某矿矿井设计矿井通风安全专篇
第九章 矿井通风及安全
第一节 矿井通风系统的选择
一． 通风系统的选择：
下列是各种通风系统适用条件及其优缺点：
1． 中央并列式：
适用于煤层倾角较大，走向不长（一般小于4公里左右），投产初期尚末设置边界安全出口，且自然发火不严重的矿井。
1.初期投资少，采区生产集中，并便于管理。
2.节省风井工业场地，占地少，比在井田内投资少，边界风井压煤少。
3.进出风井之间漏风比较大，风路较长，阻力较大。
4.工业场地有噪音影响。
2． 中央分列式：
适用于煤层倾角较小，走向长度不大的矿井。
1.比中央并列式安全性要好。
2.矿井通风阻力较小，内部漏风少，利于对瓦斯、自然发的管理。
3.工业场地没有噪音的影响。
4.对一个工业场地，压煤较多。
3． 对角式；
一般适用于煤层走向长（超过4公里），井田面积大，产量较大的矿井。其优点于中央并列式相反，比中央分列式安全性要好，但初期投资大，建井期较长。
对有瓦斯喷出或有煤层和瓦斯突出的矿井，应采用对角式通风系统。
4． 混合式：
混合式是前几种的发展。适用于：
1.矿井走向距离很长以及老矿井的改扩建和深部开采。
2.多煤层多井筒的矿井，有利于矿井分区分期投产。
3.大型矿井井田面积大、产量大或采用分区开拓的矿井。
终上所述，因为本矿井是低瓦斯矿井，而且采用两翼开采。因而，应采用对角式，延深水平的采区的回风上山和一水平相邻采区的轨道上山打通，一水平的运输上山打通，并将一水平的轨道上山和运输上山与地面连通，分别作为回风井和进风井。
二．通风方式的选择：
以下是通风方式的适用条件及各自的优缺点。
1． 抽出式：
是当前通风方式的主要形式，适应性较广泛，尤其对高瓦斯矿井，更是有利于与对瓦斯的管理，也适用于矿井走向长，开采面积大的矿井。
1.井下风流处于负压状态，当主扇因故障停止运转时，井下的风流压力提高，可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全。
2.漏风量少，通风管理较简单。
3.与压入式相比，比存在过度到下水平时期通风系统和风量变化的困难。
缺点是：当地有小煤窑塌陷区并和采区沟通时，抽出式会把小煤窑积聚的有害气体抽到井下使矿井有效风量减少。
2． 压入式：
低瓦斯矿的第一水平，矿井地面地形复杂，高差起伏，无法在高山上设置扇风机，总回风巷道无法连通或维护困难的条件下。
优缺点：
1. 压入式的优点与抽出式的相反，能用一部分回风把小煤窑塌陷区的有害气体压到地面。
2.进风线路漏风大，管理困难。
3.风阻大，风量调节困难。
4.由第一水平的压入或过渡到深部水平的抽出式，有一定困难。
5.通风机使井下风流处于正压状态，当通风机停止运转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增大。
根据以上的分析比较，再结合本矿井的实际情况，本矿井属于低瓦斯矿井，通风巷道之类的比较长，走向也较长等情况，因而确定采用抽出式通风。
第二节 采区及全矿所需风量
一、采掘工作面所需风量
《规程》对于采掘工作面的通风质量有下列规定：
1， 在采掘工作面的进风流中，O2浓度不得超过1%，CO2、CH4不得超过0.5%；
2． 在采掘工作面的回风流中，CH4浓度不得超过1%，CO2不超过1.5%;
3． 井下空气中有害气体浓度不得超过表中的规定见表9-2-1：
4．采掘工作面气温不得超过26℃；
5．井下有人工作地点和人行道的空气中粉尘浓度，应符合表9-2-2：
6．每一工作地点，每人每分钟供给风量都不得少于4m3。
二、硐室所需风量
《规程》规定，井下充电硐室必须有单独的风流通风，其回风可引入采区回风道中；井下火药库必须有单独的进风风流，其回风须直接引入矿井总回风道或主要回风道，并须保证每小时能有火药库总容积4倍的风量。故上列硐室风量应分别计算。以QH表示火药库风量，V表示火药库容积m3,则
QH=4V/60 m3/min
