《安全工程毕业设计(论文)开题报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《安全工程毕业设计(论文)开题报告.docx（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、本科毕业设计（论文）开题报告一、选题的目的、意义和研究现状1. 选题目的通过对棋盘井煤矿通风系统及粉尘防治的设计，掌握运用矿山安全理论与技术，解决矿井通风安全及灾害治理方面的问题。在专业老师的指导下，通过查阅相关资料，综合运用所学的专业知识，运用AutoCAD 制图工具，进行矿井储量计算、服务年限计算、开拓布置、准备方式、采煤方法、通风方式、通风方法设计，重点是进行矿井所需风量计算与分配、通风阻力计算、掘进通风设计通风机设备选择以及粉尘灾害防治，绘制矿井开拓系统图、通风网络图、通风系统图以及喷雾洒水系统图，完成在实际工程背景下矿井通风系统与矿山安全工程专题设计；为学生毕业以后从事矿山安全工作或
2、科学研究打下坚实基础，使学生具备从事煤矿安全生产技术管理的基本能力。2. 选题意义近年来我国国民经济持续快速发展，电力、冶金、建材、化工等行业的高速发展导致国内煤炭需求逐年递增。而矿井通风系统对井下工作环境的优劣、井下气候的调节以及提高煤矿的经济效益都有着极其重要的影响。良好的通风系统不仅可以提高提高矿井的建设速度，还可以节约基础建设投资的费用，更重要的是对矿井未来的高效生产和经济效益有着长远的影响。因此，如何建立一个安全可靠、技术先进、经济合理的矿井通风系统是煤矿企业重点考虑的一个问题。通过设计棋盘井煤矿通风系统，也会使我对大学四年所学的专业知识有了一个综合的运用与实践，为今后的实际工作打下
3、基础，同时也能为煤矿企业提供一些参考的数据和资料，具有一定的现实意义与应用前景。与此同时，随着采矿作业的机械化程度提高，在煤炭生产过程中，会产生大量的煤尘颗粒，而工人长期吸入呼吸性煤尘，可引起肺部病变，造成尘肺病。国家卫生健康委员会发布的2019 年我国卫生健康事业发展统计公报显示，职业性尘肺病及其他呼吸系统疾病 15947 例,其中职业性尘肺病 15898 例。此外， 当这些煤尘悬浮于空中，并达到一定的浓度时，如遇到火苗、火星、电弧或者适当的温度，就会很容易地燃爆。当下棋盘井煤矿粉尘防治形势十分严峻，依靠成熟、先进的技术手段，设计合理高效的矿井喷雾洒水除尘系统对保障矿井安全生产具有重要意义。
4、123. 研究现状1）矿井通风国内外研究现状(1)国内研究现状20 世纪 80 年代中期，我国自主研发的采矿应用软件，经过将近十年的不完善和改进，成功推出通风专家 3.01。该软件适用于各类型矿井(煤矿、金属矿等)，成为当时我国主流的通风优化辅助软件2。2000 年马恒等于辽宁工程技术大学成功开发了矿井通风仿真系统 (Mine Ventilation Simulation System，简称 MVSS)。2004 年底完成了 MVSS3.1 版本， 其整体水平达到国际领先水平，其中拓扑关系自动建立与管理、基于最小调节功耗的网络优化调节通路法、角联自动识别、含有单向回路的网络解算、多级机站通风仿
5、真等成果在国际上是独创的。此外无初值的通风网络解算迭代法、固定半割集下的按需分风等也均达到了国际先进水平3。2006 年，辽宁工程技术大学的刘剑等依托于 C 语言在通风软件中编程新增了通风数据库系统4，2007 年吴东旭在此基础之上增加了通风网络图自动绘制和动态调节系统等新模块，为通风软件增添了新的功能5。2007 年，由安徽理工大学研制开发的通风网络解算软件Windows MVENT2.0 有着强大的解算能力，软件提供“克劳斯法”和“牛顿法”两种网络结算算法6； 及“试探回缩法”和“快速双通法”两种回路选择算法7。2009 年，辽宁工程技术大学倪景峰教授等 8进一步研发了矿井通风仿真系统，重
