1、 矿井通风安全监测监控毕业设计 第 1 页 矿井通风安全监测监控毕业设计 摘 要： 随着煤矿工业的发展，安全生产已经成为其中重要的部分。为确保煤矿的安全生产，对煤矿的安全设计十分重要。根据 平岗 煤矿的实际情况，结合目前安全生产技术，对高庄煤矿进行了安全设计。设计针对煤矿常见的安全问题，如水、火、煤尘、瓦斯、顶板等灾害，分析灾害发生的原因，设计具体的灾害预防措施及安全保障措施，以达到防止事故发生或减少事故发生概率，降低事故造成伤害的目的。根据平岗煤矿开拓方式 和地质构造，选择了合理的通风系统，对采掘工作面及硐室通风，井下通风设施和构筑物等进行设计，选择了安全逃生路线，分析了矿井通风系统的合理性
2、和可靠性。 针对高庄煤矿的粉尘灾害，从防尘措施、防爆措施和隔爆措施三个方面进行了安全设计。对于瓦斯灾害防治，设计采取了以瓦斯抽放为主及一些防爆、隔爆安全措施。在火灾防治方面，分别设计了煤自然火灾防治措施及外因火灾防治措施。 通过对高庄煤矿水文地质资料的分析，设计了相应的水灾防治安全措施。同时建立一套完善的安全监测与监控体系，对各种灾害形式进行严密的监控，在灾害发生前将事故处 理，确保生产能够安全高效的进行，同时达到无安全事故、无人员伤亡的理想状态。同时还设计了顶板灾害、运输系统灾害、电气事故灾害的安全措施。 关键词 : 安全条件 粉尘防治 瓦斯防灭火 安全监测 第 2 页 目 录 摘 要 .
3、1 目录 . 2 第 1 章 矿井概况及安全条件 . 5 1.1 井田概况 . 5 1.1.1 地理位置 . 5 1.1.2 地形地貌 .6 1.1.3 水文 .6 1.1.4 气候 .6 1.1.5 矿区开采现状 . 7 1.2 安全条件 . 7 1.2.1 地质特征 . 7 1.2.2 煤层 特征 . 8 1.3 矿井生产情况 . 8 1.3.1 工程性质 . 8 1.3.2 提升、通风、排水和压缩空气设备 . 9 1.3.3 井上下主要运输设备 . 9 1.3.4 工业场地布置特征、防洪排涝、地面建筑及煤柱 . 10 1.3.5 供电及通讯 . 10 1.3.6 给水、排水和采暖通风及供
4、热 . 10 1.3.7 技术经济 . 11 第 2 章 矿井通风 . 13 2.1 概 况 . 13 2.2 矿井通风 . 14 2.2.1 现矿井各采区风量计算 . 14 2.3 现有通风方式及通风系统 . 14 2.3.1 现有风井数目、位置、服务范围及服务时间 . 14 2.3.2 采掘工作面及硐室通风 . 14 2.3.3 井下通风设施及构筑物布置 . 14 2.3.4 安全逃生途径 . 14 2.3.5 通风设备及反风 . 15 2.3.6 矿井风量、风压及等积孔 . 16 第 3 章 粉尘灾害防治 . 16 3.1 粉 尘 . 16 3.2 防尘措施 . 17 3.2.1 防尘措
5、施 . 17 3.2.2 采掘工作面除尘 . 18 第 3 页 3.2.3 井下消防 . 18 3.2.4 防爆措施 . 19 3.3 隔爆措施 . 20 3.3.1 隔爆措施 . 20 3.3.2 隔爆水棚（水袋） . 20 3.4 矿井地面生产系统防尘 . 21 第 4 章 瓦斯灾害防治 . 21 4.1 瓦 斯 . 21 4.2 防爆措施 . 21 4.2.1 防止瓦斯积聚 . 22 4.2.2 巷道局部积聚瓦斯的处理 . 22 4.2.3 防止瓦斯爆炸或窒息 . 22 4.3 隔爆措施 . 22 4.3.1 隔爆 措施 . 22 4.3.2 隔爆水袋 . 23 第 5 章 矿井防灭火
6、. 23 5.1 概 况 . 23 5.2 井下外因火灾防治 . 23 5.2.1 井下机电设备硐室防火措施 . 23 5.2.3 井下电缆 . 24 5.2.4 井下电气设备的各种保护 . 24 5.2.5 井下电气设备的检查、维护、修理和调整。 . 24 5.2.6 其它火灾的防治措施及装备 . 24 5.2.7 井下主要机电设备硐室及防火构筑物 . 25 5.2.8 消防灭火装备 . 25 5.2.9 开采方面的措施 . 25 5.3 监控监测系统 . 25 5.3.1 概况 . 25 5.3.2 安全监测监控系统的结构 . 26 5.3.3 传感器选择 . 26 第 6 章 矿井防治水
