力的計算原則122.2礦井風(fēng)量122.2.1采煤工作面配風(fēng)量132.2.2挖掘工作面的分配風(fēng)量132.2.3稀釋膠輪車尾氣所需風(fēng)量132.2.4獨立通風(fēng)硐室配風(fēng)132.2.5其它巷道配風(fēng)142.3礦井通風(fēng)阻力142.4礦井通風(fēng)等積孔計算152.5 降低通風(fēng)難度的措施與方法212.5.1 通風(fēng)設(shè)施212.5.2 減小漏風(fēng)量的措施212.5.3減小風(fēng)阻方法212.6 反風(fēng)的

8、方式223礦井通風(fēng)設(shè)備選型設(shè)計233.1 設(shè)計依據(jù)233.2 礦井通風(fēng)設(shè)備選擇要求233.3 礦井主要通風(fēng)機選型243.3.1風(fēng)機風(fēng)量和風(fēng)壓的計算243.3.2確定管路特性曲線243.3.3 預(yù)選通風(fēng)機253.3.4通風(fēng)機功率的計算334 通風(fēng)機的輔助設(shè)備設(shè)計354.1 軸流式擴散器的設(shè)計354.2 消聲裝置的設(shè)計365通風(fēng)設(shè)備布置設(shè)計395.1 主通風(fēng)機房布置396結(jié)論40致謝41參考文獻42附錄A43附錄B511 緒論1.1 礦井通風(fēng)在國內(nèi)與國外的研究發(fā)展現(xiàn)狀礦井通風(fēng)的發(fā)展歷史是由自然通風(fēng)向機械通風(fēng)過度的歷史。對礦井通風(fēng)理論和應(yīng)用技術(shù)的研究始于17世紀。時經(jīng)三四百年的實踐、探索與研究，礦井

9、通風(fēng)理論、通風(fēng)設(shè)備和檢查儀表、通風(fēng)管理手段等不斷推陳出新，不斷發(fā)展完善。在未來的發(fā)展方向是：（1）在進一步深入研究井下風(fēng)流穩(wěn)態(tài)活動的同時，將更注意運用多科學(xué)理論和方法、多種技術(shù)方法進行非穩(wěn)態(tài)流動理論以及采空區(qū)滲流理論等方面研究，為研究災(zāi)變時期風(fēng)流流動特性和風(fēng)流適時控制、控制采空區(qū)漏風(fēng)、防止自然發(fā)火、尋找隱蔽火源，減少采空區(qū)有毒有害氣體涌出和提高瓦斯排放效果等提供理論依據(jù)。（2）新型自動化通風(fēng)參數(shù)測試儀表的研制將廣泛發(fā)展，微電子控制技術(shù)和微型計算機管理技術(shù)亦將進一步得到推廣應(yīng)用。（3）通風(fēng)裝備將向大型化、高效率和自動控制的方面發(fā)展。（4）深熱礦井的通風(fēng)系統(tǒng)理論和改善其環(huán)境條件的技術(shù)措施的研討將愈

10、加深入。在通風(fēng)系統(tǒng)中，通風(fēng)設(shè)備是非常重要的，通風(fēng)機的選型也是重中之重。礦井主通風(fēng)機已向具有安全可靠、高效節(jié)能、低噪、自動機械化程度高和裝卸簡便等特點的目標發(fā)展。先主要介紹下通風(fēng)機的現(xiàn)狀。（1）.國外礦井主通風(fēng)機研究現(xiàn)狀國外的通風(fēng)都是對于通風(fēng)機地調(diào)節(jié)范圍，速度性能、動態(tài)的性能和運行效率進行了很大的改革發(fā)展。調(diào)節(jié)方式有停車動葉可調(diào)和液壓動葉可調(diào),轉(zhuǎn)子的葉片是用高強度鋁合金做成, 重量較輕, 防爆防火性能好。風(fēng)機性能好, 無負偏差 ,曲線精準 ,構(gòu)造滿足需要條件, 反轉(zhuǎn)反風(fēng) ,全壓效率比較高，其維修護理與裝卸與對旋風(fēng)機相同。配帶閘閥結(jié)構(gòu)、消音器設(shè)備等 ,成套性強 , 噪音分貝小, 所占用面積較小方便

11、于場地布置。（2）.國內(nèi)礦井主通風(fēng)機研究現(xiàn)狀建國初期20幾年，國內(nèi)生產(chǎn)的礦井通風(fēng)機大部分都是仿制蘇聯(lián)BY系列70B2型號和老式的G系列通風(fēng)機?，F(xiàn)在,我國礦井主通風(fēng)機應(yīng)用的種類繁多,性能差距很大。2K系列，BD(K)系列，GAF系列，G473系列及472系列的運用率大約在90%。1.2 通風(fēng)設(shè)計的目的和意義礦井通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計好壞對煤礦的生產(chǎn)安全有非常重要的影響。礦井通風(fēng)是指連續(xù)不斷的礦井井下輸送新鮮空氣，給工作人員空氣，便于呼吸，稀釋并且外排有害有毒氣體和粉塵，改善礦井下氣候狀況的作業(yè)過程。事實驗證井下不通風(fēng)是不可以的的，完善礦井通風(fēng)對我們意義重大。礦井通風(fēng)是礦井開采工作的一個重要組成部分，是維

