矿井通风与安全课程毕业设计.doc

中国矿业大学矿业工程学院矿井通风与安全课程设计设计人员：王长伟01070114 张文亮01070122王志超01070116设计题目 新驿煤矿120万t/a新井通风设计班级 采矿07-4班 指导教师 成绩 日 期 2011年1月1目 录1 矿井设计概况21.1 矿区概述及井田地质特征21.2 井田开拓21.3 巷道布置与采煤方法42 矿井通风系统拟定52.1 矿井通风系统基本要求52.2 矿井通风方式的选择52.3 矿井通风方案技术72.4 通风机的工作方法73 采区通风93.1 带区通风系统的要求93.2 回采工作面通风方式94 掘进通风124.1 掘进方法的确定124.2 掘进工作面通风方式124.3 煤巷掘进工作面需风量134.5 掘进通风机技术管理和安全措施175 矿井风量计算与分配185.1 矿井总风量的计算185.2 矿井风量分配216 矿井通风阻力的计算246.1 矿井最大阻力路线246.2 通风阻力的计算296.3 矿井通风总阻力306.4 两时期矿井总风阻和总等积孔307 矿井通风设备选型327.1 选择主要通风机的基本原则327.2 通风机风压的确定327.3 电动机选型347.4 矿井主要通风设备的要求347.5 通风附属装置及其安全技术348 矿井通风费用概算368.1 吨煤通风电费368.2 通风设备的折旧费和维修费378.3 通风员工工资费用378.4 专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费378.5 吨煤通风成本379 结论38参考文献391 矿井设计概况1.1 矿区概述及井田地质特征1)矿区概述九龙矿位于河北省邯郸市峰峰矿区东南部。九龙矿地处鼓山东麓。区内有公路与主干道相通，向北39.5公里到邯郸市与107国道和京深高速公路接壤，并向北32公里与309国道相连北起以F9-1 和F9-2断层，南以F26 断层，西以F8断层,分别与九龙矿井田、梧桐庄井田、二矿泉头扩大区和新三矿相邻，东以二号煤层-900的等高线为边界。井内的气象参数按表1所列的平均值选取。表1空气平均密度一览表季节 地点进风井筒（kg/m3）出风井筒（kg/m3）冬1.201.17夏1.1721.1532)井田地质特征南北走向长度约为8km。东西倾斜宽大约大约2.5km。井田面积约20km2。3)煤层特征本矿井可采煤层有2煤层，其煤层平均厚度为6.2m，具体参见图1 综合地质柱状图。根据精查地质报告的瓦斯地质资料，1985年，抚顺煤研所确定本矿井-600m水平瓦斯相对涌出量为24.1 m3/t.d，-850m水平瓦斯相对涌出量为26.9 m3/t.d，属高瓦斯矿井。九龙矿煤类为烟煤，煤尘爆炸指数均大于15%，都具有爆炸危险性，在精查勘探与二水平补勘阶段井田内2、4、8、9号煤层进行了煤尘爆炸性实验，均有爆炸危险性。矿井投产以来，井下煤层及地表煤堆、矸石山未发生过自燃现象。经煤炭科学研究总院抚顺分院对九龙矿2、4号煤的自燃进行了鉴定，鉴定结果表明2号、4号煤为三类不易自燃。1.2 井田开拓1）井田境界及储量矿井地质资源量：3上1煤110.2（Mt），3上2#煤32.41（Mt），共142.61（Mt），矿井工业储量132.88（Mt）， 矿井可采储量99.88（Mt），本矿井设计生产能力为120万t/年。工业广场的尺寸为360m400m的长方形，工业广场的煤柱量为552(万t)。2）矿井工作制度、设计生产能力及服务年限本矿井设计生产能力按年工作日330天计算，每天三班工作，每班8个小时，其中二个班生产，一班检修，净提升时间为16小时。本矿井的设计生产能力为1.20万吨/年,矿井服务年限为60年。 图1.1综合地质柱状图3）井田开拓在新驿镇以南F103断层南侧设置工业场地，即井田东翼中部。经分析研究，将水平标高定在-430m，可以尽量沿煤层布置轨道大巷及胶带机大巷，尽量多出掘进煤，利于首采面的顺槽布置。利用早出煤、早见效益和滚动发展，对矿井前后期的开采均较有利。根据3上2煤层赋存情况，其埋深大部分在250m650m之间。开采水平定在430m，也是比较合理的。综上分析，根据全矿井煤层赋存特点及前后期开采条件，设计确定第一水平标高为-430m。根据矿井生产能力、开拓部署、初期采区布置及排水、通风等因素，并参照邻近类似矿井的设计经验，设计确定采用主、副两个井筒开拓长沟支五断层北部块段。主井净直径5m，装备一对8t多绳箕斗，担负井下煤炭的提升，兼做回风井；副井净直径6m，装备一对1t矿车双层四车多绳宽、窄罐笼，担负人员、材料、矸石、设备的提升，兼做进风井。