煤井通风网络计算机模拟分析报告.doc

中国矿业大学3学年第二学期流体网络计算机分析课程考查大作业 题目煤井通风网络计算机模拟分析报告学生姓名符国波学号 16105897 所在学院 安全工程学院专业班级 安全10-4班 成绩教师签名1.某煤矿概况1.1矿井开拓开采系统概况该煤矿现有井田东西长约4.2km，南北宽约2.9km，面积为8.3236km2，工业资源储量216.01Mt，可采储量111.71Mt。2009年核定矿井生产能力（4号煤层）为2.10Mt/a，2010年矿井实际产量5.09Mt，2011年达到7.21Mt。矿井整合后2.1Mt/a服务年限为40.9a，按8.0Mt/a，服务年限10.7a。井田内4-1#、9#、11#煤层为稳定全区可采煤层。4-1#煤层厚1.758.10m，平均厚度5.39m；9#煤厚15.2519.04m，平均厚度16.88m，上距4-1#煤层约4060m；11#煤层上距9#煤层约3.39m，煤厚2.805.06m，平均厚度3.76m。矿井采用斜井开拓方式，工业场地位于井田西南部，目前，全矿井在工业场地内布置有三个斜井井筒，分别为主斜井、副斜井和回风斜井。全矿井设一个主水平和一个辅助开采水平，辅助水平标高+1065m，目前开采4#煤层；主水平标高+1008m，用于开采9#、11#煤层。主斜井、副斜井和回风斜井落底后向东及向北沿4#煤层分别布置有胶带运输、轨道运输和回风三条大巷。4#煤轨道运输大巷通过甩车场与副斜井相连，4#煤胶带运输大巷通过4#煤煤仓与主斜井相接，4#煤回风大巷直接与回风斜井相连。在主斜井井底设有中央变电所、主排水泵房、水仓等硐室。矿井主要开拓巷道情况如下： （1）主斜井长度1108m（包括井底平段220m），落底于9号煤，倾角16，净宽5m，净高3.8m，净断面积为16.3m2，有效通风断面积14.3m2，安有胶带输送机和吊挂猴车，担负运煤和人员上下井，并兼作进风井和安全出口，风速不超过4m/s。 （2）副斜井长度563m，落底于9号煤，中部在4-1号煤开口，倾角232148”，净宽4m，卧底后净高3.93m（3.45m），净断面积为12.6m2。安有绞车提升物料，并兼作安全出口，风速不超过8m/s。 （3）回风斜井：长度593m（包括利用已有井筒段、新掘段和扩巷段），落底于4-1号煤，倾角825，净宽4.68m，净高3.363.93m。其中已有井筒段长222.9m，为圆弧拱料石砌碹支护，净宽4.68m，净墙高1.8m，净拱高1.56m，净断面积为13.7m2；新掘段为矩形锚喷，净宽4.68m，净高3.48m，净断面积为16.29m2。 （4）4#煤总回风大巷：，矩形锚喷巷道，宽度5m，高度3.64m，净断面18.2 m2。矿井瓦斯瓦斯涌出量较低。近3年瓦斯涌出量为2009年绝对涌出量0.06m3/min、2010年0.627m3/min、2011年0.06m3/min，相对涌出量2009年0.01m3/t、2010年0.089m3/t、2011年0.011m3/t；二氧化碳绝对涌出量2009年4.5235m3/min、2010年1.5390m3/min、2011年4.17m3/min，相对涌出量2009年0.5645m3/t、2010年0.2184m3/t、2011年0.75m3/t。4-1号煤煤尘有爆炸危险性，煤层自燃，自燃倾向等级为级；9号煤煤尘有爆炸危险性，煤层容易自燃，自燃倾向等级为级。1.2 矿井生产布局与通风系统现状目前，矿井有40和91两个生产盘区，43和92盘区正在准备。矿井独立用风地点共有17处，即2个回采面、1个连采面、6个掘进面、独立通风硐室4个、独立通风巷道5条。形成了“2采1备6掘”的生产布局。矿井通风方式为抽出式，通风系统为中央并列式，主、副斜井共同进风，回风斜井回风。矿井安有两台主要通风机，其型号均为FBDCZ25/2250kW，一台运转，一台备用。根据该矿测风报表，矿井总进风量10088m3/min，总回风量10208m3/min。矿井主要通风机排风量10521m3/min，静风压1254.4Pa。矿井掘进巷道采用压入式局部通风，现有风筒铺设最长可达1500m左右，后期最长可达2000m左右，使用FBD6/222kW对旋轴流式局部风机，风筒直径800mm。1.3 现行矿井需风量将回采工作面、备用工作面、掘进工作面、硐室、其它用风巷道等独立用风地点的需风量进行累加，并考虑一定的通风备用系数k，即得矿井所需风量如表1所示。由表1可知，矿井最大允许进风量和回风量均小于目前矿井“2采7掘”生产布局的需风量。实际矿井总进风量为10088m3/min，总回风量10208m3/min，不能满足最低需风量11183m3/min的要求，欠风1095m3/min。实际上，矿井最大允许进风量仅有9470m3/min，故目前矿井通风系统已处于超负荷工作状态，实际供风量约超用620m3/min。