05第五章通风和安全

【太西煤集团民勤实业有限公司红沙岗二号井初步设计】【第五章通风和安全】兰州煤矿设计研究院-72-第五章通风和安全第一节概况一、瓦斯赋存情况分析根据地勘报告对部分钻孔可采煤层作瓦斯采样,未解吸出瓦斯。由自然瓦斯成分可知，所有样品的瓦斯都属于氮气带，只有个别样品属于氮气－甲烷带。1.影响瓦斯赋存的主要地质因素（1)煤的变质程度本区煤的变质程度较低，镜质组反射率(Rmat)只有0.53%～0.605%，属烟煤Ⅰ阶段，煤类长焰煤。累计产生的瓦斯气体很少，只占褐煤—焦煤阶段的3%左右。本区煤的显微组分以镜质组占绝时优势，而镜质组只有到达肥煤—焦煤阶段才大量生气。从省内外煤矿来看，长焰煤的矿井一般均为低瓦斯矿。煤变质程度低是因为在地史过程中，煤层没有接受时间较长且温度较高的变质作用，其原因可归咎于区域地温低和埋藏史。本区中侏罗统含煤地层的上覆地层主要为上侏罗统沙枣河组(最大厚度约900m)，在其后的1.5亿年中只有渐新世晚期有过细薄的沉积，大部分时间处于既不隆起剥蚀又未处于深坳中。【太西煤集团民勤实业有限公司红沙岗二号井初步设计】【第五章通风和安全】兰州煤矿设计研究院-73-（2)上覆地层厚度及透气性煤层的上覆地层包括青土井组上段和沙枣河组，平均厚度550m。总的透气性较差，有利于瓦斯赋存，但上覆地层厚度较小，瓦斯容易散失。（3)地质构造本井田为一倾向北西的单斜构造，倾角10°～30°，浅部受断层影响变陡。地质构造的这一特点有利于瓦斯的逸散。井田内断裂较少，均为压性递断层，则有利于瓦斯的保存。（4)煤的割理煤中割理是指内生裂隙，是煤层气评价的指标之一。本区煤层虽然以镜质组为主，但因变质程度低，割理并不发育，即瓦斯在煤中的渗透性较差，不利于瓦斯的运移和聚集。根据临近西大窑矿区生产矿井的煤层实测结果都为低瓦斯矿井，初步确定本井田的煤层属低瓦斯煤层。本矿井相对瓦斯涌出量暂按3.6m3/t计算。虽然本井田瓦斯含量较低，但存在煤层属自燃、煤尘易爆炸，具有油页岩等许多不利因素，因此在未来矿井开采过程中仍需做好通风和瓦斯检测工作，以防患于未然。矿井瓦斯应在矿井建设期间重新鉴定，确定瓦斯等级，以利于采取防治措施。二、煤尘井田内各开采煤层煤尘经试验爆炸性指数分别为37、37、32，【太西煤集团民勤实业有限公司红沙岗二号井初步设计】【第五章通风和安全】兰州煤矿设计研究院-74-均有爆炸危险性。三、煤的自燃煤1-1、煤4-2、煤6属易自燃煤层，发火期不详。四、地温根据地勘报告，本矿井浅部属地温正常区。井田深部各煤层都存在范围较大的一级热害区和二级热害区。第二节矿井通风一、通风方式、通风系统1、通风方式矿井通风方式为机械抽出式。2、通风系统根据矿井的开拓布置方式，通风系统为中央并列式。副井、主井进风，一号风井、二号风井回风。二、风量及负压计算1、矿井风量根据《煤矿安全规程》第103条规定，矿井总风量计算如下：（一）按井下同时工作的最多人数计算Q=4NK式中：N——井下同时工作的最多人数，123人；K——矿井通风系数，取1.25；Q=4×123×1.25【太西煤集团民勤实业有限公司红沙岗二号井初步设计】【第五章通风和安全】兰州煤矿设计研究院-75-=10.3m3/s（二）、按采煤、掘进、硐室及其他用风地点实际需要风量总和计算：Q=（ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其他）K式中：ΣQ采——采煤工作面实际需要风量的总和，m3/s；ΣQ掘——掘进工作面实际需要风量的总和，m3/s；ΣQ硐——硐室实际需要风量的总和，m3/s；ΣQ其他——其他地点需要风量的总和，m3/s。1.采煤工作面实际需要风量以采煤工作面回风巷瓦斯浓度≤1%为标准，且应低于最高风速4m/s。Q采=100×q×k采式中：q—采煤工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；k采—采煤工作面瓦斯涌出不均匀的风量备用系数,取1.6；Q—绝对瓦斯涌出量，m3/min。