12、持礦井正常作業(yè)環(huán)境和安全保障的基礎(chǔ)。合理的進行礦井通風(fēng)，是預(yù)防瓦斯，粉塵，火災(zāi)事故及治理熱害，改善氣候環(huán)境條件，創(chuàng)造適宜人們安全的勞動生產(chǎn)的基礎(chǔ)手段。礦井安全生產(chǎn)的主要因素所決這礦井通風(fēng)系統(tǒng)的難易程度。依據(jù)相關(guān)主要因素把礦井通風(fēng)系統(tǒng)劃分成幾個不同的類型。按照瓦斯?jié)舛取⒚簩幼匀紶顩r和高溫等改變礦井安全生產(chǎn)的幾種因素對煤礦礦通風(fēng)系統(tǒng)的要求，為了方便管理、設(shè)計和維護，把礦井通風(fēng)系統(tǒng)分成一般型、防火型、降溫型、排出瓦斯型、防火及降溫型、排放瓦斯及防火型、排放瓦斯及降溫型、排放瓦斯與防火及降溫型這幾種，分別為1-8八個等級。依據(jù)井筒開拓方式與回采工作面的位置按安排分為中央式、混合式和對角式三種類型。為了

13、使井下風(fēng)流沿規(guī)定線路分流，就有必要在一些巷道內(nèi)安裝導(dǎo)向控制風(fēng)流的通風(fēng)設(shè)施，它分別是導(dǎo)向風(fēng)流和隔斷風(fēng)流的設(shè)備。一個完整的可運行的通風(fēng)系統(tǒng)必須包含通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，通風(fēng)動力和通風(fēng)控制設(shè)施。在發(fā)生災(zāi)害事故時，通風(fēng)技術(shù)又是控制、縮小、撲滅災(zāi)害必不可少的行之有效的基本措施。通風(fēng)的好壞與井下生產(chǎn)人員的健康安全以及礦井的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益直接掛鉤。1.3 通風(fēng)設(shè)計的依據(jù)和要求寸草塔礦通風(fēng)系統(tǒng)及設(shè)備選型設(shè)計是在學(xué)過流體機械相關(guān)課程后，安排工作生產(chǎn)實習(xí)后開始的，目的是提前適應(yīng)工作環(huán)境和性質(zhì)，應(yīng)用自己所學(xué)習(xí)的知識，并在設(shè)計中找到不足和進步的機會，加強自身學(xué)習(xí)、自省和總結(jié)。設(shè)計時依據(jù)煤炭工業(yè)技術(shù)政策、煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范、

14、煤礦安全規(guī)程以及國家制定的其他有關(guān)煤炭工業(yè)的相關(guān)政策要求，做到剖析論述清晰、論據(jù)準確，同時用可以運作的先進技術(shù)，努力使自己的設(shè)計成為可行的。1.4礦井基本概況1.4.1 井田概況（1）位置寸草塔井田坐落在內(nèi)蒙古自治區(qū)伊克昭盟伊金霍洛旗境內(nèi)。地理坐標東經(jīng)10959481100352北緯： 392743 393028。東以ZK3910、ZK4710、201鉆孔連線及烏蘭木倫河岸為界。西至205B61、ZK39111007鉆孔之中點的連線。南至第10勘探線以南0.3km處，其北、西部均為布爾臺普查區(qū)。南與寸草塔一井田相連，南北走向5.3km，東西方向傾向?qū)?km，占地面積18.2km2，平面上大致為

15、一矩形。（2）交通伊金霍洛旗所在地阿騰席熱鎮(zhèn)為井田附近最大城鎮(zhèn)，距離本井田30km。該鎮(zhèn)公路交通較發(fā)達，南距陜西省榆林市176km，北距東勝市39km均為柏油路面。阿鎮(zhèn)馬家塔柏油公路及目前建設(shè)的高等級公路在井田附近通過。此外，與京包、包蘭鐵路相接的包頭東勝神木鐵路沿烏蘭木倫河?xùn)|岸在本井田東側(cè)通過?？傊绮菟V井交通方便。（3）自然地理寸草塔井田位于陜北黃土高原之北部，海拔標高一般為12001300m。最高點位于井田西南部邊緣為1378m，海拔最低位置在井田東南部烏蘭木倫河岸1174m，最大高差204m，整個井田為西北方位高、東南方位低之坡狀地形。本區(qū)屬于干燥多風(fēng)半沙漠的高原大陸性氣候，降水量

16、小而蒸發(fā)大，冬季嚴寒漫長。一般10月份開始結(jié)冰，次年5月初解凍。最厚凍土層厚度可達1.71m（77年2、3月）。區(qū)內(nèi)多風(fēng)，冬、春兩季風(fēng)力較大，月平均風(fēng)速2.25.2m/s，夏季風(fēng)力較小。月平均風(fēng)速1.33.9m/s。最大速度可達到24m/s。根據(jù)中國地震烈度劃分結(jié)果，本區(qū)地震烈度小于度，地震動峰值加速度（g）為0.05，為弱震預(yù)測區(qū)，本區(qū)歷史上亦無破壞性地震記載。井田范圍內(nèi)溝谷很多，但無常年地表徑流，雨季地表徑流增多，但歷時較短。井田附近的唯一常年地表徑流是烏蘭木倫河，它的水流量被大氣降水控制，夏天秋天較多，冬天春天較少。（4）電源條件井田周圍有布爾臺的110kV變電所及松定霍落的110kV變

