礦井通風課程設(shè)計

1、礦井通風系統(tǒng)課程設(shè)計姓 名班 級:學 號:指導教師：2011年1月20日40目 錄第一章 礦井通風系統(tǒng)的擬定4一、礦井通風系統(tǒng)4二、擬定礦井通風系統(tǒng)8第二章 礦井風量的計算和分配12一、礦井風量的計算12二、風量的分配19第三章 礦井通風阻力計算22一、計算的原則：22二、礦井通風阻力的計算23第四章 礦井通風設(shè)備選型24一、礦井通風設(shè)備的要求24二、主要通風機選型24第五章 概算礦井通風費用及評價30一、噸煤的通風電費30二、礦井等積孔、總風阻30主要參考文獻 36礦井通風課程設(shè)計摘要 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計是礦井總體設(shè)計的一個重要組成部分，是保證礦井安全生產(chǎn)的重要組成部分。其基本任務就是結(jié)合礦井

2、開拓與開采設(shè)計，建立一個安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理和便于管理的通風系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上計算各用風所需風量、總風量與總風壓，選擇礦井通風設(shè)備，再概算通風費用。因此，必須配合其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)來周密考慮、精心設(shè)計以達到最佳效果。題目：某煤礦井田東西走向長約3 Km，南北傾向?qū)捈s1.7Km，井田面積約4.5519Km2，井田總體呈單斜構(gòu)造，煤層傾角大部分小于15°，屬緩傾斜煤層。頂板為黑色泥巖，致密而均一，底板為灰白色細中粒砂巖，煤層厚度0.846.69米，平均5.9米，以鏡煤、亮煤為主，含黃鐵礦，煤層夾矸03層，傾角10°14°。礦井煤層自燃發(fā)火期為1個月，自燃趨勢較突出的

3、是2月3月。煤塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)為40.3%。礦井屬低瓦斯礦井。設(shè)計生產(chǎn)能力為90萬t/年。礦井屬于低瓦斯礦井，采用斜井單水平上下山開拓，礦井的采煤方法為走向長壁，采煤工藝為綜采放頂煤。采用中央邊界式通風方式。風井設(shè)在采區(qū)的邊界。主、副井進風，風井回風。礦井通風難易時期的系統(tǒng)示意圖見后。采區(qū)采用軌道上山、運輸上山進風，專用回風巷回風。工作面采用U型后退式開采，采煤工作面風流流動形式是上行通風。綜放面平均控頂距為3.96m，實際采高4.1 m，工作面面長150米，工作面溫度20，回采工作面同時作業(yè)人數(shù)最多90人。礦井掘進工作面平均瓦斯涌出量為3.2 m3/min，掘進工作面一次炸破所用的最大

4、炸藥量7.2kg，掘進工作面同時工作的最多人數(shù)40人。第一章 礦井通風系統(tǒng)的擬定一、礦井通風系統(tǒng) 礦井通風系統(tǒng)是礦井通風方式、通風方法和通風網(wǎng)絡(luò)的總稱。礦井通風系統(tǒng)是由通風機和通風網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。風流由入風井口進入礦井后，經(jīng)過井下各用風場所，然后進入回風井，由回風井排出礦井，風流所經(jīng)過的整個路線稱為礦井通風系統(tǒng)。礦井通風系統(tǒng)是由向井下各作業(yè)地點供給新鮮空氣、排出污濁空氣的通風網(wǎng)路和通風動力以及通風控制設(shè)施等構(gòu)成的工程體系。礦井通風系統(tǒng)與井下各作業(yè)地點相聯(lián)系，對礦井通風安全狀況具有全局性影響，是搞好礦井通風防塵的基礎(chǔ)工程。無論新設(shè)計的礦井或生產(chǎn)礦井，都應把建立和完善礦井通風系統(tǒng)，作為搞好安全生產(chǎn)

5、，保護礦工安全健康，提高勞動生產(chǎn)率的一項重要措施。礦井通風系統(tǒng)按服務范圍分為統(tǒng)一通風和分區(qū)通風；按進風井與回風井在井田范圍內(nèi)的布局分為中央式、對角式和中央對角混合式；按主扇的工作方式分為壓入式、抽出式和壓抽混合式。此外，階段通風網(wǎng)絡(luò)、采區(qū)通風網(wǎng)絡(luò)和通風構(gòu)筑物，也是通風系統(tǒng)的重要構(gòu)成要素。防止漏風，提高有效風量率，是礦井通風系統(tǒng)管理的重要內(nèi)容。（1）統(tǒng)一通風和分區(qū)通風一個礦井構(gòu)成一個整體的通風系統(tǒng)稱為統(tǒng)一通風；劃分為若干個獨立的通風系統(tǒng)，風流互不干擾，稱為分區(qū)通風。擬訂礦井通風系統(tǒng)時，首先應考慮采用統(tǒng)一通風還是分區(qū)通風。我國金屬礦山采用統(tǒng)一通風的較多。統(tǒng)一通風，進排風比較集中，便于管理。開采范圍

6、不大的礦井，特別是深礦井，采用全礦統(tǒng)一通風比較合理。分區(qū)通風具有風短路、阻力小、網(wǎng)路簡單、風流易于控制等特點。因此，在一些礦體埋藏較淺且分散的礦山或礦井開采淺部礦體的時期，得到了廣泛的應用。但是，由于分區(qū)通風需要具備較多的進排風井，它的推廣使用就受到一定的限制。是否適合分區(qū)通風，主要看開鑿通達地表的通風井巷工程量的大小或有無現(xiàn)成的其他井巷可供利用。一般說來，在下述條件下，采用分區(qū)通風比較有利：礦體埋藏較淺切分散，開鑿通達地表的通風井巷工程量較小，或有現(xiàn)成的井巷可供利用；礦體埋藏較淺，走向長，產(chǎn)量大，若構(gòu)成一個通風系統(tǒng)，風路長，漏風大，網(wǎng)路復雜，風量調(diào)節(jié)困難；開采圍巖或礦石有自然發(fā)火危險的規(guī)模較