根据矿井开拓部署、首带区位置、煤流和辅助运输方式及通风要求，设计沿-430m等高线布置一组大巷。一条为胶带机大巷，用来运煤兼回风；另一条为轨道大巷，负责辅助运输及进风。东部、西部两组大巷之间用两条水平大巷连接起来，两条大巷中一条为胶带机大巷、一条为轨道大巷。立井单水平开拓（井筒位于井田南北向中央），主、副井井筒均为立井，布置于F103断层南面，井田南北方向中央，单水平分四个带区开采。大巷布置在煤层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷。1.3 巷道布置与采煤方法1）带区巷道布置及生产系统初期采区范围：南界为长沟支五断层，北到F103断层；东为3煤层露头，西以-430m大巷为界。其内地质构造较复杂，断层走为近东西向，均为正断层。将投产带区分为两个块段，工广南区和工广北区。利用-430m大巷准备各工作面。带区巷道布置，在大巷两侧沿伪倾斜布置工作面，仰斜开采和俯斜开采。根据前面开拓、准备的巷道布置，回采工作面基本沿走向布置，伪倾斜方向推进；工作面长度平均为为180m，分带斜长平均为1330m；煤厚4.5m。煤柱尺寸的确定，带区两边各留设10米保护煤柱。顺槽巷道采用留煤柱沿空掘巷的方法，留10m宽的煤柱，以利于巷道回风和支护。带区内煤层开采顺序，带区呈两翼布置，因此可以在开采一翼的同时准备另一翼。2）采煤方法主采煤层选用综采开采工艺，倾斜长壁全部垮落一次采全高的采煤方法。工作面的推进方向确定为后退式。根据工作面的关键参数选用配套设备：液压支架ZZ6000(5000)/25/50、MGTY500/1200-3.3D型双滚筒采煤机、SGZ900/750型刮板输送机、SZB-764/132型转载机、PCM110型破碎机、SSJ1000/2160型带式输送机。采煤机截深0.8m，其工作方式为双向割煤，追机作业，工作面端头进刀方式。工作面用先移架后推溜的及时支护方式。3）回采巷道布置工作面回采巷道布置方式为一进一回，分带运输巷布置带式输送机，运煤兼进风，分带回风巷布置轨道，辅助运输兼回风。各平巷断面及支护特征均相同，为锚网索支护，矩形断面。掘进宽度为4.0m，高为2.5m，设计掘进断面为和10.09m2，净断面为9.21m2。4）部分井巷特征参数表2部分井巷特征参 （其他井巷参数自行设计、计算或在相关图纸上提取）井巷名称长度(m)断面（m2）周长（m）副井28.318.84井底车场15.615轨道大巷15.615带区车场12.2813.2轨道顺槽9.2112.4综采工作面18.4518.3掘进面煤巷9.2112.4岩巷15.615胶带顺槽9.2112.4回风斜巷12.2813.2胶带运输大巷12.813.6主井19.615.72 矿井通风系统拟定2.1 矿井通风系统基本要求选择任何通风系统，都要符合投产快、出煤较多、安全可靠、技术经济指标合理等原则。具体地说，要适应以下基本要求：（1）矿井至少要有两个通地面的安全出口；（2）进风井口要有利于防洪、不受粉尘有害集体的污染；（3）北方矿井，井口需装供暖设备；（4）总回风巷不得作为主要行人道；（5）工业广场不得受扇风机的噪音干扰；（6）装有皮带机的井筒不得兼作回风井；（7）装有箕斗的井筒不得兼作为主要进风井；（8）可以独立通风的矿井，采区尽可能独立通风；（9）通风系统要为防瓦斯、火、尘、水及高温创造条件；（10）通风系统要有利于深水平式或后期通风系统的发展变化。2.2 矿井通风方式的选择1)选择通风方案的考虑因素选择任何通风方式都需要符合投产快、出煤较多、安全可靠和技术经济合理等原则。选择矿井通风方式时，应该考虑以下两种因素：（1）自然因素：煤层赋存条件、埋藏深度、冲击层深度、矿井瓦斯等级。（2）经济因素：井巷工程量、通风运行费、设备装备费。2）矿井通风方案矿井通风方式根据回风井的位置的不同，可分为中央并列式、中央分列式、两翼对角式、采区式和混合式通风中选择，以下为前四种方案的示意图。方案一：中央并列式风井主副井都位于中央工业广场上，副井进风，风井回风，如图2.1。图2.1 中央并列式通风方式1-主井，2-副井，3-运输大巷，4-回风大巷，5-回风石门方案二：中央分列式两回风井位于井田边界的两翼，副井进风、风井回风，如图2.2。图2.2 中央分列式通风方式1-主井，2-副井，3-运输大巷，4-回风大巷，5-回风石门方案3：两翼对角式进风井位于井田中央，回风井设在井田两翼的上部边界，如图2.3。