桧树亭煤矿压风自救设计方案设计论文.doc

郑州煤炭工业（集团）桧树亭煤炭有限责任公司 压风自救系统设计方案
一、前 言
根据国家安全监管总局文件要求，完善井下安全避险“六大系统”的通知，根据河南省建设完善煤矿安全避险“六大系统”工作领导小组豫煤安避险【2012】1号文件和关于煤矿完善井下安全避险“六大系统”的通知，为了全面提高煤矿安全生产保障能力，规范完善安全避险“六大系统”建设工程，深入贯彻落实国家煤矿安全生产方针，我矿按期展开自查、自检，完善各大系统任务。保证矿井的安全生产，同时也积极的响应国家目前相应的政策方针。 确定压风自救设计方案，实现切实提高矿井抗灾能力，实现矿井又好又快的安全发展。
二、压风自救系统管理机构
组 长：韩兴刚
副组长：李林辉 李玉建 陈银利 任军喜
成 员：刘永杰 梁西安 张福军 樊长振
贺克书 杨 忠 贾天恩 何明理
三、职责
1、组长负责提取用好煤炭生产安全费用，加大安全投入，从人、财、物等各方面保证建设进度。针对存在的问题，研究有针对性的措施，从设计、施工、验收等环节严格把关，科学组织施工，保证建设工程质量。
2、副组长负责认真执行组长布置的一切任务，并及时向组长汇报各项任务的完成情况。
3、分管负责人负责制定切实可行的工作规划和方案，明确供水施救系统建设完善的目标、任务、措施及进度安排。负责牵头制定供水施救系统的相关制度，并严格监督落实。
4、各成员在副组长的带领下，严格执行本矿有关供水施救系统的各项管理制度和规定。机电运输部负责对本矿供水施救系统的日常检查、维护。
四、 压风自救装置的安装方案
1、工程概述
我矿于2007年9月在西井工业广场安装两台4L-20/8型活塞式空气压缩机。根据压风自救系统建设要求，我矿在原有压风系统的基础上按照《压风自救系统建设规范》标准及《煤矿压风自救系统验收标准》对原有的压风系统进行统一施工改进。
2、压风安装标准
（1）压风自救系统安装在巷道内压缩空气管道上，安装地点应在宽敞、支护良好、没有杂物堆的人行道侧，人行道宽度应保持在0.8m以上，管路安装高度应距底板0.3m，便于现场人员自救应用。压风自救系统下面不得有水沟无盖板或盖板不齐全的现象。
（2）所有矿井采区避灾路线上均应敷设压风管路，并设置供气阀门，间隔为100 米。采区和上山巷道最高处敷设压风管路，并设置供气阀门。
（3）井下压风管路应敷设牢固平直，采取保护措施，防止灾变破坏。进入避难硐室和救生舱前20 米的管路应采取保护措施（如在底板埋管或采用高压软管等）。
（4）压风管路每隔3m吊挂固定一次，岩巷段采用金属托管配合卡子固定，煤巷段采用钢丝绳吊挂。压风自救系统的支管不少于一处固定，压风自救系统阀门扳手要在同一方向且平行于巷道。
（5）在主送气管路中要装放水阀门。压风自救系统阀门应安装齐全，以保证系统正常使用。进入采掘工作面巷口的进风侧要设有总阀门。
3、编制依据
（1）河南省建设完善煤矿安全避险六大系统工作领导小组文件。
（2）该设备的施工组织计划。
（3）《矿山压风自救系统建设规范》、《煤矿压风自救系统验收标准》
（4）根据河南省建设完善煤矿安全避险六大系统工作领导小组豫煤安避险【2012】1号文件
4、施工准备
（1）由专业技术人员编制施工措施，并向有关上级领导审批认可。
（2）由专业技术人员对参加压风自救系统安装的工人进行技术和安全防护培训。
（3）准备好安装工具、绳扣、钢丝绳等。
（4）制定安装计划，并合理安排人员。
（5）根据实际条件制定并准备好施工中的各项安全防护措施及防护用品。
（6）有关技术人员准备好各种施工记录和表格。
5、安装施工工序
压风系统安装工序：设备就位→相关技术资料及技术指导人员到位→系统安装→管路检查有无漏气、安装有无异常→系统调试→投入运行。
6、压风自救系统的使用
（1）供气过程：
空压机房→主立井→井底→井下各巷道（工作面、硐室、泵房、避难硐室）。
(2)压风管路、三通及阀门装置在投入使用后，需试验阀门是否灵活、管路是否畅通，严禁出现漏气现象，配备人员定期进行检修。
(3)发现用气地点气压不够，必须及时处理，并定期进行检修。
(4)压风自救装置在安装好后，由安全部门组织分批对工人进行培训，并进行考核。
7、压风自救系统的选择与安装
管路安装选择及安装要求：
(1)主要压风管路选择使用φ108×4无缝钢管，采掘工作面上、下付巷及掘进巷道、总回风巷选用φ89×4无缝钢管。
三通：采用φ108×4、φ89×4无缝钢管进行改造
阀门：DN100、DN75
(2)矿井避灾路线和掘进工作面应铺设压风管路，每隔100m设置一个供气阀门。
(3)供气管路应安装在巷道的行人一侧，管路安装高度距底板0.3m，压风自救系统下面有水沟时，盖板应齐全、盖严。
(4)管路敷设要牢固平直，压风管路每隔3m吊挂固定一次，并用镀锌钢丝绳吊挂，阀门扳手要在同一方向且平行于巷道。
(5)在主管路安装的较低点，应安装汽水分离器。
（6）压风管路与进风巷、回风巷压风管路接通。
（7）采区避灾路线上必须安装压风管路，并设置供气阀门，阀门间距不大于100m.
（8）采掘作业地点、避难硐室及采区避难路线上均需安装压风管路，并设置供气阀门，阀门间距不大于100m.
（9）压风自救系统阀门与供水施救阀门间距不能大于20m.
8、保养与维修
压风自救系统是为避灾而设置，所以要必须百分之百的完好可靠，因此需要经常维护和保养，为此必须做到以下几点：
(1)专门设立维护人员，每天对井下所有管路进行巡回检查，保证井下压风管路不漏气、用风地点风压充足。
(2)井下压风系统出现故障，必须立即检查、维修。
(3)维护人员每班必须对井下压风自救装置进行安全检查，保证压风装置能够正常使用。