根据实际资料，大型火药库风量约为100~150 m3/min，小型及临时火药库——50~100 m3/min。充电硐室——100~200 m3/min；其它独立通风的大型硐室——150~200 m3/min。
各采掘工作面、硐室、以及其它地点所需风量的总和即为矿井所需用总风量。矿井总风量主要取决于矿井日产量，采掘工作面个数，矿井瓦斯等级，独立通风硐室的多少等。据不完全统计，国营中、中型煤矿总进风量约为1000~5000 m3/min，大型矿井约为5000~10000 m3/min个别特大型高沼气矿井可达20000 m3/min以上。可见矿井通风量远远大于矿井的煤产量，通常为煤产量 的4~20倍。
基建矿井的通风随施工的进展可划分为几个时期：井筒开凿时期；井底车场掘进时期；大巷及采区上山掘进时期；贯通后采区准备时期。前面三个时期主要考虑井巷及硐室施工时的通风，最后一个时期还要兼顾投产乒回采工作面的通风。所需风量的确定原则同上。
三、采区通风
采区通风是矿井通风的主要组成单元。采区通风系统的合理与否不仅影响采区内的风量分配，发生事故的风流控制，生产计划的完成，而且影响到全矿井的通风质量和安全指标。所以采区能风的设计，实施和质量管理极为重要，它直接关联到矿井安全生产和经济效益。
《规程》对于采区通风有下列规定：
1． 每一生产水平和采区，都须布置单独的回风道，实行分区通风。
2． 回采和掘进工作面都应独立通风，有特殊困难必须串联通风时应符合有关规定。
3．煤层倾角大于120的煤层，回采工作面严禁采用下行通风。
四、采区风量
矿井进风量中的绝大部分是分配到各个采区的。采区需风量的计算和调配是涉及安全和经济的大问题。采区所需总风量Qd是采区内各用风地点所需风量之和。
Qd=1.2(150+100+200+200)=780 m3/min
1．回采工作面需风量
（1）、按沼气或二氧化碳通出量计算
QW=Kg•Qg/(Cg-CIN),m3/min
式中 Kg——该工作面沼气或二氧化碳通出不均衡系数，无因次； 机采取1.3~1.45;
Qg——工作面沼气或二氧化碳的绝对涌出量，m3/min；
Cg——工作面回风流气体最高允许浓度，Cg=1.5/100;
CIN——工作面入风流沼气或二氧化碳浓度不得大于0.5%；
QW=1.4*16.47/(1.5%-0.5%)
=2305 m3/min
所以：Q=780+2305=3085 m3/min
五、掘进通风
掘进通风是为开掘井巷而进行的，掘进通风之目的是冲淡并排除井巷掘进时产生的有害气体与矿尘，并提供良好的气候条件。
掘进通风的特点在于井巷独头部分不能形成贯穿风流，必须采用导风困难，使新鲜风流与污浊风流隔开；且多数需要专门的动力设备，因而通风管理比较困难。煤巷掘进时通风不良易发生瓦斯、煤尘爆炸事故、岩巷掘进时通风不良则易导致尘肺和炮烟熏人。因此，风筒和局扇的选择与使用便成了我们要做的事情。
掘进通风一般采用压入式，压入式通风是工作面面头空间炮烟在几分钟内就可被清洗干净，而从迎头排出的炮烟经巷道缓慢排出。
掘进工作面所需风量:
掘进工作面实际所需风量：∑Q掘=（nQ1+nQ2）K (m3/min)
n ——需独立通风的煤、岩巷道；
Q1——每个煤巷掘进工作面所需要的风量，m3/min； 一般取 150～200 m3/min，取180 m3/min.
Q2——每个岩石掘进工作面所需要的风量，m3/min；一般取 200~300m3/min,在这里取200 m3/min.
K——掘进工作面备用系数，可取1.20；
∑Q掘=（2×180+2×200）×1.20=912(M3/Min)
3.主要硐室实际所需风量：
《规程》规定井下火药库,充电室,采区绞车房要单独通风.
(1)火药库所需风量:(保证每小时能有火药库总容积的4倍的风量)
其中:Q1——为火药库实际需要风量,大型火药库供风量为100～150(M3/Min)；中、小型火药库供风量为60～100(M3/Min)。
该矿井年设计生产能力为15万吨. 取 65M3/min.