故建议对独立用风地点按低标准配风，取消不必要的硐室配风，同时合理调整掘进工作面数量，使矿井的总进风量符合要求，恢复矿井通风系统安全可靠的运行，实现矿井安全生产。表1 现行矿井2采7掘各用风地点需风量计算总表序号用风类型名称单 位需风量（m3/min）个数需风量备注（m3/s）（m3/min）1采煤面403综采面1384123.071384有效断面积14.8m2，适宜风速1m/s，采高系数1.2，采长系数1.32914综放面1300121.671300有效断面积13.9m23掘进面650775.834550断面18m2，长度1500m4硐 室1201805127205其它用风巷道429.517706合 计162.0797247考虑通风系数K=1.151.2后的总需风量188.3 196.511183 116698现有最大允许进风量主斜井最大允许进风量3421.681157.839470断面14.257m2风速4m/s副斜井最大允许进风量60481断面12.6 m2风速8m/s9现有最大允许回风量回风斜井6575两者取小109.58两者取小6575断面13.7 m2风速8m/s总回风巷8736断面18.2m2风速8m/s10改造最小工程量对应的允许回风量回风斜井10530两者取小175.5两者取小10530断面11.7m2风速15m/s(梯子间2 m2)总回风巷10560断面扩至22m2风速8m/s11验证结果矿井最大允许进风量和回风量均不能满足3个盘区“2采7掘的生产规模。2 现行矿井通风系统模拟2.1 矿井通风网络原始数据 2.1.1通风网络分支参数表 表2-1 网络分支参数表分支号风道名称始点末点标态风阻阻力系数风量断面积断面形状分支类别1副斜井1540.014070.005115.6312.6三心拱一般分支2副斜井5420.0067350.00547.3212.6三心拱一般分支31007大巷230.01160.00846.9514.7半圆拱一般分支41007大巷340.001650.00838.7214.7半圆拱一般分支54#副井井底车场54580.006850.01180968.0215.54矩形一般分支64#煤集辅巷58590.0050550.00889767.8915.54矩形一般分支74#煤集辅巷59610.0080490.00889772.8915.54矩形一般分支84#煤东翼集辅巷61630.0027030.01258.5815.54矩形一般分支94#煤东集辅巷63620.0023460.01252.8815.54矩形一般分支104#煤东集辅巷62670.0080950.01251.6715.54矩形一般分支114#煤东集辅巷67980.0054460.01250.4215.54矩形一般分支124#煤东集辅巷98690.0029150.01250.415.54矩形一般分支144#煤东集辅巷69720.004280.01250.415.54矩形一般分支154#煤东集辅巷72760.0066840.01249.4915.54矩形一般分支164#煤东集辅巷76780.0017440.0224.2915.54矩形一般分支174#煤东集辅巷78900.0040340.012215.54矩形定流分支184#东胶带集运巷63660.0251920.0519.0113.34矩形一般分支194#东胶带集运巷66680.0172050.01833.2913.34矩形一般分支204#东胶带集运巷68710.0114950.01834.513.34矩形一般分支214#煤东胶带集运巷71730.0154930.01834.4913.34矩形一般分支224#煤东胶带集运巷73740.0130430.01835.3213.34矩形一般分支234#煤东胶带集运巷74770.0038570.0215.4913.34矩形一般分支244#煤东翼水仓77900.4035840.21.428矩形一般分支254#煤西翼集辅巷61640.0144580.01214.3114.7矩形一般分支264#西翼轨胶联巷64650.0104550.0314.3113.2矩形一般分支274#煤西翼胶带巷65630.0204020.01214.3113.34矩形一般分支284#煤配电室62660.0124960.0514.2812矩形一般分支294#东轨胶联巷67680.0050760.0251.2312.8矩形一般分支304#东轨胶联巷72730.0051930.0250.8612.8矩形一般分支314#北翼胶带头巷74760.0040180.053.6220矩形一般分支324#煤南翼轨道巷77780.0029270.0157.3113矩形一般分支334#煤北翼胶带巷76790.0045780.02528.6418矩形一般分支344#煤北胶带巷79860.0046960.01519.5916.3