薛湖矿通风系统设计_精品文档.doc
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毕业设计
神火集团薛湖煤矿矿井通风设计
摘要:
本设计是根据河南省神火集团薛湖矿井的实际情况进行的矿井通风设计。
设计的井田面积为70.23平方公里,矿井年产120万吨,井田内二2煤层赋层较深,倾角较小,平均厚2.23m,地质结构简单,瓦斯涌出量相对较大,煤层无自然发火倾向,矿井涌水量较大。
矿井采用单水平上、下山开拓,开采水平为-800m水平。
首采区采用倾斜长壁采煤方法,其它采区均采用走向长壁采煤方法;综合机械化的回采工艺,主要对矿井开拓方式、准备方式、采煤方法以及通风系统进行了初步设计,并对通风生产系统进行了设备选型计算。
对在设计过程中,尽量采用先进的技术和设备,提高矿井的机械化装备水平和生产效率。
关键词:
薛湖煤矿通风方式机械化
目录
1前言 1
2矿井概况与井田地质特征 2
2.1矿井概况 2
2.1.1地理位置及交通 3
2.1.2地形地貌及水系 3
2.1.3自然气象 3
2.1.4地震 3
2.1.5矿区开发概况 3
2.2井田地质特征 3
2.2.1地层 3
2.2.2 地质构造 5
2.2.3煤质 6
2.2.4水文地质 7
2.2.5开采技术条件 9
3井田开拓 11
4采区通风设计 11
4.1采区通风设计 11
4.1.1采区通风系统的确定 11
4.1.2采煤工作面实际需要风量 14
4.2掘进工作面通风设计 16
4.2.1掘进通风方法 16
4.2.2掘进工作面所需风量 17
4.2.3掘进通风设备选择 19
4.2.4掘进通风技术管理和安全措施 21
5矿井通风系统设计 21
5.1矿井通风系统的选择 21
5.1.1选择矿井主要通风机的工作方法 21
5.1.2选择矿井通风方式 21
5.2风量计算及风量分配 22
5.2.1采煤工作面所需风量 22
5.2.2掘进工作面所需风量 29
5.2.3硐室实际需要风量 29
5.2.4矿井总风量计算 31
5.2.5风速验算 32
5.3全矿通风阻力计算 33
5.3.1计算原则 33
5.3.2计算方法 35
5.4主要通风机选型 41
5.4.1采区通风系统的基本要求 44
5.4.2选择电动机 44
5.5矿井反风措施 46
5.5.1矿井反风的意义 46
5.5.2反风方法及安全可靠性分析 46
5.6矿井通风评价 46
5.6.1矿井通风费用 47
5.6.2矿井等级孔、总风阻 47
5.6.3矿井通风系统综合分析 48
结论 50
致谢 51
参考文献 52
55
1前言
本次毕业设计是根据在神火集团薛湖煤矿进行的毕业实习中所收集的矿井相关资料和图纸,并作了一些改动以后,对矿井所做的初步设计。
通风系统优化毕业设计是通风安全专业(瓦斯防治方向)全部教学进程中的最后一个环节。
作为对大学生在学校的最后一次综合性的知识技能考查,它主要是考查学生这三年来对基础知识及其专业知识的掌握情况,使学生学会自我思考、自行设计。
在设计过程中,把所学的理论知识与实践经验综合起来应用。
这样达到了对理论知识“温故而知新“的作用,同时也学到了一些实际生产过程中的经验。
设计的过程就是一个不断认识和学习的过程。
在本次设计过程中,认真贯彻《矿产资源法》、《煤炭法》、《煤炭工业技术政策》、《煤炭安全规程》、《煤炭工业矿井设计规范》以及国家其它发展煤炭工业的方针政策,积极采用切实可行高产高效的先进技术与工艺,力争自己的设计成果达到较高水平。
本设计以《实践教学大纲及指导书》为依据,严格按照《安全规程》的要求,采用工程技术语言,对矿井的通风系统进行了初步设计。
由于时间关系和设计者的知识水平有限,设计中难免有不当和错误之处,敬请审阅老师给予批评指正,以便在以后的工作学习中改进。
2矿井概况与井田地质特征