2)充电室所需风量:
Q2----充电硐室实际所需风量，取100~200M3/Min,取150 m3/min；
Q2=30KN=30×２×1.6=90 m3/min；
式中:
K——充电室所采用的蓄电池机车计算系数， 1.6.
N——同时充电的蓄电池组数.2组.
(3)井下绞车房所需风量
Q3－采区绞车房或变点所硐室实际所需风量按绞车的直径大小供给风量.
D≤1.2 米. 取60～120,m3/min
D=1.2米， 取 120 m3/min.
矿井硐室总风量为Q4=120+90+65=275 m3/min.
矿井总风量Q=275+912+3085=4272 m3/min
四.按《规程》规定进行风速验算：
《规程》规定的风速限定值如下表9-2-3：
（一） 回采工作面的风速验算
已知：Q采= 780m3/min
v=Q/S=780/(5.02×60)=2.59m/s < 4m/s 符合要求,
巷道可以使用.
(二) 对煤巷有 v=180/(60×5.02)=0.59m/s
因为 0.25
（三）对岩巷的风速验算有v=200/(60×5.02)=0.67m/s <4m/s
其巷道可以使用。
（四）各个巷道的断面及风速表如下：
(三).其它硐室井巷风量的验算:
按最低风速进行验算:Q≥0.15×60×10=90 (M3/Min)。
在从下表可以看出，上面所选择的风量及风速是完全符合《规程》 规定的见表9-2-4：
各 种 巷 道 和 采 煤 工 作 面 适 宜 风 速 （米／秒）表9-2-4：
第三节 扇风机选型
一．机的选型
一．通风容易时期与困难时期技术特征的确定：
在扇风机整个服务年限内，矿井通风总阻力随着开采深度的增加和走向范围的扩大及产量提高而增加，这时必须考虑最大可能总阻力和最小可能总阻力，前者对应于扇风机服务年限期间内最困难时期，后者对应最容易时期。
1．计算原则：
在进行矿井通风总阻力计算时，不要计算每一条巷道的通风阻力，只选择其中一条阻力最大的风路进行计算。但必须是选择矿井达到设计产量以后，通风容易时期和通风困难时期的阻力最大风路。一般，可在两个时期的通风系统土上根据采掘作业布置情况分别找出风流线路最长、风量较大的一条线路作为阻力最大的风路再选定的风路上分别计算最容易时期和最困难时期。
1) 通过主扇的风量Q1必大于风井的矿井总风量Q2，为计算风峒的阻力，必须先计算出Q1；
对于抽出式
Q1=（1.05～1.10）Q2 ；(M3/Min)
式中：1.05～1.15为外部漏风系数，出风井无提升运输任务时取1.05，有提升运输任务时取1.10。
2.设计依据：
(1) 负压：最小:178.5mmHg；
中期：243.2mmHg；
最大:256.8mmHg；
（2） 通风方式：中央边界式。
(3) 瓦斯等级：低沼气矿井。
1) 计算扇风机的工作风量Q：
Q=910+×1.10=2384.14m3/min=39.735 m3/s；
2)通风机负压：最小为：Ｈmin=178.5+15+11=204.5mmＨg
中期为：Ｈ中＝243.2+15+11=269.2mmＨg
最大为：Ｈmax＝256.8+15+11=282.8mmHg
2.为了经济、合理、安全地使用主扇，必须控制困难时期的总阻力不太大，对大型矿井不超过450毫米水柱，有自然倾向的矿井不超过350毫米水柱。
1．扇风机的选型：
选用G4-72-11-16D左（右）0°离心式扇风机两台，配电动机JS—126—8、380V、110KW，风机转速500转/分，风机能满足本设计风量及负压要求.