矩形一般分支354#煤北胶带巷861280.0013960.01514.9816.3矩形一般分支364#煤北辅运巷81820.0057580.0155.5516.3矩形一般分支374#煤北胶带巷111700.0046860.0156.2216.3矩形一般分支384#煤北胶带巷701170.0054330.0153.6316.3矩形一般分支394#煤北翼轨道巷821170.0053840.0152.7716.3矩形一般分支404#煤北胶轨联巷70820.0020470.022.6216.3矩形一般分支41404运料通道82830.0025780.0125.4316.3矩形一般分支42404综采面材料道掘进8183006.50.79圆形定流分支434#北翼胶带延伸掘进81131006.50.79圆形定流分支444#煤北辅运巷781200.0030040.01529.4616.3矩形一般分支454#北翼轨道巷1201270.0018820.00831.2519矩形一般分支46403机巷127870.0232030.01820.2418.6矩形一般分支47403综采面87880.0391280.0420.3114.8矩形一般分支48403材料道88920.0200750.01520.517.5矩形定流分支494#煤北翼回风巷风桥921090.0106430.0364.3619矩形一般分支504#煤北翼回风巷133840.0084720.01224.9914.9矩形一般分支514#煤北翼回风巷84850.0035870.01225.5414.9矩形一般分支524#煤北翼回风巷85800.0066980.01237.6614.9矩形一般分支534#煤北翼胶轨联巷861270.0023420.054.6120矩形一般分支544#煤北翼轨道巷116810.0022660.01213.4716.3矩形一般分支554#煤北翼轨回联巷调节81840.00240.0250.516.3矩形定流分支56404综采面机头116890.0017690.0155.4120矩形一般分支57404综采面机巷掘进7989006.50.79圆形定流分支58404综采面机巷回风联巷89850.003460.0251216矩形定流分支594#煤北翼胶轨联络巷791200.002290.0252.4315.7矩形一般分支604#煤北翼轨回联络巷120800.0023270.020.515.7矩形定流分支614#煤北翼回风联络巷80910.0039660.01238.1615.7矩形一般分支624#煤北翼轨道巷回风调节9091004.515.54矩形定流分支634#煤北翼回风联络巷91920.0048980.01542.7215.7矩形一般分支644#煤东翼回风巷1091100.0115250.00822485.3619矩形一般分支654#煤层回风巷1101210.0027040.01586.3618.2矩形一般分支664#煤与9#煤回风交点121110.0000120.00822486.3618.2矩形一般分支674#煤南翼胶带巷741180.0038550.0516.1719矩形一般分支684#煤南翼胶带巷118950.0013750.01511.4720矩形一般分支694#煤南翼胶带巷951150.0054770.0159.6417.5矩形一般分支704#煤南翼胶带巷1151290.0054260.01510.1917.5矩形一般分支714#煤南翼轨道巷77750.0027560.0156.7613矩形一般分支724#煤南翼轨道巷75940.0016470.0129.3717矩形一般分支734#煤南翼轨道巷94960.0039950.01211.2117矩形一般分支744#煤南翼轨道巷961300.0053710.01210.6617矩形一般分支75415连采面主运巷1001010.0142250.01813.8717.8矩形一般分支76415连采面主运巷1011020.0060520.0188.917.8矩形一般分支77415连采面主回联巷1021070.0073010.02515.4117.8矩形一般分支78415连采面回风巷1071040.0324260.018617.4矩形定流分支79415连采面回机巷1071030.1239060.059.4317.6矩形一般分支80415连采面机巷1031040.0162890.0214.4717.8矩形一般分支81415连采巷1011030.0070890.02517.8矩形定流分支82415连采面主运通道991000.0049870.02615矩形一般分支83415连采面机巷回风通道1041050.0137170.032115矩形一般分支844#煤南翼回风巷1061090.020350.0216922115.5矩形定流分支85415连采面回风桥1051