6、点拓展了 MVSS3D.Net 通风网络解算、通风系统仿真模拟、通风系统在线管理、决策等功能。该系统已在全国各大矿局取得了成功应用。2018 年，李宗翔等9为直观反映矿井下行风流火灾时期风流紊乱现象,深入研究风流紊乱、火灾烟流扩散规律,搭建管道实验平台进行矿井下行风流火灾实验,应用 TF1M3D 软件对真实矿井火灾风流进行模拟仿真。(2)国外研究现状由于西方国家计算机技术与制造业的发展，矿井通风理论日益完善并得到了快速的发展，相关知识在不断的被补充并形成较为完善的体系，在工程运用中效果显著10-11。现如今，矿井通风技术正朝着机械化、自动化方向迈进，其主要包 含：随着井下自动化程度的提高，其中
7、法国率先采用CTT63/43 型自动监控系统目的是及早发现井下通风设备安全运行状况，用以应对矿井出现的安全隐患，充分保证工人的人身安全；为保证矿工人身安全与运行效率，南非等国将制冷降温技术运用到矿井中12-16。随着计算机技术的进步，现有的矿井通风网络改善了原有的经验、猜测等方法，美国率先使用 Visual C+6.0 开发了第一个矿井通风管理系统，用于解决通风系统的模拟与计算17。随着技术的提升，不仅仅是控制上的改进，此外通风排尘技术也得到了长足的进步。德国在工作面上安装了除尘器与吸尘装置，通风机可以通过“柯安达” 式风管将新风送出18-20，并通过除尘装置将乏风排出，达到清洁机械化掘进工作
8、面的效果。井下工作面临着高温高湿的环境，随着掘进深度的增加，矿井高温热害现象日趋严重。因此，国外为深层矿井建立统一的空调管理制冷系统。2)喷雾除尘技术国内外研究现状喷雾除尘是煤矿井下最有效的除尘防尘方式之一，压力水通过喷头形成水雾喷射到含有粉尘的空气中21，通过水与粉尘相结合将粉尘包裹或粘附使其沉降下来，从而达到降低粉尘浓度的效果。20 世纪 80 年代至今，是雾滴捕尘理论研究最为完善的时期。粉尘的捕捉粒径从大到小分类，甚至小至纳米，都有相应的技术理论研究。其中，比如Byrne M.A.22试验添加库仑力的液滴对于捕获粒径在 0.35-0.88um 微细尘粒的效率，试验发现尘粒的沉降效率会伴着
9、尘粒直径，带电液滴的直径与带电量变大而提高。Pranesha T.S.23对于烟气中微细尘粒进行研究，赋予粒径在毫米等级的液滴库仑力，研究其在除尘时的捕获尘粒的效率，试验成果显示粒径在 3.5-4.6mm 的液滴拥有良好捕获率，通过不断试验，得出荷电液滴的捕尘率较普通水雾效率较高的结论，推导出了荷电液滴的带电量维持在 1012C 会有最大的捕尘率。该时期证明了水雾降尘的综合作用，里面有惯性碰撞，截留，扩散，静电力和重力等等综合作用24。自 20 世纪 90 年代起，国内高校、煤科院和矿业单位逐渐将工作重心安于综采掘地点，旨在对于采煤机内外喷雾技术和综放工作面的放煤口尘粒减排的综合技术理论与试验
10、，其中除了内外喷雾研究外，还对于喷雾装置的自动化进行了研究，之中有自动跟随系统，还有对于一些新兴喷雾技术进行研究，如超声波气动雾化除尘，荷电喷雾，和磁化水喷雾等等创新应用，在井下取得了一定的效果。现如今，综掘工作面正朝着智能化和精确化的喷雾技术前进。国内主要是对于是针对煤矿下主要产尘点进行降尘技术研究25-27。中国矿业大学江雨涵等提出，在掘进工作面掘进过程中掘进机上安装内外喷雾，可以在粉尘产生过程中将其润湿使粉尘沉降捕捉 28。转载点也是重要产尘源，通过安装喷雾装置对局部区域进行封闭除尘，可有效减少粉尘的扩散 29。在粉尘扩散过程中随着风流运移粉尘扩散至整个巷道，通过在巷道内安装喷雾装置对粉