桧树亭煤矿压风自救系统管路计算
一、概况
我矿西井工业广场安装两台活塞式空气压缩机4L-20/8（排气量20 m3/min、压力0.8Mpa，配用电机功率110KW）。从主立井敷设安装Φ108mm供风管路一趟，由主井井底向全井下各大巷、采掘工作面敷设安装有供风管路，能够满足各生产工作面的生产需要。
矿井最远端通风路线：
主井工业广场压风机房(Φ108管路20米)--→主立井(Φ108管路345米)--→-125大巷 (Φ108管路50米)--→11采区运输大巷(Φ89管路710米)--→11采区回风上山(Φ89管路330米) --→11061皮带巷(Φ89管路480米) --→11061采面(Φ89管路60米)。
二、 压风机校验
1、风钻耗风量计算：
风钻Q用风=1.5m3/min，11采区有四台风钻：
Q用风=1.5×4=6m3/min
2、压风机供气量按最大按最大作业班人员需风量计算：按每班130人计算,
Q人=N×Q需
N-----当班人数
Q需-----每人需风量取0.1m3/min
当用风最大时： Q人=N×Q需=130×0.1=13m3/min
压风机Q供≥Q用风+Q人
20 m3 ≥6 m3+13 m3
20 m3 ≥19 m3
所以4L-20/8活塞式空气压缩机符合标准。
三、管路校验
1、主干管：依照管径估算公式
d=20
d----管道直径（内径）mm
Q----供风量 20 m3/min
d=20=20=89.4mm
今选取Φ108mm无缝钢管可满足要求
2、（1）用风点管路管径估算公式（风钻工作时）2、避灾时人
d=20
d----管道直径（内径）mm
Q----供风量 6m3/min
d=20= 20=48.9mm
今选取Φ89mm无缝钢管可满足要求
（2）用风点管路管径估算公式（避灾时人需风量）
d=20
d----管道直径（内径）mm
Q----供风量 13m3/min
d=20= 20=72.1mm
今选取Φ89无缝钢管可满足要求
四、钢管壁厚可按下式计算：
1、（1）Φ108无缝钢管钢管壁厚的计算
S=
式中：
n——强度安全系数1.5—2.5
d—— 标准管内径100（cm）
σ—— 许用应力，无缝钢管σπ=7848（N／cm2）（800kg／cm2）
P —— 管内气体压强0.8MPa
C —— 附加厚度；无缝钢管C = 0.1～0.2（cm）
S==（2×0.8×10）/（2×80-2×0.8）+0.1
=2mm
今选取Φ108无缝钢管钢管壁厚4mm可满足要求
（2）Φ108无缝钢管压力计算：
F=σb×S/ kd
式中：
F——管材承受压力Mpa
σb——无缝钢管抗拉强度200Mpa
S——无缝钢管钢管壁厚4mm
k——安全系数 取2
d—— 标准管内径（cm）
则：F=σb×S/ kd=（200×0.004）/（2×0.1）=4Mpa
所以Φ108无缝钢管可满足要求
2、（1） Φ89无缝钢管钢管壁厚的计算
S=
式中：
n——强度安全系数1.5—2.5
d—— 标准管内径81（cm）
σ—— 许用应力，无缝钢管σπ=7848（N／cm2）（800kg／cm2）
P —— 管内气体压强0.8MPa
C —— 附加厚度；无缝钢管C = 0.1～0.2（cm）
S==（2×0.8×81）/（2×80-2×0.8）+0.1
=0.9mm
今选取Φ89无缝钢管钢管壁厚4mm可满足要求
（2）Φ89无缝钢管压力计算：
F=σb×S/ kd
式中：
F——管材承受压力Mpa
σb——无缝钢管抗拉强度200Mpa
S——无缝钢管钢管壁厚4mm
k——安全系数 取2
d—— 标准管内径（cm）
则：F=σb×S/ kd=（200×4）/（2×81）=4.93Mpa
所以Φ89无缝钢管可满足要求
五、管路压力损失计算
1、Φ108无缝钢管压力损失
利用公式：△P1=10-12× Q1.85
=10-12× 201.85
=0.059Mpa
式中：Li——某段管道局部损失当量计算长度，Li=1.15 L’（m）
井下Φ108无缝钢管长度为415m
L’——管道实际长度（m）
Q----供风量 20 m3/min
2、Φ89无缝钢管压力损失
利用公式：△P2=10-12× Q1.85
=10-12× 201.85
=0.035Mpa
式中：Li——某段管道局部损失当量计算长度，Li=1.15 L’（m）
11采区Φ89无缝钢管长度为1580m
L’ ——管道实际长度（m）
Q----供风量 20m3/min
所以：我矿压风管路最远端管路压力损失为△P1+△P2=0.094 Mpa。

