辽宁工程技术大学毕业设计（论文）
目录
前言 ...................................................................................................................................................................... 2 1 矿井概况 ........................................................................................................................................................ 3
1.1 矿区概述 ............................................................................................................................................ 3 1.2 井田及其附近的地质特征 ................................................................................................................ 3 1.3 煤炭性质及矿层特征 ........................................................................................................................ 3 2 矿井生产能力和服务年限 ............................................................................................................................ 4
2.1 井田境界 ............................................................................................................................................ 4 2.2 井田的储量 ........................................................................................................................................ 4 2.3 矿井服务年限 .................................................................................................................................... 5 2.4 矿井的一般工作制度 ........................................................................................................................ 6 3 矿井开拓方式及开拓系统 ............................................................................................................................ 6
3.1 井筒的设计及用途 ............................................................................................................................ 6 3.2 开采水平的设计 ................................................................................................................................ 7
3.2.1 水平高度的确定 ...................................................................................................................... 7 3.2.2 井底车场的设计及作用 .......................................................................................................... 7 3.2.3 采区划分及开采顺序 .............................................................................................................. 8 3.3 采煤工艺 .............................................................................................................................................. 8
3.3.1 回采工艺 .................................................................................................................................. 8 3.3.2 进刀方式 .................................................................................................................................. 9 3.3.3 工作面支护 .............................................................................................................................. 9 3.3.4 端头支护 .................................................................................................................................... 9 3.3.5 超前支护 .................................................................................................................................. 9 3.3.6 工作面劳动组织表 .................................................................................................................. 9 3.3.7 技术经济指标表 ...................................................................................................................... 10
4 采区巷道布置及采区生产系统 .................................................................................................................. 10
4.1巷道布置 ............................................................................................................................................. 10 5 矿井通风设计 .............................................................................................................................................. 12
5.1 确定矿井通风系统 .......................................................................................................................... 19 5.2 风量计算 .......................................................................................................................................... 19
5.2.1 采煤实际需风量 .................................................................................................................... 19 5.2.2 掘进需风量 ............................................................................................................................ 21 5.2.3 硐室需风量 ............................................................................................................................ 22 5.2.4 分配矿井总风量 .................................................................................................................... 22 5.3 计算井巷通风阻力 .......................................................................................................................... 22
5.3.1 确定矿井通风的达产时期 .................................................................................................... 22 5.3.2 确定通风容易时期和困难时期 ............................................................................................ 23 5.3.3 矿井通风阻力计算及风量调节 ............................................................................................ 23 5.3.4 局部阻力的计算 ...................................................................................................................... 27 5.3.5 自然风压 .................................................................................................................................. 28 5.4 矿井通风总阻力和等积孔计算 ...................................................................................................... 28