11、尘进行捕捉防治粉尘进一步扩散。二、研究方案及预期结果1、研究方案1) 设计内容根据棋盘井煤矿实际矿井概况及煤矿井下粉尘灾害治理的需要，拟设计以下内容：(1) 明确井田境界及储量根据煤矿概况中的井田范围、煤层倾角、煤炭的物化性质等地质要素，在满足规程的前提要求下，参考采煤学等专业书籍，分别计算棋盘井矿井的地质储量、设计储量、可采储量及矿井服务年限等参数。在遵守煤炭工业矿井设计规范规定的同时，尽可能提高工作效率，确定矿井工作制度。(2) 井田开拓本次设计中棋盘井煤矿煤层所处的地质中断层盘综错杂，首先需根据煤层中大型断层的分布以及煤层底板等高线的分布情况，确定煤层的开采水平。遵从大巷的布置要求，选择
12、井口及工业广场场地位置，确定合适的井筒形式、位置及数目以建立地面工业广场与井下之间的联系。除此之外，依照开采水平在井田内划分阶段，划分各采区的位置并完成巷道布置。于此同时，规划各个盘区带区之间的开采顺序、采掘接替及配采关系。在此基础之上，根据煤层赋存条件、煤层倾角、顶板岩性以及瓦斯、水等自然因素，同时综合考虑煤炭资源充分回收，材料消耗少，生产成本低，安全又经济等技术经济条件分析不同的采煤方法，确定最终的采煤方法与采煤工艺。(3) 采区巷道布置及采区生产系统为了尽量减少初期工程量，缩短建井工期，最大限度地节省初期投资，确定首采区。设计相应采区巷道的数目、层位关系及回采方式。形成合理的运输、通风、
13、运料、排矸路线，保障生产工作的顺利进行。(4) 矿井通风首先要通过确定适宜的通风方法、通风方式及通风网络设计完整、合理、简单的通风系统。其次通过“四算一校核”确定采煤工作面、备用工作面、掘进工作面、硐室及其它巷道的风量来确定矿井总风量。与此同时，在满足矿井安全规程的前提下运用风量平衡定律和风压平衡定律进行风量的分配。确定通风容易时期和困难时期，计算不同时期的通风阻力并绘制对应的网络图。在此基础之上， 考虑自然风压对通风机风压的影响，计算不同时期通风机的风压，选出满足矿井通风要求的通风机。之后须更具通风机的阻力确定实际工况点，根据工况参数对初选的通风机进行技术、经济和安全性比较，最后确定满足矿井
14、通风要求，技术先进、效率高和运转费用低的通风机的型号和转速。根据选定的通风机参数分别计算不同时期通风机所需输入功率以确定电动机功率及其相关通风费用。(5) 喷雾洒水系统设计由于井下作业产生的煤尘对煤矿工人的作业环境与生命安全造成严重威胁， 所以需设计合理的喷雾洒水系统防治煤尘。故在地面建立符合井下用水要求的水池、铺设洒水管网以供井下用水至关重要。完整的洒水系统由水源、水质处理工艺、供水形式以及井下不同用水地点的用水装置等要素构成。其中水池的容积需要根据井下不同用水地点对用水装置的流量及时间要求确定。在已知各用水地点用水流量及流速的基础之上，依次计算各井下用水地点的供水钢管管壁厚度、沿程阻力损失
15、及管路总阻力。通过比较管网压力损失与水池高度所产生的静压确定管网的增压或者减压调节措施。2) 研究方法以采煤学、矿井通风与安全、矿井灾害防治等专业知识为指导，以现场调查、理论分析、科学计算等为手段，面向生产实际，开展棋盘井煤矿(1.8Mt/a)通风系统及粉尘防治设计。3) 技术路线根据上述设计内容与研究方法，本次棋盘井煤矿(1.8Mt/a)通风系统及粉尘防治设计的主要技术路线图如图 1 所示：棋盘井煤矿(1.8Mt/a)通风系统及粉尘防治设计总结国内外已有相关成果综述煤矿通风关键问题矿山防尘关键问题矿井开拓与开采矿井通风系统设计喷雾洒水系统设计巷生通通通供水管水道产风风风水质网压布系方方网形处