附：压风自救系统图

矿山供水施救系统
发布时间：2010-12-03 12:07:23 浏览：433次
一、具体的安装施工要求：
煤矿供水施救系统是利用矿地面净水处理站制造的纯净水通过管路与主斜井井口静压水管联通，再通过井下静压水管网输送到各个用水点，从净水站敷设一趟3英寸专用管路到主斜井井口，在井下需要安装供水点的地方，利用静压水管连接到各个用水点，且输送量必须满足井下要求。为了保证人员的行动方便，供水施救系统安装点必须和压风自救安装在一起，主要安装在硐室、有人工作场地附近、人员流动的地方。
供水施救系统初步确定安装的地点、数量：（表一）
序号
安装地点
单位
数量
备 注
1
变电所
套
5
每个变电所1套
2
水泵房
套
5
中央、一采、三采和峁上井底水仓各一个
3
集中皮带机头
套
2
三采皮带、一采皮带
4
无极绳绞车硐室
套
2
一采无极绳、三采无极绳
5
一、三采轨道各个工作面联巷
套
11
每个联巷各1套（1205材运巷）、（1203运巷）、（1204材尾巷）、（1202材巷）、（1200尾巷）、（3213材运巷）、（3215材尾巷）
6
综采工作面
套
12
每个工作面4套，（1205面）（3213面）（1202面）其中材巷中部1套，设备列车1套，运巷中部1套，工作面转载机机头100m处1套
7
综掘工作面
套
14
每个工作面2套，（1203运巷）（1202倒掘）（1204材尾巷）（3215材尾巷）（1200尾巷），其中工作面中部1套，距工作面迎头100-130m处1套
8
开掘工作面
套
2
每个面1套（三采轨道巷、三采皮带巷）
合计