5.4.1 通风总阻力 ............................................................................................................................ 28
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杨勇智：晓南矿150万吨/年矿井通风及矿井排水设计
5.4.2 等积孔 .................................................................................................................................... 28 5.5 主要通风机选型 ................................................................................................................................ 28
5.5.1 选择原则及步骤 ...................................................................................................................... 29 5.5.2 主要通风机的选择 .................................................................................................................. 29 5.5.3 主要通风机工况点 .................................................................................................................. 29 5.5.4 选择电动机 .............................................................................................................................. 30 5.6 概算矿井通风费用 ............................................................................................................................ 31
5.6.1 计算主扇运转耗电量 .............................................................................................................. 31 5.6.2 吨煤通风电费计算 .................................................................................................................. 31
6通风构筑物 ..................................................................................................................................................... 31
6.1 通风构筑物 ........................................................................................................................................ 31 6.2 主要通风机附属设备 ........................................................................................................................ 32 7 结论 .............................................................................................................................................................. 33 致谢 .................................................................................................................................................................... 34 参考文献 ............................................................................................................................................................ 35 附录A ................................................................................................................................................................ 36 附录B ................................................................................................................................................................ 42
前言
矿井通风就是依靠通风动力，将定量的新鲜风流，通过设定的通道不断的通入井下，以满足回采工作面、掘进工作面、井下各种硐室的通风需要；同时将井下的污浊空气不断排出地面。矿井通风的基本任务就是供给矿井新鲜风量，以冲淡井下有害气体和粉尘，保证井下风流的质量和数量符合国家安全卫生标准，造就良好的井下工作环境，防止各种伤害和爆炸事故的发生，保证矿井的正常生产。矿井通风是煤矿生产的必要环节，并且在矿井建设和生产期间始终占据十分重要的地位。
矿井排水就是通过各种水泵，水沟将矿井生产过程中产生的积水排水矿井的过程，和通风一样，矿井排水在煤矿生产中也是不可或缺的，矿井的水害造成的危害并不比其他危害造成的损失小，甚至比其他危害还要严重，因此矿井排水设计也是煤矿设计中不可缺少的部分。
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1 矿井概况
1.1 矿区概述
晓南矿属于铁法煤业集团有限责任公司下属的9对生产矿井之一，现在为中国煤炭工业一级企业，全国特级高产高效矿井，其地理位置位于辽宁省调兵山市晓南镇，地处铁法煤田的东南边缘。晓南矿南北走向长为5公里，东西宽为4.2公里，面积为21平方公里。矿井东距铁岭市35公里，南距沈阳市100公里，矿井内公路与沈环公路相通，并由铁路进行煤炭的运输，交通十分便利。
1.2 井田及其附近的地质特征
晓南矿井田地质构造简单，主要以断裂带为主，褶曲次之，并有少量火成岩形成，共发育大断裂带4条。该井田共发育4个煤层，均在上朱罗纪的上部含煤层中，从上往下依次是1#，2#，3#，4#煤层，煤层的厚度分别为3.5m，2.5m，4m，3.5m，均是可采煤层，煤层中的夹石以泥岩和砂岩为主，炭质泥岩次之，煤层结构的总的变化规律是东北部和东南部的地质条件较复杂，断层主要集中在这两个区域，东北部和东南部都是以一条横贯煤田的断层为井田边界。
地表水系不发育，其中发育有两条季节性河流，由于井口标高高于最大洪水高度，含煤地层距地表水系较远并且岩层渗透性较差，地表水对井田开拓并没有太大的影响。井田内含水层主要有第四季流沙层，白垩纪沙砾岩层，朱罗纪砂岩层和砾岩含水层，各个含水层之间的水力联系多以垂直渗透为主，矿井的正常涌水量在40－60m3/h之间，最大涌水量为90m3/h。主要的水害情况为采空区积水，一般形成采空区后的积水量多在500－3000m3之间，生产中要进行探放水工作，矿井的水文地质类型为简单型。1996年4月测的两条河流的流量分别为319.69m3/h和268m3/h。
1.3 煤炭性质及矿层特征
该设计矿井的整个煤层以长焰煤为主，深部水平有少量气煤发育。相对瓦斯涌出量为11.95m3/t，属于高瓦斯矿井，Ⅱ类自然发火煤层，自然发火期为1～3个月，煤尘具有爆炸倾向性，煤尘爆炸指数为27.97%～56.02%。
煤层的平均倾角为5～8°之间，平均倾角为5.7°，在该井田的边界部分由于受到断层影响煤层倾角有一些变化。
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2 矿井生产能力和服务年限
2.1 井田境界
该井田的最小倾向长度位于井田的中轴线上，长度为2958m，最长走向长度4318m，井田的总面积为13612291.9423 m2，边界总长度为15390.5464m，该井田的煤层底板标高从-350到+50m左右，在井田的四周预留了30m的边界保护煤柱，其中井田东北部和东南部是利用大的断层作为边界保护煤住。
2.2 井田的储量
井田的储量分为工业储量，可采储量，设计可采储量
工业储量就是井田内部赋存的煤炭的总量，该设计矿井的全部工业储量为2.413亿吨。 可采储量＝工业储量－井田边界煤柱－断层煤柱－防水煤柱
由于设计井田范围内只有两条季节性河流，没有永久性的湖泊，所以没有预留防水煤柱，在井田的东北部和东南部一共有4条大的断层，设计时利用断层作为边界保护煤柱，同时地面除了工业广场建筑之外没有任何居民建筑，故地面建筑压煤也不存在，只有边界预留的30米保护煤柱的压煤总量＝8184972万吨
所以可采储量＝2.413-0.08184972＝2.33115028亿吨
设计可采储量＝（可采储量－工业广场保护煤柱－井下主要巷道和上下山保护煤住）×回采率
厚煤层回采率＝0.75； 薄煤层回采率＝0.85； 中厚煤层回采率＝0.8。
工业广场位置布置及保护煤柱计算：
本次设计的矿井的工业广场位于整个井田的中央部分，根据表1-1来确定工业广场建筑压煤面积
表1-1 工业广场建筑压煤面积
Table 1-1 The square of industry construction presses the coal area
井型 万m2/10万吨
大型
0.8～1.1
中型 1.3～1.8
小型 2.0～2.6
本次设计的矿井的生产能力为180万吨/年，所以工业广场建筑的占地面积为15万m2，工业广场的长为500m，宽为300m，工业广场四周根据《规定》要求留15m的保护带。
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本矿井表土层移位角取45°，煤田位移角取70°。
几何作图法确定工业广场压煤示意图1-1
图1-1工业广场压煤示意图 Fig.1-1 Pressure coal of the industry square
表1-2为工业广场压煤量
表1-2工业广场压煤量
Table1-2 Amount of industry square presses the coal
煤层 1# 2# 3# 4# 总计 工业广场的1929330.9
1426508
2539573.14
231626.13
8211674.33
压煤量/t
井下主要巷道和非永久性上下山保护煤柱损失
煤柱损失＝1763×100+1720×100+1015×20+1077×20+1335×20+1251×20）×13.5/0.99
＝6025363.63吨
设计可采储量＝（233115028－8211674.33－6025363.63）30.8
＝175102392.032吨
2.3 矿井服务年限
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