060.0039670.0220.8519矩形一般分支86415连采面130102006.50.5圆形定流分支874#煤东翼水仓75900.4672130.21.088矩形一般分支881007大巷4120.0010560.01238.7618.55矩形一般分支891007大巷121120.0020560.0125.118.55矩形一般分支901007大巷112190.0029340.0125.0918.55矩形一般分支911007大巷19250.0188730.0120.517矩形定流分支92主斜井521240.0334940.01551553.5814.26半圆拱一般分支93主斜井4#煤人行道93590.0083830.0167518.5矩形定流分支94主斜井4#与9#交点124930.0003910.015515516.26半圆拱一般分支95主斜井124530.0122310.01648.416.26半圆拱一般分支96主斜井53130.0114480.0248.216.26半圆拱一般分支97主斜井13170.0025460.0154816.26半圆拱一般分支98主斜井17200.0014280.00835.0216.26半圆拱一般分支99主斜井人行通道20210.0065180.0153513.78矩形定流分支1009#煤人行通道19210.005180.0154.5815.2矩形一般分支1019#煤人行通道21160.0140840.01239.5515.2矩形一般分支1029#煤东翼轨道巷12140.0084090.01233.718矩形一般分支1039#煤东翼轨道巷14150.003640.01233.718矩形一般分支1049#煤东翼轨道巷15500.0013040.0150.518矩形定流分支1059#煤东翼轨道巷50490.0017660.0212.8818矩形一般分支1069#煤东翼胶带巷人行通道350.0116510.035815矩形定流分支1079#煤东翼胶带巷560.0085090.0158.0518.7矩形一般分支1089#煤东翼胶带巷670.0083610.0188.0818.7矩形一般分支1099#煤东翼胶带巷7510.0028960.0237.0215矩形一般分支11091轨道巷15160.0072490.01233.1215.84矩形一般分支11191轨道巷16220.0131720.01269.5515.84矩形一般分支11291轨道巷22230.0065940.01267.0315.84矩形一般分支11391轨道巷23310.0042060.01243.8815.84矩形一般分支11491轨道巷31320.003380.01241.615.84矩形一般分支11591轨道巷32370.0031760.01211.9815.84矩形一般分支11691轨道巷37330.0027820.0122.515.84矩形一般分支11792轨道巷32380.0029990.01527.1918.7矩形一般分支11892轨道巷38400.0103110.01223.118.7矩形一般分支11992轨道巷401130.0131190.01512.218.7矩形一般分支12092回风巷113410.0180270.01518.7917矩形一般分支12192回风巷41420.0022890.01221.317矩形一般分支12292回风巷42430.0111320.01223.3517矩形定流分支12392回风巷43360.003790.01519.3217矩形一般分支12491胶回联巷36450.0021260.024.5917矩形一般分支12591胶带巷45390.0019210.0187.0919.25矩形一般分支12691胶带巷391250.0042760.01522.2119.25矩形一般分支12791胶带巷125300.0103760.01517.2219.25矩形一般分支12891胶带巷30500.0125570.01541.2819.25矩形一般分支12991胶带巷5070.0016070.0228.9419.25矩形一般分支130914综采面机巷人行道22280.0120610.0252.515矩形定流分支131914材料巷车场23240.0038450.0223.1715.84矩形一般分支132914材料巷24250.014310.01520.7617.5矩形一般分支133914材料巷25260.0228860.01521.3617.5矩形一般分支134914综放面26270.0546820.0421.413.9矩形一般分支135914机巷27280.03960.01821.418.2矩形一般分支136914机巷28300.0036750.0223.9618.2矩形一般分支137913材料道车场33340.0030230