通风设计作业.doc

呼伦贝尔学院 工程技术学院 矿井通风设计通风设计说明书 专业班级：2009级采矿工程一班学生学号：张文文 学生学号：2009171315 指导教师：宋柏超 孙志文 设计时间：2012-4-22 设计成绩：_工程技术学院课程设计报告（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： 张文文 2009171315 指导教师： 孙志文 宋佰超 设计时间： 2012.6.20 工程技术学院呼伦贝尔学院工程技术学院 矿井通风与安全 课程设计任务书姓 名：张文文专 业：采矿工程班 级：一班指导教师：孙志文 宋佰超职 称：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：计算器，笔记本，刻度尺成果验收形式：课程设计报告（论文）参考文献：张国枢.通风安全学.徐州：中国矿业大学出版社，2008采煤作业规程.扎赉诺尔：扎赉诺尔煤业公司通大煤矿时间安排2012.06.18-2012.06.19前言-第三章；2012.06.19-2012.06.20第四章-第五章；2012.06.21第六章指导教师：孙志文 宋佰超 教研室主任：孙志文 2012年6 月21 日工程技术学院 矿井通风与安全课程设计成绩评定表专业： 采矿工程 班级： 一班 学号： 2009171315 姓名： 张文文 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 前言2 第一章 矿井概况2 第二章 优选矿井通风系统4 2.1、矿井通风系统的要求4 2.2、确定矿井通风系统5 2.3、采煤工作面进、回风巷的布置5 第三章 矿井风量计算5 3.1、矿井风量计算原则5 3.2、矿井需风量的计算5 第四章 矿井通风总阻力计算10 4.1、 矿井通风总阻力计算原则10 4.2确定通风困难和容易时期及其最大阻力路线10 第五章 矿井通风设备的选择12 5.1 矿井通风设备的要求 12 5.2 主要通风机的选择 12 第六章 概算矿井通风费用15 小结17 参考文献17前言矿井通风设计的主要依据是：矿区气象资料；井田地质地形；煤层瓦斯风化带垂深、各煤层瓦斯含量、瓦斯压力及梯度等；煤层自然发火倾向，发火周期；煤尘爆炸危险性及爆炸指数；矿井设计生产能力及服务年限；矿井开拓方式及采区巷道布置，回采顺序、开采方法；矿井巷道断面图册；矿区电费等。 矿井通风设计的主要内容包括：（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。矿井通风设计满足以下要求（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，分流稳定，易于管理，具有抗灾能力；（3） 发生事故时，风流易于控制，人员易于撤出；（4） 有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施；（5） 通风系统的基建投资省，运营费用低、综合经济效益好。 第一章 矿井概况某矿井，井田走向长度3.89km，倾斜长度1.98m，单一煤层，煤层厚度2.6m，煤层倾角8-15相对瓦斯涌量10.4，采煤工作面绝对瓦斯涌出量5.6 ，掘进工作面绝对瓦斯涌出量1.8 ，煤层无自然发火和煤尘爆炸危险矿井设计能力60万，服务年限34 a，采用斜井单水平开拓方式，上山阶段划分为两个采区，服务年限18 a，下山阶段划分为两个采区，服务年限16 a，四个采区布置基本相同，达到设计产量时，矿井开拓工程已完毕。生产采区有一个综采工作面生产，一个备用综采工作面，两个综掘工作面；准备采区有一个综掘工作面。每个掘进工作面都在用双巷交替掘进，利用一台掘进通风机进行通风。需要独立通风的硐室有中央变电所，爆破材料库（容积1080），采区配电室和轨道上山绞车房各一个。 巷道规格表 表1 井巷区段序号井巷名称支护形式断面形状断面积/m计算长度/m1-2进风斜井锚杆喷桨半圆拱形122202-3运输大巷料石砌碹半圆拱形12803-4运输大巷料石砌碹半圆拱形126604-5运输大巷料石砌碹半圆拱形101205-6采区车场锚杆喷桨半圆拱形10806-7轨道上山锚杆喷桨半圆拱形95607-8轨道上山锚杆喷桨半圆拱形10808-9轨道上山锚杆喷桨半圆拱形102009-10进风顺槽工字梁棚梯形1088010-11综采面支撑掩护矩形718011-13回风顺槽工字梁棚梯形990013-14运输上山锚杆喷桨半圆拱形1038014-15运输上山锚杆喷桨半圆拱形108015-16运输上山锚杆喷桨半圆拱形1052016-17回风大巷料石砌碹半圆拱形1212017-18回风大巷料石砌碹半圆拱形1268018-19回风大巷料石砌碹半圆拱形1218019-20回风斜井料石砌碹半圆拱形1222020-21风硐混凝土碹半圆拱形1030注：工字梁棚截面高度16cm，支柱间距0.8m。