17、電所。松定霍落主變?nèi)萘繛?10+120MVA，一回110kV電源線路來自大柳塔，線路長度為27km，導(dǎo)線為LGJ-185和LGJ-300；另一回110kV電源線路均來自布爾臺110kV變電所。（5）水源條件礦井的位置坐落在東烏蘭木倫與西烏蘭木倫河公聶爾蓋溝相交的位置的下游的西方邊緣。河水受氣候和雨量控制，地表常年有水，此處位置是三條河相交處的下方，其中的烏蘭木倫河水量最大，可以用于礦井取水。（6）小窯分布情況寸草塔所屬井田東南部為神東煤炭公司石圪臺煤礦，石圪臺煤礦采用旺格維利法采煤，2003年產(chǎn)量已達1.70Mt。本礦四周沒有小煤窯開采，周邊各個煤礦與寸草塔煤礦邊界清楚，井田邊界皆都有界煤柱隔

18、絕。（7）區(qū)內(nèi)經(jīng)濟狀況寸草塔礦井位于伊金霍洛旗境內(nèi)，境內(nèi)近幾年工業(yè)有了較大的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品主要有煤炭、羊絨、食品、燒堿、化工及藥材等，農(nóng)牧業(yè)機具生產(chǎn)也有一定的規(guī)模。最近幾年，礦區(qū)的大力發(fā)展建設(shè)，極大的帶動了地方工商業(yè)的發(fā)展，國民經(jīng)濟有了較大的提高，其中神東公司所轄的上灣礦井、補連塔礦井、烏蘭木倫礦井產(chǎn)量均在10.0Mt/a以上。投資百億元以上的煤化油項目正建設(shè)中，從而帶動了本地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，交通運輸、電力條件均得到了很大改善。1.4.2 井田地質(zhì)特征（1）區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造鄂爾多斯地臺向斜總的地形構(gòu)造表現(xiàn)極其平緩，井田基本上是一單斜地質(zhì)構(gòu)造。煤田北邊巖石層走向近東西、傾向北。傾角12，局部地段35

19、，到達西部塔拉溝附近。砂巖產(chǎn)狀慢慢加大，一般58左右。（2）井田地層及地質(zhì)井田內(nèi)距離地表出露及鉆孔揭露地層自下而上分為：三迭系延長組（T3Y）該區(qū)地層為本區(qū)勘探的最終層位，地表無出露，鉆孔揭露為一套灰綠、黃綠、及棕灰色粗中砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)。厚度不全，與上伏地層呈假整合接觸。為本區(qū)主要含煤地層。全組厚度122.56233.12m，一般193.38m左右。中侏羅統(tǒng)直羅組（J2Z）：根據(jù)巖性沉積特征又分為兩個巖段：一巖段(J2Zt)：位于直羅組下部，井田內(nèi)無出露。巖性為灰、青灰色中細粒砂巖，厚度33.3784.25m，平均42.73m。二巖段(J2Zt)：位于直羅組上部，出露于井田北部第2勘探線以北的

20、零星沖溝中。厚度9.01125.96m，平均62.61m，與上狀地層呈不整合接觸。上侏羅下白堊統(tǒng)志丹群（J3K121）本組地層出露于本區(qū)南部，巖性為層狀細粒砂巖，發(fā)育斜層理及交錯層理；中部為一套深灰色，灰白色及淺紫紅色含礫粗粒砂巖。厚度0104.05m，平均42.49m，與上伏地層呈不整合接觸。第三系上新統(tǒng)（K2）本區(qū)南部零星出露，巖性為砂質(zhì)粘土、細粒砂巖及砂質(zhì)泥巖。厚度650.71m，平均11.64m，與上伏地層呈不整合接觸。第四系（Q）該地層遍布全區(qū)，大部出露在平緩山脊、山坡、沖溝及河谷階地，主要為：沖洪積物（Q4el+pl）：出露于沖溝、河谷地帶、成份由各種粒度的砂、砂土及亞砂土組成。風(fēng)

21、積砂（Q4el）：區(qū)內(nèi)廣泛出露，成份由灰黃色的各種粒度的砂巖屑，砂土組成。殘積坡物及其它（Q3+4）：主要由殘積、坡積的沙土，礫石和風(fēng)積黃土組成，黃土垂直節(jié)理局部發(fā)育，厚度032m，一般10m左右。本區(qū)位于鄂爾多斯向斜東勝隆起區(qū)東南部邊緣地帶，地形為南西方向傾斜的單一構(gòu)造，巖層走向NW25SN。傾向S65W傾角一般1-3，局部產(chǎn)狀可達5，具很寬的緩緩的波浪狀起伏，區(qū)內(nèi)褶曲，斷裂不發(fā)育，也未有巖漿活動的跡向。(3)含煤地層本區(qū)煤系地層是在陸相環(huán)境形成，厚度在123.56233.12m，一般193.38m左右。煤層總厚為10.2222.34m，一般15.70m，含煤系數(shù)2.1%。區(qū)內(nèi)煤系地層含5個