套
53

备注：安装地点可根据实际情况增减安装数目。
二、安装要求：
1、供水施救系统由通风区组织施工，由防尘队实施安装。
2、安装时，供水施救系统要同一个方向且与巷道平行，管路的安装位置距顶板1.3-1.5m以上，安装高度距顶板1m以下，位置要方便饮用，且保证供水施救系统的管路无漏水现象，阀门开关灵活。
3、供水施救系统安装完毕后，由通风区、机电区、调度室、安监处等相关单位验收，验收合格后由通风区负责管理。
三、所需材料计划价格表：
名称
型号
单位
数量
单价（元）
金额（元）
无缝钢塑复合管
90mm、两固、5MPa
米
420
232.5
97650
无缝钢塑复合90o弯头
90mm、1固1活、5MPa
个
15
458.1
6871.5
无缝钢塑复合三通
115/48mm、两活1固、5MPa
个
20
900.84
18016.8
无缝钢塑复合三通
90/48mm、两活1固、5MPa
个
30
674.83
20244.9
无缝钢塑复合三通
60/48mm、两活1固、5MPa
个
10
476.83
4768.3
无缝钢塑复合90o弯头
48mm、1固1活、5MPa
个
130
251.83
32737.9
钢塑复合短管
48.3mm×1.5m、2固、5MPa
根
50
446.72
22336
法兰闸阀
G4127-25C80mm
个
2
1247.9
2495.8
法兰闸阀
DN40
个
50
200.9
10045
法兰盘
49mm
副
50
42.3
2115
水龙头
25mm
个
100
14.4
1410
合 计

218690.2
四、供水施救系统的管理制度：
为了提升矿井安全防护水平，确保供水施救系统的使用可靠，根据我矿实际情况，特制定本管理制度。
1、供水施救系统要安装在地点宽敞、支护良好、没有杂物堆放的巷道内，便于现场人员自救饮用。
2、供水施救系统要安装的地方由该区域施工组队管理维护，公共巷道供水施救系统要由通风队维护。
3、供水施救管路上的煤尘要及时清理，经常保持清洁，供水施救水龙头下面或管路上不得堆放杂物。
4、各队组必须保证所负责区域内供水施救系统完好性和安装的规范化，凡供水施救系统存在管路漏水、阀门开关不灵活等现象，及时处理、更换。
5、巷道移交时，由机电区组织使用单位和接收单位，进行现场清点验收移交。供水施救系统和设备一起交于接收单位进行管理，办理书面手续，各单位留底备份。
6、对于各单位人为造成供水施救系统损坏的，必须严格执行事故追查制度。
7、各相关区队对领取或回收上来的供水施救管路、配件要妥善保存，如果丢失，按原价200%赔偿。
8、本制度自下发之日起执行，未尽事宜由机电区负责补充完善本制度。

矿山压风自救系统
发布时间：2012-03-18 14:36:41 浏览：192次
一、根据井下各种风动工具计算压风机：
1、井下使用的风动工具的型号和台数及耗气量：
风动工具
工作压力
MPa
耗气量
m3/min
总台数
同时使用系数
总系数
Ki
03-11型风镐
0．63
1．2
6
0．85
5.1
7655型风钻
0．5
4．0
20
0．85
17
喷浆机
0．3
0．2
4
0．85
3.4
罗克体泵
0．4
3．0
1
1
1
风动泵
0.4
1.5
2
0.85
1.7
凿岩机
0.5
4.8
4
0.85
3.4
2、因我矿风管路全部管路长为27000米，超过了2KM,所以a1=1.2、a2=1.11,我矿井口海拔高度为1400米,a3=1.14
Q= a1.* a2* a3∑Ki
=1.2*1.11*1.14*31.6
=47.98m3/min
a1：沿管路全长的漏气系数,我矿取1.2。
a2：气动工具磨损后耗气量增加的系数我矿取1.11。
a3：海拔高度修正系数取1.14
计算压风机的出口必须压力：
根据我矿巷道布置图可以看出我矿最长输送的距离为6000米。