7、 . 27 6.1 矿井水文安全条件分析 . 27 6.1.1 矿井开采水文地质情况 . 27 6.1.2 矿井充水因素及特征 . 27 6.2 矿井防治水措施 . 28 6.2.1 矿井开拓、开采所采取的安全保证措施 . 28 6.2.2 井下探放水措施 . 28 6.2.3 地表 水防治措施及工程 . 29 6.3 井下防治水安全设施 . 29 6.3.1 排水设施 . 29 6.3.2 选型计算 . 29 6.3.3 防水设施 . 29 第 4 页 第 7 章 井下其它灾害防治 . 30 7.1 顶板灾害防治及装备 . 30 7.1.1 矿山压力显现基本因素分析 . 30 7.1.2 一
8、般顶板冒落灾害的防治措施及装备 . 30 7.2 爆炸材料库 . 31 7.3 电气事故防治措施及设备 . 31 7.3.1 供电线路及 地面变电所事故防治措施 . 31 7.3.2 防止电气设备引起的瓦斯燃烧、瓦斯爆炸和触电等事故的措施 . 32 第八章 专题 矿井安全监测监控 . 33 8.1 概述 .34 8.1.1 安全检测、监控系统设置要求 .34 8.2 安全检测、监控和专属设备选择 34 8.2.1 监测监控内容确定 .34 8.2.2 矿井监测系统选型确定 .34 8.2.3 传输设备及器材选型 .35 8.3 监测设备各类传感器布置 35 8.3.1 中心站布置 .35 8.
9、3.2 避雷器设置 .35 8.3.3 分站布置 .35 8.3.4 传感器布置 .35 8.4 矿井各类传感器装备 .35 8.5 矿井安全监测监控系统运行可靠性分析 36 8.5.1 安全监测监控系统选择的合 理性、先进性 .36 8.5.2KJ90 型矿井监控系统设计有很多新颖实用功能 .36 结论 . 35 致谢 . 37 参考文献 .39 第 5 页 第 1 章 矿井概述 1.1 井田概况 1964 年 5 月，中南煤田地 质局 126 勘探队提交了河南宝丰韩梁煤田高庄勘探区精查地质勘探报告。武汉煤矿设计研究院于 1965 年 6 月提交了“高庄矿初步设计”，经（ 58）煤郑管基字
10、137 号文件批准，设计利用储量 8293.4 万 t，其中，四 3、四 22和四 21（戊 8、戊 9和戊 10）煤层 2754.4 万 t，二 1（已 16-17）煤层 5339.0 万 t。矿井设计年生产能力 45 万 t，服务年限 64 年。 矿井分两个水平先后进行建设，一水平 1958 年开始兴建， 1968 年 12 月底投产，1972 年达到设计生产能力 45 万 t，开拓方式为立井与斜井联合开拓，开拓深度 +85m，主要开采四（戊）煤段煤层。 1975 年，二水平由河南省煤炭管理局以（ 75）豫煤生字第 301 号文批准扩建， 1978年由平顶山矿务局建井二处开始施工延深， 1
11、984 年底投产， 1980 年核定矿井生产能力75 万 t。由于矿井地质条件复杂， 1991 年核定矿井生产能力 45 万 t，实际生产能力 30万 t，主要开采二 1（已 16-17）煤层。 矿井开拓方式为立井与斜井联合开拓，开采方法为走向长壁陷落法。 矿井开采的一水平四（戊）煤段煤层，已于 1985 年全部结束报废；二水平开采的二（己）煤段煤层，共分为三个采区：已一采区（包括已 一采区上山和已一采区下山）、已三采区和已四采区，开采标高为 +50m -180m，最低可采厚度 0.7m。目前，三个采区正规采面已全部回采结束，现主要回收井巷煤柱与残留的边角煤。截止 2006 年底，累计动用储量
12、 4734.1万 t，采出煤量 1169.3 万 t，二 1（己 16-17）煤层保有资源 /储量 226.8 万 t，其中，可采储量 90.8 万 t。此外，已报废的一水平四 2（戊 9-10）煤层尚存资源 /储量 224.1 万 t， 其中，可采储量 125.7万 t。 1.1.1 地理位置 矿 井 位于平顶山市 西部 石龙区境内，平顶山煤田 西部 韩梁矿区 中 部。东距平顶 山市55km，南距鲁山县、东距宝丰县 分别约为 16 和 20km，见图 1 1。地理位置坐标：东经112 491 9 1125 8 14 ，北纬 3351 05 335 6 15 。主井口坐标：X=3753206.