7、大的礦井。（2）進風井與回風井的布局每一通風系統(tǒng)至少有一個可靠的進風井和一個可靠的回風井。在一般情況下，均以罐籠提升井兼做進風井，箕斗井和箕斗、罐籠混合井則不做進風井。這是因為，裝卸礦過程中產(chǎn)生大量粉塵能造成風流污染的緣故。排風井通常均為專用，因為排風風流中含有大量有毒氣體和粉塵。按進風井和排風井的相對位置，可分為中央式、對角式和中央對角混合式三類不同的布置形式：中央式，是進風井與排風井均位于井田走向的中央，風流在井下的流動路線呈折返式；對角式，是進風井在礦體一翼，排風井在礦體另一翼，或者進風井在礦體中央，排風井在兩翼，風流在井下的流動路線呈直線式；中央對角混合式，當?shù)V體走向長，開采范圍廣，采

8、用中央式開拓，可在井田中部布置進風井和回風井，用于解決中部礦體開采時通風；同時在礦井兩翼另開掘回風井，解決邊遠礦體開采時的通風。由于礦體賦存條件復雜，開拓、開采方式多種多樣，在礦井設(shè)計和生產(chǎn)實踐中，要結(jié)合各礦具體條件，因地制宜，靈活運用，而不要受上述類別的局限。礦井通風系統(tǒng)是指礦井通風方式、通風方法、通風網(wǎng)絡(luò)和通風設(shè)施的總稱。它包括從進風到回風的全部路線。規(guī)程對礦井通風系統(tǒng)的基本要求是：進風井口必須布置在不受粉塵、灰土、有害和高溫氣體侵擾的地方，并能防洪、防凍。礦井排風和主通風機噪音不得造成公害。箕斗提升井或裝有帶式輸送機的井筒兼作進風井時，必須符合規(guī)程對風速、防塵和消防的要求?；诽嵘孀?/p>

9、回風井時，必須有完善的防塵和封閉設(shè)施。且漏風率不得超過15%。裝有帶式輸送機的井筒兼作回風井，井筒中的風速不得超過6m/s，且必須裝有甲烷斷電儀。礦井必須采用機械通風。主要通風機或分區(qū)的主通風機必須安裝在地面，主要通風機要設(shè)防盜門（蓋）、反風設(shè)施和專用供電線路。禁止把兩個獨立通風的礦井合并為一個通風系統(tǒng)。若礦井有幾個出風井，則各通風子系統(tǒng)需保持獨立。各水平、各采區(qū)風流保持獨立，進、回風流嚴格分開。多臺通風機聯(lián)合運轉(zhuǎn)應穩(wěn)定可靠，總進風和總回風巷斷面積不宜過小，盡量減少公共風路的風阻，防止多臺風機相互影響。盡可能采用并聯(lián)通風，并使各條風路的阻力接近相等。避免在通風系統(tǒng)中設(shè)置過多的風橋、風門、調(diào)節(jié)風

10、窗等通風構(gòu)筑物。（一） 礦井通風的方法根據(jù)風流獲得動力的來源不同，礦井通風的方法可分為自然通風和機械通風。根據(jù)礦井通風壓力狀態(tài)分為正壓通風和負壓通風。自然通風。利用自然因素產(chǎn)生的通風動力，致使空氣在井下巷道流動的通風方法稱為自然通風。自然風壓的大小和風流方向，主要受地面氣溫變化、高差、井口的風速等影響。其實質(zhì)上是進回風進口的空氣密度差引起。采用機械通風的礦井，自然風壓也是始終存在的，并在各個時期內(nèi)影響著礦井通風工作。對于自然風壓較大的深井，自然風壓對礦井通風起著重要作用，而且它在夏季內(nèi)可能會出現(xiàn)風流的反向，這在通風管理工作中，應予以充分重視，特別是高瓦斯礦井尤應注意。機械通風。利用通風機轉(zhuǎn)動產(chǎn)

11、生的通風動力，致使空氣在井下巷道中流動的通風方法稱之為機械通風。根據(jù)通風機的工作方式不同，可分為抽出式通風（負壓通風）、壓入式通風（正壓通風）和混合式通風三種。（1）抽出式通風是將礦井主通風機安設(shè)在出風井一側(cè)的地面上，新風經(jīng)進風井流到井下各用風地點后，污風再通過風機排出地表的一種礦井通風方法。抽出式通風的特點是：在礦井主要通風機的作用下，礦內(nèi)空氣處于低于當?shù)卮髿鈮毫Φ呢搲籂顟B(tài)，當?shù)V井與地面間存在漏風通道時，漏風從地面漏入井內(nèi)。抽出式通風礦井在主要進風巷無需安設(shè)風門，便于運輸、行人和通風管理。在瓦斯礦井采用抽出式通風，若主要通風機因故停止運轉(zhuǎn)，井下風流壓力提高，在短時間內(nèi)可以防止瓦斯從采空區(qū)涌出

12、，比較安全。因此，目前我國大部分礦井，一般多采用抽出式通風。（2）壓入式通風是將礦井主通風機安設(shè)在進風井一側(cè)的地面上，新風經(jīng)主要通風機加壓后送入井下各用風地點，污風再經(jīng)過回風井排出地表的一種礦井通風方法。壓入式通風的特點是：在礦井主通風機的作用下，礦內(nèi)空氣處于高于當?shù)卮髿鈮毫Φ恼龎籂顟B(tài)，當?shù)V井與地面間存在漏風通道時，漏風從井內(nèi)漏向地面。壓入式通風礦井中，由于要在礦井的主要進風巷中安裝風門，使運輸、行人不便，漏風較大，通風管理工作較困難。同時當?shù)V井主通風機因故停止運轉(zhuǎn)時，井下風流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加，造成瓦斯積聚，對安全不利。因此，在瓦斯礦井中一般很少采用壓入式通風。（3）混合