Pe------所用气动工具中最大的工用压力，Mpa
⊿P-----输气管道中最长一道所有压力损失之和，估算时每KM损失为0.04 Mpa
P为压风机的出口空气压力
P=0.63+0.24+0.1
=0.97Mpa
根据以上计算，我矿压风机的出口空气压力不得小于1Mpa，最小排气量不行小于508m3/min。根据以上要求我矿选取无油润滑空压机，其型号为L5.5-40/8(LW-42/7) LW-40/8 LW-(42/7)，压缩机型式：L型2级双缸复动水冷式排气量：40m3/min,排气压力：一级0.18～0.02Ma ; 二级0.8Ma,活塞行程：180mm ;曲轴转速：600r/min ,排气量：40M3/min，轴功率≤230KM，共4台，三台使用一台备用。
二、管路直径的选择：
由于我矿路线复杂，为了便于计算，先择路线最长的250204材料顺槽，管路全长6000米（该段管路为最不利管路）。
在该段管路中从压风机口至南进风井底为主干管为1号管路，全长为1000米；从106车场到二水平250204材料顺槽口为2号管路，全长为2700米；从250204材料顺槽口到工作面全长2300米为3号管路。
该段管路的压力损失为：
⊿P=⊿P1+⊿P2+⊿P3
=0.04+0.08+0.08
=0.2 Mpa
远远小于我矿估算的压力损失27*0.04=1.08 Mpa,压风机的额定排气压力能满足要求。根据要求在《煤矿总工程师技术手册》pa1689页表中查得的管径为
管段代号
干、支
压空气量（m3/min ）
长度/mm
先择管径/mm
压力损失/ Mpa
1
干
120
1000
250
0．04
2
干
30
2700
100
0．08
3
支
10
2300
80
0．08
由于最长管路的管径符合要求，所以其它的干管均选DN100钢管，支管全选用DN80的钢管。
空气压缩机的位置：矿井空气压缩机的位置在南风井工业广场，由DN250管经南风井引入，再收DN100钢管引放各采区，最后为DN80的支管引入到各工作面。供风管路在南风井的DN250主管路为托架支撑安装，每3米一个托架，其余的管路均采用吊挂安装，每3米一个吊环，吊挂要平直。
三、压风自救装置的安装与调试

