西峰仑煤矿47采区通风系统设计毕业论文.doc
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1、湖南科技大学本科生毕业设计(论文)西峰仑煤矿47采区通风系统设计目 录第一篇 西峰仑煤矿47采区通风系统设计(设计部分)- 1 -第一章 矿井概况- 1 -1.1 矿井概述- 1 -1.2 井田地质及煤层特征- 2 -1.3 矿井生产概况- 6 -1.4 正在生产各水平的情况- 9 -第二章 采区概况- 13 -2.1 采区位置及范围- 13 -2.2 采区地质条件- 13 -2.3采区煤层赋存、煤质及储量- 15 -2.4 采区其它开采技术条件- 17 -2.5 采区开拓及生产工艺- 18 -2.6采区巷道布置- 28 -2.7 采区生产系统- 33 -第三章 采区通风设计- 35 -3.1
2、 采区通风系统的确定- 35 -3.2计算采区需风量- 38 -3.3 分配风量- 42 -3.4 绘制通风系统图- 44 -3.5 矿井通风阻力计算- 44 -第四章 瓦斯及粉尘灾害防治474.1 瓦斯灾害防治及预防措施474.2 粉尘危害情况及预防措施48第五章 火灾防治495.1 内外因火灾防治措施495.2 扑灭和控制不同地点火灾的方法49第六章 水灾防治526.1 地面水防治技术526.2井下防治水技术52第七章 其他灾害防治607.1 顶板灾害事故的预防措施607.2 提升运输事故的预防措施607.3 电气事故的预防措施61第八章 西峰仑煤矿重大灾害防治预案638.1 西峰仑煤矿瓦
3、斯检测及防治预案638.2 西峰仑煤矿火灾防治预案668.3 西峰仑煤矿矿尘灾害防治预案688.4 西峰仑煤矿水灾防治预案698.5 西峰仑煤矿顶板灾害防治预案70第二篇 西峰仑煤矿矿井安全监控及检测(专题部分)72第一章 安全监控及检测技术简介721.1 国内外监控系统及其技术的发展721.2 国内外安全监控系统的现状73第二章 安全监控及检测的原理752.1 KJ101N型煤矿安全监控系统752.2 KJ101N型煤矿安全监控系统工作原理752.3 KJ101N型煤矿安全监控系统主站的工作原理77第三章 西峰仑煤矿安全监测布置方式80结 论82参 考 文 献83致 谢84附 录8586-
4、-第一篇 西峰仑煤矿47采区通风系统设计(设计部分)第一章 矿井概况1.1 矿井概述1.1.1 矿区的地理位置及交通条件煤炭坝镇位于宁乡县城西北方向,与益阳、桃江两县接壤,地理位置优越,交通十分便利,距县城24公里,距省会长沙70公里,省道S206线、县道新龙线、煤双线贯穿其内。全镇总面积73。8平方公里,辖12个行政村、1个社区,309个村民小组,9818户,总人口5.5万余人(含煤炭坝能源有限公司),其中非农人口2.2万余人,耕地总面积2.7万亩。拥有发电站和变电站各两座,电力供应充足;群英河、黄材主干渠等水利动脉交织分布,建有小II型水库3座,电力排灌34处,农业基础设施较为完善;煤炭、
5、建材资源丰富,镇域内含煤面积达20.7平方公里,素有“湘中煤都”之美称。除省属国有大型企业湖南省长沙煤炭坝能源有限公司以外,截至2004年底,全镇共有煤矿13家,水泥厂6家。根据湖南省地震烈度区划图,本区地震烈度为6度。交通图见图1.1。图1.1 交通图(A点为煤炭坝)1.1.2 矿区气候条件煤炭坝气候的特点是:冬寒夏热,四季分明;春秋短促,冬夏绵长,充分体现了亚热带大陆性季风气候类型的共同特点。 从3月平均气温10至5月平均气温22,仅两个月时间气温升高12,平均每月升高6-7。同时,不但升温快,而且变化大,如4月份的气温,据30年的统计资料,月平均气温最低为13.6,最高为21.1,相差近
