矿井通风设计正稿（888）.doc

钻井作业% 河南理工大学采矿工程专业（本科） 矿井通风课程设计说明书 姓姓 名：名：张志巍张志巍 学学 号：号： 311402010526 学学 院：院：能源科学与工程学院能源科学与工程学院 班班 级：级：1405 指导教师：指导教师：王明中王明中职职 称：称： 讲师讲师 二二一九二一九二一九年十一月一九年十一月 钻井作业% 矿井通风课程设计评阅参考标准 项目项目分值分值参考标准参考标准优秀优秀良好良好中等中等及格及格不及格不及格评分评分 设计态度15 刻苦努力，态度 认真，遵守纪律， 按时完成设计。 15-1413-1211-10980 技术水平 与实际能 力 40 设计方案合理、 理论分析与计算 正确，动手能力、 分析能力较强。 4036353231282724230 设计说明 书规范 25 设计说明书及插 图绘制规范，文 字流畅，书写工 整或打印成文 25232220191716-15140 基础理论 与专业知 识 20 对问题能做合理 分析，反映出很 好的掌握了矿井 通风基础理论与 专业知识。 2018171615141312110 评分合计 钻井作业% 钻井作业% 目录目录 目录.0 摘要.1 1 矿井基本概况.2 1.1 煤层地质情况.2 1.2 井田范围.2 1.3 矿井生产任务.2 1.4 矿井开拓与开采.2 1.5 自然风压.2 1.6 部分井巷尺寸及支护情况.2 1.7 采区分布图.3 1.8 采区巷道布置图.4 2 矿井通风方式及安全技术.7 2.1 矿井通风方式与通风系统的选择.7 2.2 矿井总风量计算与分配.8 3 矿井通风总阻力计算.15 3.1 矿井通风总阻力的计算原则.15 3.2 矿井通风总阻力的计算方法.15 3.3 矿井通风网络图.17 4 矿井通风设备选择.20 4.1 选择矿井通风设备的基本要求.20 4.2 主要通风机的选择.20 5 通风耗电费用概算.23 5.1 通风的耗电量.23 5.2 通风电费.24 致谢.25 参考文献.26 钻井作业% 摘要摘要 本次设计矿井地质特征为单一煤层，倾角 18，煤层平均厚度 3.5m，为级不易自燃 煤层，相对瓦斯涌出量为 3m3/t,煤尘有爆炸危险。 回采工作面最多人数为 40 人，温度 t=20，瓦斯绝对涌出量 0.004m3/min。 设计第一水平深度 540m ,走向长度 L 为 11250 m，倾斜长度为 1600m。 采用立井单水平上、下山开拓，用竖井主要石门开拓，在底板岩层中开掘岩石大巷，按 照“一井一面”布置生产，采区内采掘比为 1:2。走向长壁采煤法，经济技术上综合考虑， 拟初期采用中央边界式（中央并列式）通风方式。采用副井进风，风井回风。 中后期采用两翼对角式，即进风井大致位于井田走向的中央，两个回风井位于井田边界 的两翼（沿倾斜方向的浅部） 。 根据 Q 通=92.61m3/s ，H 通静小=163.45Pa ，H 通静大=390.93Pa，可选定通风机型号 为 2k-58-4No25 型轴流式通风机。 设计中严格遵守和认真贯彻煤炭工业设计政策 、 煤矿安全规程 、 煤矿工业矿井设 计规范以及国家制定的其它有关煤炭工业的方针政策，设计力争做到了分析论证清楚，论 据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使自己的设计达到较高水平。 钻井作业% 1 矿井基本概况 1.1 煤层地质情况 单一煤层，倾角 18，煤层平均厚度 3.5m，为级不易自燃煤层，相对瓦 斯涌出量为 3m3/t,煤尘有爆炸危险。 1.2 井田范围 设计第一水平深度 540m ,走向长度 L 为 11250 m，倾斜长度为 1600m。 1.3 矿井生产任务 设计年产量 A 为 90 万 t。 1.4 矿井开拓与开采 立井单水平上下山开拓，用竖井主要石门开拓，在底板岩层中开掘 岩石大 巷，按照“一井一面”布置生产，采区内采掘比为 1:2。井下同时工作的最多人 数为 200 人。回采工作面最多人数为 40 人，温度 t=20，瓦斯绝对涌出量为 5.7m3/min。 1.5 自然风压 阻力最大和最小时自然风压分别为 50Pa 和 150Pa。主要通风机装置（含风 硐）阻力取 120Pa。 