矿井通风学课程设计-朱仙庄矿300万t新井通风设计.doc

河南工程学院 矿井通风学课程设计矿井通风学课程设计 20152016 学年度第 2 学期 课程设计题目： 朱仙庄矿 300 万 t 新井通风设计 小组成员： 专业班级： 指导教师： 所在学院： 201 年 月 日 矿井通风学课程设计 教师评语 成 绩： 指导教师（职称）： 日 期： 矿井通风学课程设计 目目 录录 1 矿井设计概况矿井设计概况.1 1.1 矿区概述及井田地质特征.1 1.2 井田开拓 1 1.3 巷道布置与采煤方法.3 2 矿井通风系统拟定矿井通风系统拟定5 2.1 矿井通风系统的基本要求.5 2.2 矿井通风方式的选择.5 2.3 矿井通风方案技术和经济比较.7 2.4 通风机工作方法.9 3 采区通风采区通风.10 3.1 采区上山通风系统.10 3.2 回采工作面通风方式.10 4 掘进通风掘进通风13 4.1 掘进方法的确定.13 4.2 掘进工作面通风方式.13 4.3 煤巷掘进工作面需风量.15 4.4 掘进通风设备选型.16 4.5 掘进通风技术管理和安全措施.18 5 矿井风量计算与分配矿井风量计算与分配19 5.1 矿井总风量的计算.19 5.2 矿井风量分配 21 5.3 风速验算 22 6 矿井通风阻力计算矿井通风阻力计算25 6.1 通风阻力的计算原则25 6.2 通风容易时期和困难时期的确定25 6.3 通风阻力计算26 6.4 矿井通风总阻力.33 7 矿井通风设备选型矿井通风设备选型35 7.1 矿井自然风压的基本原则.35 7.2 矿井自然风压 35 7.3 通风机选择 36 7.4 电动机选择 40 7.5 矿井主要通风设备要求.41 7.6 通风附属装置及其安全技术.41 8 矿井通风费用概算矿井通风费用概算43 8.1 吨煤通风电费 43 8.2 通风设备的折旧费和维修费.44 8.3 通风员工工资费用.44 8.4 专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费.44 8.5 吨煤通风成本 44 9 结论结论 45 矿井通风学课程设计 参考文献参考文献45 矿井通风学课程设计 1 矿井设计概况矿井设计概况 1.1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1）矿区概述 朱仙庄矿位于宿州市东南 13km 处，属宿州市埇桥区管辖，西北距淮北市 64km。该 矿位于宿东矿区北部，南邻芦岭煤矿，西北均以 10 煤层露头为界，深部至-1000m 水平。 井内的气象参数按表 1-1 所列的平均值选取。 表表 1-1 空气平均密度一览表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1.281.20 夏1.201.24 2）井田地质特征 井田走向长 9km，倾斜宽 1.55.8km，勘探面积 26.3km2。采矿登记面积为 21.555km2。 3） 煤层特征 本矿井可采煤层有 8、10 煤层，其煤层平均厚度分别为 9.71m、5.82m，具体参见图 1-1 综合地质柱状图。2002 年朱仙庄矿升级为煤与瓦斯突出矿井。目前全矿的绝对瓦斯 涌出量为 31.15m3/min，相对瓦斯涌出量为 10.03m3/t，其中掘进工作面的瓦斯涌出量为 5.5m3/min，回采工作面的瓦斯涌出量为 11.3m3/min。瓦斯赋存表现为北低南高的特点。 矿井北翼受瓦斯的影响小，南翼受瓦斯的影响大。 本矿内各主要煤层均属于有煤尘爆炸危险性的煤层。据重庆煤科院 1999 年 10 月 22 日，测试资料“煤尘爆炸指数（v.daf）8 煤为 31.40%，10 煤为 50.81%。 从煤的氧化程度分析，7 、10 煤层为 17%和 20%属于有可能自燃发火的煤层。8 煤 层均属于很容易自燃发火的煤层。煤层自燃期一般是 36 个月。 1.2 井田开拓井田开拓 1）井田境界与储量 矿井地质资源量：8#煤 202.303（mt） ，10#煤 129.129（mt） ，共 331.432（mt） ，矿 井工业储量 318.255（mt） ，矿井可采储量 281.087（mt） ，本矿井设计生产能力为 300 万 t/年。工业广场的尺寸为 500m420m 的长方形，工业广场的煤柱量为 2134.6(万 t)。 2） 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 该矿井设计生产能力按年工作日 330 天计算，三八制作业（二班生产，一班检修） ， 每日两班出煤，净提升时间为 16 小时。该矿井的设计生产能力为 300 万吨/年，矿井服务 年限为 72.1 年。 矿井通风学课程设计 (m ) q4 3 0 6. 7 q 42 10 18 q4 1 18 20 q3 30 130 q2 100 q1n2 383. 2 400. 3 e2-3d 353. 6 e2-3g 349. 3 k2w 392. 5 k1q 2 316. 4 376. 4 k1q 1 141. 4 232. 5 j3s 608 j1-2y 461. 6 p2sh 3 312. 8 p2sh 2 358. 2 p2sh 1 215. 1 p2ss 567. 3-636. 5 4-10 p1xs 140. 2-304. 8 3-6 p1s 31. 5-140. 2 2-4 c 3t 108. 5-195. 5 c 2b 8-57. 4 o 2 34. 4-41. 2 o 1m 2 68. 2-140. 1 o 1m 1 73. 2-87 o 1x2 65. 2-153. 9 o 1x1 67. 5-108. 6 o 1j 3. 