扇风机工况见表9-3-1：
4．电动机的选择
由于主扇的输入功率N1 < 0.6 N2（N1=115，N2=240），则容易时期，选用功率较小 的电动机，在适当的时候再换用功率较大的电动机。
1) 通风容易时期电动机的输出功率为：
N=（N1×N2）1/2=166.132 KW
通风容易时期电动机的输入功率为：
N3=（1.10----1.15）N/η=206.54
K-----可取1.15；η=0.90----0.95；
所以电动机在容易时期的输出功率可取210KW。
2)通风困难时期电动机输出功率为：
N=N1/η=240
η----因是直线传动，可以取1；
通风困难时期电动机输入功率为：
N=（1.10----1.15）N1/η=298.38 KW
K----可取1.15；
所以电动机的功率可以取300KW。
因初期服务年限仅三年时间，而《规范》规定应不低于10年，故初中期配电动机JSQ1410—10型、6KV、200KW二台，后期配电动机JSQ148—10型、6KV、240KW二台，其中一台工作，一台备用。
防止特殊灾害的安全措施
一．八一矿为小涌水矿井，但生产过程中不是要坚持防止水措施。
具体措施如下：
1． 成立防治水专业队伍，有组织有领导地进行综合防止水工作。
2． 对于井下茅口水应采取井下强排与地表治理，井下防堵相结合，在一定程度上控制井下涌水量。
3． 井地车场内设置防水闸门。防水闸门必须符合下列规定：
（一）.防水闸门的施工及其质量,必须符合设计的要求。闸门和闸门硐室都不得漏水。
（二）.防水闸门硐室前、后两侧，应分别砌筑5米混泥土护壁，壁后用混泥土填实，不得有空隙、空顶。防水闸门硐室和副护壁，都必须采用高标号水泥进行加固。
（三）.在防水闸门来水一侧15米至25米处，应加一道挡物门。
（四）.防水闸门必须安设观测水压的装置，并有放水管和放水闸阀。
（五）.防水闸门竣工后，必须由矿总工程师负责组织有关部门，按照设计要求进行验收，对新掘进的防水闸门，必须进行注水耐压实验，其稳定性在24小时以上。
4． 地面溶洞、河道塌陷区采取填、堵、疏、改综合治理措施。
5． 按水文地质观测要求，地面补打水文钻孔的观测孔，由矿提出计划报批后进行。今后矿区内逐步实现水文钻孔的遥控观测，系统占有水文地质资料，加强整理和综合分析，进一步搞清边界条件，开展开采水平涌水量的预测预报。
6． 加强供电管理，保证安全可靠供电，由于香花台集中开采负符大量增加，中心降压站有住变容器,不能满足矿井的要求，在工程峻工前，必须实现主变增容（须建设1100KV降压站）以确保矿井的需要。
7．投产前必须提出专项探防水安全措施，报批后严格执行实现安全放水。
8．主要水仓必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常进行使用。
9．主要泵房至少有两个出口，一个出口用斜巷通到井筒，这个出口应高出水泵房地面7米以上；另一个出口通到井底车场，在这个出口的通到内，应设置容易关闭的既能防水又能防火的密闭门。
10．水泵、水管、闸门、排水用的配电设施和输电线路，都必须经常检查和维修。
二．通风、防尘、防瓦斯措施：
本井虽然无传爆危险，但是必须采取综合防尘措施，消除煤尘爆炸隐患。产生煤尘地点， 均建立喷雾撒水系统，采面推广煤壁注水，对煤尘容易堆积的巷道，定时进行清扫。矿井属于低瓦斯矿井，以生瓦斯爆炸的概率很小，煤层有自燃以火倾向，具有强爆炸性，井下采用平硐开拓，涌水较小，因此，矿井主要灾害为矿井火灾和煤尘爆炸。
1．本矿井瓦斯涌出量大，通风网络复杂。必须加强通风管理，做到合理配采、配风。
2．保证并连通风，减少露风，加强设施建立通风电子模拟调度指挥，不断提高通风质量。
3．对井下沼气除建立个体巡回检测外，并在地面必须设有连续集中检测沼气系统。
4．杜绝一切火源，消灭明火，电压火花，自然发火，确定做到安全供电。
5．搞好个人防尘工作，所有作业人员都必须佩戴防尘口罩。