13、式通風是在進風井和回風井一側(cè)都安設(shè)礦井主要通風機，新風經(jīng)壓入式主要通風機送入井下，污風經(jīng)抽出式主要通風機排出井外的一種礦井通風方法?；旌鲜酵L的特點是：能產(chǎn)生較大的通風壓力，通風系統(tǒng)的進風部分處于正壓，回風部分處于負壓，工作面大致處于中間狀態(tài)，其正壓或負壓均不大，礦井的內(nèi)部漏風小。但因使用的風機設(shè)備多，動力消耗大，通風管理復雜，一般很少采用。（二） 礦井通風方式選擇礦井通風方式一般是針對服務范圍來確定的。如果礦井的服務年限不長(1020a)，則服務范圍為整個礦井；如果礦井范圍較大，服務年限較長(3050a)，則只考慮頭1525a的開采范圍作為服務范圍；這時服務范圍往往是第一水平；或者包括第一、

14、第二水平在內(nèi)。對于服務范圍之外的后期通風系統(tǒng)，設(shè)計中只作粗略的考慮。1）中央并列式的使用條件：煤層傾角大、埋藏深，但走向長度不大(4km)，瓦斯、自然發(fā)火都不嚴重，在此條件下，采用中央并列式是比較合理的。盡管存在著風路較長，阻力較大，采空區(qū)的漏風較大的缺點，但對于瓦斯、自然發(fā)火不嚴重的礦井來說，這并不很重要。同時，由于產(chǎn)生的阻力較大，通風電力費較大，進風與出風兩井筒之間的漏風較大，箕斗井回風時外部漏風較大等，這些缺點對走向不大的礦井來說也不是一個很大的問題。2）中央分列式的適用條件：一般地說，這種通風方式適用于煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長度不大（4km），而且瓦斯，自然發(fā)火比較嚴重的新建礦井

15、。與中央并列式相比，這種通風方式的安全性要好，建井期限略長，有時初期投資稍大（多打一個出風井，少掘一條總回風石門），但相差不懸殊。如果中央有兩個井筒，以后在延深井筒、做深部通風的準備工作時，也就不會困難，這種方式由于多打一個直通地面的回風井，所以礦井的通風阻力較小，內(nèi)部漏風小，這對于瓦斯，自然發(fā)火的管理工作是比較有利的，增加了一個安全出口，工業(yè)廣場沒有主要通風機的噪音影響，從回風系統(tǒng)鋪設(shè)防塵灑水管路系統(tǒng)都比較方便。 3）兩翼對角式的適用條件：一般認為，這種布置方式（指對角風井位于淺部邊界附近者）適用于煤層走向較大（超過4 km）、井型較大、煤層上部距地面較淺、瓦斯和自然發(fā)火嚴重的新建礦井。它的

16、優(yōu)缺點，完全和中央并列式相反，比中央分列式的安全性更好，但初期投資更大。如果能夠進行相向掘進，就能適當減輕建井期限長，投產(chǎn)較晚的缺點。有些瓦斯等級不高，但煤層走向較長、產(chǎn)量較大的新礦井，也可采用這種通風方式。 4）分區(qū)對角式的適用條件：煤層距地表淺，或因地表高低起伏較大，無法開掘淺部的總回風道(因會穿出地面)，在此條件下，開采第一水平時，只能采用這種小風井(立井、斜井或平峒)分區(qū)通風的布置方式。每個采區(qū)各有獨立通風路線，互不影響，是主要優(yōu)點。對于一個實際條件下的礦井，并不唯一只適用某種通風系統(tǒng)，往往是有幾種通風系統(tǒng)都可考慮，很難肯定哪種最好，這時就得進行方案比較，即除了作技術(shù)分析外，還要進行經(jīng)

17、濟比較，然后選定。（三）通風網(wǎng)絡(luò)一般把礦井和采礦區(qū)通風系統(tǒng)中風流分流、回合的線路結(jié)構(gòu)形式稱為通風網(wǎng)絡(luò)。由于礦井開拓的方式和采區(qū)巷道布置不同，通風網(wǎng)絡(luò)飛的連接方式也就不一致，大體分為：串聯(lián)、并聯(lián)、角聯(lián)、和復雜連接4種類型。由于礦井通風系統(tǒng)是一個動態(tài)的系統(tǒng)，尤其是礦井通風網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)隨著礦生產(chǎn)的發(fā)展而變化，因此礦井通風系統(tǒng)的設(shè)計應由靜態(tài)設(shè)計向動態(tài)設(shè)計方向發(fā)展。礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計、規(guī)化和調(diào)節(jié)的計算要準確，最好應用計算機軟件處理，優(yōu)化方法由線性向非線性優(yōu)化方向發(fā)展，使得優(yōu)化結(jié)果更加合理有效。針對以上礦井通風系統(tǒng)容易出現(xiàn)的問題，結(jié)合所查資總結(jié)出以下幾點解決辦法： 建立合理的風網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化礦井風網(wǎng)結(jié)構(gòu)，能

18、使主要通風機與礦井風網(wǎng)的最佳匹配，使礦井通風系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，并達能達到節(jié)能降耗的目的。二、擬定礦井通風系統(tǒng)礦井通風設(shè)計是整個礦井設(shè)計的主要組成部分，是保證礦井安全生產(chǎn)的重要一環(huán)。礦井通風設(shè)計的基本任務是建立一個安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的礦井通風系統(tǒng)。擬定礦井通風系統(tǒng)主要是擬定進風井與回風井的布置方式，礦井風流路線，礦井主要通風機的工作方法，這是礦井通風設(shè)計的基礎(chǔ)。礦井通風系統(tǒng)應和礦井的開拓、開采設(shè)計一起考慮，并通過技術(shù)、經(jīng)濟比較之后確定。確定的通風系統(tǒng)，應符合投產(chǎn)快、出煤多、安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟指標合理等原則。礦井通風系統(tǒng)的基本任務是： （1）、供給井下足夠的新鮮空氣，滿足人員對氧氣的需要。

