礦井通風(fēng)設(shè)計

河南理工大學(xué)礦井通風(fēng)課程設(shè)計實用文檔河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè)（本科）礦井通風(fēng)課程設(shè)計說明書姓名：張志巍學(xué)號：311402010526學(xué)院：能源科學(xué)與工程學(xué)院班級：1405指導(dǎo)教師：王明中職稱：講師TIME\@"EEEE年O月"二〇二三年十一月

《礦井通風(fēng)》課程設(shè)計評閱參考標(biāo)準(zhǔn)項目分值參考標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀良好中等及格不及格評分設(shè)計態(tài)度15刻苦努力，態(tài)度認(rèn)真，遵守紀(jì)律，按時完成設(shè)計。15-1413-1211-1098－0技術(shù)水平與實際能力40設(shè)計方案合理、理論分析與計算正確，動手能力、分析能力較強。40－3635－3231－2827－2423－0設(shè)計說明書規(guī)范25設(shè)計說明書及插圖繪制規(guī)范，文字流暢，書寫工整或打印成文25－2322－2019－1716-1514－0基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識20對問題能做合理分析，反映出很好的掌握了礦井通風(fēng)基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識。20－1817－1615－1413－1211－0評分合計

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u目錄 0摘要 11礦井基本概況 21.1煤層地質(zhì)情況 21.2井田范圍 21.3礦井生產(chǎn)任務(wù) 21.4礦井開拓與開采 21.5自然風(fēng)壓 21.6部分井巷尺寸及支護(hù)情況 21.7采區(qū)分布圖 31.8采區(qū)巷道布置圖 42礦井通風(fēng)方式及安全技術(shù) 72.1礦井通風(fēng)方式與通風(fēng)系統(tǒng)的選擇 72.2礦井總風(fēng)量計算與分配 83礦井通風(fēng)總阻力計算 153.1礦井通風(fēng)總阻力的計算原則 153.2礦井通風(fēng)總阻力的計算方法 153.3礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖 174礦井通風(fēng)設(shè)備選擇 204.1選擇礦井通風(fēng)設(shè)備的基本要求 204.2主要通風(fēng)機(jī)的選擇 205通風(fēng)耗電費用概算 235.1通風(fēng)的耗電量 235.2通風(fēng)電費 24致謝 25參考文獻(xiàn) 26摘要本次設(shè)計礦井地質(zhì)特征為單一煤層，傾角18°，煤層平均厚度3.5m，為Ⅲ級不易自燃煤層，相對瓦斯涌出量為3m3/t,煤塵有爆炸危險?；夭晒ぷ髅孀疃嗳藬?shù)為40人，溫度t=20℃，瓦斯絕對涌出量0.004m3/min。設(shè)計第一水平深度540m,走向長度L為11250m，傾斜長度為1600m。采用立井單水平上、下山開拓，用豎井主要石門開拓，在底板巖層中開掘巖石大巷，按照“一井一面”布置生產(chǎn)，采區(qū)內(nèi)采掘比為1:2。走向長壁采煤法，經(jīng)濟(jì)技術(shù)上綜合考慮，擬初期采用中央邊界式（中央并列式）通風(fēng)方式。采用副井進(jìn)風(fēng)，風(fēng)井回風(fēng)。中后期采用兩翼對角式，即進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向的中央，兩個回風(fēng)井位于井田邊界的兩翼（沿傾斜方向的淺部）。根據(jù)Q通=92.61m3/s，H通靜小=163.45Pa，H通靜大=390.93Pa，可選定通風(fēng)機(jī)型號為2k-58-4No25型軸流式通風(fēng)機(jī)。設(shè)計中嚴(yán)格遵守和認(rèn)真貫徹《煤炭工業(yè)設(shè)計政策》、《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》以及國家制定的其它有關(guān)煤炭工業(yè)的方針政策，設(shè)計力爭做到了分析論證清楚，論據(jù)確鑿，并積極采用切實可行的先進(jìn)技術(shù)，力爭使自己的設(shè)計達(dá)到較高水平。1礦井基本概況1.1煤層地質(zhì)情況單一煤層，傾角18°，煤層平均厚度3.5m，為Ⅲ級不易自燃煤層，相對瓦斯涌出量為3m3/t,煤塵有爆炸危險。1.2井田范圍設(shè)計第一水平深度540m,走向長度L為11250m，傾斜長度為1600m。