本科畢業設計(論文)開題報告題目大興礦礦井通風系統與安全工程專題設計 —瓦斯抽放、礦井注氮防滅火、礦井除塵院(系、部)安全科學與工程學院一、選題的目的、意義和研究現狀1.選題目的通過大興礦礦井通風系統與安全工程專題設計，了解井巷開拓和布置的方式、方法，掌握礦井通風系統設計及利用瓦斯抽放、礦井注氮防滅火、礦井除塵設計對礦井瓦斯、火災、粉塵進行治理的相關內容。在專業教師的指導下，通過查閱大量的相關資料、書籍，綜合運用和深化所學的專業知識，結合CAD制圖，進行礦井儲量計算、開拓布置、礦井通風方式及通風機等設備的選擇，風量計算與分配、通風阻力計算，繪制礦井網絡圖、通風系統圖，完成礦井通風系統與安全工程專題設計，為今后的工作和學習打下堅實的基礎。2.選題意義礦井通風設計是整個礦井設計內容的重要組成部分，更是是保證安全生產的重要環節，因此，如何建立一個安全可靠、技術先進、經濟合理的礦井通風系統是煤礦企業重點考慮的一個問題，通過對大興礦礦井通風進行設計，能夠深化本科四年專業知識的綜合運用和實踐，更加為煤礦企業提供一些參考的數據和資料，具有一定的現實意義。煤礦礦井中瓦斯涌出量很大，靠通風難以稀釋排除時，可用抽放的方法，排除瓦斯，減少通風負擔。40年代末，中國在撫順煤田進行抽放瓦斯試驗，50年代應用于生產，抽出數量逐年增加。其后陽泉、天府、中梁山、包頭、南桐、北票等礦區也陸續開展抽放瓦斯工作。1981年全國一百多個礦井安設了抽放瓦斯設備，每年抽放瓦斯達3億米3,供給工業、民用燃料和作化工原料，變害為利。礦井火災是煤礦生產的主要災害之一，嚴重威脅礦工的生命安全和煤礦的安全生產。《規程》規定“不能直接滅火時必須封閉火區”。礦井注氮防滅火是煤層自燃火災防治的主要手段之一。礦塵防治一直是煤礦安全重要的研究課題之一，眾所周知濕式除塵是煤礦井下應用最普遍的一種方式，水能濕潤粉塵增加塵粒重力，并將細散的塵粒聚合為較大的塵粒使浮塵加速沉降，落塵不易飛揚，改善井下環境，具有非常重要的意義。3.研究現狀礦井通風系統是保障安全生產的基礎，同時又受制于煤層地質條件及由此形成的礦山井巷系統的特點。近年來煤礦擴能及生產的集約化成為了普遍的趨勢，礦井裝備水平迅速提高，系統有了明顯的簡化。但是，現在仍有大量開采多年的老礦系統極為復雜，大量新井產能的高度集中造成了系統新的隱患；礦井在日常生產中所遵從的分區通風格局抗災能力不足，在強烈的擾動面前有可能形成嚴重的風流紊亂，因而需要有預先的判斷和分析；礦井主扇和通風構筑物作為礦井通風系統的重要構成部分，其參數選取、布局、可靠性等均對系統的合理運行起著重要的作用。因此，礦井通風系統的合理性、可靠性和抗災能力分析對于防止通風瓦斯及煤層自燃等意外的出現，對于礦井預防處理通風瓦斯意外及災變的能力，對于提高礦井安全管理水平均有著重要的作用。大興井田位于鐵法煤田的西南部，隸屬遼寧省鐵嶺市鐵法區小明、蔡牛鎮所東經123°33′15”～123°36′35”,北緯42°21′36”~42°25′27”。該井田北與大隆井田毗鄰，以F15、F16號斷層及7-2煤層一525米等高線為界，東鄰曉南井田以F3、F3-1、F2、F35號斷層為界，西界為F55、F56號斷層，南以煤層最低可采厚度邊界線為界。南北走向長6.4公里，東西寬3.2公里，面積為20.48平方公里。本區東部有長(春)一大(連)鐵路，可由鐵嶺車站及沈陽一大青專次列車直通該礦區，并且在礦區各井田均有礦用鐵路線相連。另外該區有瀝青路面公路多條，四通八達，相距鐵嶺市約32公里，每天有通往沈陽、撫順、彰武等地的客車，另有通往沈陽、遼陽的列車，交通運輸十分便利。鐵法煤田屬于中生代侏羅系陸相沉積煤系地層，位于松遼盆地的東南側，地勢較平坦，除元古代地層在煤田西側以低山形勢出露外，其它地層幾乎全被第四系沉積層所覆蓋，前震旦系變質巖系構成鐵法煤田的基底，其上依次沉積了侏羅系地層、白堊系地層及第四系沉積物，整個煤田南北長為29.5公里，東西寬為17.4公里，面積為513.3平方公里，累計探明儲量為22億噸。在氣象條件上，本區處于平原內，多風少雨，春旱冬寒，屬大陸性氣候，一般春、秋、冬三季多風，冬季多西北風，春季多西南風，大至8～9級，小至2～3級，有“三天不刮，不叫鐵法”之說法。降雨多集中在每年的七、八份；年降雨量最大達到1065.8毫米(1959年)。蒸發量最大值達到2028.4毫米(1962年)。年平均氣溫7度左右，最高達到35.8℃(1962年6月16日),最低達到一34.3℃(1965年1月11日)。歷年凍土深度一般在110厘米左右，凍土一般時間為當年10月至翌年5月，本區地震強度6級左右。大興礦是一個高瓦斯突出礦井，瓦斯危害是我國煤礦的最大危害，有效治理礦井瓦斯災害是每個煤礦的重中之重。