7-14. 4 o 1h 20. 5 2f 2 13. 5-66. 1 3f 1 76. 9-130. 2 3c 21. 6-66 图图 1-1 综合地质柱状图综合地质柱状图 3 ）井田开拓 工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中央。在工业广场中央布置主副 井两个井筒，在井田上部边界的中央布置一个回风立井。主井装备箕斗，用于煤炭提升； 副井装备罐笼，用于提升材料、矸石，升降人员，并装备有梯子间、排水管、通讯电缆 等设备，同时用作进风井。 井田主采煤层为 8 号煤层和 10 号煤层，其它煤层均不可采。由于 8 煤和 10 煤煤层 矿井通风学课程设计 倾角平缓，为 1525，平均 20，为缓倾斜煤层，故设计为立井两水平开采。一水 平标高-535m，主要开采方式为采区式开采，二水平标高-835m，主要开采方式为采区式 开采。 矿井共有四个井筒，分别为主立井、副立井、南回风立井、北回风立井。主立井位 于矿井工业场地，担负全矿井 3mt/a 的煤炭运输。副立井位于矿井工业场地，担负全矿的 材料和设备提升。南、北回风立井位于矿井井田南北翼，担负矿井南北翼的全部回风。 立井两水平开拓方式（井筒位于井田中央）根据本井田煤层倾角小，顶底板都比较 稳定，煤层赋存条件比较好，在井田内有可采煤层两层，煤层间距较近，赋存较深，地 表为平原地带，表土层较厚，且水文条件复杂，在井田内划分为两个开采水平。主、副 井井筒均为立井开拓，布置于井田中央，轨道大巷和运输大巷布置在岩层中，沿底板掘 进，局部半煤岩及岩巷，回风大巷布置在煤层中沿顶板掘进。 1.3 巷道布置巷道布置与采煤方法与采煤方法 1） 采区巷道布置及生产系统 本井田设计划分为 7 个采区：c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7，分布在井田两翼， 都是两翼采区。 本设计第一水平上山倾斜长度为 730m，鉴于经济条件，更由于本设计开采的两层煤 均为高瓦斯双突煤层，工作面越长，通风越困难，决定将其划分为 4 个区段，一个工作 面的斜长为 150m。 本井田深度跨度比较大，设计采用的是两煤层两水平开采的方法，第一水平-535m， 第二水平-835m。 井田走向长度约 9km，开采煤层为高瓦斯、双突煤层，由于工作面走向长度不宜过 长，所以一、二水平皆在井田两翼各布置两个采区，两个水平共 7 个采区，开采顺序为： c1c2c3c4c5c6c7。 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 zf6000/17.5/28、采煤机 mg300/720awd、刮板输送机 sgz764/630、szb-764/132 型 转载机、lps-1000 型破碎机、ssj1000/2160 型带式输送机。采煤机截深 0.6m，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 区段平巷采用双巷布置，即在工作面两侧布置一条区段回风巷和一条区段运输巷， 转载机、破碎机、可伸缩胶带输送机、设备列车等均布置在运输巷中。相邻工作面开采 时采用双巷方式掘进。区段平巷均采用矩形断面，锚网支护。 矿井通风学课程设计 4）部分井巷特征参数 表表 1-2 部分井巷特征参数部分井巷特征参数 井巷名称长度(m)断面（m2）周长（m） 副井50.2425.12 车场及石门20.322.35 运输大巷18.321.25 进风行人斜巷18.321.25 轨道上山18.321.25 区段进风石门14.2818.28 区段进风平巷13.9515.2 综采工作面1214 区段回风平巷13.9515.2 区段回风石门16.2819.28 回风上山18.321.25 回风大巷18.321.25 回风石门18.321.25 北风井33.1720.41 矿井通风学课程设计 2 矿井通风系统矿井通风系统拟定拟定 2.1 矿井通风系统的基本要求矿井通风系统的基本要求 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： 矿井至少要有两个通地面的安全出口； 进风井口要有利于防洪，不受粉尘有害气体污染； 北方矿井，井口需装供暖设备； 总回风巷不得作为主要行人道； 工业广场不得受通风机的噪音干扰； 装有皮带机的井筒不得兼作回风井； 装有箕斗的井筒不得作为主要进风井； 每一个生产水平和每一分区都必须布置回风巷，实行分区通风； 通风系统要为防瓦斯、火灾、粉尘及高温创造条件； 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 矿井通风矿井通风方式的选择方式的选择 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较快、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，应考虑以下两种因素： 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。 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。 1 2 3 4 5 矿井通风学课程设计 图图 2-1 中央并列式通风方式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 回风井位于井田走向中央倾向浅部边界，副井进风，风井回风，如图 2-2。 1 2 3 4 5 图图 2-2 中央分列式通风方式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 方案三：两翼对角式 进风井位于井田的中央，回风井设在井田两翼的上部边界，如图 2-3。 