1.6 部分井巷尺寸及支护情况 钻井作业% 表 1-1 井巷尺寸及其支护情况 1.7 采区分布图 采区分布图 1-1 1.8 开拓系统图 井巷名称井巷特征及支护情况 巷长 m 断面积 m2 副井 两个罐笼，有梯子间，风井直径 D=5m 54020 井底车场巷道拱形，混凝土碹，壁面抹浆 12016 主要运输石门拱形，混凝土碹，壁面抹浆 20016 主要运输巷拱形，混凝土碹，壁面抹浆 281216 轨道上山拱形，锚网 100014 皮带上山拱形，锚网 100014 工作面平巷梯形，锚杆，巷道宽度 3.5m 140613 采煤工作面 矩形，液压支架，控顶距 4.2m，综 采 15016 回风石门梯形，锚喷 408 主要回风道拱形，混凝土碹，壁面抹浆 27008 回风井混凝土碹（不平滑） ，风井直径 D=4m 23013 钻井作业% 开拓系统图 1-2 1.8 采区巷道布置图 钻井作业% 采区巷道布置图 1-3 钻井作业% 采区、巷道布置图 1-4 钻井作业% 2 矿井通风方式及安全技术 2.1 矿井通风方式与通风系统的选择 2.1.12.1.1 矿井通风系统符合要求矿井通风系统符合要求 1. 每一个生产矿井必须至少有两个能行人的通达地面的安全出口，各个出 口之间的距离不得少于 30m。 2. 进风井口必须布置在不受粉尘、灰尘、有害和高温气体浸入的地方。 3. 箕斗提升或装有皮带运输机的井筒不应兼作回风井。如果兼作回风井使 用时，必须遵循下列规定： 1) 箕斗提升兼作回风井时，井上下装卸井塔都必须有完善的封闭措施，其 漏风率不超过 15，并应有可靠的降陈措施，但装有皮带输送机的井筒不得兼作 回风井。 2) 箕斗提升井或装有皮带运输机的井筒兼作进风井时，箕斗提升井筒中的 风速不得超过 6m/s；装有皮带运输机的井筒的风速不得超过 4m/s，并都有可靠 的防尘措施，保证粉尘浓度符合工业卫生标准。皮带运输机的井筒中还应有装有 专用的消防管路。 4. 所有矿井都必须采用机械通风，主要扇风机必须安装在地面。同一井口 不宜选用几台主扇并联运转，主扇要用符合要求的防爆门。 5. 每个矿井必须有完整的独立的通风系统。 6. 采用多台分区主扇通风时，总进风道的断面不宜过小。 7. 回采工作面的掘进工作面都应采用独立通风。 8. 井下火药库，井下充电峒室必须有单独的进风风流。 2.1.22.1.2 矿井通风方式与通风系统矿井通风方式与通风系统 本设计井田单一煤层，倾角 18，煤层平均厚度 3.5m，综采工作面瓦斯相 对涌出量为 3m3/t，瓦斯绝对涌出量为 5.7m3/min 为级不易自燃煤层， 走向 长度 L 为 11250 m，倾斜长度为 1600m； 立井单水平上下山开拓，用竖井主要 石门开拓，在底板岩层中开掘 岩石大巷，按照“一井一面”布置生产。 钻井作业% 采用立井单水平上、下山开拓，走向长壁采煤法，经济技术上综合考虑，拟 初期采用中央边界式（中央并列式）通风方式。即进风井大致位于井田走向的中 央，回风井大致位于井田浅部边界，在走向方向上两井相隔一段距离，回风井的 井底标高高于进风井的井底。采用副井进风，风井回风。 中后期采用两翼对角式，即进风井大致位于井田走向的中央，两个回风井位 于井田边界的两翼（沿倾斜方向的浅部） 。 2.2 矿井总风量计算与分配 2.2.12.2.1 矿井需风量计算原则矿井需风量计算原则 1、矿井需风量应按照“由里往外”的计算原则，由采、掘工作面、硐室和 其他用风地点的实际最大需风量总和，再考虑一定的备用风量系数后，计算出矿 井总风量。 2、 按该用风地点同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于 4 m3。 3、按该用风地点风流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害气体浓度、风速以及 温度等都符合规程的有关规定分别计算，取其最大值。 2.2.22.2.2 矿井需风量的计算矿井需风量的计算 2.2.2.12.2.2.1 采煤工作面需风量计算采煤工作面需风量计算 采煤工作面的需风量应按下列因素分别计算，并取其中最大值。 1、按瓦斯涌出量计算： Q 采=100Q 瓦 K 瓦 =1005.11.6 =816m3/min 式中： Q 采采煤工作需要风量，m3/min； Q 瓦采煤工作面瓦斯（二氧化碳）绝对涌出量，m3/min； K 瓦采煤工作面因瓦斯（二氧化碳）涌出量不均匀的备用风量系数，通常机 采工作面可取 1.21.6；炮采工作面可取 1.42.0;水采工作面可取 2.03.0。生 产矿井可根据各个工作面正常生产条件时，至少进行五昼夜的观测，得出五个比 钻井作业% 值，取其最大值。 2、按工作面进风流温度计算： 采煤工作面应有良好的气候条件，其进风流温度可根据风流温度预测方法进 行计算。其气温与风速应符合表 2-1 的要求。 