2.1矿井概况
2.1.1地理位置及交通
薛湖矿井位于河南省永城市北部,属永城市管辖。
地理坐标为东径116°17′30″~116°28′30″,北纬34°05′30″~34°10′00″。
井田中心南距永城市23㎞,西至商丘市75km,东至江苏徐州市80km,至安徽淮北市40km,分别与京九、陇海、津浦三条铁路干线有公路相连,北至陇海铁路砀山站38km,永城矿区自用铁路与京九、陇海铁路相连。
连、霍高速公路从本区北缘通过,砀山~永城公路从井田东部通过,井田内乡间公路纵横成网,交通便利。
图2-1薛湖矿交通位置示意图
2.1.2地形地貌及水系
(1)地形地势
本区位于淮河冲积平原北部,地势平坦开阔,总体为西北高,南东低。
最高海拔标高+40.2m,最低+32.3m,一般+36~+38m。
(2)地表水系
本区属淮河水系,地表水体不发育,主要河流为王引河,流经勘探区东北部边界附近,最大流量为46.6m3/s,最高水位标高为+39.70m。
其余均为季节性河流,雨季水位上涨,流量增大,旱季水量减少,甚至干涸无水。
2.1.3自然气象
本区属半干旱半湿润季风型气候,年平均降水量877.4mm,年最大降水量1518.6mm,年最小降水量为556.2mm,降水多集中于7、8、9三个月。
多年平均蒸发量为1811.12mm,蒸发量大于降水量。
每年七、八月最热,一、二月最冷,最高气温为+41.5℃,最低气温为-23.4℃,年平均气温+14.4℃。
夏季多东南风,冬季多北、西北风,多年平均风速3.4m/s,最大风速20m/s。
冰冻期为每年11月初至翌年3月底,最大冻土深度为0.21m。
2.1.4地震
永城市属郯城~庐江地震带影响范围,地震烈度小于6。
据有关记载,公元925年以来,永城市东部安徽省境内肖县、宿县一带曾发生38次强烈地震。
1668年山东郯城曾发生8.3级地震,永城市受到地震影响。
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),本区位于地震烈度Ⅵ度区。
2.1.5矿区开发概况
永夏矿区面积1150km2,其中含煤面积716km2,全区探明储量2556Mt,其中精查储量1476Mt。
全矿区规划7对矿井,规划总能力10.05Mt/a,其中统配矿井4对(陈四楼、车集、城郊、新桥),地方矿井3对(葛店、新庄、刘河),薛湖矿井规划为接替矿井。
本矿井供电电源双回路均来自距离矿井约41km已建成属神火集团管理的神火中心220kV变电站。
2.2井田地质特征
2.2.1地层
永夏煤田属华北地层区鲁西分区徐州小区,新生界松散沉积物覆盖全区,为一掩盖型煤田。
依据钻孔揭露,本井田发育地层自下而上分别为:
中奥陶统马家沟组(O2m)、中、上石炭统本溪组(Cb)、太原组(C3t)、下二迭统山西组(P1sh)与下石盒子组(P1x)、上二迭统上石盒子组(P2S)、石千峰组(P2sh)及新近系(N)、第四系(Q)。
地质构造
本区位于区域构造永城复背斜北部仰起端、次一级构造聂奶庙背斜的北翼,总体构造形态呈一走向北西西的单斜构造,由于受东西向构造和北北东向构造的控制和影响,而使其构造形态局部复杂化。
本区地层产状在西部为近南北向~北西西向,向西倾斜;中部走向北西至87勘探线转为近东西向,向北倾斜,倾角在浅部为25°左右,深部一般为5~10°,沿走向及倾向均有小型起伏;62勘探线以东,受北北东向滦湖断层带影响,地层走向基本上为北50°东,并发育北北东向的背、向斜构造,其北端走向转为东西,向北倾斜。
本区断裂构造较发育,主要发育北北东向、北东向和近东西向三组断层,均为高角度正断层,东部以北北东向断层为主;中部发育北东向和近东西向断层;西部以近东西向为主。
大断层主要分布于井田东、西边缘的两侧,呈相互平行状展布,形成阶梯状或地垒、地堑状组合的特点,构成本区边界。