13、483 ， Y=38394672.816 ， Z=211.500 ；副 井 口坐 标 ： X=3753176.356 ，Y=38394713.99， Z=211.500。 井田走向长约 5km，宽约 2.5km，面积 12.5km2。北部以李坪断岭正断层为界与韩庄井田相邻，南部以谢河正断层为界与大庄井田相邻。西部至青草岭逆断层，东 部至火山碎侵入切割的煤层边界为界。确切范围以采矿许可证所控制的坐标为准。 矿区内有平顶山矿区专用线 平韩铁路通过，平韩铁路在宝丰与焦（作）枝（城）第 6 页 铁路、漯（河）宝（丰）铁路接轨。矿区东部有平洛高速，西部有 207 国道，与邻近市县及乡镇均有公路畅通，交通
14、十分便利（见图 1 1）。区内已实现了有线、移动、计算机等多种通信网络系统，加快了同外界的联系。 1.1.2 地形地貌 本区属缓坡状起伏的低山丘陵区，山脊宽缓圆滑，坡度较缓，沟谷开阔。地势总体呈西部与东部高中间低、北高南低。井田西部边界以外的青草岭娘娘山为中低山 区，标高 250 520m，最高点娘娘山海拔 +528.4 m。主要有震旦系石英岩和寒武系灰岩组成，井田范围内主要为石炭二叠系组成的丘陵区，标高多在 250m 左右。 1.1.3 水文 区内为低山丘陵地貌，受地形的影响，冲沟较发育。常年性地表水体欠发育，流经井田石龙河，在矿区内长 7.5km，河床宽 20 80m，由北向南横穿井田中部
15、，流入大庄井田注入沙河，该河九十年代前为常年性河流，最大流量为 1200m3/s，最小流量为0.1676m3/s，由于受气候、煤炭开采抽放大量地下水及工农业生产、生活用水的大幅度增加，九十年 代之后变为季节性河流，洪水期有水。井田内最高洪水位标高 +201.67m（ 1956.7），枯水期主要排泄矿井与工业废水。目前石龙河流域已修起大小不等的多座水库，对防洪和灌溉起到了积极作用。 1.1.4 气候 区内属暖温带大陆性半湿润季风气候，夏季炎热，冬季寒冷，四季分明，据宝丰气象站气象资料： 气 温： 最高气温 43.4（ 1966 年 7月 19 日），最低气温 -19.1（ 1969 年 1 月3
16、1 日），历年平均气温为 14.2。月均气温一般在 2月份最低， 7 月份最高。霜期一般自 10 月下旬起至次年 4月上旬止，长达近半年 。 降 水 量： 年最大降水量 1461.6mm（ 2000 年），最小降水量 424.7mm（ 1966 年），年平均降水量 742.6mm，月最大降水量 481.3mm（ 2000 年 7 月）。最大连续降雨天数 9 天（ 1964 年 4月 13 日 21 日）。雨季集中在 7、 8、 9 三个月。 蒸发量： 年最大蒸发量 2825mm（ 1959 年），最小蒸发量 1490.5mm（ 1964 年）。月最大蒸发量 408.9mm（ 1959 年 7
17、月），月最小蒸发量 40.7mm（ 1957 年 1月）。蒸发量大于降水量。 湿度和风速： 平均绝对湿度 13.5mm，平均相对湿度 67%。冰冻 期一般是 11 月到来年 3月。最大冻土深度 14cm（ 1977 年 1 月 30 日）。最大风速 24m/s，平均风速 2.8m/s。冬季多西北风，夏秋盛行东南风和西南风。 第 7 页 1.1.5矿区开采现状 高庄矿目前为残采收尾时期，生产布局为己一采区布置 1 个采煤工作面， 2 个掘进工作面、己四采区布置 1 个采煤工作面， 2 个掘进工作面，全矿全部采用炮采，炮掘；每个采煤工作面都有独立的通风系统，机巷进风，风巷回风；掘进工作面采用压入式
