矿井通风设计课程设计-矿井通风模拟设计.doc

课程设计报告（论文）设计课题： 矿井通风模拟设计 专业班级： 2009级采矿工程 学生姓名： 指导教师： 设计时间： 2012年6月18日 x x x 学院呼伦贝尔学院x x技术学院 矿井通风模拟设计 课程设计任务书姓 名：专 业：煤矿开采技术班 级：指导教师：职 称：学生课程设计题目：矿井通风模拟设计已知技术参数和设计要求：已知矿井自然条件；矿井生产条件；邻近生产矿井与通风设计有关的经验数据或统计资料及风量计算方法；各种技术经济参数、性能的资料以及有关法规与政策规定。要求：（1）将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和创造良好的劳动条件；（2）通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力；（3）发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；（4）有符合规定的井下环境及安全检测系统或检测措施；（5）通风系统的基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。所需仪器设备：成果验收形式：参考文献：时间安排指导教师： 教研室主任： 2011年11月4日x x x学院 矿井通风模拟设计 课程设计成绩评定表专业：煤矿开采技术 班级：09级专科 学号 姓名： 课题名称矿井通风模拟设计设计任务与要求任务：（1）确定矿井通风系统；（2）矿井风量计算和风量分配（3）矿井通风阻力计算（4）选择通风设备（5）概算矿井通风费用要求：（1）将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和创造良好的劳动条件；（2）通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力；（3）发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；（4）有符合规定的井下环境及安全检测系统或检测措施；（5）通风系统的基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。指导教师评语课程小组评定评定成绩： 课程负责人： 年 月 日目 录第一章矿井通风设计的内 容1二 煤层地质概述1三 拟定矿井通风系统3四 计算和分配矿井总风量3 五 计算矿井通风总阻力6六 选择矿井通风设9七 矿井通风费用概算10 前言 矿井通风设计是矿井设计的重要组成部分，是确保设计矿井安全生产的重要环节。矿井通风设计是在矿井开拓、开采设计的基础上进行的，主要包括矿井通风系统的选择、矿井总风量和总阻力的计算，矿井主要通风机及其附属设施的选择等1 矿井通风设计内容和要求1.1 设计的内容（1) 拟定矿井通风系统（2) 矿井总风量计算和风量分配（3) 矿井通风阻力计算（4) 选择通风设备（5) 概算矿井通风费用1.2 设计的要求（1） 满足矿井生产安全需要，将足够的新鲜空气有效地送到井下各用风地点（2） 通风系统简单、安全可靠、风流稳定、易于管理，具有较强的抗灾能力（3） 矿井一旦发生灾害事故，风流易于控制，作业人员便于撤离（4） 有符合规定的井下环境及安全监测系统或监测措施（5） 通风系统的基建投资省，运营费用低，综合经济效果好2 煤层地质概述单一煤层，倾角25，煤层厚度4m，采煤工作面绝对瓦斯涌出量3.6m3/min，温度为20，同时工作的最多人数为24人，掘进工作面瓦斯涌出量9.2m3/min，同时工作人数为20人。井田范围：设计第一水平深度240m，走向长度7200m,双翼开采，每翼长3600m。矿井生产任务：设计年产量60万t,矿井第一水平服务年限为23a。矿井开拓与开采：用竖井主要石门开拓，在底板开掘岩平巷，其开拓系统如图1-1所示。拟采用两翼对角式通风，no7、no8两采区中央上部边界开回风井，其采区划分见图1-2.采区巷道布置间图1-3。全矿井有两个采区同时生产，分上、下分层开采，共有4个采煤工作面。1个备用工作面。为准备采煤有4条煤巷掘进，采用4台11kw局部通风机通风，不与采煤工作面串联，井下同时工作的最多人数为380人。有一个大型火药库1500m，独立回风。井巷尺寸及其支护情况见表1-1。附表1-1 巷道尺寸及其支护情况巷道区段序号巷道名称井巷特征及支护情况断面积/m2计算长度/m1-2副井两个罐笼，有梯子间，风井直径d=5m2402-3主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆9.51203-4主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆9.5804-5主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆7.04505-6运输机上山梯形水泥棚7.01356-7运输机上山梯形水泥棚7.51357-8运输机顺槽梯形木支架d=22cm, 254008-9联络眼梯形木支架d=18cm, 44.0309-10上分层顺槽梯形木支架d=22cm, 24.88010-11采煤工作面采高2m,控顶距2 4m，金属支架，机组采煤6.011011-12上分层顺槽梯形木支架d=22cm, 24.88012-13联络眼梯形木支架d=18cm, 44.03013-14回风顺槽梯形木支架d=22cm, 2540014-15回风石门梯形水泥棚7.53015-16主要回风巷三心拱，混凝土碹，壁面抹浆7.5250016-17回风井混凝土碹（不平滑），回风井直径d=4m703 拟定矿井通风系统3.1 矿井通风方法采用抽出式理由：由于本矿井为高瓦斯矿井。