19、（2）、沖淡井下有毒有害氣體和粉塵，保證安全生產(chǎn)。 （3）、調(diào)節(jié)井下氣候，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。礦井通風系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)的基礎(chǔ)資料（1）、 礦井自然條件：a) 地質(zhì)、地形圖；b) 煤巖中的游離二氧化碳含量;c) 煤層的瓦斯含量和壓力以及瓦斯和二氧化碳涌出量；d) 煤的自燃傾向性及自燃發(fā)火期；e) 煤塵爆炸性指數(shù)；礦區(qū)氣候條件（年最高、低氣溫和年平均氣溫常年主導風向，地溫及地溫增深率）。（2）、礦井生產(chǎn)條件：a) 礦井年產(chǎn)量及服務年限；b) 礦井的開拓、開采與運輸系統(tǒng)；c) 各采區(qū)儲量及按年限分配的位置與產(chǎn)量分配情況；d) 同時開采的煤層數(shù)、采區(qū)數(shù)、采掘工作面數(shù)；e) 井下同時工作的最多人數(shù)；f) 同

20、時爆破的最多炸藥消耗量；g) 井巷斷面及支護形式等。（3）、鄰近生產(chǎn)礦井與通風設(shè)計有關(guān)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)或統(tǒng)計資料及風量計算方法。（4）、各種技術(shù)經(jīng)濟參數(shù)、性能的資料以及有關(guān)法規(guī)與政策規(guī)定。在符合實際情況時，應盡可能多的收集和準備以上基礎(chǔ)資料，以達到最佳的礦井通風設(shè)計系統(tǒng)，大大提礦井的高安全生產(chǎn)及效益。（一）擬定礦井通風系統(tǒng)的基本要求1、每個礦井必須至少要有2個能行人的通達地面的安全出口，各個出口之間的距離不得少于30米。新建和改擴建礦井，如果采用中央式通風時，還要在井田邊界附近設(shè)置安全出口；當井田一翼走向較長，礦井發(fā)生災害不能保證人員安全撤出時，必須掘出井田邊界附近的安全出口。井下每一個水平到上一個

21、水平和每個采區(qū)至少都必須有2個便于行人的安全出口，并與通達地面的安全出口相連通。通到地面的2個安全出口和2個水平間的安全出口，都必須有便于行人的設(shè)施（臺階和梯子間等）。2、風井位置要在洪水位標高以上（大中型礦井考慮百年一遇、小型礦井50年一遇），進風井口須避免污染空氣進入，距有害氣體源的地點不得小于500米。井口工程地質(zhì)及井筒施工地質(zhì)條件簡單，占地少、壓煤少、交通方便、便于施工。3、箕斗提升井一般不應兼作進風井或出風井。如果井上、下裝卸載裝置和井塔有完善的封閉措施，其漏風不超過15%，并有可靠的防塵措施，箕斗井可以兼作出風井；若井筒中風速不超過6m/s，有可靠的降塵措施，保證粉塵濃度符合工業(yè)衛(wèi)

22、生標準，箕斗井可以兼作進風井。膠帶輸送機斜井一般不得兼作風井。如果膠帶輸送機斜井中的風速不超過4m/s，并有可靠的防塵措施和防火措施，可以兼作進風井；如果膠帶輸送機斜井中的風速不超過6m/s，并裝有甲烷斷電儀，可以兼做回風井。4、所有礦井都要采用機械通風，主要通風機必須安裝在地面。新建礦井不宜在同一井口選用幾臺主要通風機聯(lián)合運轉(zhuǎn)。5、不宜把兩個可以獨通風的礦井合并為一個通風系統(tǒng)；若有幾個出風井，則自采區(qū)到各個出風井的風流需保持獨立；各工作面的回風在進入采區(qū)回風道之前、各采區(qū)的回風在進入回風水平之前都不能任意貫通；下水平的回風流和上水平的進風流必須嚴格隔開；在條件允許時，要盡量使總進風早分開，總

23、回風晚匯合。6、采用分區(qū)式（多臺主要通風機）通風時，為了保證聯(lián)合運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，總進風道的斷面不宜過小，盡可能減少公共風路的風阻；各分區(qū)主要通風機的回風流、（中央主要通風機）每一翼的回風流都必須嚴格隔開。7、盡可能降低通風阻力。盡量采用并聯(lián)通風，并使主要并聯(lián)風路的風壓接近相等，以避免過多的風量調(diào)節(jié)。盡可能利用舊巷道通風。8、盡可能避免設(shè)置大量風橋和風門或采用容易引起大量漏風的通風系統(tǒng)。9、井下爆炸材料庫必須有單獨的進風流，回風必須引進礦井主要回風道。井下充電硐室必須獨立通風，回風風流應引入回風巷。10、礦井有效風量率應在60%以上。11、采場、二次破碎巷道和電耙道，應該利用貫穿風流通風，電耙司機

24、應位于風流的上風側(cè)，有污風串聯(lián)時，應禁止人員作業(yè)。12、主要通風機設(shè)反風裝置，要求10min內(nèi)實現(xiàn)反風，反風量大于40%。13、進風井巷與采掘工作面的進風流的粉塵濃度不得大于0.5mg/m3。14、主回風巷不得作人行道，井口進風不得受礦塵和有毒氣體污染，井口排風不得造成公害。(二) 礦井主要通風機工作方法的選擇根據(jù)礦井的實際情況，結(jié)合上述機械通風中隊主要通風機工作方法抽出式、壓入式、和混合式3種類型描述的特點，選擇適當?shù)牡V井主要通風機的工作方式。一般來說，礦井主要通風機工作方法采用抽壓式。當?shù)匦螐碗s、老窖多、且出風井較多時、可采用壓入式通風。寧武陳家溝煤礦采用抽壓式通風機。(三) 礦井進風井與