图2.3 两翼对角式通风方式1-主井，2-副井，3-运输大巷，4-回风大巷，5-回风石门方案4：采区式通风方式每一个分区内均设置进风井和回风井，构成独立的通风系统，如图2.4。图2.4 采区式通风方式1-主井，2-副井，3-运输大巷，4-回风石门3)矿井通风方式的选择下面对几种通风方式的特点及优缺点及适用条件列表进行比较，见表2.1。表2.1 通风方式的比较通风方式优点缺点适用条件中央并列式初期投资少，工业场地布置集中，管理方便，工业场地保护煤柱小，保护井筒的煤柱较少，构成矿井通风系统的时间短。风路较长，风阻较大，采空区漏风较大。煤层倾角大、埋藏深，但走向长度并不大，而且瓦斯、自燃发火都不严重。中央分列式通风阻力较小，内部漏风小，增加了一个安全出口，工业场的保护煤柱小，保护井筒的煤柱较少，构成矿井通风系统的时间短。建井期限略长，有时初期投资稍大。煤层倾角较小，埋藏较浅，走向长度不大，而且瓦斯、自然发火比较严重。两翼对角式风路较短，阻力较小，采空区的漏风较小，比中央并列式安全性更好。建井期限略长，有时初期投资稍大。煤层走向较大（超过4Km），井型较大，煤层上部都距地表较浅，瓦斯和自燃发火严重的矿井。采区式通风方式通风线路短、几个分区域可以同时施工的优点外，更有利于处理矿井事故运送人员设备也方便。工业场地分散、占地面积大、井筒保护煤柱较多。井田面积较大，局部瓦斯含量大，采区离工业场地较远。2.3 矿井通风方案技术由于该矿为低瓦斯矿井，煤尘不具有爆炸性，煤无自燃发火的倾向，通过初步的技术比较，煤层倾角为21，煤层倾角较大，埋藏深，通过技术比较，方案一中央并列式很明显最适合本矿井。2.4 通风机的工作方法矿井通风机的工作方法有抽出式、压入式和压抽混合式三种，但是煤矿主要通风机的工作方法基本上分为抽出式与压入式两种，现将两种工作方法的优缺点对比如下：其适用条件和优缺点见表2.6。表2.6 通风方式的分类通风方式使用条件及优缺点抽出式优点：井下风流处于负压状态，当主要通风机因故停止运转时，井下的风流压力提高可能使采空区沼气涌出量减少，比较安全；漏风量少，通风管理较简单；与压入式相比，不存在过渡到下水平时期通风系统和风量变化的困难。缺点：当地面有小窑塌陷区和采区沟通时，抽出式会使小窑存积的有害气体抽到井下使矿井有效风量减少。压入式低瓦斯矿的第一水平，矿井地面地形复杂、高差起伏，无法在高山上设置扇风机。总回风巷无法连通或维护苦难时期的条件下优缺点：（1）压入式的优缺点与抽出式相反，能用一部分回风把小窑塌陷区的有害气体压入到地面；（2）进风线路漏风大，管理苦难；（3）风阻大，风量调节困难；（4）由第一水平的压入式过渡到深部水平的抽出式有一定的困难；（5）通风机使井下风流处于负压状态，当通风机停止运转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加。现将两种工作方法的优缺点对比如下：（1）抽出式主要通风机使井下风流处于负压状态，当一旦主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力提高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全。（2）压入式主要通风机使井下风流处于正压状态，当主要通风机停止运转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加，比较危险。（3）采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干构筑物，使通风管理工作比较困难，漏风较大。（4）在地面小窑塌陷区分布较广，并和采区相沟通的条件，用抽出式通风，会把小窑积存的有害气体抽到井下，同时使通过主要通风机的一部分风流短路，总进风量和工作面有效风量都会减少。用压入式通风，则能用一部分回风风流把小窑塌陷区的有害气体带到地面。（5）如果能够严防总进风路线上的漏风，则压入式主要通风机的规格尺寸和通风机电力费用都较抽出式为小。（6）在由压入式通风过渡到深水平抽出式通风时，有一定困难，过渡时期是新旧水平同时产生，路线较长，有时还必须额外增掘一些井巷工程，使过渡期限拉得过长。用抽出式通风，就没有这些缺点。综上所述，一般地说，在地面小窑塌陷区漏风严重、开采第一水平和低沼气矿井等条件下，采用压入式通风是比较合适的，否则不宜采用压入式通风。因此，根据矿井实际的条件，确定该矿井采用抽出式通风。3 采区通风3.1 带区通风系统的要求带区通风系统是矿井通风系统的核心，其结构决定着矿井通风系统中的最重要的参数和指标（如漏风量、稳定性程度等），因而搞好带区通风是保证矿井安全生产的基础。