表 2-1 采煤工作面空气温度与风速对应表 采煤工作面进风流气温/采煤工作面风速/（m/s） 15 1518 1820 2023 2326 0.30.5 0.50.8 0.81.0 1.01.5 1.51.8 采煤工作面的需风量按下式计算： Q 采=60v 采 S 采 K 采 =601.0161.1 =1056 m3/min 式中： v 采采煤工作面适宜风速，m/s； S 采采煤工作面平均有效断面积，按最大和最小控顶有效断面积的平均 值计算； K 采采煤工作面长度风最系数，按表 2-2 先取 表 2-2 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 50 5080 80120 120150 150180 180 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.301.40 该矿井设计工作面长度 150m，K 采本式取 1.1；S 采取 16m2 钻井作业% 3、按炸药使用量计算： Q 采=25A 采，m3/min =252.4 =60 m3/min 式中 25每使用 1kg 炸药的供风量，m3/min； A 采采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg； 4、按工作人员数量计算： Q 采=4n 采，m3/min =440 =160 m3/min 式中 4每人每分钟供给的最低风量，m3/min； n 采采煤工作面同时工作的最多人数，人； 5、按风速验算： 1）按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量： Q 采600.25S 采，m3/min =600.2516 =240 m3/min 2）按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量： Q 采604S 采，m3/min =60416 =3840 m3/min 2.2.2.22.2.2.2 掘进工作面需风量计算掘进工作面需风量计算 煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面的需风量，应按下列因素分别计算，取其 最大值。 钻井作业% 1、按瓦斯涌出量计算： Q掘100Q瓦K瓦 =1000.62.0 =120m3/min 式中： Q掘第 I 个掘进工作面的需风量，m3/min； Q瓦第 I 个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量，m3/min； K瓦第 I 个掘进工作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量系数，一般可取 1.52.0，本式取 2.0。 2、按炸药量使用最计算： Q掘=25A掘，m3/min =252.4 =60 m3/min 式中： A掘掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg； 25每公斤炸药爆破后需要供； 3、按局部通风机吸风量计算： Q掘=Q通IK通，m3/min =20011.3 =260 m3/min 式中： Q通掘进工作面局部通风机额定风量（表 2-3） ； I掘进工作面同时运转的局部通风机台数，台； K通防止局部通风机吸循球风的风量备用系数，一般取 1.21.3,进风巷中无 瓦斯涌出时取 1.2，有瓦斯涌出时取 1.3； 钻井作业% 表 2-3 局部通风机额定风量 Q通 风机型号额定风量/（m3/min） JBT-51（5.5KW） JBT-52(11KW) JBT-61(14KW) JBT-62(28KW) 150 200 250 300 4、按工作人员数量计算： Q掘 =4n掘，m3/min =413 =52 m3/min 5、按风速进行验算 根据煤矿安全规程规定各掘进工作面的风量应满足： 1）岩巷掘进工作面的风量应满足： 600.15S 掘Q 掘604S 掘 由上式得 43.2 m3/minQ 掘1152 m3/min。 2）煤巷、半煤岩巷掘进工作面的风量应满足： 600.25S 掘Q 掘604S 掘 =72 m3/minQ 掘1152 m3/min 根据上面的计算掘进工作面的风量应取其最大值。 Q 掘=260 m3/min 72 m3/minQ 掘1152 m3/min 所以，Q 掘=260 m3/min 符合上述要求。 2.2.2.32.2.2.3 硐室需风量计算硐室需风量计算 各个独立通风的硐室供风量，应根据不同的硐室分别计算。 1、机电硐室 采区小型机电硐室，可按经验值确定风量，一般为 6080m3/min。该矿井取 70 m3/min。 