25、回風井的選擇確定服務范圍內(nèi)的通風容易和通風困難兩個時期的位置；確定采區(qū)內(nèi)的通風系統(tǒng)，即確定采用軌道上山還是運輸上山進風；確定采煤工作面采用U型、Z型、Y型還是W型通風系統(tǒng)，這些都要經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較才能確定；根據(jù)采掘比確定掘進頭的數(shù)目和位置；繪制兩個時期的通風系統(tǒng)圖、立體圖和網(wǎng)絡(luò)圖。根據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、表土層厚度、井田面積、地溫、礦井瓦斯涌出量、煤層自燃傾向性等條件，在確保礦井安全、兼顧中、后期生產(chǎn)需要的前提下，通過對多個可行的礦井通風系統(tǒng)方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。第二章 礦井風量的計算和分配對設(shè)計礦井的風量，可按兩種情況分別計算：一種是新礦區(qū)無鄰近礦井通風資料可參考時，礦井需

26、要風量應按設(shè)計中井下同時工作的最多人數(shù)和按噸煤瓦斯涌出量的不同的噸煤供風量計算，并取其中最大值。在礦井設(shè)計中噸煤瓦斯涌出量的計算，根據(jù)在地質(zhì)勘探時測定煤層瓦斯含量，結(jié)合礦井地質(zhì)條件和開采條件計算出噸煤瓦斯涌出量，再計算礦井需風量。另一種是依據(jù)鄰近生產(chǎn)礦井的有關(guān)資料，按生產(chǎn)礦井的風量計算方法進行。其原則是：礦井的供風量應保證符合礦井安全生產(chǎn)的要求，使風流中瓦斯、二氧化碳、氫氣和其它有害氣體的濃度以及風速、氣溫等必須符合規(guī)程有關(guān)規(guī)定。創(chuàng)造良好的勞動環(huán)境，以利于生產(chǎn)的發(fā)展。課程設(shè)計是在收集實習礦井資料基礎(chǔ)上進行的，故可按此種方法計算礦井風量。即按生產(chǎn)礦井實際資料，分別計算設(shè)計礦井采煤工作面、掘進工作

27、面、硐室等所需風量，得出全礦井需風量，即“由里往外”計算方法。礦井總風量即井下各個工作點的有效風量與各條風路上的漏風量只總和。一、礦井風量的計算礦井風量計算根據(jù)相關(guān)設(shè)計手冊和規(guī)范,一般分別按井下同時工作最多人數(shù)計算和按采煤、掘進、硐室等處實際所需風量計算,公式如下:（ 1 ）按井下同時工作最多人數(shù)計算Q1=4N脳K=4(90+40)1.10=462m3/min=7.7m3/s式中：N 井下同時工作的最多人數(shù) K 井下通風系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風和配風不均勻等因素，一般可取k =1.21.25.采用中央并列式的通風系統(tǒng)時，K1.45；采用中央分列式或?qū)鞘酵L系統(tǒng)時，K1.101.15。( 2 )

28、按采煤、掘進、硐室等處實際需風量計算采用的是由內(nèi)到外的計算原則,即由采掘工作面、硐室和其它用風地點計算出各采區(qū)風量,最后求出全礦井總風量：式中: Q 礦井總風量,m/min ;采煤工作面實際需風量總和, m/min ;掘進工作面實際需風量總和, m/min;獨立通風硐室實際需風量總和m/min;除采、掘、硐室外其它需風量總和, m/min;K 礦井通風系數(shù);N 井下同時工作最多人數(shù)。1) 采煤實際需求風量，應按照礦井各個采煤工作面實際需要風量的總和來計算：式中：Q第i個采煤工作面實際需要的風量，m/min； Q第i個備用采煤工作面實際需要的風量，m/min。采掘工作面所需風量計算中,包括按瓦斯

29、(二氧二碳) 涌出量、按炸藥使用量、按工作人員數(shù)量分別計算,采面和掘進面還需按工作面溫度和按局部通風機吸風量分別進行計算,并對計算的風量進行風速驗算。各個獨立供風的硐室,應根據(jù)不同類型的硐室分別進行計算,但對小型煤礦可根據(jù)經(jīng)驗值進行配風。其它巷道所需風量一般可按采煤、掘進,硐室的總風量的3 %5 %進行考慮。小型煤礦的風量計算根據(jù)煤礦安全監(jiān)察條例的要求,是按上面提到的以井下同時工作最多人數(shù)計算的礦井風量和按采煤、掘進、硐室等處實際需風量分別計算后匯總的礦井風量相比后,取最大計算風量。對于采掘工作面的風量計算的各種公式,分別考慮到了稀釋瓦斯、稀釋炸藥產(chǎn)生的CO 等有害氣體、工作面良好的氣候條件、

30、人員的最低需風量、合適的風速等要求,而對于小型煤礦,一般情況下對于采掘工作面,以瓦斯涌出量計算的風量值較大,故從上面的風量計算公式中可知,瓦斯涌出量的取值至關(guān)重要。礦井和采掘工作面的瓦斯數(shù)據(jù)的取值,是根據(jù)煤層瓦斯含量預測瓦斯涌出量,或按礦井實際瓦斯涌出量和瓦斯梯度推算,但由于大多數(shù)小煤礦瓦斯基礎(chǔ)資料匱乏,一般都是采用礦井瓦斯等級鑒定報告中的數(shù)據(jù)進行計算;新建礦井由于瓦斯資料不足一般借鑒和采用鄰近礦井的瓦斯資料進行計算,故同樣也是采用鄰近礦井的瓦斯等級鑒定報告中的數(shù)據(jù)。（1）、按瓦斯涌出量計算低瓦斯礦井的采煤工作面按氣象條件或瓦斯涌出量（用瓦斯涌出量計算公式）：式中：Q采煤工作面需要的風量，m/

31、min； Q不同采煤方式工作面所需的基本風量，m/min；一般按下式計算：工作面控頂距工作面實際采高（工作面有效斷面70%）適宜風速（不小于1m/s）； K采煤工作面采高調(diào)整系數(shù) K采煤工作面長度調(diào)整系數(shù)； K采煤工作面溫度調(diào)整系數(shù)。表2.1回采工作面采高調(diào)整系數(shù)采 高<2.02.02.52.55.0及放頂煤面系數(shù)(K采高)1.01.11.5表2.2回采工作面長度調(diào)整系數(shù)回采工作面長度(m)80150150200>200長度調(diào)整系數(shù)(K長)1.01.01.31.31.5表2.3回采工作面溫度與對應風速調(diào)整系數(shù)回采工作面空氣溫度（）采煤工作面風速（m/s）配風調(diào)整系數(shù)K溫<18