1带区通风总要求：1）能够有效地控制带区内风流方向、风量大小和风质；2）漏风少；3）风流的稳定性高；4）有利于排放沼气，防止煤尘自燃和防尘；5）有较好的气候条件；6）安全经济合理技术。2带区通风的基本要求：1）每个带区必须有单独的回风道，实行分区通风，回采面和掘进面都应采用独立通风，不能串联；2）工作面尽量避免位于角联分支上，要保证工作面风向稳定；3）煤层倾角大于12时，不能采用下行风；4）回采工作面的风速不得低于1m/s；5）工作面回风流中沼气浓度不得超过1；6）必须保证通风设施（风门、风桥、风筒）规格质量要求；7）要保证风量按需分配，尽量使通风阻力小风流畅通；8）机电硐室必须在进度风流中；9）采空区必须要及时封闭；10）要防止管路、避灾路线、避灾硐室和局部反风系统。3.2 回采工作面通风方式1）回采工作面通风系统工作面通风方式的选择与回风的顺序、通风能力和巷道布置有关。目前工作面通风系统形式主要有“U”、“Y”、“W”、“Z”形，各通风系统示意图优缺点和适用条件（由于工作面为后退式开采，故各种通风形式只有考虑后退式），如下见表3.1。表3.1 回风工作面主要通风系统比较通风系统示意图优缺点及适用条件U型在区内后退式回采方式中，这种通风方式具有风流系统简单、漏风小等优点，但风流线路长，变化大。工作面上偶角易积聚瓦斯，工作面进风巷一次掘进，维护量大。这种通风方式，如果瓦斯不太大，工作面通风能满足要求，即可采用。Y型当采煤工作面产量大和瓦斯涌出量大时，采用这种方式可以稀释回风流中的瓦斯，对于综采工作面，上下平巷均进新鲜风流有利于上下平巷安装机电设备，可以防止工作面上偶角瓦斯积聚及保证足够的风量。这种通风方式使用于瓦斯涌出量大的工作面，但需要边界准备专用回风上山，增加了巷道掘进、维护费用。Z型回风巷为沿空巷，可以提高煤炭回采率；巷道采准工作量小；采区内进风总长度基本不变，有利于稳定风阻；无上偶角瓦斯积聚问题，但是回风巷常出现沼气超限的情况；同时也需要在边界准备专用回风上山，增加了行道的维护和掘进费用。W型当采用对拉式工作面时，可以采用上下平巷同时进风和中间巷道回风的方式。采用此种方式有利于满足上下工作面同采，实现集中生产的需要。这种通风方式的主要特点是不用设置第二条风道；若上下端平巷进风，在该巷只撤、安装维护采煤设备等又良好的环境，同时，易于稀释工作面瓦斯，使上偶角瓦斯不易于积聚，排放炮烟、煤尘速度快。针对本矿特点：1）带区内区段较长，沿空留巷比较难，且费用高，故不易选用Y形、W形、Z形通风方式。2）工作面生产能力大，相对瓦斯涌出量为4m3/t瓦斯涌出量不大，所以选用U型通风方式。2）回采工作面上下行通风回采工作面上行通风和下行通风的比较见下表3.2，由于煤层倾角最大为35，平均倾角为12.3，采用上下带区开采，据表3.2知可采用上行通风的方式3）通风构筑物因为生产的需要，井下巷道是纵横交错彼此贯通。为了使井下各用风地点得到所需要的风量，保证风流按预定的通风路线，就必须在某些通风巷道的交叉口附近巷道设置通风设施，如风桥、挡风墙、风门等，以控制风流，为了防止这些设施漏风或风流短路，要求对通风设施进行正确的设计，合理的选择形式及位置，保证通风设施的可靠性。（1）风桥在进风与回风流平面交叉的巷道处，必须设置风桥，风桥使两支相叉的风流隔开，使之构成立体交叉风路的通风设施。（2）挡风墙在需要截断风流和不通行的巷道内可以设置挡风墙，按其服务年限长短分为永久性和暂时性。（3）风门风门是建筑在人员和矿车需要通过的巷道，而又不允许风流通过的巷道，按其规定要建两座风门，其间距要大于运输车辆的长度，以便一座风门启动时，另一座风门能够关闭，不至于形成风流短路。分为普通风门和自动启动风门两种。（4）调节风窗调节风窗用以增加巷道的局部阻力，以调节用风地点的风量，本设计主要通风机采用抽出式工作方法，调节风窗全部设在回风道中。（5）测风站用以测量全矿井总进风量和总回风量以及各水平采掘区和回采工作面的进风量。测风站的位置一般在比较规整的巷道内。表3.2 回采工作面上、下行通风适用条件及优缺点通风系统示意图适用条件及优缺点上行通风适用条件：在煤层倾角大于12度的回采工作面，应采用上行通风。优点：瓦斯自然流动方向和风流方向一致，有利于较快地降低工作面瓦斯浓度。工作面平巷中的运输设备处于新鲜风流中，安全性好。缺点：风流方向与运煤方向相反，引起煤尘飞扬，增加了回采工作面的进风流中煤尘浓度；同时，煤炭在运输中放出的瓦斯又随风流带到回采工作面，增加了工作面的瓦斯浓度。