井下同时工作的最多人数为380人，其中综采工作面最多人数为30人，综掘工作面最多人数为20人，采煤工作面最高气温为18。矿井自然风压变化范围为。第二章 优选矿井通风系统2.1、矿井通风系统的要求 （1）每一矿井必须有完整的独立通风系统。 （2）进风井口应按全年风向频率，必须布置在不受粉尘，煤尘，灰尘，有害气体和高温气体侵入的地方。（3）箕斗提升井或装有胶带输送机的井筒不应兼做进风井，如果兼做进风井使用，必须采取措施，满足安全的要求。（4）多风机通风系统，在满足风量按需分配的前提下，各主要通风机的工作风压应接近，当通风机之间的风压相差较大时，应减小共用风路的风压，使其不超过任何一个通风机风压的30%。（5）每一个生产水平和每一个采区，都必须布置回风巷，实行分区通风。（6）井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。（7）井下充电室必须用单独的新鲜风流通风，回风风流应引入回风巷。2.2、确定矿井通风系统 根据所给资料确定该设计的通风机工作方式采用；抽出式 ，矿井通风方式为；中央并列式通风。2.3采煤工作面进、回风巷的布置采煤工作面采用U型通风，用轨道上山进风，运输上山回风，这样布置有利于在进风巷中布置轨道与电缆，这样布置符合煤矿安全规程中的回风巷中不能布置动力电缆的规定。第三章 矿井风量计算3.1、矿井风量计算原则矿井需风量，按下列要求分别计算，并采取其中最大值。（1） 按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4；（2） 按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。3.2、矿井需风量的计算3.2.1采煤工作面需风量的计算采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算，取其最大值。（1）按瓦斯涌出量计算 =100=1005.61.3=784式中： 第i个采煤工作面需要风量，； 第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，； 第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比。生产矿井可根据各个工作面正常生产条件时，至少进行5昼夜的观测，得出5 个比值，取其最大值。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，本工作面取1.4。（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的要求。T=18，所以风速为0.8 采煤工作面空气温度与风速对应表 表3采煤工作面进风气温采煤工作面风速 150.30.515180.50.818200.81.020231.01.523261.51.8 采煤工作面的需要风量按计算： =600.871.2=403.2式中：第i个采煤工作面的风速，按其进风流温度从表3中选 取0.8m/s， 第i个采煤工作面有效通风断面，取最大和最小控顶时 有效断面的平均值7， 第i个工作面的长度系数，可按表4选取1.2。 采煤工作面长度风量系数表 表4 采煤工作面长度工作面长度风量系数 1801.301.40（3）按使用炸药量计算 式中 25没使用1kg炸药的供风量，； 第i个采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg；因本工作面为综采工作面，故不作该验算。（4）按工作人员数量计算 Qwi=4nwi=430=120式中 4每人每分钟应供给的最低风量，； 第i个采煤工作面同时工作的最多人数，个。 （5）按风速进行验算 按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量： =600.257=105m3/min; 按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量： =60410=2400 采煤工作面有串联通风时，按其中一个最大需风量计算。备用工作面亦按上述要求，并满足瓦斯、二氧化碳、风流温度和风速等规定计算风量，且不得低于其回采时需风量的50% 所以取784m3/min=13m3/s3.2.2、掘进工作面需风量计算 （1）按瓦斯涌出量计算Q=100Q式中 Q -工作面的需风量，； Q-掘进工作面的绝对瓦斯涌出量，； -掘进工作面瓦斯涌出不均匀和备用系数，取1.7，则 Q=1001.81.7=324 （2）按炸药量计算Q=25式中 25使用1炸药得供风量，； 掘进工作面一次爆破所用最大炸药量， 因本工作面为综掘工作面，故不作该验算 （3）按局部通风机吸风量计算Q=2001.3=260式中 掘进工作面通风机额定风量，该设计选用局部风机型号为： JBT-52，则=200； 防止局部通风机吸循环风得风量备用系数取K=1.3； 风机型号表： 风机型号额定风量/m.minJBT-51（5.5KW）150JBT-52（11KW）200JBT-61（14KW）250JBT-62（28KW）300(4) 按工作人数计算Qhi=4nhi=420=80m3/min式中 nhi第i个掘进工作面同时工作的最多人数，人。