18、通风方式进行通风，风筒为 500mm 的胶质、抗静电、阻燃风筒，通风机的安装使用和风筒的管理符合规程 规定；井下爆破材料库、充电房和变电所都有独立的通风系统，各用风地点的风量均符合规程规定。 高庄矿主要通风机型号为 BDK65A 和 BDK60C 对旋式主要通风机，电机功率为 250KW 2（现在为单段运行）。风叶角度为 35 度。针对我矿残采收尾阶段，采掘战场逐渐减少的生产局面，为做到安全、合理、经济的供风，我矿经过深入的分析研究、制订了可靠的主要通风机调整方案，于 2007 年 10 月对主要通风机工况进行了合理的调整。调整后主要通风机工作风量 3084m3/min，矿井总进风量为 281
19、7m3/min，矿井需风量为2647.5m3/min，风压为 930Pa，矿井有效风量为 2711m3/min，矿井有效风量率 88%。外部漏风率为 8.6%，符合规定。通风系统稳定、可靠，主要通风机的工作风量与通风网络相匹配，完全满足我矿安全生产的需要。 1.2 安全条件 1.2.1地质特征 地质及范围 高庄矿属缓坡状起伏的低山丘陵区，山脊宽缓圆滑，坡度较缓，沟谷开阔。地势总体呈西部与东部高中间低、北高南低。井田西部边界以外的青草岭娘娘山为中低山区，标高 250 520m，最高点娘娘山海拔 +528.4 m。主要有震旦系石英岩和寒武系灰岩组成 ，井田范围内主要为石炭二叠系组成的丘陵区，标高多
20、在 250m 左右。北部以李坪断岭正断层为界与韩庄井田相邻，南部以谢河正断层为界与大庄井田相邻。西部至青草岭逆断层，东部至火山碎侵入切割的煤层边界为界。确切范围以采矿许可证所控制的坐标为准。根据生产过程中揭煤的地质资料，开采范围内地质条件复杂，受青草岭逆断层、李坪段岭正断层、谢河正断层的影响，小型断裂构造极为复杂，断层纵横交错，对煤层破坏十分严重，给正常回采带来很大困难。 煤层开采情况 高庄矿区矿井开采的一水平四（戊）煤段煤层，已于 1985 年全部结束报废；二水平开 采的二（己）煤段煤层，共分为三个采区：已一采区（包括已一采区上山和已一采区下山）、已三采区和已四采区，开采标高为 +50m -
21、180m，最低可采厚度 0.7m。目前，三个采区正规采面已全部回采结束，现主要回收井巷煤柱与残留的边角煤。截止 2006年底，累计动用储量 4734.1 万 t，采出煤量 1169.3 万 t，二 1（己 16-17）煤层保有资源 /储量 226.8 万 t，其中，可采储量 90.8 万 t。此外，已报废的一水平四 2（戊 9-10）煤层尚存资源 /储量 224.1 万 t，其中，可采储量 125.7 万 t。 第 8 页 1.2.2煤层特征 己 16-17 煤层是矿井目前开采的唯一煤层，位于山西组下段，距戊 10 煤层161.5-217.3 米。该煤层是井田内主要可采煤层，位于大占砂岩 S4
22、 标志层之下，煤层厚度 0.1-21.14 米。煤层结构简单，顶板多为砂岩或砂质泥岩。底板多为泥岩，亦见有砂质泥岩。己 16-17 煤层厚度变化较大，据 81个见煤点统计计算结果，煤层可采性指数 Km=0.89，煤层变异系数 R=71.9%，属不稳定煤层。因此，在矿井地质条件分类时己 16-17 煤层的稳定程度定为 IIId。 1.3 矿井生产情况 1.3.1 工程性质 井田境界 高庄矿位于平顶山市石龙区境内，韩梁矿区中部，距平顶山市 55km，井田走向长度 3.0Km，倾斜宽度 2.5Km，面积 7.5Km2。开采己组煤层。 可采储量 截止二 00 八年已动采了四个采区，剩余地质储量为 14