图图 2-3 两翼对角式通风方式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 方案四：分区式通风方式 进风井位于井田走向的中央，在各采区开掘一个回风井，无总回风巷，见图 2-4。 1 2 3 4 5 1 2 3 4 矿井通风学课程设计 图图 2-4 采区式通风方式采区式通风方式 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 下面对这几种通风方式的特点及优缺点适用条件列表比较，见表 2-1。 表表 2-1 通风方式比较通风方式比较 通风 方式 优点缺点适用条件 中央并 列式 初期投资较少，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、 自然发火都不严重 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，工业广场没有主 要通风机的噪音影响；从回风系统 铺设防尘洒水管路系统比较方便。 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，煤层上部距地表 较浅，瓦斯和自然发火严重 的新矿井 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，采区离工业广场比较 远。 2.3 矿井通风方案技术比较矿井通风方案技术比较 由于该矿为高瓦斯及突出矿井，自燃发火严重，通过初步的技术比较，方案二和方 案三比方案一和方案四有更明显的优势。由于本矿井设计为 3.0mt 的大型矿井，同时为高 瓦斯突出矿井，对通风量要求较高，因此本矿井通风方式选为两翼对角式通风方式。 2.4 通风机工作方法通风机工作方法 矿井通风机的工作方法有抽出式、压入式及压抽混合式。其适用条件和优缺点见表 2-6。 表表 2-6 通风方式分类通风方式分类 通风方式使用条件及优缺点 抽优点：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 矿井通风学课程设计 出 式 可能使采空区沼气涌出量减少，比较安全；漏风量小，通风管理较简单；与压入式比， 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井和采区沟通时，抽出式会不小窑积存的有害气体抽到井 下使有矿井效风量减少。 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困难的条件下优缺点：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,管理困难；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正压状态，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上运转 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下，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）如果能够控制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。 正因为抽出式有着独自的优点，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瓦斯涌出量减少，比较安全；漏风量小，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。本 矿井地质构造较简单，为高瓦斯突出矿井，自燃发火危险性较大，走向较长，开采面积 较大，因此选用抽出式通风方式。 矿井通风学课程设计 3 采区通风采区通风 采区通风系统是矿井通风系统的主要组成单元，也是采区生产系统的重要组成部分， 它包括采区进、回风和工作面进、回风巷道的布置方式，采区通风路线的连接形式，以 及采区通风设备的和通风构筑物的设置等基本内容。它主要取决于采区巷道布置和采煤 方法，同时要满足全矿井通风的特殊要求。采区通风系统的合理与否不仅影响采区内的 风量分配，发生事故时的风流控制，生产的顺利完成，而且影响到全矿井的通风质量和 安全状况。 在通风系统中，要能保证采区风流的稳定性，尽量避免角联风路，尽量减少采区漏 风量，新鲜风流在风路上被加热和污染的程度小，回采工作面和掘进工作面都应该独立 通风。采区布置独立的回风道，实行分区通风。采区通风系统既要保证质量，安全可靠， 又要经济合理。 3.1 采区上山通风系统采区上山通风系统 采用轨道上山进风，新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热影响，但输送 机设备处于回风流中，轨道上山的上部和中部甩车场都要安装风门，风门数目较多。 采用运输上山进风，由于风流方向与运煤方向相反，容易引起煤尘飞扬，煤炭在运 输过程中释放的瓦斯，可使进风流的煤尘和瓦斯浓度增大，影响工作面的安全卫生条件； 输送机设备所散发的热量，使进风流温度升高。此外，需在轨道上山的下部车场内安设 风门，运输矿车来往频繁，需要加强管理，防止风流短路。 本矿井相对瓦斯涌出量为 10.03m3/t，属高瓦斯突出矿井，结合矿井的实际条件，确 定在一个采区布置三条上山，一条是运输上山，一条是轨道上山，另一条是回风上山， 采用轨道上山进风，回风上山回风的通风方式，运输上山仅进少量进风，供行人和维修 使用。