6、8之多。又如1969年4月5日的最低气温为2.5,而同年4月10日的最高温为33.4,5天之中温差达30多度。暴雨天多集中在5、6、7三个月;从6月至9月,旬平均气温25,7月下旬至8月下旬,旬平均气温29以上。冬季无严寒,少降雨。冬季月平均气温多在5以上,最冷的1月份月平均温度也有1.6,最高达8.6。一天中出现气温低于0而形成霜冻或冰冻的天气,冬季平均只有19.9天。1.2 井田地质及煤层特征1.2.1 井田的地层、井田系统地层概述本区地层对开采有影响的从上至下为:第四系(Q)、长兴组(P2ch)龙潭组(P2L)及茅口组(P1m)。现分别描述如下:第四系(Q):上部为表土,中下部为沙质粘土
7、。常夹卵石层,厚835米,平均厚度20米。长兴组(p2ch):上部为深灰色,肉红色硅质岩。易脆、风化后为尖棱状,中部为灰岩及硅质灰岩,深灰色及肉红色,裂隙较 为发育,底部为泥灰岩及生物灰岩,产大量瓣鳃类化石,平均厚度340米。龙潭组(P2L):主要由粘土岩、煤层、炭质页岩、砂质泥岩、粉砂岩等组成。平均厚度19米,局部夹薄层灰岩,含腕足,瓣鳃类化石。本煤系含煤二层。一号煤层位于煤系中部,厚0.1米左右。二号煤层平均厚2.75米属可采煤层。粘土岩为灰白黄褐色,厚01.5m,平均为0.6m左右。茅口组(P1m):灰白、灰黑色巨厚层状灰岩,富含蜓类化石,上部岩溶发育,往下逐渐变差,全层厚度大于300米
8、。地质综合柱状图如图1.2。图1.2 综合柱状图2.2.2 井田水文地质条件本井田水文地质条件极其复杂,岩溶裂隙发育,突水点多,涌水量大,历史上最大月平均涌水量达到4320m3/h,目前矿井平均涌水量为2500m3/h左右, 其中41采区涌水量为1900m3/h, 43采区涌水量为50m3/h。53-350水平涌水量为450m3/h。本区地表水体有黄材渠道及零星分布山塘,黄材渠道下方留设保安煤柱,山塘对生产有一定影响。巷道掘进突泥现象时有发生,突泥点多发生在茅口灰岩中的溶洞、断层及裂隙处,石巷中较多见,单次突泥量最大达到6000m3,流动距离可达200多m以上,煤巷中也发生过突泥现象(-230
9、南大巷三号弯煤巷突泥)。本井田地质构造极为复杂,断裂构造多,矿井生产及勘探发现, 落差大于10m的断层有23条,矿区内地势西北高,东南低,为起伏不大丘陵地形,坡度1035度之间,海拔标高54242.6米,一般标高100150米。其断层特征如表1.1所示。表1.1 断层特征表走 向倾(度)倾角(度)落差(m)备 注东-西17989110东-西1803530平 均南西-北东3327060南西-北东2008050南西-北东32520西北-东南3004012南西-北东3257070东-西3454512北东-南西偏 北70600北32070100南东-西北23060-7010-20东北-西南32540-
10、7012-20北-南300-35540-6025东-西1040-8030北东-南西3204510北西-南东2307512-30东北-西南3174515东西-南北3104015东西-南北3104015东西-南北3104015东西-南北3104015南-北20-4060-7040南-北306520南-北3257130南-北2856735南-北2906330南-北1156540东一西1957860-701)断层 本区断层比较发育,就其成生关系可分为三期,第一期则与白石庵背斜和煤炭坝复式向斜同时形成的,如规模较大的龙花逆断层;第二期是在白石庵背斜形成过程中,由于在弧形部位引张力的作用下,形成了一系列东