22、煤組，參加儲量計算的有10個煤層，它們自上而下分別為：21中煤層2煤組 22上煤層 3煤組31煤層22中煤層41中煤層 51煤層 61中4煤組 5煤組 6煤組 41下煤層 52煤層 62中現(xiàn)就主要可采煤層的發(fā)育情況簡述如下：21中煤層：位于侏羅系延安組第三巖段上部，煤厚02.40m，平均1.07m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，一般不含夾矸，向西南變薄，趨于尖滅，屬對比基本可靠的不穩(wěn)定煤層，距22上煤層6.6025.81m，平均16.00m。22上煤層：位于侏羅系延安組第三巖段中部，煤厚03.24m，平均1.27m，厚度變化大，一般含12層夾矸，夾矸厚0.060.78m，僅在井田東北部局部可采，可采面積4.5

23、0km2，屬于不穩(wěn)定煤層。距22中煤層2.2520.44m，平均8.99m。22中煤：位于侏羅系延安組第三段下部，主要分布于井田東北部，厚度03.09m ，平均1.49m ，局部含夾矸一層，夾矸厚00.25m，局部可采，面積7.20km2，結(jié)構(gòu)簡單，屬對比基本可靠的不穩(wěn)定煤層。距31煤層28.1146.58m，平均36.48m。3-1煤層：為3煤組主體煤層。結(jié)構(gòu)簡單，常以單層出現(xiàn)。屬于較穩(wěn)定煤層。煤厚0.923.64m，平均2.76m。距4-1煤層17.0745.80m，平均29.49m。4-1中煤層：屬與穩(wěn)定較穩(wěn)定煤層，從第4勘探線至第10勘探線出現(xiàn)4-1下分層。煤層相對變薄，但變化有規(guī)律。

24、該煤層全地區(qū)可以開采，厚度1.083.90m。在深部與5-1煤層合并，最底部距離5-1煤層039.08m，平均距離為28.10m。5-1煤層位于5煤組上部，屬于穩(wěn)定較穩(wěn)定煤層，厚度幾乎沒有變化，煤層全地區(qū)可以開采，煤層厚度1.453.00m，平均2.23m，與5-2煤層相距7.9519.30m，平均距離為13.24m。6-2中煤層：位于6煤組下部，屬穩(wěn)定煤層，煤層厚度幾乎不變，基本全區(qū)可采，僅1003號孔厚度變薄，為0.36m，其余厚度1.023.51m，平均2.07m。各個可以采掘的煤層特征見表1-1。表1-1煤層特征表Tab.1-1 coal seam characteristics煤層號

25、煤層厚度（m）煤層間距（m）頂板巖性底板巖性穩(wěn)定性可采性容重(t/m3)最大最小平均最大最小平均2-1中0.002.401.07中、粗、細粒粉砂巖粉砂巖、砂質(zhì)泥巖不穩(wěn)定局部可采1.366.6025.812-2上0.003.241.2716.0細砂巖砂質(zhì)泥巖粉砂巖不穩(wěn)定局部可采1.342.2520.442-2中0.003.091.498.99粉砂巖砂質(zhì)泥巖砂質(zhì)泥巖、粉砂巖不穩(wěn)定局部可采1.3428.1146.583-10.923.642.7636.4817.9745.80中細粉砂巖砂質(zhì)泥巖、粉砂巖穩(wěn)定較穩(wěn)定全區(qū)可采1.314-1中1.034.502.4929.490.0039.09砂質(zhì)泥巖、粉砂

26、巖砂質(zhì)泥巖、細粉砂巖穩(wěn)定較穩(wěn)定全區(qū)可采1.274-1下0.501.881.3528.107.9519.30細粉砂巖砂質(zhì)泥巖不穩(wěn)定局部可采1.255-11.453.002.4613.249.0422.64細粉砂巖砂質(zhì)泥巖砂質(zhì)泥巖、細粉砂巖穩(wěn)定較穩(wěn)定全區(qū)可采1.285-20.001.500.7913.249.0422.64砂質(zhì)泥巖、泥巖砂質(zhì)泥巖、細粉砂巖不穩(wěn)定局部可采1.296-1中0.682.111.4413.679.6422.92較穩(wěn)定大部可采1.306-2中0.363.512.0713.356泥巖、細砂巖砂質(zhì)泥巖、粉砂巖較穩(wěn)定大部可采1.29（4）煤質(zhì)灰分：除了2-1中、2-2上、2-2中煤

27、層灰分產(chǎn)率較高，平均值大約在10%，其它煤層灰分多集中于小于10%的區(qū)間里，大于10%的少數(shù)點呈零星分布，變化無規(guī)律，3-1原煤3.65%12.71%，平均7.00%，精煤2.75%4.39%，平均3.66%，4-1原煤5.06%16.23%，平均7.52%，精煤2.47%4.23%，平均3.54%，5-1原煤3.20%13.02%，平均6.30%，精煤2.69%4.72%，平均3.35%，6-2中原煤4.22%12.18%，平均7.56%，精煤3.18%4.61%，平均3.34%。揮發(fā)分：每個開采工作面揮發(fā)分大部分都在37%以下，屬中高揮發(fā)分煤。硫分：原煤全硫大約0.53，應(yīng)屬于低硫煤。磷分