1.3礦井生產(chǎn)任務(wù)設(shè)計年產(chǎn)量A為90萬t。1.4礦井開拓與開采立井單水平上下山開拓，用豎井主要石門開拓，在底板巖層中開掘巖石大巷，按照“一井一面”布置生產(chǎn)，采區(qū)內(nèi)采掘比為1:2。井下同時工作的最多人數(shù)為200人?；夭晒ぷ髅孀疃嗳藬?shù)為40人，溫度t=20℃，瓦斯絕對涌出量為5.7m3/min。1.5自然風(fēng)壓阻力最大和最小時自然風(fēng)壓分別為50Pa和150Pa。主要通風(fēng)機(jī)裝置（含風(fēng)硐）阻力取120Pa。1.6部分井巷尺寸及支護(hù)情況表1-1井巷尺寸及其支護(hù)情況井巷名稱井巷特征及支護(hù)情況巷長m斷面積m2副井兩個罐籠，有梯子間，風(fēng)井直徑D=5m54020井底車場巷道拱形，混凝土碹，壁面抹漿12016主要運輸石門拱形，混凝土碹，壁面抹漿20016主要運輸巷拱形，混凝土碹，壁面抹漿281216軌道上山拱形，錨網(wǎng)100014皮帶上山拱形，錨網(wǎng)100014工作面平巷梯形，錨桿，巷道寬度3.5m140613采煤工作面矩形，液壓支架，控頂距4.2m，綜采15016回風(fēng)石門梯形，錨噴408主要回風(fēng)道拱形，混凝土碹，壁面抹漿27008回風(fēng)井混凝土碹（不平滑），風(fēng)井直徑D=4m230131.7采區(qū)分布圖采區(qū)分布圖1-11.8開拓系統(tǒng)圖開拓系統(tǒng)圖1-21.8采區(qū)巷道布置圖采區(qū)巷道布置圖1-3采區(qū)、巷道布置圖1-42礦井通風(fēng)方式及安全技術(shù)2.1礦井通風(fēng)方式與通風(fēng)系統(tǒng)的選擇2.1.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)符合要求1.每一個生產(chǎn)礦井必須至少有兩個能行人的通達(dá)地面的安全出口，各個出口之間的距離不得少于30m。2.進(jìn)風(fēng)井口必須布置在不受粉塵、灰塵、有害和高溫氣體浸入的地方。3.箕斗提升或裝有皮帶運輸機(jī)的井筒不應(yīng)兼作回風(fēng)井。如果兼作回風(fēng)井使用時，必須遵循下列規(guī)定：1)箕斗提升兼作回風(fēng)井時，井上下裝卸井塔都必須有完善的封閉措施，其漏風(fēng)率不超過15％，并應(yīng)有可靠的降陳措施，但裝有皮帶輸送機(jī)的井筒不得兼作回風(fēng)井。2)箕斗提升井或裝有皮帶運輸機(jī)的井筒兼作進(jìn)風(fēng)井時，箕斗提升井筒中的風(fēng)速不得超過6m/s；裝有皮帶運輸機(jī)的井筒的風(fēng)速不得超過4m/s，并都有可靠的防塵措施，保證粉塵濃度符合工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。皮帶運輸機(jī)的井筒中還應(yīng)有裝有專用的消防管路。4.所有礦井都必須采用機(jī)械通風(fēng)，主要扇風(fēng)機(jī)必須安裝在地面。同一井口不宜選用幾臺主扇并聯(lián)運轉(zhuǎn)，主扇要用符合要求的防爆門。5.每個礦井必須有完整的獨立的通風(fēng)系統(tǒng)。6.采用多臺分區(qū)主扇通風(fēng)時，總進(jìn)風(fēng)道的斷面不宜過小。7.回采工作面的掘進(jìn)工作面都應(yīng)采用獨立通風(fēng)。8.井下火藥庫，井下充電峒室必須有單獨的進(jìn)風(fēng)風(fēng)流。2.1.2礦井通風(fēng)方式與通風(fēng)系統(tǒng)本設(shè)計井田單一煤層，傾角18°，煤層平均厚度3.5m，綜采工作面瓦斯相對涌出量為3m3/t，瓦斯絕對涌出量為5.7m3/min為Ⅲ級不易自燃煤層，走向長度L為11250m，傾斜長度為1600m；立井單水平上下山開拓，用豎井主要石門開拓，在底板巖層中開掘巖石大巷，按照“一井一面”布置生產(chǎn)。采用立井單水平上、下山開拓，走向長壁采煤法，經(jīng)濟(jì)技術(shù)上綜合考慮，擬初期采用中央邊界式（中央并列式）通風(fēng)方式。即進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向的中央，回風(fēng)井大致位于井田淺部邊界，在走向方向上兩井相隔一段距離，回風(fēng)井的井底標(biāo)高高于進(jìn)風(fēng)井的井底。采用副井進(jìn)風(fēng)，風(fēng)井回風(fēng)。中后期采用兩翼對角式，即進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向的中央，兩個回風(fēng)井位于井田邊界的兩翼（沿傾斜方向的淺部）。