23、7.1 万 t，可采储量为 63.9万 t。己四采区为的主采区。 表（ 1-1）平岗煤矿分水平各类煤柱损失量汇总表 万 t 煤柱分类 +100 标高以上 +100-600m 标高 合计 断层保煤柱 219.6 69.8 289.4 工业广场保护煤柱 42.9 87.6 130.5 主要井巷保护煤柱 273.9 674.7 948.6 合计 536.4 832.1 1368.5 表（ 1-2）工业资源储量、设计储量、设计可采储量汇总表 单位：万 t 储量类型 +100 标高以上 +100-600m 标高 合计 工业资源储量 3417.8 8979.3 12397.1 设计资源储量 3209.1
24、8961.5 1187.1 设计可采储量 1848.6 5589.6 7438.2 矿井设计生产能力及服务年限 矿井工作制度 设计年工作日 330 天，每天三班作业。日净提升时间为 16h。 生产能力 核定生产能力 75 万 t/a。 服务年限 T = ZAz ( 1-1) = 7438.2 75 1.3 = 76a 其中： T：服务年限 Z：可采储量 A：生产能力 第 9 页 K：储量备用系数 1.3.2 提升、通风、排水和压缩空气设备 提升设备 高庄矿的煤炭主要提升采用带式输送机运输。采用 GDS-1000 型钢丝绳皮带提升机，提升能力 45万 t/a。 矸石主要由斜副 井，一段提升机型号
25、为 XKT-2.5/20 的矿用提升机，提升能力为 10万 t/a；二段提升机型号为 2JK-3/20 的矿用提升机，提升能力为 35t/a。 通风设备 高庄矿主要通风机两台，一台 BDK65A 8 24 型、一台 BDK60C 8 24型，一台使用、一台备用。目前主要通风机为单段运行，风叶角度为 35，工作风量3084m3/min，风压为 930Pa。 排水设备 二水平中央泵房主水泵型号为 200D43 8，现有四台，两台使用，两台备用。 压缩空气设备 该矿生产现主要在二水平，在地面设一个压风机房，内设有 2台 4L-20/8 型压风机，经核定满足要求。 1.3.3 井上下主要运输设备 地面
26、运输 公路交通：矿区门口有公路与 207 国道相通，距平顶山市 45公里。 铁路交通：煤矿铁路与国铁宝丰县火车站相连距宝丰县 20 公里。 本矿目前运输主要以铁路为主，现已形成较为完善的铁路运输线，对矿区的开发、建设提供了较为便利外运条件。 井下运输 本矿井设计井下煤炭运输采用胶带输送机运输方式 ， 辅助运输采用 10t 架线式电机车牵引 1t 或 3t 固定式矿车运输。 地面生产系统 主井生产系统 煤炭由高庄矿皮带井一段、二段皮带运输机运至地面手选厂 车间至洗煤筛分车间复式振动筛之中，原煤经过洗煤车间分精煤和中煤两种分别进入各自煤仓。手选矸石经汽运到矸石山。皮带井一段、二段皮带运输机并担任运送人员升入井。 副井系统 副井及下料斜井承担提升矸石、升降人员、运送设备和材料的功能 ,地面材料、设备在地面车场装入花栏车或平板车，由提升机运入井下。 地面排矸系统 井下矸石由副井运到地面车场，由一台 ZK10-6/550 电机车牵引 50M 至矸石山车场子，由 JD-11.4 绞车拉入翻车机，翻入排矸箕斗后由矸石山前 JK1600/1224 型绞车牵引到矸石山顶部排掉 。