32、0.30.80.9018200.81.01.0020231.01.51.001.1023261.51.81.101.2526281.82.51.251.428302.53.01.41.6代入上式得：Q=3.96×4.1×0.7×1.3×1.5×1×1=22.16 (m/s) （2）按工作面溫度選擇適宜的風速計算： 采煤工作面應有良好的勞動氣象條件，其溫度和風速應符合要求： 長壁工作面實際需要風量(Q)，按下式計算： , m/min式中：V第i個采煤工作面風速，m/s; S第i采煤工作面的平均斷面積，可按最大和最小控頂斷面積的平均值計算

33、。其他采煤工作面實際需風量可按良好的勞動氣象條件計算。 (3) 按同時作業(yè)人數(shù)和炸藥量計算實際需要風量(Q）: 按每人供風量4 m/min； ；=4×90=360 (m3/min)=6 （m/s） 沒千克炸藥供風25 m/min； ; =25×7.2=180( m/min)=3（m/s）式中Ni第i個采煤工作面同時工作的最多人數(shù)；A 一次爆破炸藥的最大用量，kg。取最大值Q=22.16m/s（4）按風速進行驗算：按最低風俗驗算，各個采煤工作面的最低風量（Q）: =15×3.96×4.1×0.7=2.8(m/s)式中S第i個采煤工作面的平均斷面積

34、，。 按最高風險驗算，各個采煤工作面的最高風量（Q）: =240×3.96×4.1×0.7=45.5(m/s)根據(jù)上述計算， 22.16m3/s符合。備用工作面亦應滿足按瓦斯、二氧化碳、氣溫等規(guī)定計算的風量，備用工作面不得低于采煤工作面實際需要風量的50%。所以備用工作面風量取22.16×50%=11.1（m3/s）2)掘進工作面所需風量每個獨立通風的掘進工作面實際需要風量，應按瓦斯、二氧化碳涌出量、炸藥用量、局部通風機實際吸風量、風速和人數(shù)等規(guī)定要求分別進行計算，并必須采取其中最大值。（1）按瓦斯（或二氧化碳）絕對涌出量計算；式中：Q第i個掘進工作面回

35、風流中的瓦斯（或二氧化碳）絕對涌出量，m/min；q 第i個掘進工作面瓦斯涌出量不均衡系數(shù)（正常生產(chǎn)條件下，連續(xù)觀察1個月，日最大絕對瓦斯涌出量與月平均日瓦斯絕對涌出量的比值），一般取k=1.52。按二氧化碳涌出量的計算，可參照按瓦斯涌出量計算的方法執(zhí)行。Q=100×3.2×1.9=10.1(m/s)（2）按炸藥量計算掘進工作面需要的風量（Q）：每千克炸藥供風25 m/min：式中： A第i個掘進工作面一次爆破的最大炸藥用量，kg。 =25×7.2=3(m/s)（3）按人數(shù)計算掘進工作面實際需要風量（Q）每人供風4 m/min：式中: N第i個掘進工作面同時工作的

36、做多人數(shù)。 =4×40=2.7(m/s)Q取10.1 m/s（4）按風速進行驗算：按最低風速驗算:各個巖巷掘進工作面的最低風速量（Q）式中：S第i個巖巷掘進工作面的斷面積，。取8.5 各個煤巷或半煤巷掘進工作面的最低風量（Q） 式中:S第i個煤巷掘進工作面的斷面積。取8.5按最高風速驗算：各個巖巷、煤巷或半煤巖掘進工作面的最高風量（Q）式中：S第i個掘進工作面的斷面積，。根據(jù)上述計算，10.1m3/s符合。3）硐室實際需要風量硐室實際需要風量應按礦井各個獨立通風硐室實際需要風量的總和計算，即式中：Q火火藥庫實際需要風量，按每小時4次換氣量計算，即Q火=4V/60=0.07V (m3/

37、s)；V井下爆炸材料庫的體積，m3，包括聯(lián)絡(luò)巷道在內(nèi)的火藥庫的空間總體積(m3)，一般按經(jīng)驗值給定風量，大型火藥庫供風100150m3/min；中小型火藥庫供風60100m3/min；這里取80既1.333 m3/sQ充充電硐室實際需要風量，應按回風流中氫氣濃度小于0.5%計算，但不得小于100m3/min，或按經(jīng)驗值給定100200m3/min；機電硐室需要風量應根據(jù)不同硐室內(nèi)設(shè)備的降溫要求進行配風，選取硐室風量，須保證機電硐室溫度不超過30，其它硐室溫度不超過26。Q機大型機電硐室實際需要風量，應按機電設(shè)備運轉(zhuǎn)的發(fā)熱量計算，即Wi 機電硐室中運轉(zhuǎn)的機電總功率，kW；(1-i ) 機電硐室的

38、發(fā)熱系數(shù)，應根據(jù)實際考查的結(jié)果確定，也可取下列數(shù)值，空氣壓縮機房取0.200. 23；水泵房取0.020.04；8601kW/h的熱當量數(shù)，千卡；i 機電設(shè)備效率；t機電硐室進回風流的氣溫差，；Q采硐 采區(qū)絞車房或變電硐室實際需要風量，按經(jīng)驗供給風量6080 m3/min ；這里都取80既1.333 m3/sQ其它硐 其它硐室所需風量，根據(jù)具體情況供風即：=1.333+1.333+1.333=3.999（m3/s）4）礦井總風量礦井總風量按下式計算 =(22.16+10.1+11.1+3.999) ×1.20 = 56.8式中：Qkj 礦井總進風量，m3/s；Qcj 采煤工作面實際需