运输设备运转时多产生的热量随风流散发到回采工作面，使工作面气温升高。下行通风适用条件：在没有煤（岩）与沼气（二氧化碳）突出危险的、倾角小于12度的煤层中，可考虑采用下行通风。优点：工作面下行通风，除了可以降低瓦斯浓度和工作面温度外，不易出现瓦斯分层流动和瓦斯积聚，还可以减少煤尘含量，降低水砂充填工作面的空气温度，有利于提高工作面的产量。缺点：采用下行风时，运输设备处于回风巷中，安全性较差，下行风发生瓦斯爆炸的可能性要比上行风可能性大。4 掘进通风掘进巷道时，为了稀释和排除自煤岩体内涌出量的有害气体，爆破产生的炮烟和矿尘，保持掘进头的良好气候条件，必须对掘进头进行独立通风，即向掘进面进入新鲜风流，排出含有烟尘的污浊空气。本设计采区达产时，配备两个煤巷掘进头。4.1 掘进方法的确定本设计掘进头的供风既利用局部通风机，也利用矿井的总风压，此处只对局部通风机通风方法做具体分析。4.2 掘进工作面通风方式矿井新建、扩建或生产时，都要掘进巷道，在掘进工程中，为了稀释和排出自煤（岩）体涌出量的有害气体、爆破产生的炮烟和矿尘，以及创造良好的气候条件，必须对独头掘进工作面进行通风。掘进通风总的可以分为总风压通风法和局部动力通风法。出于掘进面通风必须做到风质好，风量稳定等多方面的考虑。本设计决定采用局部动力通风，采用局部通风机进行掘进的通风。局部通风机通风是矿井广泛采用的掘进通风方法，局部通风机通风是由局部通风机和风筒组成一体进行通风，按其工作方式分为：压入式通风，抽出式通风和混合式通风。1）压入式通风局部通风机和启动装置安装在离掘巷道口10m外的进风侧，局部通风机把新鲜风流经风筒压送到掘进工作面，污风沿巷道排出。具体布置示意图如图4.1。图4.1 压入式通风2）抽出式通风这种通风方式是把局部通风机安装在离巷道口10m以外的回风侧。新鲜风流沿巷道流入，污风通过铁风筒由局部通风机排出，抽出式通风见图4.2。图4.2 抽出式通风3）混合式通风混合式通风的布置如图4.3所示，其中压入式风筒出风口与工作面的距离仍应小于有效射程长度，抽出式风筒吸收风口与工作面的距离和压入式局部通风机所在位置有关。压入式局部通风机可随工作面的推进及时向前移动，与工作面距离保持在40-50米左右。抽出式风筒吸风口应超前压入式局部通风机10米以上，同时其风筒吸风口距工作面的距离还应大于炮烟抛掷长度，一般为30米左右，混合式通风机见图4.3。图4.3 混合式通风由于混合式通风适用于大断面长距离的岩巷掘进通风的较好方式，由于采煤工作面属于普通断面，短距离岩巷掘进，因此本次设计只考虑压入式和抽出式两种方式。压入式通风与抽出式通风优缺点比较：（1）抽出式通风时，污浊风流必须通过局部通风机，极不安全。而压入式通风时，局部通风机安设在新鲜风流中，通过局部通风机的为新鲜风流，故安全性高。（2）抽出式通风有效吸程小，排出工作面炮烟的能力较差；压入式通风风筒出口射流的有效射程达，排出工作面炮烟和瓦斯的能力强。（3）抽出式通风由于炮烟从风筒中排出，不污染巷道中的空气，故劳动卫生条件好。压入式通风时炮烟沿巷道流动，劳动卫生条件较差，而且排出炮烟的时间长。（4）抽出式通风只能使用刚性风筒或带刚性圈的柔性风筒，压入式通风可以使用柔性风筒。从以上比较可以看出，两种通风方式各有利弊，但压入式通风安全可靠性较好，故在煤矿中得到广泛应用。综合本井田的瓦斯浓度、掘进条件、粉尘浓度等因素，本次设计采用压入式掘进通风。4.3 煤巷掘进工作面需风量各掘进工作面所需风量计算如下：1）按压入式通风方式通风时 （4.1）式中：Qy采用压入式通风时，稀释、排除掘进巷道炮烟所需风量，m3/min；A为同时爆破的炸药量，Kg，最大为6.5Kg；S掘进巷道的净断面积，m3,10；L从工作面至炮烟浓度稀释至安全浓度的距离，可用下式计算：L=400A/S，则L=4006.5/9.21=282.3t掘进巷道的通风时间，一般取20-30min,取20min。2）按瓦斯涌出量计算根据矿井安全规程规定，按工作面回风风流中沼气的浓度不得超过1%的要求计算，即： （4.2）式中：Qb掘进工作面实际需风量，m3/min；qb该掘进工作面瓦斯的平均绝对涌出量，4.5 m3/min；Kb该掘进工作面的瓦斯涌出量不均衡的风量系数，根据实际观测为1.5；Kg矿井瓦斯抽放率，为80%。工作面需风量：3)按人数计算按每人每分钟所需风量和掘进工作面的最多人数计算工作面所需风量。 （4.3）式中：4每人每分钟供给4 m3的规定风量，m3/min；N该掘进工作面同时工作的最多人数，取30人。故连采机掘进工作面风量：4）炸药量计算岩石大巷的掘进一般采用炮掘，所以风量计算要按照炸药量计算。 （4.4）式中：25使用一克炸药的供风量，m3/min；A该掘进工作面一次爆破所使用的最大炸药量，取6.5。由以上四中方法计算的掘进巷道所需风量最大值为：5）按风速进行验算（1）按煤矿安全规程规定煤巷掘进工作面的风量满足：式中S为煤巷掘进巷道断面积，9.21m2；由风速验算可知，Q=162.5 m3/min符合风速要求。为保证风量的充足供应，根据配风经验取200 m3/min，经风速验算符合要求。（2）按照煤矿安全规程规定岩巷掘进工作面的风量满足：式中S为岩巷掘进巷道断面积，15.6 m2；按照以上方法1、3、4（式中S取代为15.6m2）可以计算出岩巷掘进最大需风量为195.6 m3/min，满足要求。对于岩巷掘进根据配风经验取200 m3/min，经风速验算符合要求。4.4 掘进通风设备选型1）风筒的选择掘进通风使用的风筒有金属风筒和帆布、胶布、人造革等柔性风筒，柔性风筒重量轻，易于存储和搬运，连接和悬吊也较为方便，胶布和人造革风筒防水性能好，且适合于压入式通风。考虑到本设计掘进头距离较长，为经济起见，决定使用胶片风筒，其具体参数见表4.1。表4.1 风筒规格及接头形式风筒类型风筒直径（mm）接头方法百米风阻（NS2/m8）节长（m）壁厚（mm）风筒质量（kg/m）胶片风筒1000双反边13.88301.24.0（1）风筒风阻风筒的风阻包括摩擦风阻和局部风阻，风筒长度为1500m，由其百米风阻值得风筒总风阻为：（2）风筒的漏风率柔性风筒的漏风率风风量备用系数值可用下式计算： （4.5）式中：柔性风筒的漏风风量备用系数；Qf局部通风机的供风量，m3/min；Q0风筒末端的风量，m3/min；P风筒100m长度的漏风率，%,百米漏风率可从表4.2中查取；L风筒总长度，m。表4.2 柔性风筒百米漏风率p风筒接头类型风筒100m漏风率p/%胶接0.1-0.4多反边0.4-0.6多层反边3.05插接12.8带入数据，则柔性风筒的漏风风量备用系数为：2）局部通风机选型（1）局部通风机工作风量Qa： （4.6）式中：风筒的漏风风量备用系数，根据上面的计算取1.1；Qk煤巷掘进工作面所需风量，m3/min。则局部通风机工作风量Qa=1.09200=218 m3/min。（2）局部通风机工作风压压入式局部通风机工作全风压Ht（Pa）为 （4.7）式中：Ht局部通风机工作全风压，Pa；R风筒总风阻，NS2/m8；Qa局部通风机工作风量，m3/s；Qk掘进工作面所需风量，m3/s；空气密度，kg/m3；带入已知数据得：（3）局部通风机的选择矿用局部通风机分为轴流式和离心式两种，轴流式局部通风机具有体积小，便于安装和串联运转，效率等优点。本设计根据局部通风机工作风量Qa和工作全风压Ht选取FD-No5/15型轴流式风机，其工作参数见表4.3。表4.3 局部通风机参数风机类型功率（KW）电压（V）转速（r/min）级数风量（m3/min）风压（Pa）FD-No5/1527.5380/66029002190-250200-32004.5 掘进通风机技术管理和安全措施1）保证工作面有足够的新鲜风流（1）局部通风机通风时，无论是工作和交接班都不准停风或减少风量。（2）提高有效风量。应减少导风设施的漏风，减低导风设施的风阻，要采用接头严密漏风小的反边接头法，及时修补风筒和堵补风筒针眼，选用大直径风筒，提高通风设备的安装质量。2）保证局部通风机的安全运转（1）局部通风机必须有专人负责管理，局部通风机和启动装置必须装在进风道中，距回风口不小于10m，局部通风机吸收风量必须小于全风压供给该处的风量，以免发生循环风。（2）防止局部通风机电动机烧坏，采用QC83-80型磁力启动器。（3）局部通风机和机电设备必须配有延时风电闭锁装置。（4）安设瓦斯自动检测报警断电装置，局部通风机应采用双回路供电，以保证局部通风机连续运转。3）局部通风机的管理工作主要是保证局部通风机安全正常运转，减少漏风，降低风筒阻力，提高工作面的有效风量，加强局部通风机管理及检查。5 矿井风量计算与分配5.1 矿井总风量的计算矿井总风量是井下各个工作地点有效风量和各条风路上的漏风的总和。本设计采用按实际需要由里往外细致配风的计算方法。生产矿井总风量按以下要求风别计算，并取其中的最大值。1）按井下同时工作的最多人数计算 （5.1）式中：N井下同时工作的最多人数，700人；Kt矿井通风系数，一般可取1.2-1.25，本设计取1.25。