本区发育的主要褶曲有5个,即北西向的聂奶庙背斜、薛湖向斜,近南北向的侯寺向斜和北北东向的张营背斜、徐营背斜。
本区局部发育岩浆岩,主要分布在井田东部66勘探线以东及西部87勘探线以西,岩浆岩侵入主采二2煤岩浆岩范围较大,可采煤层被吞蚀或部分吞蚀,残留部分也往往大部变质成不可采的天然焦。
2.2.3煤质
一、煤质
(1)煤的物理性质
本区主采二2煤层为黑~灰黑色,少量钢灰色,似金属光泽,均一状~条带状结构,性脆,具贝壳状及参差状断口,层状构造,裂隙较发育,大都有松散易碎的碎裂煤及粉粒煤。
主采二2煤层不同煤类无烟煤、贫煤、天然胶的视密度分别为1.45t/m3、1.44t/m3、1.66t/m3。
(2)煤岩特征
宏观煤岩特征:
主采二2煤是以亮煤为主,夹镜煤及暗煤条带,属光亮~半亮型煤,该煤的顶部普遍发育一层0.5~0.7m左右的光亮型、质地坚硬的块状煤,中部和下部多为粉粒煤。
显微煤岩特征:
镜下鉴定,本区各煤层的有机组分均以镜质组为主,半镜质组、惰质组次之。
(3)煤的化学性质
1)水分(Mad)各可采煤层原煤平均分析基水分为:
二2煤贫煤0.51~1.77%,平均1.01%;无烟煤0.56~4.02%,平均1.54%。
天然焦0.43~3.23%,平均1.39%。
2)灰分(Ad)各可采煤层原煤平均干燥基灰分为:
二2煤贫煤9.79~29.21%,平均16.91%;无烟煤9.28~17.42%,平均14.39%,属低中灰煤。
天然焦15.72~36.67%,平均24.61%。
3)全硫(St.d)各可采煤层全硫平均含量一般均小于1.0%,多在0.4~0.6%之间。
二2煤贫煤0.28~1.14%,平均0.36%;无烟煤0.28~0.67%,平均0.49%,属特低硫煤。
天然焦0.32~2.28%,平均1.02%。
4)挥发分(Vdaf)原煤挥发分其变化与煤中矿物质含量变化密切相关。
二2煤无烟煤浮煤挥发分平均8.51%,贫煤11.63%。
天然焦浮煤挥发分平均8.5%。
(4)煤的工艺性能
1)元素分析各煤层原煤干燥无灰基碳的含量89.43~93.52%,含量较稳定,氮的含量为1.0~1.4%,氧、硫之和含量2~3%。
2)发热量(Qnet.v.d)二2贫煤原煤发热量27.54~29.68MJ/Kg,平均28.47MJ/Kg;无烟煤原煤发热量28.76~29.43MJ/Kg,平均29.10MJ/Kg。
天然焦原煤发热量一般为18.14~26.34MJ/Kg,平均22.70MJ/Kg。
3)简易可选性二2煤层进行不同级别的简易筛分及浮沉试验,筛分结果二2煤具有一定的块煤率。
原浮沉试验,采用中煤含量法,用1.5比重级,进行简易筛分及浮沉试验,二2煤可选性评价结果,属中等可选~极难选煤
2.2.4水文地质
(1)水文地质边界条件
薛湖井田位于永城复背斜西翼北段,处在区域径流区带。
F112正断层落差90m,切割聂奶庙背斜轴部,使区外东部背斜轴部相对富水区的奥陶系地层与区内煤系地层对接,应为勘探区的供水边界;西部为太原组灰岩深埋区,灰岩顶面埋深在1000m以下,岩溶发育程度随深度减弱,地下水径流迟缓,但考虑到灰岩顶面1000m深度距离首采区较远,可视为无限边界;北部亦为太原组灰岩深埋区,灰岩顶面埋深在1000m以下,相对较封闭,可作为相对隔水边界。
南部为聂奶庙背斜轴部的灰岩隐伏露头区,但新生界隔水层的覆盖,客观上削弱了上部灰岩含水层的富水程度,因此为无限边界。
(2)地表水文特征
井田内无常年流水河流,王引河在勘探区东北边界穿过,1956年实测最大流量46.6m3/s,最高水位标高39.70m,平时水量较小。
位于勘探区中、西部的白河、韩沟两条暂时性水流,自北向南注入沱河,旱季经常干枯无水。
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