一个工作面年产150万t/a时,q=4546×3.6÷(24×60)=11.4m3/min。Q采=100×11.4×1.6=1824m3/min，取31m3/s。后期矿井需要布置两个工作面才能达到设计产量150万t（两个工作面一个年产110万t/a,一个年产45万t/a）。一个110万t工作面需风量为q=3333×3.6÷（24×60）=8.33m3/minQ采=100×8.33×1.6=1333m3/min，取22m3/s。【太西煤集团民勤实业有限公司红沙岗二号井初步设计】【第五章通风和安全】兰州煤矿设计研究院-76-45万t工作面需风量为：q=1364×3.6÷（24×60）=3.41m3/minQ采=100×3.41×1.6=546m3/min，取10m3/s。则110万t工作面需风量为23m3/s，按工作面适宜风速校核，采煤工作面有效断面为15.0m3则V=23/15.0=1.53m/s，符合规定，1.5m/s≤V≤4m/s45万t工作面需风量为9.1m3/s，按工作面要求风速核，V≥1.5m/s，S=10m2显然风量不足，则工作面适宜风速取1.8m3/s，S=10m2，则Q采=1.8×10=18m3/s，取Q采=15m3/s则总风量Q采=23+18=37（m3/s）前期一个工作面时风量为:Q采=38（m3/s）中后期两个工作面时风量为:Q采=23+18=41（m3/s）b、按采煤工作面温度计算：Q采=60·V采·S采·K采式中：V采——回采工作面适宜风速，按温度25°计算风速，查表取1.8m/s；S采——回采工作面的断面积，取经验值15.0m2。K采——工作面长度系数，取1.4则Q采=60×1.8×15.0×1.4=38m3/s取Q采=38m3/s因此，考虑到矿井通风系数，备用工作面风量计算取5.0m3/s，【太西煤集团民勤实业有限公司红沙岗二号井初步设计】【第五章通风和安全】兰州煤矿设计研究院-77-分风时按不低于其回采时需风量50％。根据a、b计算结果，一个回采工作面的需风量取为ΣQ采＝43m3/s；两个回采工作面的需风量取为ΣQ采＝46m3/s。c、按风速验算根据《煤矿安全规程》规定，回采工作面最低风速为0.25m/s，最高风速为4m/s的要求进行验算。即回采工作面风量应满足：15×Sc≤Q采≤240×ScSc——回采工作面平均有效断面。即：15×15≤2520≤240×15工作面风量满足规程要求。（2）掘进工作面风量计算a、按瓦斯涌出量计算Q掘=100×q掘×kd式中Q掘——掘进工作面实际需风量，m3/min。q掘——掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量，m3/min。综掘工作面平均每月进尺为500m，每日进尺为18.5m则一个掘进面的产量为：18.5×17.5×1.36=440.3（t）17.5-掘进工作面净断面积。q掘=440.3×3.6÷（24×60）=1.1m3/minkd—掘进工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数。取kd=2.0Q掘=100×1.1×2.0=220m3/min，则Q掘=3.7m3/sb、按初选局部通风机吸风量计算【太西煤集团民勤实业有限公司红沙岗二号井初步设计】【第五章通风和安全】兰州煤矿设计研究院-78-矿井独立通风的掘进工作面为一个煤巷综掘组。根据初选局部扇风机型号为KDF-6.3，风量6～9m3/s，取Q掘=8m3/s。矿井生产前期，煤巷综掘面需风量为ΣQ掘=8m3/s，矿井生产中后期，有2个煤巷综掘面ΣQ掘=8×2=16m3/s。（3）硐室需风量计算矿井需要单独通风的硐室有：井下爆破材料发放硐室、电机车充电修理间。井下爆破材料发放硐室供风：3m3/s。电机车充电修理间供风：3m3/s。采区变电所供风：3m3/s则：ΣQ硐=3+3＋3=9m3/s（4）其他巷道需风量前期：ΣQ其他=4m3/s后期：ΣQ其他=6m3/s（5）矿井总进风量①矿井初期一个工作面生产时所需总风量ΣQ初=（43+8＋9+4）×1.25=80m3/s取Q=80m3/s②矿井中后期两个工作面时所需总风量：ΣQ后=（46+16+9＋6）×1.25【太西煤集团民勤实业有限公司红沙岗二号井初步设计】【第五章通风和安全】兰州煤矿设计研究院-79-=96.3m3/s取ΣQ=97m3/s。