本矿井下同时作业的最多人数为700人，则2）按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需风量的总和计算 （5.2）式中：采煤工作面和备用工作面实际需要风量的总和，；掘进工作面实际需要风量的总和，；硐室实际需要风量的总和，；除了采煤、掘进和硐室地点外其他需要通风地点风量总和，。Kt采区风量备用系数，包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素一般可取Kt=1.21.25，取Kt =1.20；（1）综采工作面实际需要风量计算每个采煤工作面实际需要风量，应按瓦斯(或二氧化碳）涌出量、工作面气温、风速和人数等规定分别计算，然后取其中最大值。按瓦斯涌出量计算根据煤矿安全规程规定，按采煤工作面回风巷风流中瓦斯的浓度不得超过1%的要求计算。即： （5.3）式中：第个采煤工作面的瓦斯绝对涌出量，m3/min，首采工作面=7.8 m3/min；第个采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，它是各个采煤工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与其平均值之比，须在各个工作面正常生产条件下，至少进行5昼夜的观测，测出5个比值，取其最大值。通常机采工作面可取Kai=1.21.6；炮采工作面可取Kai=1.412。首采工作面其按照瓦斯浓度涌出量计算：按工作面气温与风速的关系计算：采煤工作面应有良好的劳动气候条件，温度和风速应符合下列要求，见表5.1。表5.1 采煤工作面空气温度与风速对应表工作面温度/1515181820202323262628工作面风速/ms-10.30.50.50.80.81.01.01.51.51.81.82.5按下式计算： （5.4）式中：Vai第i个工作面风速，m/s；Sai第i个采煤工作面的平均断面积，m2。对于综采一次采全高工作面，取温度为25，则风速为1.5m/s，采煤工作面面积为S=18.45m2，代入上式可得：按人数计算：按每人每分钟所需风量和工作面的最多人数计算工作面所需风量。 （5.5）式中：4每人每分钟供给4m3的规定风量，m3/minNi第i个采煤工作面同时工作的最多人数，人已知Ni=40，可得：按照以上三种计算风量的方法，选择计算的最大风量，所以综采一次采全高工作面的风量为1660.5m3/min。按风速进行验算： （5.6）式中：Sai第i个采煤工作面的平均断面积，m2综采一次采全高工作面的面积为18.45m2，代入（5.6）式所以综采工作面的风量为1660.5 m3/min，满足风速要求。（2）备用工作面需要风量计算根据矿井资料，本矿不设备用工作面。（3）掘进工作面需风量计算掘进通风的基本要求：1）掘进巷道应采用矿井全压通风或局部通风机通风，不得采用扩散通风。高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯突出矿井中，煤层的掘进工作面应安设瓦斯自动检测报警断电装置。2）局部通风机和启动装置必须安装在进风巷中，距回风口不得小于10 m。局部通风机或湿式除尘器的吸入风量必须小于全风压供给该处的风量，以免发生循环风。3）岩巷的掘进通风方式可以采用压入式，也可以采用混合式。煤巷、半煤岩巷的掘进通风方式一般都采用压入式。煤矿安全规程规定掘进巷道应采用全风压通风或局部通风机通风，禁止采用扩散通风。若掘进工作面距风道不超过6 m，工作面风流中甲烷和二氧化碳的浓度不超过0.5%时，可采用扩散通风。实际生产中，大多数矿井都是根据掘进巷道断面的大小、送风距离、煤岩巷以及瓦斯涌出量情况等因素，配备一定能力型号的局部通风机，在初始阶段由于有些参数难以掌握，对掘进通风量计算有一定困难，因此可参考经验值取掘进工作面需供风量。每个独立通风的掘进工作面实际需要风量，应按瓦斯或二氧化碳涌出量和人数等规定要求分别进行计算，并必须采取其中最大值。各掘进工作面所需风量计算如下：按瓦斯涌出量计算：根据煤矿安全规程规定，按工作面回风风流中瓦斯的浓度不得超过1的要求计算。即： （5.7）式中：qbi第i个掘进工作面的瓦斯绝对涌出量，m3/min；Kbi第i个掘进工作面瓦斯涌出不均衡的风量系数，应根据实际观测的结果确定，一般机掘工作面取1.52，炮掘工作面取1.82.0， Kbi取2。掘进工作面日出煤量按工作面日出煤量的10%计算，所以所以掘进工作面瓦斯涌出量可以计算为：，取为200按人数计算：按每人每分钟所需风量和工作面的最多人数计算工作面所需风量。 （5.8）式中：4每人每分钟供给4m3的规定风量，m3/min；Ni第i个采煤工作面同时工作的最多人数，人，取40人。由以上两种方法计算的掘进工作面所需风量最大值为：考虑到本设计矿井实际情况，决定初期设置两个煤巷掘进队和两个岩巷掘进队，故有：。（4）硐室需风量计算该矿井需独立通风的硐室所需风量如下：中央变电所：Qc1=80 m3/min中央水泵房：Qc2=160 m3/min绞车房：Qc3=80 m3/min 火 药 库：Qc4=100 m3/min带区变电所：Qc5=80 m3/min故有：Qc=Qci=80+160+80+100+80=500 m3/min（5）其他巷道所需风量计算其它巷道所需风量由下式计算：Qd=0.05（Qa+Qb+Qc） （5.9）式中：Qd其他它巷道所需风量，m3/min；Qa采煤工作面所需风量，1200 m3/min；Qb掘进工作面所需风量，900 m3/min；Qc硐室所需风量，500 m3/min。故有：Qd=130 m3/min（6）Kt的确定Kt是矿井漏风系数，是反映井下通风构筑物及通风管理水平的一个综合性指标，矿井采用中央并列式通风方式，由表5.2可以查出Kt=1.25。表5.2 矿井通风系数表通风方式Kt取值中央并列式1.201.25中央分列式或混合式1.151.20对角式或分区式通风1.101.15综上所述，按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算得矿井所需风量总和为：根据上述方法计算得出矿井总风量为3988.1m3/min。由矿井的设计图可知矿井通风容易时期与困难时期所需风量不一样，容易时期矿井总风量为3363.1 m3/min，困难时期的总风量是3988.1m3/min。5.2 矿井风量分配根据实际需要由里向外的原则配风，逆风将各用风地点计算值乘以1.15就是各用风地点实际风量，采煤工作面只配计算的风量，上下平巷的风量乘以1.15。顺风流而下，遇到分风地点则加上其它风路的风量，一起分配给未分风前的那条风路，作为该风路的分量，直至确定进风井的风量。（1）采煤工作面考虑到采煤工作面的采空区漏风占工作面风量的20%，因此分带进风斜巷的风量取工作面风量的1.2倍，即：Qp=KaQa （5.10）式中：Qp分带进风斜巷通过的风量，m3/min；Ka工作面漏风系数，此处取Ka=1.25；Qa工作面所需的风量，m3/min。故有：Qp=1.251660.5=2075.6m3/min（2）掘进面工作面、硐室掘进工作面：Qb2=9001.25=1125 m3/min中央变电所：Qc1=801.25=100 m3/min中央水泵房：Qc2=1601.25=200 m3/min带区绞车房：Qc3=801.25=100 m3/min火 药 库：Qc4=1001.25=125 m3/min带区变电所：Qc5=801.25=100 m3/min其他 巷道：Qc6=1301.25=162.5 m3/min经以上分配过程，矿井风量正好分配完毕，具体风量分配见表5.3，井巷风速验算结果见表5.4、表5.5。表5.3风量分配表用风地点采煤工作面斜巷掘进工作面火 药 库带区绞 车 房中央变电所中央水泵房带区变电所其它巷道合计分配风量/m3min-12075.61125125100100200100162.53988.1表5.4通风容易时期风速验算结果序号巷道名称净断面积风量风量风速校核（m2）（m3/min）（m3/s）（m/s）1副井28.33363.156.051671.980624 8 m/s，满足要求2井底车场15.63363.156.051673.593056 8 m/s，满足要求3一水平轨道巷15.62938.148.968333.138996 8 m/s，满足要求4带区车场12.282050.634.176672.783116 6 m/s，满足要求5分带进风斜巷12.281950.632.512.647394 4 m/s，满足要求6分带轨道斜巷9.211450.624.176672.625045 4 m/s，满足要求7工作面18.451450.624.176671.310388 4 m/s，满足要求8分带运输斜巷9.211450.624.176672.625045 4 m/s，满足要求9回风道12.281950.632.512.647394 4 m/s，满足要求10回风大巷15.63363.156.051673.593056 8 m/s，满足要求11风井19.53363.156.051672.874444 8 m/s，满足