采用抽出式通风，当主要通风机因故障停止运转时，井下空气的绝对压力增高，在短时间内可以抑制采空区和煤壁瓦斯涌出，有利于安全；抽出式通风矿井在主要进风道无需安设风门，便于运输、行人，通风管理简单。3.2 矿井通风方式采用中央边界式理由：中央边界式通风方式工业广场内无主要通风机嘈声影响，通风阻力较小，安全性好，地面漏风少，有利于瓦斯和自然发火的管理，而且适应于走向长度不大，煤层倾角较小，埋藏较浅，瓦斯。发火比较严重的矿井。4 计算和分配矿井总风量 q矿=（q采i+q掘i+q硐i）k备式中：q采i采煤工作面和各备用工作面所需风量之和，m3/min； q掘i掘进工作面所需风量之和，m3/min； q硐i硐室所需风量之和，m3/min； k备矿井通风系统备用系数，宜取1.151.25；4.1 采煤工作面所需风量按瓦斯涌出量计算 q采=100 q瓦采 k瓦采式中：q采采煤工作面所需风量，m3/min； q瓦采采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min； k瓦采采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用系数，通常机采工作面取1.21.6；炮采工作面取1.42.0；水采工作面取2.03.0； q采=100 3.61.5=540 m3/min；按工作面进风流温度计算 q采=60 v采 s采k采 式中:v采采煤工作面风速，按其进风流温度从表1中取，m/s； s采采煤工作面有效通风断面，取最大和最小控顶距时的有效断面的平均值，m2 k采 采煤工作面长度风量系数，按表2采煤工作面长度风量系数表中取；表1 采煤工作面进风流气温、风速对应表采煤工作面进风流气温/c采煤工作面风速/（m/s）1515181820202323260.30.50.50.80.81.01.01.51.51.8表2 采煤工作面长度风量系数表采煤工作面长度/m工作面长度风量系数1800.80.91.01.11.21.31.4q采=60161=360 m3/min按工作人员数量计算 q采=4n采式中： n采 采煤工作面同时工作最大人数，个； q采=424=96 m3/min 按风速进行验算 q采600.25s采q采604s采 90 m3/min q采 1440 m3/min 综上所述：取其最大值q采 =540 m3/min所以：q采备 =270 m3/minq采 =4540+270=2430 m3/min4.2 掘进工作面所需风量 按瓦斯涌出量计算 q掘=100q瓦掘k瓦掘式中：q掘掘进工作面的需风量，m3/min； q瓦掘掘进工作面的绝对瓦斯涌出量，m3/min；k瓦掘掘进工作面的瓦斯涌出量不均匀时备用风量系数，一般可取1.52.0；q掘=1009.21.5=1380 m3/min 按工作人员数量计算 q掘=4n掘 式中：掘进工作面同时工作时的最多人数，个；q掘=420=80 m3/min 按局部通风机吸风量计算本设计预选型号为bkj6611系列局部通风机，参考按瓦斯涌出量计算的结果去q局=300 m3/min q掘=41201.3=624 m3/min 按风速进行验算600.25s掘 q掘 604s掘54m3/min q掘 1440 m3/min综上所述：取其最大值1380 m3/minq掘 =41368=5320 m3/min4.3 硐室所需风量 爆破材料库所需风量q爆破材料库=4v/60式中: q爆破材料库井下爆破材料库所需风量，m3/min；v井下爆破材料库的体积，m3；q爆破材料库=41500/60=100 m3/minq中央变电所=120 m3/minq采区陪电室=80 m3/minq轨道上山绞车房=60 m3/min硐= q爆破材料库 + q中央变电所+ q采区陪电室+ q轨道上山绞车房=100+120+80+60=360 m3/min所以： q其它=（q采i+q掘i+q硐i）k备 =（2432+5320+360）5%=405.6 m3/minq矿=（q采i+q掘i+q硐i+q其它）k备 =（2432+5320+360+405.6）1.2=10221.12m3/min4.4 矿井风量的分配q采=q采-（q掘+q硐+q其它+q备）=10221.12-（5320+360+270+405.6）=3865.52 m3/min4.5 计算各采煤工作面应分配的风量q=q采/(t采+1/2t备)=3865.52/（1479.45+1/2164.384）=2.48由于本矿井现有综采面生产，一个备用综采工作面。 