2.2礦井總風(fēng)量計算與分配2.2.1礦井需風(fēng)量計算原則1、礦井需風(fēng)量應(yīng)按照“由里往外”的計算原則，由采、掘工作面、硐室和其他用風(fēng)地點的實際最大需風(fēng)量總和，再考慮一定的備用風(fēng)量系數(shù)后，計算出礦井總風(fēng)量。2、按該用風(fēng)地點同時工作的最多人數(shù)計算，每人每分鐘供給風(fēng)量不得少于4m3。3、按該用風(fēng)地點風(fēng)流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害氣體濃度、風(fēng)速以及溫度等都符合《規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定分別計算，取其最大值。2.2.2礦井需風(fēng)量的計算2.2.2.1采煤工作面需風(fēng)量計算采煤工作面的需風(fēng)量應(yīng)按下列因素分別計算，并取其中最大值。1、按瓦斯涌出量計算：Q采=100Q瓦K瓦=100×5.1×1.6=816m3/min式中：Q采——采煤工作需要風(fēng)量，m3/min；Q瓦——采煤工作面瓦斯（二氧化碳）絕對涌出量，m3/min；K瓦——采煤工作面因瓦斯（二氧化碳）涌出量不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，通常機(jī)采工作面可取1.2~1.6；炮采工作面可取1.4~2.0;水采工作面可取2.0~3.0。生產(chǎn)礦井可根據(jù)各個工作面正常生產(chǎn)條件時，至少進(jìn)行五晝夜的觀測，得出五個比值，取其最大值。2、按工作面進(jìn)風(fēng)流溫度計算：采煤工作面應(yīng)有良好的氣候條件，其進(jìn)風(fēng)流溫度可根據(jù)風(fēng)流溫度預(yù)測方法進(jìn)行計算。其氣溫與風(fēng)速應(yīng)符合表2-1的要求。表2-1采煤工作面空氣溫度與風(fēng)速對應(yīng)表采煤工作面進(jìn)風(fēng)流氣溫/℃采煤工作面風(fēng)速/（m/s）＜1515~1818~2020~2323~260.3~0.50.5~0.80.8~1.01.0~1.51.5~1.8采煤工作面的需風(fēng)量按下式計算：Q采=60v采S采K采=60×1.0×16×1.1=1056m3/min式中：v采——采煤工作面適宜風(fēng)速，m/s；S采——采煤工作面平均有效斷面積，㎡，按最大和最小控頂有效斷面積的平均值計算；K采——采煤工作面長度風(fēng)最系數(shù)，按表2-2先取表2-2采煤工作面長度風(fēng)量系數(shù)表采煤工作面長度/m工作面長度風(fēng)量系數(shù)﹤5050~8080~120120~150150~180﹥1800.80.91.01.11.21.30~1.40該礦井設(shè)計工作面長度150m，K采本式取1.1；S采取16m23、按炸藥使用量計算：Q采=25A采，m3/min=25×2.4=60m3/min式中25——每使用1kg炸藥的供風(fēng)量，m3/min；A采——采煤工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg；4、按工作人員數(shù)量計算：Q采=4n采，m3/min=4×40=160m3/min式中4——每人每分鐘供給的最低風(fēng)量，m3/min；n采——采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，人；5、按風(fēng)速驗算：1）按最低風(fēng)速驗算各個采煤工作面的最小風(fēng)量：Q采≥60×0.25S采，m3/min=60×0.25×16=240m3/min2）按最高風(fēng)速驗算各個采煤工作面的最大風(fēng)量：Q采≤60×4S采，m3/min=60×4×16=3840m3/min2.2.2.2掘進(jìn)工作面需風(fēng)量計算煤巷、半煤巖巷和巖巷掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量，應(yīng)按下列因素分別計算，取其最大值。1、按瓦斯涌出量計算：Q掘≥100Q瓦K瓦=100×0.6×2.0=120m3/min式中：Q掘—第I個掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量，m3/min；Q瓦—第I個掘進(jìn)工作面的絕對瓦斯涌出量，m3/min；K瓦—第I個掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出不均勻和備用風(fēng)量系數(shù)，一般可取1.5～2.0，本式取2.0。