钻井作业% 表 2-4 机电硐室发热系数表 机电硐室名称发热系数（） 空气压缩机房 水泵房 变电所、绞车房 0.150.23 0.010.04 0.020.04 2、爆破材料库 按经验值计算，小型矿井一般 80100m3/min，大型矿井一般 100150m3/min。该矿井取 120m3/min。 3、充电硐室 通常充电硐室的供风量不得小于 100m3/min。该矿井取 120m3/min。 2.2.2.42.2.2.4 其它巷道需风量计算其它巷道需风量计算 可按采煤，掘进，硐室的需风量总和的 3%5%估算。按 5%计算。 即： （1056+260+310）5%=81.3 m3/min。 2.2.2.52.2.2.5 矿井总风量计算矿井总风量计算 矿井总进风量，应按照采煤、掘进、硐室及其他地点实际所需要风量的总和 计算： Q 矿= （Q 采+Q 掘Q 硐室Q 其他）km 式中 ： Q 采 采煤工作面和备采工作面所需风量之和，m3/min； Q 掘掘进工作面所需风量之和，m3/min； Q 硐室 硐室所需风量之和，m3/min； Q 其他其他巷道所需风量之和，m3/min； Km 矿井通风（包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素）系数，可取 1.151.25。 即： Q 矿=（1056+260+310+81.3）1.2 =2048.76m3/min。 通过计算所得矿井总风量为：2048.76m3/min 2.2.32.2.3 矿进总风量的矿进总风量的分配分配 1、分配原则 钻井作业% 矿井总风量确定后，分配到各用风地点的风量，应不得低于其计算的需风量； 所有巷道都应分配一定的风量；分配后的风量，应保证井下各处瓦斯及有害气体 浓度、风速等满足规程的各项要求。 2、分配的方法 首先按照采区布置图，对各采煤、掘进工作面、独立回风硐室按其需风量配 给风量，余下的风量按采区产量、采掘工作面数目、硐室数目等分配到各采区， 再按一定比例分配到其它用风地点，用以维护巷道和保证行人安全。风量分配后， 应对井下各通风巷道的风速进行验算，使其符合规程对风速的要求。 表 2-5 采区及全矿的风量分配 1巷道及硐室名称 分 分 分 分 分 分 m3/min 分 分 分 分 分 分 m3/s 2副井 2048.7640.9752 3综采工作面 105621.12 6机电硐室 701.4 7爆破材料库 1202.4 8掘进工作面 2605.2 9充电硐室 1202.4 10其他巷道和硐室 81.31.626 钻井作业% 3 3 矿井通风总阻力计算矿井通风总阻力计算 3.13.1 矿井通风总阻力的计算原则矿井通风总阻力的计算原则 1、矿井通风总阻力不应超过 2940Pa。 2、矿井井巷的局部阻力，新建矿井宜按井巷摩擦阻力的 10%计算；扩建矿井 宜按井巷摩擦阻力的 15%计算。 3.23.2 矿井通风总阻力的计算方法矿井通风总阻力的计算方法 沿矿井通风容易和困难两个时期通风阻力最大的风路，分别用下式计算各段 井巷的磨擦阻力； PaQ S LU h, 2 3 摩 将各段井巷的磨擦阻力累加后并乘以考虑局部阻力的系数即为两个时期的井 巷通风总阻力。即 ，Pahh 摩难阻难 15 . 1 1 . 1 ，Pahh 摩易阻易 15 . 1 1 . 1 钻井作业% 表 3-1 矿井通风（容易）时期井巷磨擦阻力计算表 节 点 序 号 井巷 名称 支护情 况 /Ns2/m - 4 L/mU/m S/m 2 S3/m6 R /Ns2/m 8 Q /m3/s Q2 /m6/s 2 h分 /Pa v /(m/s) 分 分 分 /m2 1 副井 混凝土 碹 0.003540172080000.0034116815.042.05 2 井底 车场 巷道 混凝土 碹 0.003120 15.61640960.0014116811.682.56 3 主要 运输 石门 混凝土 碹 0.003200 15.61640960.0024116813.362.56 4 主要 运输 巷 混凝土 碹 0.003300 15.61640960.0034116815.042.56 5 轨道 上山 混凝土 碹 0.0031000 14.61427440.016224847.741.57 6 皮带 上山 混凝土 碹 0.0031000 14.61427440.01615.8 249.63.991.13 7 工作 面平 巷 混凝土 碹 0.003300151321970.006224842.91.69 8 采煤 工作 面 混凝土 碹 0.003150161640960.002224840.971.375 9 回风 石门 混凝土 碹 0.00340 11.885120.0034116815.045.125 10 主要 回风 道 混凝土 碹 