q采=qt采=2.481479.45/4=917.259 m3/minq备=qt备=2.48164.384=407.67 m3/min5 计算矿井通风总阻力矿井总风量：3096 m3/min=51.6 m3/s综采工作面风量：1128 m3/min=18.8 m3/s备用综采工作面风量：564 m3/min=9.4 m3/s掘进工作面风量：360 m3/min=6 m3/s中央变电所风量：120 m3/min=2 m3/s爆破材料库风量：72 m3/min=1.2 m3/s采区配电室风量：72 m3/min=1.2 m3/s绞车房风量：60 m3/min=1 m3/s 5.1 确定通风困难和容易时期及其阻力最大路线由于矿井服务年限较长，所以只对上山阶段进行矿井通风总阻力计算，上山阶段只有两个采区且布置相同，矿井达到设计产量后，在开采每个采区的最上面一个区段时通风路线最长，风量也比较集中，此时矿井通风阻力最大，即为通风困难时期，最大阻力路线为：12345678910111314151617当矿井在开采每个采区最下面一个区段的工作面时，采区上山巷道缩短，而且备用工作面和两个综掘工作面已转入新采区准备，生产采区风量减少，此时矿井通风阻力最小，即为通风容易时期，最大阻力线路为：123456910111316175.2 绘制通风困难和容易时期通风网络图5.3 计算通风困难和容易时期总阻力分别沿着两个时期阻力最大的路线用下式计算各短巷道的摩擦阻力，将结果填入附表。 h摩=luq2/s3式中：各巷道的摩擦阻力系数，ns2/m4l各巷道的长度，mu各巷道的断面周长，m，可用u=c(s)1/2 计算。s各巷道的断面积，m2q分配到各巷道的风量，m3/s然后将各段井巷的摩擦阻力累加起来，求的两个时期的摩擦总阻力摩难和摩易 ，再乘以考虑局部阻力的系数，即可得出两个时期矿井通风阻力。 h阻易=1.15摩易，pa h阻难=1.20摩难，pa表3 矿井通风困难时期阻力计算表区段巷道名称支护形式/(ns2/m4)l/mu/m1-2副井两个罐笼，有梯子间，风井直径d=5m0.0035240152-3主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆0.0030120123-4主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆0.003080124-5主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆0.0030450105-6运输机上山梯形水泥棚0.01135116-7运输机上山梯形水泥棚0.01135117-8运输机顺槽梯形木支架d=22cm, 20.01064009.38-9联络眼梯形木支架d=18cm, 40.01583089-10上分层顺槽梯形木支架d=22cm, 20.010780910-11采煤工作面采高2m,控顶距2 4m，金属支架，机组采煤0.031109.511-12上分层顺槽梯形木支架d=22cm, 20.0107809.112-13联络眼梯形木支架d=18cm, 40.01583026.313-14回风顺槽梯形木支架d=22cm, 20.01074009.314-15回风石门梯形水泥棚0.01301115-16主要回风巷三心拱，混凝土碹，壁面抹浆0.003250010.5416-17回风井混凝土碹（不平滑），回风井直径d=4m0.00397013.8续表3s/ m2q/(m/s)h摩/pa9.68526.979.5170.35146.229.5168.6895.587.084.347.377.084.34307.977.083298.26541.56424.08.54.274.88.55.016.08.54.494.88.55.09541.5548.427.584.6756.087.584.671343.3184.671357h阻=15140.44 =5140.44 pa54 矿井通风等积孔的计算amax=1.19q通/( r难)1/2 =1.19170.352/( 5140.44)1/2 =2.38m2 5.5 风硐阻的力计算：h硐 =200 pa 6 选择矿井通风设备6.1 计算主要通风机风量 q扇=k外q总 =1.1170.352=171.45 m3/s6.2 计算主要通风机风压h通静max=h阻max+h自=5140.44+50=5190.44 pa6.3 初选主要通风机根据计算所得的各时期的主要通风机的风压、风量、工作风阻从通风机特性曲线中选62a1411no24型（n=1000r/min，叶片数z=16）轴流式通风机，其主要技术特性如表4 所示。点并未正好落在通风需插入叶片安装角度25的风压特性曲线。表4 主要通风机主要技术特征表通风机型号动轮直径/m叶片安装角/转数/rmin-1风压/pa风量/ m3/s效率输入功率/kw62a1411no242.42510005190.44170.350.8510406.4 选择通风机计算通风机输入功率p通入max=h通maxq通/1000通=5190170.3610000.85=1040kw7 矿井通风费用概算 吨煤通风成本是通风设计和管理的重要指标。统计和分析成本的构成是探索减低成本、提高企业经济效益必不可少的基础资料。7.1 吨煤的通风电费7.1.1 通风机耗电量7.1.1.1 主要通风机耗电量e主 矿井通风困难时期共选一台主要通风机时，其耗电量为 e=8760p电max/k电变缆，kw*h式中 变变压器效率，可取0.95； 缆电缆输电效率，取决于电缆长度和每米电缆耗损，可在0.90-0.95内选取。 矿井通风困难时期共选两台主要通风机时，其耗电量为 e=4380*p电max/k电h变h缆，kw