28、：原煤含有磷分大約0.004,應(yīng)屬與特低磷煤。發(fā)熱量：影響本區(qū)煤發(fā)熱量的主要因素是灰分產(chǎn)率，二者成反比關(guān)系。原煤發(fā)熱量一般在65007500kcal/kg。（5）瓦斯和煤塵全區(qū)施工瓦斯樣鉆孔7個。甲烷含量為0.010.53ml/g.r，二氧化炭含量0.09-0.26m3/t，從野外記錄看大部分煤樣解吸量很小或無解吸量。本井田各煤層中瓦斯成分主要為氮氣(N2)，波動范圍43.77%96.18%,一般80%左右；甲烷(CH4)0.56%51.51%，一般18%左右；二氧化碳(CO2)2.95%37.83%，一般9%左右。本礦井所在地區(qū)的瓦斯含量較，屬于低瓦斯礦井。影響煤塵爆炸性主要因素是揮發(fā)份，越

29、高爆炸性越強，本井田各煤層揮發(fā)分較高，均在30%以上。據(jù)401、403、703、901四個鉆孔各煤塵爆炸性試驗表明，本井田煤塵有爆炸危險，火焰長度一般大于400mm，抑制巖粉量為5070%。各個工作面存在爆炸危險。（6）根據(jù)鉆孔及簡選樣燃點本區(qū)煤層自燃趨勢以易自燃為主。寸草塔煤層屬于易自燃煤層。1.5礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析1.5.1 礦井通風(fēng)設(shè)計基本任務(wù)礦井井下通風(fēng)設(shè)計的任務(wù)是依據(jù)礦井開采要求，根據(jù)開采方案和挖掘煤巖方法等一些生產(chǎn)條件，設(shè)計一個經(jīng)濟化，安全化，可信任地井下通風(fēng)的可行系統(tǒng)，讓通動力機械-風(fēng)網(wǎng)絡(luò)-調(diào)度控制設(shè)施緊密配合，把新空氣送入井下并且分配到井下每一個位置，將有害有毒氣體與粉塵的濃度降

30、低一邊排出井外，為煤礦的安全開采做重要保障。1.5.2 礦井通風(fēng)方式的選擇根據(jù)與原則（1）礦井通風(fēng)方式的選擇主要影響因素煤層賦存的狀，礦井總開拓的布置，井下自燃的可能性和瓦斯?jié)舛鹊拇笮?，礦井地形與設(shè)施露風(fēng)狀況。（2）礦井通風(fēng)方式選擇的選擇依據(jù)礦井簡介和基礎(chǔ)資料：例如瓦斯含量的等級及涌出量、煤層自然發(fā)火傾向性，還有煤塵的爆炸性等；礦井各工作面水平標高。礦井的開拓方式、初期采區(qū)布置。采礦進度計劃圖。井巷的支護方式與巷道面積大小。（3）井下通風(fēng)方式的選擇原則每個礦井必須有完整獨立的井下通風(fēng)體系。進風(fēng)井不應(yīng)兼做提升設(shè)備的井筒。各個生產(chǎn)工作面和采區(qū)必須開拓單獨的回風(fēng)巷道，便于分區(qū)獨立通風(fēng)。具有反風(fēng)功能，

31、能實現(xiàn)10分鐘內(nèi)反風(fēng)成功。內(nèi)外部漏風(fēng)少，通風(fēng)動力少，通風(fēng)費用低。爆破材料所堆積的硐室必須有單獨的通風(fēng)系統(tǒng)。多風(fēng)機抽出式通風(fēng)時，總進風(fēng)道的斷面不宜過小，應(yīng)降低通風(fēng)網(wǎng)路段的阻力。1.5.3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定本井田各煤層中瓦斯成分主要氮氣(N2)，波動范圍43.7796.18%,一般80%左右，甲烷(CH4)0.5651.51%，一般18%左右，二氧化碳(CO2)2.9537.83%。一般9%左右，所以寸草塔礦屬于氮氣沼氣帶，是低瓦斯礦井。寸草塔礦井煤層含揮發(fā)分較高，均在30%以上。據(jù)401、403、703、901四個鉆孔各煤塵爆炸性試驗表明，本井田煤塵有爆炸危險。本井田主要為不粘煤，含有揮發(fā)分高

32、，所以屬于易燃煤層，根據(jù)包頭萬水泉精煤運銷公司的調(diào)查結(jié)果，煤堆積一個月左右即有自燃著火現(xiàn)象。本礦井各煤層還原樣燃點T1為294328C，原煤樣燃燒溫度與氧化樣燃燒溫度相差T1-3為1044 C，屬易自燃煤。依據(jù)寸草塔礦井實測資料，恒溫帶深度為4080m，地溫為14.6714.72，80m以下地溫波動大，最高地溫梯度為2.8/100m，最大深度320m時的地溫為21.9 C，地溫正常，對礦井不造成危害。因為本井田面積較小，結(jié)合礦井的開拓、開采布置，通風(fēng)系統(tǒng)選用中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)。其中主斜井進風(fēng)和膠輪車斜井進風(fēng)，回風(fēng)斜只用于井回風(fēng)。1.5.4 主要通風(fēng)機的工作方法礦井所用的通風(fēng)機的工作方式主要有壓