39、要風量總和，m3/s；Qjj 掘進工作面實際需要風量總和，m3/s；Qdj 獨立通風的硐室實際需要風量總和，m3/s；Qgj礦井中除采煤、掘進和硐室以外其它井巷需要通風量總和，m3/s；Kkj 礦井通風系數(shù)(包括礦井內(nèi)部漏風和配風不均勻等因素)宜取1.151.25。二、風量的分配將各用風點計算的風量值乘以備用系數(shù)K，就是配給用風地點所在巷道的風量。如各個掘進巷道和峒室的風量就是這樣確定的。但是采煤工作面的風量只配給各自計算的風量，由備用系數(shù)確定的風量考慮從采空區(qū)走。因此在U型通風的上順槽和下順槽的風量是采煤工作面的計算風量乘以備用系數(shù)。 圖2.1巷道配風量的確定 圖2.2 形通風系統(tǒng)上平巷和下

40、平巷風量的確定從各個用風地點開始，逆風流方向而，遇分風點則加上其它風路的分風量一起分配給未分風前那一條風路，作為該風路的風量，直至確定進風井筒的總進風量。這一風量應該等于剛才計算的礦井總風量。如果是壓入式通風，則要加上礦井外部漏風量，才能得出通過壓入式主要通風機的總風量。 圖2.3進風線路的配風計算 圖2.4 回風線路的配風計算圖2.5網(wǎng)絡(luò)通風圖風量分配容易時期副井:56.8 m3/s井底車場:56.8 m3/s運輸大巷:56.8 m3/s運輸上山45: 56.8-1.333×3-1.65×4-11.3=34.901 m3/s運輸上山56：34.901-11.1=23.80

41、1 m3/s運輸平巷67： 24.761-1.65=22.16 m3/s工作面： 22.16 m3/s回風平巷：22.16 m3/s回風大巷56.8 m3/s風井 56.8 m3/s困難時期副井 56.8 m3/s井底車場 56.8 m3/s運輸大巷 56.8 m3/s運輸上山4556.8-1.333×3-1.65×2-11.3=38.201 m3/s運輸上山5638.201-1.65×2-11.1=23.801 m3/s運輸平巷6723.801-1.65=22.16 m3/s工作面78 22.16 m3/s回風平巷89 22.16 m3/s專用回風下山913 2

42、2.16+1.65×3+11.3=38.41 m3/s專用回風下山131438.41+11.1+1.333+1.65×2=54.1 m3/s專用回風上山141556.8 m3/s回風大巷151056.8 m3/s風井101156.8 m3/s第三章 礦井通風阻力計算一、計算的原則：（1）礦井通風設(shè)的總阻力，不應超過2940Pa。(2) 礦井井巷的局部阻力，新建礦井按井巷摩擦阻力的10 %計算，擴建礦井按井巷摩擦阻力的15 %計算（3） 在礦井通風系統(tǒng)服務的范圍內(nèi)，分別在容易時期和困難時期確定一條最大阻力路線。沿著這兩條路線，分別計算各段井巷的通風阻力，然后累加起來，便得出這

43、兩個時期的井巷通風總阻力h和h。這樣能夠保證所選用的主要通風機滿足通風困難(h)時期的要求，并且在以后的通風管理中均可采用增阻法進行風量調(diào)節(jié)。 （4） 因有外部漏風（指在防爆門和主要通風機周圍的漏風），通過主要通風機的風量必大于通過總出風井的礦井總風量Q。為了計算風峒的阻力，須先算出。對于抽出式主要通風機，用下式計算： 1.05、1.10抽出式通風礦井的外部漏風系數(shù)，抽出式出風井無提升運輸任時，取1.05，有提升運輸任務時，取1.10。對于壓入式主要通風機，用下式計算： ，m3/s1.10、1.15壓入式通風礦井的外部漏風系數(shù)。壓入式進風井巷無提升運任任務時，取1.10，有提升運輸任務時，取1

44、.15。（5） 為了經(jīng)濟合理(減少礦井外部漏風和主要通風機運轉(zhuǎn)費用)，不致因主要風機的風壓過大造成瓦斯和自然發(fā)火難于管理，以及避免主要通風機選型太大，使購置、運輸，安裝，維修等費用加大，須控制h不能太大（一般不超過3000Pa，特大型的礦井除外）；必要時需對某些局部巷道采取降低風阻的措施。（6） 要先分析整個通風網(wǎng)路，對于自然分配風量和按需分配風量的區(qū)段，要分別按這兩種分配風量的方法計算風量，然后計算出各區(qū)段的通風阻力。二、礦井通風阻力的計算（1） 礦井通風總阻力：風流由進風井口起，到回風井口止，沿一條通路（風流路線）各個分支的摩擦阻力和局部阻力的總和，簡稱礦井總阻力，用hr表示。（2） 對于

45、礦井有兩臺或多臺風主要通風機工作，礦井通風阻力按每臺主要通風機所服務的系統(tǒng)分別計算。（3） 礦井通風系統(tǒng)總阻力最小時稱通風容易時期。通風系統(tǒng)總阻力最大時亦稱為通風困難時期。（4） 對于通風困難和容易時期，要分別畫出通風系統(tǒng)圖。按照采掘工作面及硐室的需要分配風量，再由各段風路的阻力計算礦井總阻力。沿著上述兩個時期通風阻力最大的風路，分別用下式算出各區(qū)段井巷的摩擦阻力： 式中：h礦井通風總阻力，pa; a井巷摩擦阻力系數(shù)， L井巷長度，m； U井巷斷凈面周邊長，m， S井巷凈斷面積，；Q分配給各井巷的風量，。第四章 礦井通風設(shè)備選型風機是煤礦井下生產(chǎn)的主要設(shè)備, 風機選擇得當與否, 直接關(guān)系著煤礦