(5)按风速进行验算按最小风速验算各个巷道掘进工作面最小风量：=600.1510=90 m3/min各个煤巷或半煤巷掘进工作面最小风量： =600.2510=150 m3/min 按最高风速验算各个巷道掘进工作面最小风量：=60410=2400 m3/min取最大风量Q=324 m3/min=5.4m3/s时符合风速要求。3.2.3、 硐室需风量计算（1）机电硐室采区各硐室得风量可按经验值来确定，又结合本矿实际低瓦斯矿得实际情况确定为：采区绞车房=60m3/min，变电室=60m3/min，中央变电所=120m3/min.则机电硐室总需风量为硐Q=240m3/min. 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0.20-0.23水泵0.01-0.03变电所 、绞车房0.02-0.04（2）爆破材料库的需风量； Qri=4V/60=41080/60=192 m3 /min 式中 Qri库房容积，m3。所以硐室的总需风量为（192+60+60+120）=432 m3/min=3.2m3/s3.2.4、 其他用风巷道的需风量计算各个其他巷道的需风量，应根据瓦斯涌出量和风速分别进行计算，采用其最大值。（1） 按瓦斯涌出量计算经查资料其他巷道涌出量可按矿井各工作面的瓦斯涌出总量的3%-5%计算，故其他巷道的瓦斯涌出量为： 本设计去 Q=133QK式中-第i个其他用风巷道瓦斯绝对涌出量，m3/min；取Q=0.9m3/min； 第i个其他用风巷道瓦斯涌出不均匀的的风量备用系数，一般可取，本设计取1.25；则 Q=1330.91.25=150m3/min （2）按最低风速验算 Qoi=600.1510=90 m3/min式中 第i个其他井巷净断面积，m2；所以取150 m3/min=2.5m3/s3.2.5、矿井总风量计算矿井的总进风量，应按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需风量的总和计算。=（784+784x50%+3243+192+120+60+60+150）1.25=3412.5m3/min=56.87m3/s 式中 Q采采煤工作面、备用工作面需风量（根据规程规定备用采煤工作面的需风量为采煤工作面的50%）之和，m3/min； Q掘掘进工作面需风量之和，m3/min； Q硐独立通风硐室需风量之和，m3/min； Q它其它用风地点需风量之和，m3/min； K 矿井通风系数。注： 当采用压入式或中央并列式通风时 K=1.21.25 当采用中央分列式或混合式通风时 K=1.151.20 当采用对角式或区域式通风时 K=1.101.15 矿井年产量T0.9Mt时，取小值；T0.9 Mt时，取大值。第四章 矿井通风总阻力计算4.1、 矿井通风总阻力计算原则；（1）矿井通风总阻力不应超过2940 Pa。 （2）矿井井巷的局部阻力，新建矿井（包括扩建矿井独立通风的扩建区）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。4.2确定通风困难和容易时期及其最大阻力路线由于矿井服务年限较长（34年），所以只对上山阶段（服务年限为18年）进行矿井通风总阻力进行计算。上山阶段只有俩个采区且布置相同，矿井达到设计产量后，在开采每个采区的最上面的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，及通风困难时期，最大阻力路线为： 当矿井在开采每个采取最下面一个区段的最后一个工作面时采区上山巷道缩短，而且备用工作面和俩个综掘工作面以转入新采区准备，生产采区风量减少，此时矿井通风阻力最小，及通风容易时期，最大阻力路线为：计算困难和容易时期的总阻力沿着通风容易和困难时期的风流路线，依次计算各段摩擦阻力,然后分别累计得出容易和困难时期的总摩擦阻力和,再乘以1.1后，得两个时期的矿井总阻及。 