33、入式、抽出式，還有壓抽混合式等三種方式。 (1)抽出式通風(fēng)的應(yīng)用條件及優(yōu)缺點分析適用于開采工作面大和走向較長的煤礦。井下風(fēng)流處于負壓狀態(tài)，若主要通風(fēng)積因故停止運轉(zhuǎn)時，井巷風(fēng)流會升高，阻止采空區(qū)瓦斯向工作面涌出，利于安全生產(chǎn)?；仫L(fēng)系統(tǒng)不嚴密時易造成短路西風(fēng)，通風(fēng)時提升井處于進風(fēng)狀態(tài)。瓦斯均勻涌出，各工作面的污風(fēng)向回風(fēng)道集中，管理方便，控制可靠。（2）壓入式通風(fēng)的應(yīng)用條件及優(yōu)缺點分析風(fēng)流不收污染，風(fēng)質(zhì)好，主井處于回風(fēng)狀態(tài)。風(fēng)路多，風(fēng)流分散，進風(fēng)線路漏風(fēng)大，管理困難。風(fēng)阻大，風(fēng)量調(diào)節(jié)困難。壓力梯度較小，受自然風(fēng)流影響較大。通風(fēng)機使井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)，通風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)時，風(fēng)流壓力會降低，有可能使采空區(qū)

34、瓦斯的涌出量增大。（3）壓抽混合式通風(fēng)的應(yīng)用條件及優(yōu)缺點分析混合式通風(fēng)是將壓入式和抽出式兩種通風(fēng)方式的聯(lián)合運用，兼有兩者的優(yōu)點，其中壓入式向工作面共新風(fēng)，抽出式從工作面排出污風(fēng)?；旌鲜酵L(fēng)的主要缺點所需設(shè)備較多，管理困難。同時降低了壓入式和抽出式兩列風(fēng)筒重疊段巷道的風(fēng)量，而且當(dāng)掘進巷道段面大時，風(fēng)速就更小，此段巷道附近極易瓦斯層狀積聚。終上所述抽出式主要通風(fēng)機會使井下風(fēng)流處于負壓狀態(tài)，一旦主要通風(fēng)機因故障停止運轉(zhuǎn)，井下的風(fēng)流壓力會提高，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全。而壓入式主要通風(fēng)機會使井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)，當(dāng)主要通風(fēng)機停轉(zhuǎn)時，風(fēng)流壓力則降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加。而且，采用

35、壓入式通風(fēng)時，須在礦井總進風(fēng)的路線上設(shè)置若干構(gòu)筑物，會使通風(fēng)管理工作比較困難，漏風(fēng)也較大。所以，礦井通風(fēng)方式采用抽出式。1.5.5 風(fēng)井設(shè)置本井田開采面積不大，約16.2km2。礦井目前有三個斜井井筒，其中主、副斜井為進風(fēng)井筒，風(fēng)井為專用的回風(fēng)井筒。根據(jù)本次技改的礦井開拓布置，礦井新鑿一個膠輪車斜井井筒和一個膠帶輸送機主斜井，全部技改工程完成后，礦井現(xiàn)有的三個井筒將保留一個回風(fēng)井筒，其余的兩個斜井井筒予以封閉。1.5.6掘進通風(fēng)及硐室通風(fēng)綜合礦井開采條件，巷道掘進采用局部通風(fēng)機壓入式通風(fēng)。每個掘進工作面配備23臺局部通風(fēng)機（掘進雙巷時配備2臺、掘進三巷時配備3臺），另外每個掘進工作面均備用一臺

36、局部通風(fēng)機。井下主變電所、充電硐室采用獨立通風(fēng)，其它硐室采用串聯(lián)通風(fēng)或擴散通風(fēng)。1.5.7礦井瓦斯涌出預(yù)測及礦井瓦斯等級確定本礦井各煤層瓦斯含量較低，但產(chǎn)量很大。綜合考慮各礦井首采煤層埋藏深度、賦存條件、開拓方式及開采工藝、生產(chǎn)規(guī)模及礦井通風(fēng)方式等因素。通過對回采工作面瓦斯涌出量、回采工作面的瓦斯涌出總量、礦井瓦斯涌出量預(yù)測、掘進工作面瓦斯涌出量預(yù)測以及對生產(chǎn)盤區(qū)相對瓦斯涌出量的預(yù)測，最終預(yù)測出礦井本井田各煤層中瓦斯成分主要氮氣(N2)，波動范圍43.7796.18%,一般80%左右，甲烷(CH4)0.5651.51%，一般18%左右，二氧化碳(CO2)2.9537.83%。一般9%左右，故本

37、井田屬氮氣沼氣帶，屬于低瓦斯礦井。2通風(fēng)系統(tǒng)計算2.1井巷通風(fēng)阻力的計算原則如果礦井的服務(wù)年限小于1020年，可選擇在達到設(shè)計產(chǎn)量以后的通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個時期內(nèi)的最大(長)通風(fēng)路線進行計算，得到和hr,min和hr,max則可使所選通風(fēng)機滿足于通風(fēng)容易和困難時期的要求。如果礦井的服務(wù)年限為3050年，則可只選擇在達到設(shè)計產(chǎn)量后的1525年內(nèi)的通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個時期最大(長)通風(fēng)路線進行計算，得到，可使所選通風(fēng)機滿足于該時期內(nèi)的通風(fēng)容易和困難時期的要求。繪制礦井在通風(fēng)容易與通風(fēng)困難兩個時期內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)示意圖和網(wǎng)絡(luò)圖?？紤]外部漏風(fēng)的影響，風(fēng)機風(fēng)量與風(fēng)井總回風(fēng)量的關(guān)系為：式中，風(fēng)井沒有提升任