这样布置的优点是使运输上山的风速较小，不致扬起煤尘，也使轨道上山风速不 致太大。车辆通过方便，上山绞车房便于得到新鲜风流，进风流污染少，工作面环境好。 3.2 回采工作面通风方式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，故各种通风形式只考虑后退式） ，见表 3-1。 矿井通风学课程设计 表表 3-1 回风工作面主要通风系统比较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、维护采煤设备等有良好的环境；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。 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表 3-2，由于 8 煤层和 10 煤层倾角为 20， 根据该矿的实际情况，确定回采工作面为上行通风。 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。 风桥 矿井通风学课程设计 在进风流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。 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。 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。 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。 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。 表表 3-2 回采工作面上、下行通风适用条件及优缺点回采工作面上、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。运输设备运转时所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，运输设备处在回风巷中，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。 矿井通风学课程设计 4 掘进通风掘进通风 掘进巷道时，为了稀释和排除自煤岩体内涌出的有害气体，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，即向掘进面送入新鲜风流， 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，在掘进过程中，为了稀释和排出自煤 （岩）体涌出的有害气体、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全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 行掘进面的通风。 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 4-1。 图图 4-1 压入式通风压入式通风 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，污风通过刚性风筒由局部通风机排出。抽出式通风布置见图 4-2： 矿井通风学课程设计 图图 4-2 抽出式通风抽出式通风 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 4050m 左右。 抽出式风筒吸风口应超前压入式局部通风机 10m 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 30m 左右，混合式通风见图 4-3。 图图 4-3 混合式通风混合式通风 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： 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，通过局通风机的为新鲜风流，故安全性高。 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 的有效射程大，排出工作面炮烟和瓦斯的能力强。 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较长。 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。综合本矿井的瓦斯涌出情况、掘进条件、粉尘浓度等因素，本 10 10 矿井通风学课程设计 次设计采用压入式掘进通风。 4.3 煤巷掘进工作面需风量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)tlsaqy/)(8 . 7 3 2 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，； 3 / minm a为同时爆破的炸药量，kg；最大为 6.5 kg； s掘进巷道的净断面积，m3；15.19 m3； 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，400 6.5/15.19171.2l t掘进巷道的通风时间，一般取 20-30min；取 20min。 m3/min61.13720/)19.15 2 . 171(5 . 68 . 7 3 2 y q 2）按瓦斯涌出量计算： 按照煤矿安全规程的有关规定，按工作面回风风流中瓦斯浓度不得超过 1的要 求计算。