2、按炸藥量使用最計算：Q掘=25A掘，m3/min=25×2.4=60m3/min式中：A掘—掘進(jìn)工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg；25—每公斤炸藥爆破后需要供；3、按局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計算：Q掘=Q通IK通，m3/min=200×1×1.3=260m3/min式中：Q通——掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量（表2-3）；I——掘進(jìn)工作面同時運轉(zhuǎn)的局部通風(fēng)機(jī)臺數(shù)，臺；K通——防止局部通風(fēng)機(jī)吸循球風(fēng)的風(fēng)量備用系數(shù)，一般取1.2~1.3,進(jìn)風(fēng)巷中無瓦斯涌出時取1.2，有瓦斯涌出時取1.3；表2-3局部通風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量Q通風(fēng)機(jī)型號額定風(fēng)量/（m3/min）JBT-51（5.5KW）JBT-52(11KW)JBT-61(14KW)JBT-62(28KW)1502002503004、按工作人員數(shù)量計算：Q掘=4n掘，m3/min=4×13=52m3/min5、按風(fēng)速進(jìn)行驗算根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定各掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足：1）巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足：60×0.15×S掘≤Q掘≤60×4×S掘由上式得43.2m3/min≤Q掘≤1152m3/min。2）煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足：60×0.25×S掘≤Q掘≤60×4×S掘=72m3/min≤Q掘≤1152m3/min根據(jù)上面的計算掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)取其最大值。Q掘=260m3/min72m3/min≤Q掘≤1152m3/min所以，Q掘=260m3/min符合上述要求。2.2.2.3硐室需風(fēng)量計算各個獨立通風(fēng)的硐室供風(fēng)量，應(yīng)根據(jù)不同的硐室分別計算。1、機(jī)電硐室采區(qū)小型機(jī)電硐室，可按經(jīng)驗值確定風(fēng)量，一般為60~80m3/min。該礦井取70m3/min。表2-4機(jī)電硐室發(fā)熱系數(shù)表機(jī)電硐室名稱發(fā)熱系數(shù)（）空氣壓縮機(jī)房水泵房變電所、絞車房0.15~0.230.01~0.040.02~0.042、爆破材料庫按經(jīng)驗值計算，小型礦井一般80~100m3/min，大型礦井一般100~150m3/min。該礦井取120m3/min。3、充電硐室通常充電硐室的供風(fēng)量不得小于100m3/min。該礦井取120m3/min。2.2.2.4其它巷道需風(fēng)量計算可按采煤，掘進(jìn)，硐室的需風(fēng)量總和的3%~5%估算。按5%計算。即：（1056+260+310）×5%=81.3m3/min。2.2.2.5礦井總風(fēng)量計算礦井總進(jìn)風(fēng)量，應(yīng)按照采煤、掘進(jìn)、硐室及其他地點實際所需要風(fēng)量的總和計算：Q礦=（∑Q采+∑Q掘∑Q硐室∑Q其他）×km式中：∑Q采—采煤工作面和備采工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；∑Q掘—掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；∑Q硐室—硐室所需風(fēng)量之和，m3/min；∑Q其他—其他巷道所需風(fēng)量之和，m3/min；Km—礦井通風(fēng)（包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻等因素）系數(shù)，可取1.15～1.25。即：Q礦=（1056+260+310+81.3）×1.2=2048.76m3/min。通過計算所得礦井總風(fēng)量為：2048.76m3/min2.2.3礦進(jìn)總風(fēng)量的分配1、分配原則礦井總風(fēng)量確定后，分配到各用風(fēng)地點的風(fēng)量，應(yīng)不得低于其計算的需風(fēng)量；所有巷道都應(yīng)分配一定的風(fēng)量；分配后的風(fēng)量，應(yīng)保證井下各處瓦斯及有害氣體濃度、風(fēng)速等滿足《規(guī)程》的各項要求。