.022.515.84矩形定流分支138913材料道34350.0043410.0152.517矩形一般分支13991回风巷35360.0038660.0122.516.3矩形一般分支14091回风巷36440.0062830.01217.2316.3矩形一般分支14192轨皮联巷381140.0030740.015416矩形定流分支14292胶带巷114390.0066650.0215.1117.1矩形一般分支14392皮回联巷431140.001980.0154.0816矩形一般分支14491回风巷37450.0019760.022.517矩形定流分支14592永久避难硐室32440.0099810.022.516.5矩形定流分支146913机巷311250.0075470.032.518.2矩形定流分支147913机巷125460.0010320.0127.5218.6矩形一般分支14891回风巷44460.0011350.01519.7416.3矩形一般分支14991回风巷46470.0012690.01227.2716.3矩形一般分支15091回风巷47490.0266060.01229.8216.3矩形一般分支15191回风巷49510.002750.02542.7316.3矩形一般分支15291回风巷5180.0028230.02579.7516.3矩形一般分支1539#煤东翼回风巷890.0041890.01279.7516.3矩形一般分支1549#煤东翼回风巷9100.006890.01282.7816.3矩形一般分支1554-9#回风暗斜井10110.0047040.00882.8516.32半圆拱一般分支1564#煤总回风巷11550.0045390.008224169.3618.2矩形一般分支157回风斜井下段551350.0169760.012213169.5216.3矩形一般分支1589#-4#泄水电缆巷17620.0471550.0251310半圆拱定流分支159风硐561190.0014660.012175.3713.9矩形一般分支160主扇11912600175.379圆形风机分支161副斜井大气连通分支126100169.3614.9半圆拱总大气连通分支162主斜井大气连通分支1520053.7316半圆拱大气连通分支163主扇外部漏风1265649.61560105.2113.7半圆拱一般分支1649#煤东翼变电所1690.0107010.015318矩形定流分支165914材料道回风调节24470.0044840.0152.517.5矩形定流分支16692胶带巷掘进371140070.79圆形定流分支16792变电所通道40420.0062530.025216矩形定流分支16892变电所40410.006530.0152.517矩形定流分支169922机巷掘进40113006.50.5圆形定流分支1704#煤南翼胶轨联巷118750.0019450.0254.719矩形一般分支1714#煤南翼胶轨联巷95940.0020030.0251.8318.6矩形一般分支1724#南翼胶轨联巷961150.0024560.0150.5515矩形一般分支1734#北翼轨道巷1271160.0011850.01215.616.3矩形一般分支174#4#北翼轨胶联巷1281160.002350.053.2820矩形一般分支1754#煤北胶带巷1281110.0028560.01511.716.3矩形一般分支1764#胶轨联巷111810.0015110.025.4816.3矩形一般分支1774#煤南翼胶带巷129990.0016980.015617.5矩形一般分支1784#煤南翼轨道巷1301000.0031460.0127.8617矩形一般分支1794#煤南翼胶轨联巷1291300.0026490.0254.1917矩形一般分支1804#煤南翼轨回联巷调节1301040.0031530.020.517矩形定流分支181403综采面材料通道风门75920.0021680.015119矩形定流分支1824#北翼胶带巷1171310.0117750.0156.4416.3矩形一般分支1834#北翼胶回联巷调节1311320.0032920.021316.3矩形定流分支1844#煤北翼回风巷1321330.0143450.01212.9814.9矩形一般分支185405回风巷掘进回风调节831330.0084590.051216.3矩形定流分支1864#候车室631100.0015530.008119矩形定流分支187回风斜井上段135560.0058740.005169.9913.7三心拱一般分支 2.1.2网络节点参数表 表2-2 网络节点参数表 节点号 测点编号 高程 