46、的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。選擇風機時, 考慮到風管、設(shè)備的漏風以及壓力損失計算的不精確, 應該考慮附加量, 一般風量附加值為10% 20%。而且風機的使用設(shè)計工況效率不應低于風機最高效率的90%。風機使用工況與樣本工況不一致時, 應該對風機性能進行修正。并且要考慮到礦井的長遠規(guī)劃,礦井是否需要挖潛改造和延深擴建, 所選風機能否滿足礦井改造或擴建后的需要, 減少不必要的麻煩。對于多風機分區(qū)通風并聯(lián)系統(tǒng), 公用風路風阻要小于公用風路上消耗的風壓, 不得超過多風機并聯(lián)通風中最小風機風壓的30%, 各臺并聯(lián)通風的風機風量與公用風路風量之比值不得大于0. 5, 各風機專用風路, 應保持獨立, 風阻不宜過大,

47、 不宜在各專用風路之間有風路連通。一、礦井通風設(shè)備的要求(1)礦井必須裝設(shè)兩套同等能力的主通風設(shè)備，一套作備用。(2)選擇通風設(shè)備應滿足第一開采水平各個時期工況變化，并使通風設(shè)備長期高效率運行。(3)風機能力應留有一定的余量。(4)進、出風井井口的高差在150m以上，或進、出風井井口標高相同，但井深400m以上時，宜計算礦井的自然風壓。二、主要通風機選型（一）自然風壓礦井冬、夏季氣溫差別較大，使得空氣密度也有所差別，致使礦井自然風壓也氣溫變化而變化，因此需計算礦井自然風壓。規(guī)定礦井冬、夏季空氣密度如表6-2所示。表4.1 礦井冬、夏季空氣密度季節(jié)密度/kg/m3進風回風冬季1.281.24夏季

48、1.201.24如圖6-1所示，根據(jù)自然風壓定義，以礦井最低水平作為計算的參考面，圖所示系統(tǒng)的自然風壓HN可用下式計算：為了簡化計算，一般采用測算出0-1-2和5-4-3井巷中空氣密度的平均值m1和m2，用其分別代替上式的1和2，則上式可寫為：式中：重力加速度，m/s2；Z礦井最高點至最低水平間的距離，m；、分別為空氣柱0-1-2和5-4-3井巷內(nèi)dZ段空氣密度，kg/m3；、分別為空氣柱0-1-2和5-4-3井巷內(nèi)dZ段空氣平均密度，kg/m3。 圖4.1根據(jù)上述計算原則可分別計算出礦井冬、夏季自然風壓。本設(shè)計礦井冬，夏季自然風壓都取50 pa（二）選擇主要通風機本礦井為高瓦斯礦井，考慮壓人

49、和抽出通風方式的優(yōu)缺點及軸流式通風機和離心式通風機的優(yōu)缺點。初步選擇軸流式通風機采用抽出通風方式通風。1、確定主要通風機的風量（1）容易時期通過主要通風機的風量Q扇必大于通過出風井的礦井總風量Q礦，對于抽出式： (m3/s)式中，1.051.10為外部漏風系數(shù)，出風井無提升運輸任務時取1. 05，有提升運輸任務時取1.10。 此處取1.05 （2）困難時期時期通過主要通風機的風量Q扇必大于通過出風井的礦井總風量Q礦，對于抽出式： (m3/s)式中，1.051.10為外部漏風系數(shù)，出風井無提升運輸任務時取1. 05，有提升運輸任務時取1.10。 此處取1.05Q扇=1.05×56.8=

50、59.64 (m3/s)2、確定主要通風機的風壓 軸流式通風機：容易時期 困難時期 式中：hd通風機裝置阻力，Pa。此處取150pa所以 容易時期 =1682.1215050=1782.12pa 困難時期 =2108.1115050=2308.11 pa觀察BDNo-20通風機特性曲線圖知，其可滿足要求,在其風量坐標51.8 做Q軸垂線，在風壓坐標1207.1。 1817.7點分別做Q軸平行線，分別Q軸垂線于A. B兩點，有圖可見，此兩個工況點均在合理工作范圍內(nèi)，故選BDNo-20通風機3、求通風機的實際工況點計算通風機的工作風阻 即： R易=1207.1÷51.82=0.4498

51、R難=1817.7÷51.82=0.6774在通風機特性曲線圖中做通風機工作風阻曲線，與風壓曲線的交點 A/, 即為實際工況點A/。和B/沿風阻曲線上移一級得容易時期和困難時期風機實際工況點A和B。由圖可見，兩個工況點均在合理工作范圍內(nèi)容易時期應在安裝角較小的情況工作，困難時期應在安裝角 較大的情況下工作。（三）選擇電動機1、根據(jù)通風容易和通風困難兩個時期實際工況點計算主要通風機的輸入功率式中：、 均為實際工況點的對應參數(shù)風機效率，可在風機特性圖上查得。所以:=(55×1360.6) ÷(1000×0.76)=98.5(KW) =(53.1×1

52、914.2)÷(1000×0.82)=123.96(KW)2、由通風容易通風困難兩個時期主要通風機輸入功率，計算電動機的輸出功率N電出。當選擇異步電動機時，可用下列兩種方法計算。當主要通風機的輸入功率在通風容易時期為 N扇入易 與困難時期的N扇入難相差不大時，即N扇入易0.6N扇入難時，則兩個時期都用一種較大功率的電動機。其電動機的輸出功率N電出和輸入功率N電入分別用下式計算：式中： 傳動效率，直接傳動時，轉(zhuǎn) =1 ；式中：1.101.15電動機的容量系數(shù)，對于離心式主要通風機取1.15，對于軸流式主要通風機取1.10；電電動機效率，一般取0.90.95，此處取0.91。因98.5123.96×0.6=74.376所以 =123.96÷1=123.6 =(1.1×123.6) ÷0.91=149.4（kw）查電動機技術(shù)手冊合適的電動機為：JS400S28 功率160Kw 轉(zhuǎn)數(shù)740r/min 效率91.功率因數(shù)0.85.第五章 概算礦井通風費用及評價一、噸煤的通風電費噸煤的通風電費為主要通風機年耗電費及井下輔助通風機、局部通風機電費之和除以年產(chǎn)量，可用下