38、務(wù)時取1.1?？刂朴嬎愠龅牡V井總阻力不能超過3434Pa，否則，需要對某些局部巷道采取降低風(fēng)阻的措施。條件許可時，可以通過網(wǎng)絡(luò)解算來計算礦井的總阻力。2.2礦井風(fēng)量本礦井為低瓦斯大型礦井，機械化程度高，生產(chǎn)集中，故礦井所需風(fēng)量采用分別計算法計算，計算公式如下：Q=（Q采+Q掘+Q硐+Q膠+Q其他）K通（2-1）式中：Q 礦井總風(fēng)量，m3/s；Q采采煤工作面需風(fēng)量之和，m3/s；Q掘掘進工作面需風(fēng)量之和，m3/s；Q硐井下獨立通風(fēng)硐室需風(fēng)量之和，m3/s；Q膠稀釋膠輪車尾氣所需風(fēng)量，m3/s；Q其他井下其它地點需風(fēng)量之和，m3/s；K通礦井通風(fēng)系數(shù)，初期取1.2，后期取1.25。2.2.1采煤工

39、作面配風(fēng)量由于煤層瓦斯含量較小，回采工作面的瓦斯涌出量也較小，故回采工作面的配風(fēng)主要按創(chuàng)造良好的工作條件以及保證巷道內(nèi)最低風(fēng)速的要求來確定。礦井初期配備一個3-1煤綜采工作面，后期為解決煤層的壓茬關(guān)系，需要在2煤組中再布置一個薄煤層綜采工作面，屆時全礦井共有兩個綜采工作面。根據(jù)國內(nèi)高產(chǎn)高效礦井綜采工作面的配風(fēng)實踐，3-1煤綜采工作面每個配風(fēng)15m3/s，后期開采2煤組煤層時，考慮到煤層厚度較小，每個綜采工作面配風(fēng)10m3/s。初期：Q采=151=15m3/s后期：Q采=151+101=25m3/s2.2.2挖掘工作面的分配風(fēng)量根據(jù)設(shè)計委托書要求，礦井初期共配備三個綜合機械化掘進工作面，后期開采

40、2煤組煤層時，增加一個掘進工作面。按掘進工作面配備的局部扇風(fēng)機性能，綜掘工作面配風(fēng)量為8.5m3/s。初期：Q掘=8.53=25.5m3/s后期：Q掘=8.54=34m3/s2.2.3稀釋膠輪車尾氣所需風(fēng)量根據(jù)冶金礦山安全規(guī)程規(guī)定及參照國內(nèi)外使用柴油車單位供風(fēng)量，膠輪車單車配風(fēng)量2.0 m3/s。按5輛膠輪車同時運行配風(fēng)。Q膠2.0510m3/s2.2.4獨立通風(fēng)硐室配風(fēng)由于井下開采的機械化程度很高，井下爆炸作業(yè)量很少，因此井下設(shè)立爆破材料發(fā)放硐室。Q硐313m3/s2.2.5其它巷道配風(fēng)其它巷道配風(fēng)的配風(fēng)量按上述配風(fēng)量的3%5%取值，本次設(shè)計粗取5%。初期：Q其他=（15+25.5+10+3

41、）0.05=2.7(m3/s)后期：Q其他=（25+34+10+3）0.05=3.6(m3/s)故全礦井的總體通風(fēng)量為：初期：Q=（Q采+Q掘+Q硐+Q膠+Q其他）K通=（15+25.5+10+3+2.7）1.267.4m3/s后期：Q=（Q采+Q掘+Q硐+Q膠+Q其他）K通=（25+34+10+3+3.6）1.2594.5m3/s終上所述的計算結(jié)果為，礦井初期總風(fēng)量取68m3/s，后期總風(fēng)量取95m3/s。按各用風(fēng)地點需風(fēng)量進行礦井風(fēng)量分配，首先按照各回采工作面、掘進工作面等按需風(fēng)量進行風(fēng)量分配，然后從礦井總風(fēng)量中減去各回采面、掘進面、硐室用風(fēng)量，余下的風(fēng)量按一定比例分配到其它用風(fēng)地點，用于

42、維護巷道和保證行人安全。通過驗算，各用風(fēng)地點的風(fēng)量和風(fēng)速均滿足煤礦安全規(guī)程的要求，能保證井下各處瓦斯?jié)舛取⒂泻怏w濃度不超過煤礦安全規(guī)程的規(guī)定。2.3礦井通風(fēng)阻力礦井通風(fēng)阻力為巷道摩擦阻力與局部阻力之和，摩擦阻力根據(jù)下式計算：（2-2）式中：hi井巷摩擦阻力，Pa；ai井巷摩擦阻力系數(shù)， kgs2m4；pi井巷凈周長，m；Li井巷（風(fēng)道）長度，m；Si井巷凈斷面積，m2；Qi井巷中通過的風(fēng)量，m3/s。局部通風(fēng)阻力一般按礦井摩擦通風(fēng)阻力的10計取。礦井初期和后期的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)見圖2-1、圖2-2。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果見表2-2、2-3。礦井最小、最大摩擦通風(fēng)阻力分別為507.72Pa和1031.21P