0.00314061185120.091411681152.975.125 11 回风 井 混凝土 碹 0.003230131321970.0044116816.72 3.1538 12 分 分0.147195.453.1 1、计算矿井通风容易时期的通风总阻力 Pa hh 5.222 45.19315.1 15.1 摩易阻易 钻井作业% 表 3-2 矿井通风（困难）时期井巷磨擦阻力计算表 支护情况 /Ns2/m - 4 L/mU/mS/m2 S3/m 6 R /Ns2/m 8 Q /m3/ s Q2 /m6/s2 h分 /Pa v /(m/s ) 分 分 分 /m2 混凝土碹0.0035401720 80000.0034116815.042.05 混凝土碹0.0031201616 40960.0014116811.682.56 混凝土碹0.0032001616 40960.0024116813.362.56 混凝土碹0.00314061616 40960.01641168126.92.56 混凝土碹0.00310001514 27440.016183245.181.29 混凝土碹0.00310001514 27440.01615.8249.643.991.13 混凝土碹0.00314061513 21970.029183249.41.38 混凝土碹0.0031501616 40960.002183240.651.13 混凝土碹0.003401285120.0034116815.045.13 混凝土碹0.00314061185120.091411681152.975.13 混凝土碹0.0032301313 21970.0044116816.723.15 0.183220.932.78 2、矿井通风困难时期通风总阻力 Pa hh 254 93.22015.1 15.1 摩难摩难 3.33.3 矿井通风网络图矿井通风网络图 钻井作业% 通风网络图 3-1 钻井作业% 通风网络图 3-2 钻井作业% 4 4 矿井通风设备选择矿井通风设备选择 4.14.1 选择矿井通风设备的基本要求选择矿井通风设备的基本要求 1、矿井每个装备主要通风机的风井，均要在地面装设两套同等能力的通风 设备，其中一套工作，一套备用，交替工作。 2、选择的通风设备应能满足第一开采水平各个时期的工况变化，并使通风 设备长期高效运行。当工况变化较大时，应根据矿井分期时间及节牟情况，分期 选择电动机动。 3、通风机能力应留有一定的余量。轴流式、对旋式通风机在最大设计负压 和风量时，叶轮叶片的运转角度应比允许范围小 5；离心式通风机的选型设计 转速不宜大于允许最高转速的 90%。 4、进、出井井口的高差在 150m 以上，或进、出风井口标高相同，但井深 400 米以上时，宜计算矿井的自然风压。 4.24.2 主要通风机的选择主要通风机的选择 4.2.14.2.1 计算通风机的风量计算通风机的风量 Q Q通 通 矿通 QKQ 60 76.2048 2.1 =41m3/s 式中： Q通通风机的风量，m3/s； Q矿矿井需风量，m3/s； K漏风损失系数，风井不做提升用时取 1.1；箕斗井兼做回风井用时取 1.15；回风井兼做升降人员时取 1.2。本式取 1.2。 4.2.24.2.2 计算通风机的风压计算通风机的风压 H H通全 通全（或 （或 H H通静 通静） ） 轴流式通风机： 钻井作业% 容易时期 Hsd min=h阻易+hd-HN =193.45+120-150=163.45 Pa 困难时期 Hsd max=h阻难+hd+HN =220.93+120+50=390.93 Pa 4.2.34.2.3 选择通风机选择通风机 根据计算的矿井通风容易时期通风机的 Q通、H通静小和困难时期通风机的 Q通、 H通静大，在通风机的个体特性图表上选择合适的主要通风机。 根据 Q通=92.61m3/s H 通静小=163.45Pa H 通静大=390.93Pa 可选定通风 机型号为 FBCDZ-6-No15 型轴流式通风机。 风机工况点图 4-1 钻井作业% 4.2.44.2.4 选择电动机选择电动机 1、计算通风机输入功率。按通风容易和困难时期，分别计算通风机输入功 率 N 通小、N 通大： 通静 通静小通 通小 1000 HQ N KW12 6.01000 45.16341 通静 通 通大 1000 HQ N KW27 6.01000 93.39041 2、选择电动机 当 P 电小6P 通大时，两个时期分选电动机，初期电动机功率为： KW ，KW NN 18 19.01.12712 k maxmin Nemin 传电电 后期电动机功率为： KW ，KW KN 33 192.0 1.127 Nmax 传电 电