密度111231.231.09231011.11.095341012.351.1074161013.81.107551019.71.161910021.093720995.91.093821994.31.0939221003.81.09310241009.61.09311261066.191.0912151013.21.1051320710031.105147993.41.1051589961.105169994.11.1117311002.31.10719121012.41.10820131001.71.1082118710091.1082239995.41.1112341995.81.11130571000.51.0953171996.61.113275999.81.133761003.61.136791011.21.09637741001.61.13880997.51.113921010001.0964083980.21.114191987.91.14290992.41.143931009.51.096441891007.61.096452091001.61.096461901006.51.09647701005.31.0954962998.11.0935061996.31.09351191995.91.0935221231.081.095320610031.098542211085.21.09552241067.931.095610612271.085581131033.51.095592201072.21.095611171065.31.095621111063.31.095631931064.31.095642271052.981.095652281052.21.095661251063.21.095671271051.21.095681941051.91.0956919510451.096702301026.11.105711961043.71.0967219710341.096731341030.61.0967413610201.098752181016.11.098761981020.51.098771381018.21.098781391019.41.098791401019.51.108801481016.11.091812171020.11.108821441026.41.105832461020.11.108841461020.11.093851501016.81.0918616410181.108902291011.41.109912001011.41.091921611014.61.091932251064.321.0959813010451.0961091651021.61.091101841063.61.091122081012.41.10511386962.51.111421110041.09611621610181.1081171431018.51.0951182191019.21.0981192231230.951.08512023110181.1081212321066.191.09124281069.31.09512524210051.0961261051230.341.0912721510161.10812824510181.108130011001.11312491032.41.0921322501032.41.092133252980.21.0951351031136.91.087136011001.1137011001.1138011001.1139011001.1140011001.1141011001.1142011001.1143011001.1144011001.1145011001.1146011001.1148011001.1149011001.1201781011.71.096202011001.1203011001.1204011001.1205011001.1206011001.1207011001.1208011001.1209011001.1210011001.1211011001.1212011001.1213011001.1214011001.1215011001.1 2.1.3矿井总风量设置 按照要求，矿井总风量应为160m3/s，则矿井总风量设置为163m3/s。矿井主要通风机排风量166m3/s，静风压1618.4Pa。 2.1.4矿井主扇风压特性曲线 图2-1 矿井主扇风压特性曲线2.2 矿井通风网络解算结果 2.2.1预选风机解算 （1）矿井网络分支数为174，节点数量为128，所以回路数为47。 （2）调节分支结果如表所示。 表2-3 调节分支结果表分支号始点末点风道名称断面积长度实际风阻阻力体积流量质量流量风速调节风压调节风阻调节面积1778904#煤东集辅巷15.5479.390.0037110.01522.2080.129