即： (4-2)100(1) bbbc qqkk 式中： qb掘进工作面实际需风量，； 3 m /min qb该掘进工作面瓦斯的平均绝对涌出量，5.5； 3 m /min kb该掘进工作面的瓦斯涌出不均衡的风量系数，根据实际观测设为 1.5； kc矿井瓦斯抽放率，为 80%。 工作面需风量： 100 5.5 1.5 (1 0.8)165 b q 3 m /min 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)nq 4 b 式中：4每人每分钟供给 4的规定风量，； 3 m 3 / minm n该掘进工作面同时工作的最多人数，取 30 人。 故掘进工作面风量： 4 30120q b 3 / minm 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)aqb 25 式中：25使用一克炸药的供风量，； 3 / minm a该掘进工作面一次爆破所使用的最大炸药量，取 6.5 kg。 25 6.5162.5q b 3 / minm 由以上四种方法计算的掘进巷道所需风量最大值为： 矿井通风学课程设计 165 b q 3 / minm 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： 3 min 15m /minqs 3 max 240 m /minqs 式中 s 为煤巷掘进巷道断面积，15.19m2； 3 max 240 15.193645.6m /minq 3 min 15 15.19227.85 m /minq 由风速验算可知，不符合风速要求。 3 165 m /minq 根据配风经验取。 3 250m /min （2）按照煤矿安全规程规定岩巷掘进工作面的风量满足： 3 min 9/ minqsm 3 max 240/ minqsm 式中 s 为岩巷掘进巷道断面积，19.8m2； 3 max 240 19.84752/ minqm 3 min 9 19.8178.2/ minqm 按照以上方法 1、3、4（式中 s 取代为 15.9）可以计算出岩巷掘进最大需风量为 2 m 162.5 m3/min，满足风速验算要求。 对于岩巷掘进根据配风经验取，经风速验算符合要求。 3 200/ minm 4.4 掘进通风设备选型掘进通风设备选型 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，易于储存和搬运，连接和悬吊也较方便，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，决定使用胶皮风筒，其具体 参数见表 4-1。 表表 4-1 风筒规格及接头形式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） 胶皮风筒1000双反边2.0301.24.0 （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： 28 2 150030ns /m 100 p r （2）风筒的漏风率 柔性风筒的漏风系数 pq值可用下式计算： 矿井通风学课程设计 （4-5） 100 0 1 1 100 f l q pq l q 式中：pq柔性风筒的漏风风量备用系数； 局部通风机的供风量，m3/min； f q 风筒末端的风量，m3/min； 0 q 风筒 100m 长度的漏风率，%，百米漏风率可从表 4-2 中查取； 100l 风筒总长度，m。l 表表 4-2 柔性风筒百米漏风率柔性风筒百米漏风率 风筒接头类型风筒 100m 漏风率/% 100l 胶接0.10.4 多反边0.40.6 多层反边3.05 插接12.8 风筒接头类型选多反边方式，取百米漏风率为 0.6%，则柔性风筒的漏风风量备用系 数为： 1 1.09 0.006 1500 1 100 q p 2）局部通风机选型 （1）局部通风机工作风量 a q （4-6） aqh qp q 式中：风筒的漏风风量备用系数，根据上面的计算取 1.1； 掘进工作面所需风量，m3/min。 h q 则局部通风机工作风量=1.09250=272.5m3/min。 a q （2）局部通风机工作风压 压入式局部通风机工作全风压（pa）为 t h , pa （4-7） 4 2 811 . 0 d q qrqh h hat 式中：局部通风机工作全风压，pa； t h r风筒总风阻，ns2/m8； 局部通风机工作风量，m3/s； a q 掘进工作面所需风量，m3/s； h q 空气密度，kg/m3； d风筒直径，m。 带入已知数据得： 矿井通风学课程设计 2 4 2 4 0.811 272.5250250 /3600 300.811 1.2 60601.0 532.75pa h tah q hrq q d （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，效率高等优点。本设计根据局部通风机工作风量和工作全风压选取 a q t h fbd-no5.0 型轴流式风机，其工作参数见表 4-3。 表表 4-3 局部通风机参数局部通风机参数 风机类型功率 (kw) 转速 （r/min） 级数风量 （m3/min） 风压 （pa） fbd-no52*7.55002 180300 3403500 4.5 掘进通风技术管理和安全措施掘进通风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。 