16、设调置统式法络式理计节储量、生矿井矿井水管管产能力及风量通风量路网服务年限分配阻力计选阻计算计算计算算径力巷道布置图通风容易、困难时期网络图矿井喷雾洒水系统图棋盘井煤矿通风系统及粉尘防治设计说明书图 1 技术路线图2、预期结果通过对棋盘井煤矿通风系统及粉尘防治的设计，提高独立完成设计工作能 力，加深对矿井开拓设计、通风系统设计、粉尘灾害防治设计的相关知识的掌握， 使设计矿井的开拓方式、通风系统及喷雾洒水除尘系统，达到现代矿井安全生产的要求。通过本设计，具体取得如下设计成果：棋盘井煤矿通风系统及粉尘防治设计说明书 1 份；棋盘井煤矿开拓系统图，容易时期通风系统和通风网络图、困难时期通风系统和通风
17、网络图等图件各 1 份；喷雾洒水除尘系统图 1 份。三、研究进度第 5 周：选题，学习设计大纲，查阅资料，写开题报告；第 6 周：整理矿井资料，完成说明书前二章。完善矿井开拓图。【一、矿井概况行政隶属、设计开发历史、地质概况、地质地层、综合柱状图、煤层特征、地质构造、瓦斯、煤尘、水文，地质勘探】【二、井田境界、储量计算、井型、服务年限、工作制度】第 7 周：完成说明书第三章【三、矿井现有开拓方式综述。对井筒形式、位置、数目、阶段水平划分、通风方式等进行综述，不合理的部分可提出改正；划分采区、采煤方法、回采工艺综述； 矿井开采程序与采区接续关系；开拓与准备情况（岩掘工作面个数）。绘制矿井开拓系统
18、图】第 8 周第 9 周：完成说明书第四章。【四、采区巷道布置及采区生产系统】第 10 周：选择矿井通风方式与方法，拟定矿井通风系统，所设计通风系统的服务范围区域或水平；确定通风困难时期和容易时期、绘制容易、困难两个时期的网络图。绘制矿井通风系统图。第 11 周：风量计算，风量分配，阻力计算。选择主要通风机、电动机，工况点分析；通风费用概算。第 12 周：局部（掘进）通风设计。第 13 周第 15 周：粉尘灾害防治专题设计，相关计算绘图、说明书。需要详细写； 第 16 周：专业外文资料翻译（英译汉）。第 17 周：检查设计图和说明书；输出图纸和说明书，装订、提交、评审。第 18 周：答辩。四、
19、主要参考文献1 谢宁芳.通风专家 3.0 版主要功能及在矿山中的应用J.矿业快报,2001,13:33-37.2 王从陆.非灾变时期金属矿复杂矿井通风系统稳定性及数值模拟研究D.中南大学,2007.3 马恒 , 倪景峰 , 刘剑 . 矿井通风管理信息系统开发及其应用 J. 华北科技学院学报,2014,11(08):67-71.4 苏政清,刘剑.矿井通风仿真理论与实践M.北京:煤炭工业出版社,2006.10. 5吴东旭.凤凰山矿通风系统优化改造研究D.辽宁工程技术大学,2007.6 张国枢,谭允祯.通风安全学M.徐州:中国矿业大学工业出版社,2007.1.7 Thys B.Johnson.The
20、 Optimal Controlled Flow MineVentilation problem.An Operations Research Approch 1 st Internation SMEAIME Fall Meeting.1982.8 刘剑,倪景峰,马恒,李雨成.矿井通风仿真系统开发及其应用A.中国职业安全健康协会.中国职业安全健康协会 2009 年学术年会论文集C.中国职业安全健康协会:中国职业安全健康协会,2009:5.9 李宗翔,张慧博,路宝生,王天明.矿井系统下行风流火灾实验与 TF1M3D 平台仿真研究J. 中国安全生产科学技术,2018,14(01):30-34.10
21、 Xia Tongqiang, Zhou Fubao, Liu Jishan. Evaluation of the pre-drained coal seam gas qualityJ. Fuel, 2014(130): 296305.11 Hua A Z, You M Q. Rock failure due to energy release during unloading and application tounderground rock burst controlJ. Tunnelling and Underground Space Technology, 2001, 16(3):