三、负压计算1、风量分配，各用风点分量分配见表5-2-1。2、负压计算计算公式：h=Σ局hSQpL32+h自然风量分配表表5-2-1序号用风地点配风量（m3/s）备注一个工作面时二个工作面时1综采工作面3849（30+19）2备用工作面1915.03煤巷综掘面82×84爆破材料发放硐室445充电修理硐室336采区变电所448其它469合计8097式中：h——矿井通风总阻力，Pa；α——井巷摩擦阻力系数，N·s2/m4；L——井巷长度，m；P——井巷净断面周长，m；Q——通过井巷的风量，m3/s；S——井巷净断面面积，m2；【太西煤集团民勤实业有限公司红沙岗二号井初步设计】【第五章通风和安全】兰州煤矿设计研究院-80-h局——局部阻力，按井巷摩擦阻力的10%计算，Pa；h自然——自然风压，按经验公式得132.7Pa；经计算，矿井通风容易时期负压1101Pa，初期由于开采深度小于400m垂深不考虑自然风压，通风困难时期负压为1845.3Pa。通风负压表见表5-2-2、表5-2-3。四、矿井等积孔计算公式：A=1.19·Q/h经计算，矿井通风容易时期通风等积孔为A1=2.87m2，矿井通风困难时期通风等积孔为A2=2.69m2。可见矿井通风属通风容易程度。五、通风设施、防止漏风和降低风阻的措施1、通风设施（1）在主要进、回风巷道之间的联络巷中设置了双道风门以免风流短路。（2）在独立通风硐室的回风道中和进风、回风巷道联络巷中安置了调节风门，以控制通风风量。（3）在主要风巷中，均建立测风站，以便正确测定风量。（4）防止漏风和降低风阻的措施。a、工作面上、下隅角密布风帘，能有效阻止采空区漏风，通风设施受采动影响后要及时修复，减少通风构筑物处漏风。b、各进、回风巷中的风门、调节风门等通风设施要经常维修，保持完好，经常检查风门的关闭情况。【太西煤集团民勤实业有限公司红沙岗二号井初步设计】【第五章通风和安全】兰州煤矿设计研究院-81-【太西煤集团民勤实业有限公司红沙岗二号井初步设计】【第五章通风和安全】兰州煤矿设计研究院-82-【太西煤集团民勤实业有限公司红沙岗二号井初步设计】【第五章通风和安全】兰州煤矿设计研究院-83-c、尽量减少局部阻力，开掘巷道时尽量采用光爆锚喷技术，主要进、回风巷道中不要长期堆放物料和存放矿车。d、设计过程中优化了井巷支护形式，尽量减少了主要回风巷道的断面变化及弯道。第三节灾害预防及安全装备一、危害因素和危害程度1、矿井灾害因素分析（1）瓦斯矿井瓦斯钻孔资料最大为0.3ml/g可燃质，应属于低瓦斯矿井，但矿井的煤层埋藏较深，构造较多，不排除瓦斯含量有增高的可能。瓦斯是煤矿安全生产的一大隐患，在一定浓度遇明火或电火花会引起燃烧或爆炸，严重威胁矿井工人生命安全和安全生产，必须引起足够的重视。（2）煤尘本井田各煤层之煤尘均有爆炸危险性。煤尘不但对工人的身体有害，吸入肺部会造成夕肺病，而且达到一定浓度遇明火或电火花会引起爆炸，后果非常严重。（3）火灾各煤层均属于易自燃及很易自燃发火煤层，煤层发火对安全生产造成很大威胁，产生有害气体，损坏设备和巷道，引燃瓦斯【太西煤集团民勤实业有限公司红沙岗二号井初步设计】【第五章通风和安全】兰州煤矿设计研究院-84-和煤尘爆炸。火灾方面还有外因火灾和设备火灾，都对安全生产不利。（4）水灾井田内无大的含水层，断层破碎带中含水很少，预计矿井本身无大的水灾。突发性的水灾会严重威胁矿工生命安全，还有带来有害气体，会损坏设备和巷道。（5）地热本矿无地热异常区，在开采＋600m以下煤层时，工作面温度会在30℃以上，对工作身体有损害。（6）顶底板煤层顶底板大部分为砂岩或油页岩，局部为炭质泥岩，顶板不会太破碎，较易管理。顶板冒顶或巷道侧帮垮塌也是煤矿常发事故之一，对工人的生命造成威胁。（7）冲击地压地质报告中未涉及冲击地压内容，由于