通风容易使时期总阻力 =(1.11.15)通风困难使时期总阻力 =(1.11.15)式中 =式中：摩擦阻力，Pa；摩擦阻力系数，Ns2/m4；井巷长度，m；井巷净断面周长，m；通过井巷的风量，m3/s；井巷净断面积，m2；详细见下表 时期节点序号巷道名称支护形式/L/mU/mS/Q/m3s-1hfi/pa容 易时期1-2进风斜井锚杆喷桨0.012224014.591456.8749.532-6运输大巷料石砌碹0.004296013.511226.6322.346-9轨道上山锚杆喷桨0.008056012.331026.6339.179-10进风顺槽工字梁棚0.02188013.161025.63159.710-11综采面支撑掩护0.03318011.01725.63125.211-13回风顺槽工字梁棚0.02192013.161026.63180.313-16运输上山锚杆喷桨0.008060012.331026.6341.9716-20回风大巷料石砌碹0.0042122013.511256.87129.520-21风 硐混凝土碹0.00353012.331056.874.18 时期节点序号巷道名称支护形式/L/mU/mS/Q/m3s-1hfi/pa困难时期1-2进风斜井锚杆喷桨0.008024014.591456.8733.012-6运输大巷料石砌碹0.004296013.511246.2767.496-9轨道上山锚杆喷桨0.008084012.331034.4798.449-10进风顺槽工字梁棚0.02188013.161025.63159.810-11综采面支撑掩护0.03318011.01725.63125.211-13回风顺槽工字梁棚0.021110013.161034.67365.413-16运输上山锚杆喷桨0.008098012.331046.27207.016-20回风大巷料石砌碹0.0042122013.511256.87223.920-21风 硐混凝土碹0.00353012.331056.874.18由表7计算得容易时期矿井总摩擦阻力hf1为： 由表8计算得困难时期矿井总摩擦阻力hf2为： 则： 通风容易使时期总阻力 (1.11.15) 通风困难使时期总阻力 (1.11.15) 第五章 矿井通风设备的选择5.1 矿井通风设备的要求 （1）矿井必须设计两套同等能力的主要通风设备，其中一套备用。 （2） 选择通风机应满足第一开采水平各个时期工况变化，并使设备长期高效率运行，当工况变化较大时，根据矿井分期时间及节能情况，应分期选择电动机。 （3）通风机能力应留有一定的余量，轴流式通风机在最大设计负压和风量时，轮叶运转角度应比允许范围小5o;离心式风机的选择设计转速不宜大于允许最高转速的90%； （4）进、出风井井口的高差在150米以上，或进，出风井井口标高相同，但井深400米以上时，宜计算矿井的自然风压。 5.2 主要通风机的选择 5.2.1.计算通风机风量由于外部漏风，风机风量大于矿井风量。 式中 主要通风机的工作风量，； 矿井需风量，； K漏风损失系数，风井不做提升用时取1.1，箕斗井兼做回风用时取1.15；回风 并兼做升降人员时取1.2。由上式计算得： 5.2.2计算通风机风压 根据下面公式求通风机风压轴流式通风机（提供的大多是静压曲线） 容易时期 困难时期 （2）离心式通风机（提供的大多是全压曲线） 容易时期 困难时期 注：自然风压在困难和容易时期依据经验分别估取。本矿根据实际情况取风洞阻力为，扩散器出口动能损失由估算取60 Pa。5.2.3 初选通风机根据计算的矿井通风容易时期通风机的 (或)和矿井通风困难通风机的、(或)在通风机特性曲线上，选出满足矿井通风要求的通风机。5.2.4求通风机的实际工况点（1）计算通风机的工作风阻 用静压特性曲线时： 用全压特性曲线时： （2）确定通风机的实际工况点 在通风机特性曲线图中做通风机在风阻曲线，与风压曲线的交点即为实际工况点5.2.5确定通风机的型号和转速 根据通风机的工况参数（），对初选风机进行技术、经济和安全性比较，最后确定风机为BDNo24号轴流式风机；风机转速选580r/min。5.2.6电动机的选择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电小、N电大 或 式中 、分别为通风机静压效率和全压效率； 、分别为矿井通风容易时期和困难时期通风机的输入功率。(2)电动机台数及种类当Nmin0.6Nmax时，可选一台电动机，电动机功率为 Ne=Nmaxke/etr当Nmin0.6Nmax时，选两台电动机，其功率为 初期 Nmin=(NminNmax)ke/etr后期 Ne=Nmaxke/etr式中ke电动机容量备用系数，1.11.2e电动机效率，0.90.94tr传动效率，电动机与通风机直联时取1，皮带传动时取0.95 。因故第六章 概算矿井通风费用矿井通风费用是通风设计和管理的重要经济指标，一般用吨煤通风成本，即矿井每采一吨煤的通风总费用表示。它包括吨煤通风电费和通风设备折旧费、材料消耗费、工作人员工资、专用通风巷道折旧与维护费、仪表购置与维修费等其它通风费用。6.1电费（W1）吨煤通风电费为主要通风机年耗电费及井下辅助通风机、局部通风机电费之和除以年产量。可用下式计算： 式中 D电价取0.75元/kw.hWo吨煤通风电费，元/t E主要通风机年耗电量，