22、241-246.12 Takeo Y, HikaruS.Theexperimentalresultsontheactualmeasurementofenergy transmission loss of magnetic field component across the tunnelJ. Physics of the Earth and Planetary Interiors,2005, 105(3-4): 287-295.13 宋洪柱.中国煤炭资源分布特征与勘查开发前景研究D.北京:中国地质大学（北京）图书馆,2004.14 于不凡.煤和瓦斯突出机理M.北京:煤炭工业出版社, 2005:
23、231-268.15 俞启香.矿井瓦斯防治M.徐州:中国矿业大学出版社, 2007:79-91.16 Lama RD, Bodziony J. Management of outburst in underground coal minesJ. Int J Coal Geol, 2008, 35(1): 83-115.17 王凯,俞启香.煤与瓦斯突出的非线性特征及预测模型M.徐州:中国矿业大学出版社 , 2005:1-8.18 Beamish BB, Crosdale JP. Instantaneous outburst in underground coal mines: an overvi
24、ew and association with coal typeJ. Int J Coal Geol, 2015(35): 27-55.19 Flores RM. Coalbed methane: from hazard to resource. Int J Coal Geol, 1998(35): 3-36. 20浑宝炬,郭立稳.矿井通风与除尘M.北京:冶金工业出版社, 2010:181.21 宋稳亚.降尘细水雾调制方法研究D.焦作:河南理工大学,2015.22 BYRNE M.A,JENNINGS S.G.Scavenging of sub-micrometre aerosol part
25、icles by water dropsJ. Atmospheric Environment Part A General Topics, 1993,27(14):2099-2105.23 PRANESHAT.S,KAMRAA.K.Scavengingofaerosolparticlesbylargewater dropsJ.Journal of Geophysical Research Atmospheres,1997,102(20):23937-23946.24 王鹏飞,刘荣华,桂哲,等.煤矿井下气水喷雾雾化特性及降尘效率理论研究 J.煤炭学报,2016(09):2256-2262.25
26、杨桐 , 杨俊磊 . 采煤机割煤喷雾降尘技术参数研究及应用 J. 矿业安全与环保,2017(02):53-56.26 张健 , 郭胜均 , 刘涛 , 等 . 采煤机尘源跟踪喷雾降尘技术研究及应用 J. 煤矿机械,2015(11):231-234.27 李如明 , 甘元平 , 李胜 . 综采工作面尘源跟踪喷雾降尘系统的应用 J. 煤矿安全,2013(05):114-115.28 江雨涵.多元离子除尘剂复配方法与细雾化颗粒喷洒装置的应用研究 D.徐州:中国矿业大学,2019.29薛志兴.大采高综采工作面综合防尘技术应用J.煤炭学报,2014,23(06):31-32+38.五、指导教师意见指导教师签字：