矿井通风学课程设计 5 矿井风量矿井风量计算与分配计算与分配 5.1 矿井总风量的计算矿井总风量的计算 矿井总风量是井下各个工作地点的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算法。生产矿井总进风量按以下要求分别计算，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） t knq 4 式中：井下同时工作的最多人数，400 人；n 矿井通风系数，一般可取 1.21.25，本设计取 1.25。 t k 本矿井井下同时作业的最多人数为 400 人，则 （m3/min）200025 . 1 4004q 2）按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算： 首先计算出各用风地点的风量，再乘以一定的系数，得出总风量。即： （5-2） tedcba kqqqqqq 式中： 回采工作面所需风量之和，m3/min； a q 掘进工作面所需风量之和，m3/min； b q 备用工作面所需风量之和，m3/min； c q 独立通风硐室所需风量之和，m3/min； d q 其他巷道所需风量之和，m3/min； e q 矿井通风系数，抽出式矿井取 1.151.2，本设计取 1.15。 t k （1）回采工作面的需风量 回采工作面用风量应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后有害气体产生量以及工作面 气温、风速和人数等规定分别计算，然后取其中的最大值。 按瓦斯涌出量计算： 根据规程规定，按采煤工作面回风流中瓦斯浓度不超过 1%的要求计算，公式如 下： （5-3） aiaai kqq100 式中：第 i 个回采工作面需风量，m3/min； ai q 回采工作面回风流中的平均瓦斯绝对涌出量，12.5m3/min； a q 瓦斯涌出不均衡系数，取 1.3； ai k =1001.312.5=1625（m3/min） ai q 按工作面温度选择适宜的风速计算 采煤工作面应有良好的气候条件，其进风流气温和风速应符合表 5-1 的要求，由煤矿 规程规定，井下采掘工作面的气温不高于 26。则取该矿工作面气温为 24。采煤 矿井通风学课程设计 工作面风速取 v1.80m/s。 表表 5-1 采煤工作面温度与对应风速调整系数采煤工作面温度与对应风速调整系数 kap 采煤工作面空气温度/采煤工作面风速/ms-1配风调整系数/kap 0.6，故应选择一台电动机（容量备用系数取 1.15；电动 e n d n 机效率取 0.92；电动机与通风机直连，传动效率取 1） ，则电动机功率为： kw51.235) 192 . 0 /(15 . 1 188.41n 根据以上计算，查阅电机选型手册，确定选用沈阳实力电机生产的 ykk4502- 8/250kw 型三相异步电动机作为主要通风机的配套电机，其技术特征见表 7-4。电动机的 启动方式为直接启动。 表表 7-4 北翼风井电动机参数北翼风井电动机参数 南翼风井电动机选择 /=132.5/208.6=0.640.6，故应选择两台台电动机（容量备用系数取 1.15；电动 e n d n 机效率取 0.92；电动机与通风机直连，传动效率取 1） ，则电动机功率为： kw 75.260) 192. 0/(15. 1 6 . 082n 根据以上计算，查阅电机选型手册，选用沈阳实力电机生产的 yb400s-6 型三相异步 电动机作其技术特征见表 7-5。电动机的启动方式为直接启动。 型号功率 kw 电压 （v） 电流 （a） 效率% 转速 rpm 启动方式 ykk4502-8 250600043.792.5750开启式 矿井通风学课程设计 表表 7-5 南翼风井后期电动机参数南翼风井后期电动机参数 7.5 矿井主要通风设备要求矿井主要通风设备要求 主要通风机必须安装在地面，装有通风机的井口必须封闭严密，其外部漏风率在无 提升设备时不得超过 5%，有提升设备时不得超过 15%； 主要通风机必须保证经常运转； 主要通风机必须装置两套同等能力的通风机，其中一套作备用。在建井期间可装置 一套通风机和一部备用电动机。备用通风机或备用电动机和配套通风机，必须能在 10min 内开动。 矿井不得采用局部通风机群作为主要通风机用。在特殊条件下，作临时使用时，必 须报主要通风机管理，制定措施，报省（区）煤炭局批准； 装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门； 主要通风机至少每月由矿井机电部门检查 1 次。改变通风机转数或风叶角度时，必 须报矿总工程师批准； 进风井口必须布置在不受粉尘、灰土、有害和高温气体侵入的地方；进风井筒冬季 结冰，对工人健康和提升设施有一定的危害，必须设暖风设备； 回采工作面和掘进工作面都应独立通风，特殊情况下串联通风必须符合煤矿安全 规程第 117 条有关规定； 完善矿井通风系统，合理分配风量，降低并控制负压，以减少漏风，每个面回采 结束，要将其两顺槽就近连通并及时加以密闭，使采空区处于均压状态。 7.6 通风附属装置及其安全技术通风附属装置及其安全技术 1）通风附属装置 矿井反风就是当矿井发生突变的时候及时使风流反向，控制灾害和灾情的发展的应 变措施。为了保证主扇运转的安全可靠，除扇风机机体外，仍需设置一系列附属装置， 如反风装置、防爆门、风硐和扩散器等。 （1）反风装置 反风装置就是使正常风流反向的设施。当进风井附近和井底车场发生火灾或瓦斯煤 尘爆炸时，为了避免大量的 co 和 co2等有害气体进入采掘空间，危及井下工人的生命 安全，则利用反风装置迅速使风流逆转。本设计选取 2k58 型轴流风机，这种风机反转后 的风量可以达到正常时期风量的 60%，故不须设置