6． 合理分配风量，减少煤尘飞扬，定期测风调风，在各转载点安装喷雾洒水装置，对巷道定期进行清扫，洒水降尘。
7．井下电气硐室，一律设置防风火门。
井下风速必须严格控制，增大风量和改变通风系统时，必须相应地调节风速，防止煤尘飞扬。
开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，应在矿井的两翼、相邻的采区和相邻的煤层都必须用岩粉棚或水棚隔开；在所有运输巷道和回风巷道中必须撒布岩粉。
10．采用震动放炮接煤时，必须编制专门设计，抱矿井总工程师批准。
11．在有突出危险的采掘工作面附近的进风巷道中，必须设有通达矿井调度室的电话，并应备有供给空气设施的避难所。
12．每一矿井必须从掘进工作、生产管理上采取措施，以防止瓦斯积聚。当发生瓦斯积聚时，必须及时进行处理。
13、避灾路线
多工作地点 运输大巷 皮带斜井 地面
三、井下火灾的措施
制定和完善防火措施，严格执行《煤矿安全规程》及有关文件的防火规定。
设置地面防水池和井下消防系统。
井口房和扇风机房附近20m内，禁止烟火。
严禁携带烟火或易燃物下井。
加强电器调和管理。
井下变电所和水泵房通道口应设置防火门。
井下火药库，机电硐室，井底车场等应有足够的灭火器材。
矿井发生火灾时，主扇风机应在10分钟内进行反风。
9．避灾线路。
多工作地点 运输大巷 皮带斜井 地面
四、预防冒顶及处理冒顶事故的措施：
1．加强工程质量管理，严格按本作业规程的要求支架，确保排距和柱距符合作业规程的规定。
2．支柱必须落到硬底，并有3CM以上的柱窝，支柱因受构造影响而落不到时必须穿木鞋，木鞋规格为：长×宽×厚=200×200×50（MM）。
3．支柱必须对山，有3度至5度的迎山角，严禁有不对山或退山的支柱存在。
4．放炮后必须及时背顶移梁，移梁后必须及时按二梁五柱的形式打好贴帮柱，各移梁放顶作业组的间距必须大于15米。
5．加强顶板管理，严禁缺梁少柱，严禁有一梁一柱的现象存在。
6．严格按正规循环图表的要求组织正规循环作业，严禁乱采乱挖。
7．各作业组进入作业点前，必须对本区的工程质量、安全情况进行严格检查，如存在隐患时，必须进行整改，否则不得进行作业。
8．工作面每一根杠子，必须及时移梁支护，严禁超采不支的现象。.
9．移梁前，必须在切顶线下挂好挡矸帘，下部用两块重叠，用铁丝捆在单体上，放矸时严禁用手扶挡矸帘。
10．现冒顶或有冒顶预兆时，要沉着冷静，先撤人员，清点人数，然后查明原因，及时组织人员抢险加固，并向调度室汇报，严禁冒险蛮干。
四．放炮、火药管理：
1．打眼前，值班班长要对工作面进行严格检查，发现空顶漏洞、煤壁片帮，应及时撤走一切人员，待一切恢复后，再进行作业。
2．在交接班时、人员上下井的时间内，严禁运送爆破材料。
3．井下放炮工作必须由专职放炮员担任。
4．所有放炮人员包括放炮、送药、装药人员都必须熟悉爆破材料性能和本规程中有关条文的确定。
5．严禁使用冻结的或半冻结的硝化甘油类炸药，并严禁把这种炸药折断、切断、揉搓、扎眼或撕下药包纸。
6．其余的操作详见《规程》中规定。
五．自然发火的防止：
1．开采有自然发火的当一厚煤层或煤层群的矿井，集中运输大巷和总回风巷应布置在岩层内或无自然发火的煤层内。如果布置在自然发火煤层内，集中运输大巷和总回风道必须砌旋或锚喷，且空隙和冒落处，必须用不燃性材料充填密实，不得漏风。
2、开采有自然发火的煤层，回采工作面必须用后退式开采。并根据采取放火措施后的煤层的最短发火期确定采区的开采期限。
3．开采有自然发火的煤层，必须对采空区进行预防性灌浆或全部充填，或采取其他有效的防止自然发火的措施。
4．开采有自然发火的煤层，在回采工作面的进回风道内，必须预先砌好留有门硐室的放火墙，门附近放置门扇，储备足够堵住防火墙门硐的材料，以便随时封闭。在回采工作面结束后，必须尽快地予以永久性封闭，但最迟不得超过一个月。