1、压风自救系统最大用风量Qmax的计算
我矿定员的井下单班最多工作人数N为700人，压风自救系统最大用风量即井下所有人员都使用自救袋时的风量，因此：
Qmax＝N×Z×R＝700×120×1.2＝100800L/min＝110ｍ３/ min
式　中：
N ――井下单班最多工作人数，个；
Z ――每个人使用单个自救袋时的需风量120 L/min.个；
R――安全系数，我矿取1.2。
据上计算，我矿井下压风自救系统启用时，必须要保证南风井压风机房3台空气压缩机正常运转，1台备用，备用的必须要完好。
2、安装地点：
（1）有岗位工、流动人员作业和避灾途径的巷道
主井筒、1050皮带大巷、1050轨道大巷（含延伸段）、1504采区1050皮带大巷、北翼轨道上山、1504轨道上山、1502轨道上山、1504皮带上山、1502皮带上山、2502皮带上山和大巷、860车场、2502辅运大巷。以上地段每隔200米安装1处自救站，每个自救站安装5个压风自救袋。
（2）综采工作面：
采煤工作面有1502采区的150208工作面和2502采区的250206上工作面。在150208和250206上工作面两顺槽距煤壁30米、各设1自救站，自救站每处安装30个压风自救袋。后巷每隔200米设1处自救站，每处安装5个自救袋，以上压风自救装置要随着工作面的回采不断向后移设，移设时必须要保证靠近工作面的两处自救站的自救袋个数满足上述要求。
（3）掘进工作面：
综掘工作面有1504采区的1172两掘进顺槽、2502采区的250204两掘进顺槽，上述掘进巷道在距工作面30米处各设1处自救站，每个自救站安装20个自救袋，后巷每隔200米安装1处自救站，每个自救站安装5个自救袋。随着掘进工作面的推进，不断将压风自救装置向前移设，移设时要必须保证靠近工作面的两处自救站的自救袋个数满足上述要求。
（4）炮掘工作面：
掘进巷道距离较短时，在放炮撤离处设1处自救站，安装个20自救袋；掘进巷道距离较长时，要和综掘工作面的要求一样在后巷安装自救站，以保证后巷的零散作业人员也能够自救。
（5）车场煤门和人车等候硐室等人员集中地段
在各个采区分层（分段）车场煤门（石门）内设1处自救站，每处安装5个自救袋。S1106车场人车等候硐室，1502轨道上山、二水平快速行人通道的两停车场、1504轨道上山上下部车场及硐室由于人员比较集中，每处安装30个自救袋。
3、安装要求：
（1）安装位置应尽可能接近工作场地，最远不超过40米，保证井下工作人员在发生灾害时有足够的时间进入并开启自救装置，真正起到救灾防护的作用。
（2）压风自救装置安装地点要求两帮和顶板比较完整稳定，顶板无淋水，宽度要以过往的车辆不会破坏自救装置为准，安装高度一般为1－1.2米，使避灾人员能顺利进出防护袋，并能舒适地座（蹲）在里面。
（3）在采煤工作面进风顺槽安装时，在自救装置供风管路上预留与自救袋连接管径一致的分风接头，以便移设安装。
4、压风系统：
目前压风系统：
1502采区：南风井地面压风机房――南进风井――1502轨道上山――各采掘工作面
2502采区：南风井地面压风机房――南进风井――1050轨道大巷――9号联络巷――二水平皮带上山――1号联络巷――二水平辅运大巷――各采掘工作面
1504采区：南风井地面压风机房――南进风井――1050轨道大巷延伸段――各掘进工作面
5、调试：
安装完成后，要进行送气和调试，并进行全面的质量检查。
（1）按照要求安装后，要检查各连接部件是否牢固可靠，连接外的密封是否严密，管路有无漏气，防护袋有无破损，送气器是否畅通，开关把手是否灵活可靠，位置方向是否正确，如有错误要及时纠正。
（2）确认安装无误后进行调试，送气器一般在出厂时就已调定，但也可能由于运输、安装时的震动会有所变化，因此安装完毕后还应作一次调试，将防护袋打开，调试人员进入袋内，然后打开送气器手把，使压气进入袋内，看有无减压的风进入，如果风流过大或噪声太大，可用螺丝刀旋动调节螺钉，使过气量和噪声适度为止，然后关闭开关，并将防护袋按原样叠好控牢，捆扎时一定要结活扣，便于使用时容易打开。
6、使用与操作：
当井下发生瓦斯、一氧化碳等有害气体灾害，对工作人员有生命威胁时，现场工作人员要以最快的速度进入压风自救装置，迅速解开防护袋，打开控制开关（开关把手停放位置与送气器方向一致时为“开”，垂直时为“关”），向袋内送气，新鲜开启不断充入防护袋内，避灾人员便可安全避灾待援，当救灾人员赶来救出避灾人员或解除威胁后，避灾人员可以离开自救装置。
在灾害排除后，应将使用后防护袋按原样叠好，捆扎好，并将开关把手置于关的位置，以便再次使用。
7、故障分析与排除：
当送气器无气送出时，首先检查是否停风，其次检查送气器是否堵塞，如堵塞应进行清洗或更换。
8、保养与维修：
压风自救装置是为避灾而设置，所以要必须百分之百的完好可靠，因此需要经常维护和保养，为此必须做到以下几点：
（1）每个区域内的工作人员或专职人员在进入本工作区域后，不管使用与否，首先应检查自救站的所有自救装置是否完好，附件顶板、两帮是否存在隐患，防止自救装置被砸破或刺破。
（2）检查送气器是否有气送出，开关把手是否灵活可靠，如有问题要及时汇报处理。
（3）检查结果一切符合要求后，按原样叠捆好，放回原处。
（4）以上工作也可指派专人进行。
（5）各单位要建立本工作区域内压风自救装置检查维护保养记录台账。

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