2、分配的方法首先按照采區(qū)布置圖，對各采煤、掘進(jìn)工作面、獨立回風(fēng)硐室按其需風(fēng)量配給風(fēng)量，余下的風(fēng)量按采區(qū)產(chǎn)量、采掘工作面數(shù)目、硐室數(shù)目等分配到各采區(qū)，再按一定比例分配到其它用風(fēng)地點，用以維護(hù)巷道和保證行人安全。風(fēng)量分配后，應(yīng)對井下各通風(fēng)巷道的風(fēng)速進(jìn)行驗算，使其符合《規(guī)程》對風(fēng)速的要求。表2-5采區(qū)及全礦的風(fēng)量分配3礦井通風(fēng)總阻力計算3.1礦井通風(fēng)總阻力的計算原則1、礦井通風(fēng)總阻力不應(yīng)超過2940Pa。2、礦井井巷的局部阻力，新建礦井宜按井巷摩擦阻力的10%計算；擴(kuò)建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計算。3.2礦井通風(fēng)總阻力的計算方法沿礦井通風(fēng)容易和困難兩個時期通風(fēng)阻力最大的風(fēng)路，分別用下式計算各段井巷的磨擦阻力；將各段井巷的磨擦阻力累加后并乘以考慮局部阻力的系數(shù)即為兩個時期的井巷通風(fēng)總阻力。即表3-1礦井通風(fēng)（容易）時期井巷磨擦阻力計算表1、計算礦井通風(fēng)容易時期的通風(fēng)總阻力表3-2礦井通風(fēng)（困難）時期井巷磨擦阻力計算表2、礦井通風(fēng)困難時期通風(fēng)總阻力3.3礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖3-1通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖3-24礦井通風(fēng)設(shè)備選擇4.1選擇礦井通風(fēng)設(shè)備的基本要求1、礦井每個裝備主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)井，均要在地面裝設(shè)兩套同等能力的通風(fēng)設(shè)備，其中一套工作，一套備用，交替工作。2、選擇的通風(fēng)設(shè)備應(yīng)能滿足第一開采水平各個時期的工況變化，并使通風(fēng)設(shè)備長期高效運行。當(dāng)工況變化較大時，應(yīng)根據(jù)礦井分期時間及節(jié)牟情況，分期選擇電動機(jī)動。3、通風(fēng)機(jī)能力應(yīng)留有一定的余量。軸流式、對旋式通風(fēng)機(jī)在最大設(shè)計負(fù)壓和風(fēng)量時，葉輪葉片的運轉(zhuǎn)角度應(yīng)比允許范圍小5°；離心式通風(fēng)機(jī)的選型設(shè)計轉(zhuǎn)速不宜大于允許最高轉(zhuǎn)速的90%。4、進(jìn)、出井井口的高差在150m以上，或進(jìn)、出風(fēng)井口標(biāo)高相同，但井深400米以上時，宜計算礦井的自然風(fēng)壓。4.2主要通風(fēng)機(jī)的選擇4.2.1計算通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q通=41m3/s式中：Q通——通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，m3/s；Q礦——礦井需風(fēng)量，m3/s；K——漏風(fēng)損失系數(shù)，風(fēng)井不做提升用時取1.1；箕斗井兼做回風(fēng)井用時取1.15；回風(fēng)井兼做升降人員時取1.2。本式取1.2。4.2.2計算通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓H通全（或H通靜）軸流式通風(fēng)機(jī)：容易時期Hsdmin=h阻易+hd-HN=193.45+120-150=163.45Pa困難時期Hsdmax=h阻難+hd+HN=220.93+120+50=390.93Pa4.2.3選擇通風(fēng)機(jī)根據(jù)計算的礦井通風(fēng)容易時期通風(fēng)機(jī)的Q通、H通靜小和困難時期通風(fēng)機(jī)的Q通、H通靜大，在通風(fēng)機(jī)的個體特性圖表上選擇合適的主要通風(fēng)機(jī)。根據(jù)Q通=92.61m3/sH通靜小=163.45PaH通靜大=390.93Pa可選定通風(fēng)機(jī)型號為FBCDZ-6-No15型軸流式通風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)工況點圖4-14.2.4選擇電動機(jī)1、計算通風(fēng)機(jī)輸入功率。按通風(fēng)容易和困難時期，分別計算通風(fēng)機(jī)輸入功率N通小、N通大：2、選擇電動機(jī)當(dāng)P電小≤6P通大時，兩個時期分選電動機(jī)，初期電動機(jī)功率為：后期電動機(jī)功率為：電動機(jī)功率在400KW~500KW以