使用瓦斯抽采技術，在降低瓦斯危險的同時也增加了煤礦的經濟價值，并且減少了對環境的污染。注氮防滅火技術的實質是將氮氣送到采空區，使該區域空氣惰化，氧氣濃度降低到煤自然發火的臨界濃度以下，以抑制煤的氧化自燃，直到火區窒息的防滅火技術。氮氣防滅火機理主要有惰化、抑爆、減小漏風和吸熱等應用氮氣防滅火技術防治礦井火災，是世界主要產煤國家所公認的行之有效的方法。自上世紀70年代以來，國外煤礦普遍采用注氮防滅火技術，取得了很大的成就，并都將該項技術作為常規的防滅火手段。我國從1980年起，通過10余年的試驗研究，為我國煤礦推廣應用該項技術奠定了技術基礎和積累了經驗，1992年氮氣防滅火技術納入了《煤礦安全規程》,并于1997年制定和頒布了《煤礦用氮氣防滅火技術規范》。從此，氮氣防滅火技術走上了法制化、科學化和規范化的軌道。煤礦中粉塵含量大，它嚴重危害井下工作人員身體健康，近年來煤炭產量加大，機械化水平大幅度提高，井下掘進、采煤、運輸過程都產生大量粉塵，因此有效控制粉塵，降低粉塵濃度，改善工作條件是安全生產的一重要環節，抓好礦井除塵工作，才能保證礦井的安全生產。二、研究方案及預期結果1、研究方案(1)大興煤礦礦井概況：礦井概況行政隸屬、設計開發歷史、地質概況、地質地層、綜合柱狀圖、煤層特征、地質構造、瓦斯、煤塵、水文，地質勘探；(2)明確井田境界，計算礦井儲量，確定礦井井型及服務年限、制定工作(3)礦井現有開拓方式綜述與評價。對井筒形式、位置、數目、階段水平劃分、通風方式等的合理性進行評價，對不合理的部分提出改正意見與方法；(4)劃分采區、采區巷道布置、采煤方法、回采工藝評價及綜述；(5)設計礦井通風系統。選擇礦井通風方式與方法、確定礦井通風系統、阻力測試數據及處理、風量計算與分配、阻力計算、選擇風機、繪制礦井通風系統圖、網絡圖、計算通風電費；(6)礦井安全設施施工設計。風機附屬裝置設計：風硐、擴散器、防爆門等。通風構筑物設計：遮斷風門、調節風門、風窗、密閉墻、風橋、測風站等。礦井災害預防與處理計劃；(7)煤層瓦斯抽采設計。(8)礦井注氮防滅火設計。(9)礦井除塵設計。2、預期結果通過大興礦礦井通風系統與礦井注氮防滅火設設計、礦井除塵設計、煤層瓦斯抽采設計，提高獨立完成設計工作能力，加深對礦井開拓設計、通風系統設計、注氮防滅火設計、避難硐室設計、煤層瓦斯抽采設計的相關知識的掌握，使設計礦井的開拓設計、通風系統及防火技術、礦井除塵技術、瓦斯抽采技術達到現代礦井安全生產的要求。三、研究進度第四周(3月5~9日):選題，熟悉設計大綱，寫開題報告；第五周(3月12~16日):確定完善開拓圖；完成說明書前二章(一、礦井概況行政隸屬、設計開發歷史、地質概況、地質地層、綜合柱狀圖、煤層特征、地質構造、瓦斯、煤塵、水文，地質勘探；二、井田境界、儲量計算、井型、服務年限、工作制度；第六周(3月19~23日):完成說明書第三章(三、礦井現有開拓方式綜述。對井筒形式、位置、數目、階段水平劃分、通風方式等進行綜述，不合理的部分可提出改正；劃分采區、采煤方法、回采工藝綜述；礦井開采程序與采區接續關系；開拓與準備情況(巖掘工作面個數)。繪制礦井開拓系統圖。)第七周(3月26~30日)～第八周(4月2~6日):完成說明書第四章(四、采區巷道布置及采區生產系統):第九周(4月9~13日):選擇礦井通風方式與方法，擬定礦井通風系統，所設計通風系統的服務范圍區域或水平；確定通風困難時期和容易時期，繪制網絡圖(容易困難兩個時期);繪制礦井通風系統圖。第十周(4月16~20日):風量計算，風量分配，阻力計算。第十一周(4月23~27日):選擇主要通風機、電動機，工況點分析；通風費用概算。局部(掘進)通風設計。第十二周~第十三周(4月30~5月11日):安全設施施工設計，災害預防與處理計劃：第十四周~第十五周(5月14~5月25日):安全工程設計或專題設計，相關計算繪圖、說明書：第十六周(5月28~6月1日):外文資料翻譯。第十七周(6月4日~8日):繪制CAD圖紙、打印說明書電子文檔。第十八周(6月11日~15日):檢查設計，完善圖，完善說明書。第十九周(6月18日~22日):輸出圖紙和說明書，裝訂、提交、評審，答辯。[1]煤礦安全規程[M].第1版.北京：中國法制出版社，2005.[2]煤炭工業設計規范[M].第1版.北京：中國計劃出版社，1995.[3]煤炭工業采礦設計手冊[M].第1版.北京：煤炭工業出版社，1984.[4]礦井通風與安全測試技術[M].第一版.成都西南交通大學出版社，1997[5]吳余超.礦工井下避災[M].第1版.北京：煤炭工業出版社，1999.[6]于福元，王文.采礦通論[M].第1版.北京：中國華僑出版社，1997.[7]黃元平.礦井通風[M].第1版.徐州：中國礦業大學出版社，1986.[