43、a。考慮礦井局部通風(fēng)阻力后，礦井最小、最大總的通風(fēng)阻力分別為558.5Pa和1134Pa。2.4礦井通風(fēng)等積孔計算用礦井總風(fēng)阻表示礦井通風(fēng)難易程度不夠形象,且單位復(fù)雜,因此常用礦井等積孔作為衡量礦井通風(fēng)難易程度的指標。與礦井風(fēng)阻R指標類似，礦井通風(fēng)等積孔A也不是一個獨立的指標。礦井通風(fēng)等積孔A是20世紀40年代由前蘇聯(lián)學(xué)者提出來的，用它可以現(xiàn)象的表示礦井通風(fēng)難易程度，是反映礦井通風(fēng)難易的理想的綜合性指標：假定在無限空間有一薄壁，在薄壁上開一面積為A(m2)的孔口，當(dāng)孔口通過的風(fēng)量等于礦井風(fēng)量，而且孔口兩側(cè)的風(fēng)壓差等于礦井通風(fēng)阻力時，則孔口面積A稱為該礦井的等積孔。計算公式為：（2-3）式中：A

44、礦井通風(fēng)等積孔，m2；Q礦井風(fēng)量，m3s；h礦井通風(fēng)負壓，Pa。經(jīng)計算，礦井初期、后期的通風(fēng)等積孔分別為3.42m2和3.36m2。根據(jù)積孔大小，查找表4-1，即可知道衡量礦井通風(fēng)難易程度的指標，本礦井屬于通風(fēng)容易礦井。表2-1礦井通風(fēng)難易程度劃分方法Tab.2-1 Mine ventilation ease partition method礦井通風(fēng)難易程度礦井風(fēng)阻R， Ns2/m8通風(fēng)等積孔A，m2容易2中等0.3531.41212困難1.4121圖2-1 礦井初期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖Fig.2-1 Early the mine ventilation network diagram圖2-2 礦井后期

45、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖Fig.2-2 Late the mine ventilation network diagram表2-2礦井初期通風(fēng)負壓計算結(jié)果表Tab.2-2 Mine ventilation early negative pressure calculation result table巷道編號風(fēng)量(m3/s)風(fēng)速(m/s)凈斷面積(m2)摩擦阻力(Pa)節(jié)點負壓(Pa)巷道風(fēng)阻(k)巷道起點末點編號119.991.4014.30-28.940.000.00738601382-19.991.6712.003.71-32.650.0009463238348.012.5518.80-32.65-3

46、3.950.001444612455.232.9418.80-1.30-35.420.000043323512.771.2810.00-1.45-36.160.000907523965.921.015.86-0.16-42.360.0004552339749.312.6218.80-1.48-67.190.0000619348-18.691.8710.001.32-75.400.0003850439938.922.0718.80-0.74-75.490.0000495451038.922.5915.00-31.04-335.830.0020897571135.922.3915.00-8.20-

47、337.000.0006485781233.892.2615.00-54.37-129.760.00482808121328.891.9315.00-16.63-203.410.002032112161411.860.7915.00-0.20-205.300.000144116171517.031.1415.00-5.66-142.560.001988816231612.030.8015.00-0.79-146.390.000554923241729.081.9415.00-6.94-146.590.0008363461829.082.1513.50-33.13-177.790.0039945

48、691928.112.0813.50-67.07-154.740.00865489152019.971.4813.50-10.23-152.790.00261551520212.970.2213.50-0.05-155.790.0005802202422-17.001.1315.001.96-156.920.000690319202317.001.1315.00-1.13-152.050.000398221222422.001.4715.00-1.62-152.840.00034132240258.140.5415.00-12.75-155.210.01960561526266.860.461

49、5.00-8.62-155.310.01870661725276.860.4615.00-0.10-160.820.00021622526續(xù)表2-2礦井初期通風(fēng)負壓計算結(jié)果表Tab.2-2 Mine ventilation early negative pressure calculation result table巷道編號風(fēng)量(m3/s)風(fēng)速(m/s)凈斷面積(m2)摩擦阻力(Pa)節(jié)點負壓(Pa)巷道風(fēng)阻(k)巷道起點末點編號2815.000.8318.00-5.51-387.650.0024963262729-15.001.0015.0042.59-387.370.0193024132

50、73020.001.3315.00-1.90-392.430.0004836131431-37.002.4715.0019.25-396.900.0014341184032-42.002.8015.0027.51-399.420.0015905141833-62.004.1315.00130.52-404.710.003462610143430.362.0215.00-1.18-407.940.000130410113533.362.2215.00-50.65-406.170.004641211283634.642.3115.00-51.54-432.620.0043804102937-9.331.416.620.29-507.720.000335728293825.313.826.62-5.06-28.940.000805729303925.313.826.62-4.47-34.100.000711730314025.313.826.62-9.28-158.540.001477231354142.696.456.62-11.760.000658028324219.572.966.62-5.300.001