11、西向和北东向的正断层,如沙子坡、颜家冲、颜家湾、铁家冲、竹山塘和贺家湾有F16等,斜交或平行于矿区第一期构造,而且割切破坏前期构造;第三期为二期的伴生构造,一般规模小,常成组出现,主要分布于煤系之中,常不破坏矿区整体,但对煤层一定影响。主要断层有龙花断层、沙子坡正断层、颜家冲正断层、颜家湾正断层、铁家冲正断层、竹山塘正断层、板塘冲正断层、贺家湾正断层、团山塘正断层。2)褶曲 (1)煤炭坝复式向斜:位于白石庵倾伏背斜外缘,为一弧构造,形似马蹄形,俗称马蹄,复式向斜。(2)白石庵倾伏背斜:出露于煤炭坝复式向斜内缘,向西南方向倾伏,向北东方向延展,轴向N450E,西北翼倾角2030度,东南翼倾角25
12、度左右,轴部由栖霞组、茅口组组成。(3)煤炭坝背斜:位于煤炭坝香茅式向斜西北与涌泉山、鸾凤山向斜之间,地表为第四系掩盖,主要依据钻探与地质填图资料综合解释,推定分布于烂塘坡、煤炭坝街至黑山冲一点,轴向N200450E,轴部为栖霞组,两翼为茅口及龙潭组,东南翼倾角20度,西北翼倾角30度,全长约6000米。(4)伍贺背斜:为煤炭坝复式斜南段次级构造,位于伍亩冲贺家湾二井田内,在伍亩冲井田,该背斜轴由于地层倾角平缓而不甚明显,轴线略向南突出,呈一弧形至贺家湾一带则为NE向,两翼地层倾角20度左右,全长约5000米。(5)竹山塘向斜:位于煤炭坝复式向斜转折南段,分布于32线56线之间,轴线近东西,轴
13、长约5000米,两翼倾角2030度之间。北翼地层受断层影响,致使煤层重复和缺失。3)陷落柱 陷落柱是本区构造的一种特殊形式,由于煤系底部的茅口灰岩岩溶发育,而上部的龙潭组及其上部岩层,在水流和重力作用下,产生自然陷落,破坏了原生产构造的一种地质现象,致使煤层失去连续性。1.2.3 煤层的埋藏条件矿井范围东起白云坡至洋泉湖,西止金泉山到花英庵一线,为南北走向,走向长7.2公里,宽约6.5公里,面积29.5平方公里,含煤面积21.45平方公里,为倾斜煤层,倾角小于45。1.2.4 煤层的层次本区含煤二层:一煤层平均厚度0.1米,为不可采煤层,二煤层结简单,半暗煤,半亮煤为主,煤层下部夹35层2cm
14、左右矸石,由于区内构造复杂,煤层不稳定,厚度在05米之间。二号煤层顶板为炭质页岩,局部夹细砂岩,粉砂岩和菱铁矿层,具有易碎、易垮落、遇水产生膨涨等特征,属一级顶板,产腕足、瓣鳃类化石,厚约14米。伪底板为灰白色、灰褐色、粘土岩。厚0.12.0米,平均厚0.6米。老底为茅口灰岩,近煤层局部具有灰岩及硅质岩风化而成的松散角砾岩、红色,厚03米。1.2.5 煤层的围岩性质二号煤层顶板为炭质页岩,局部夹细砂岩,粉砂岩和菱铁矿层,具有易碎、易垮落、遇水产生膨涨等特征,属一级顶板,产腕足、瓣鳃类化石,厚约15米。伪底板为灰白色、灰褐色、粘土岩。厚0.085.94米,平均厚1.1米。老底为茅口灰岩,近煤层局
15、部具有灰岩及硅质岩风化而成的松散角砾岩、红色,厚03米。1.2.6 煤层的特征二号煤层为低灰、富硫,高发热量,中高熔点的1/3焦煤,主要作为动力及工业用煤。 1)瓦斯:为低瓦斯矿井。瓦斯相对涌出量为5.848m3/日 吨,绝对涌出量为2.06m3/min。2)煤尘:根据取样化验,煤尘具爆炸危险,控制爆炸的岩粉量为6575%,煤层爆炸指数为30.13%,属中等爆炸危险煤层。3)煤层自燃:煤层含硫量较高,易于氧化而引起自燃,在生产实际中,发火期一般为36个月,为容易自然发火矿井。矿井瓦斯相对涌出量为5.848m3/(日吨),绝对涌出量为2.06m3/min,CO2相对涌出量为19.71m3/ (日
16、吨),绝对涌出量为7.53m3/min,属于低瓦斯高CO2矿井;矿井自然发火期为36个月,为容易自然发火矿井;煤尘爆炸指数为30.13,属中等爆炸危险煤层。煤层性质详细情况见表1.2。表1.2 煤层性质煤层名称煤层厚度最小最大(平均)层间距(米)煤层结构煤层稳定性煤质(一般值)煤类灰分 Ag(%)挥发分 Vr(%)全硫 Sq(%)发热量Qgr,daf(Mj/kg)20-12.07/2.759.9简单较稳定10.2730.513.118277/1.3 矿井生产概况1.3.1 井田境界情况及储量西峰仑矿井位于煤炭坝向斜北段南翼,南起南翼煤系露头,北到F3正断层,南北宽0.41.8公里,东起向斜收敛
17、端煤系露头,西至龙花逆断层,走向长5.207.20公里,平均长6公里,井田面积5.20平方公里。1)边界煤柱损失 边界煤柱长约为1896m,厚度按平均煤厚2.75m计算,煤柱按宽20m留设,煤容重1.4t/m3,根据公式(2.1)计算: (1.1)式中:L煤柱长,单位m B煤柱宽,取20m a安全煤柱厚度,取2.75m 煤容重,取1.4t/ m3N损LBa=1896202.751.4=14.82万吨2)井田西部龙花逆断层煤柱损失 该断层导水性较弱,煤柱按宽30m留设,煤柱长约2140m,煤厚取2.75m,容重取1.4t/m3,同上由公式(1.1)可得: N损LBa=2140302.751.4=
18、24.71万吨3)井田北部F3正断层煤柱损失 该断层为强性正断层,易导水,故煤柱留宽按40m留设煤柱,长度约为5760m,煤厚取2.75m,容重取1.4t/m3,同上由公式(2.1)可得:N损LBa=5760402.751.4=88.7万吨4)井筒工业广场煤柱损失 井筒布于工业广场内,井筒煤柱包括在广场煤柱之内,不需另设留煤柱,按矿井工业场地占地指标,小型井按1.5公顷/10万吨,故工业场地占地面积:45000m2。煤层倾角一般为228,平均16。煤种为肥焦煤二号,含硫高,热值大,适于动力用煤。计算储量最小可采厚度为0.6米。井田内煤层赋存稳定,结构简单,厚度012.07m,平均2.75m。根
19、据井田煤层等高线法进行储量计算,求得地质储量是2002.00万吨。因井田内煤层赋存稳定,结构简单,远景储量为D=0,故工业储量=地质储量=2002.00万吨。全井田高级储量A+B级储量占工业储量比例为70.5%。第一水平高级储量占工业储量比例为82.2%。其中-120水平以上1025.35万吨,-120水平以下为852.23万吨。可采储量按公式(1.2)计算: (1.2)式中:Z矿井可采储量,(单位:万吨) P永久煤柱损失量,(单位:万吨) C采区回采率,因为本煤矿为小煤矿,所以取70%Z=(2002.00-128.23)70%=1311.63(万吨)1.3.2 井田的生产能力及服务年限西峰仑
20、煤矿于1961年建矿,1963年投产,设计生产能力21万吨,核定生产能力19万吨,开拓方式为斜井多水平开拓,通风方式为中央边界式通风,现有井筒3个,主、副井及风井,现生产水平为-230水平,采用暗下山开采。矿井现有人数为1243人,全矿设有9个科室(安全科、生产科、考核科、机电科、经管科、政工科、保卫科、煤经办、调度室)、2个主采队(湘煤38队、采二队)、1个煤掘队、5个小采队(采三队、采四队、采五队、采六队、采八队)、5个辅助队(机电队、运输队、材供队、后勤队、大修队)。1)矿井工作制度矿井年工作日300天,每天工作班数为3班,每天净提升15小时。2)生产能力西峰仑煤矿设计生产能力为21万吨
21、/年,核定生产能力19万吨,2008年实际产煤18.00万吨。3)服务年限整个矿井可采储量为1311.63万吨,因本井田地质构造较简单,煤层赋存稳定可靠,矿实际资源回收率高,参照湖南省煤矿设计院为该矿进行的技改设计,储量备用系数取1.2。矿井服务年限按公式(2.3)计算: (1.3)根据公式计算如下:若井型为30万吨/a,则:T= 1311.63/301.2=36.43(年) 若井型为21万吨/a,则:T= 1311.63/211.2=52(年)整个矿井可采储量集中在-120水平以上,而该矿井所在地区为缺煤地区,故矿井服务年限符合设计规范要求。据此,确定矿井设计生产能力为21万吨/a,服务年限
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