矿井通风设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除矿井通风设计此文档仅供学习与交流目录 前言2（一）、矿井概况2（二）、拟定矿井通风系统5（三）、矿井总风量计算与分配71、矿井需风量计算原则 72、矿井需风量计算方法 7 3、矿井总风量的分配13（四）、矿井通风总阻力计算131、矿井通风总阻力计算的原则132、矿井通风总阻力的计算方法143、绘制矿井通风网络图17（五）、选择矿井通风设备 181、选择矿井通风设备的要求182、主要通风机的选择19（六）、通风耗电费用概算 21 1、主要通风的耗电量21 2、局部通风机的耗电量 21 3、通风总耗电量22 4、吨煤通风耗电量22 5、吨煤通风耗电成本22总结 22前言矿井通风课程设计是本课程学习的最后一个实践的教学环节.通过课程设计,学生对所学的理论知识进行一次系统的总结,并结合实际条件加以运用,一巩固和扩大所的理论知识,巩固和发展学生的运算和绘图的工程能力,培养和提高大学生分析和理解的能力,丰富学生的安全生产实际知识,并进一步培养和锻炼学生热爱劳动、善于理论联系实际、尊重科学和时间的良好思想作风。课程设计的目的包括：1）巩固和加深专业知识的理解，提高综合运用所学知识的能力。2）根据需要选学参考书籍，查阅相关文献资料，学会分析和解决问题的方法。3）了解与本课程有关的工程技术规范，能按照设计任务书的要求，编写设计说明书，绘制技术图表等。4）培养严肃，认真的工作学风和科学态度。5）它应使学生了解课程设计工作的基本步骤和流程，初步具备运用所学知识解决实际问题的能力，重点掌握设计工作的基本程序和实施方法（一）矿井基本概况1、煤层地质概况 单一煤层，倾角18，煤层厚5m，相对瓦斯涌出量为13m3/t,煤尘有爆炸危险。2、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。3、矿井生产任务 设计年产量为0.6Mt，矿井第一水平服务年限为23a。4、矿井开拓与开采 用竖井主要石门开拓，在底板开围岩平巷，其开拓系统如图1-1所示。拟采用两翼对角式通风，在7、8两采区中央上部边界开回风井，其采区划分见图1-2。采区巷道布置见图1-3。全矿井有2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。回采工作面最多人数为38人，温度t=20，瓦斯绝对涌出量为3.2m3/min,放炮破煤，一次爆破最大炸药量为2.4kg。有1个大型火药库，独立回风。5、开拓系统图、采区布置图、巷道布置图、以及井巷尺寸及其。图1-1 开拓系统图图1-3 巷道布置图图1-2 采区布置图 附表1-1 井巷尺寸及其支护情况区段井巷名称井巷特征及支护情况巷长m断面积m212副井两个罐笼，有梯子间，风井直径D=5m24023主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆1201034主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆801045主要运输巷三心拱，混凝土碹，壁面抹浆4507.556运输机上山梯形水泥棚1357.567运输机上山梯形水泥棚1357.578运输机顺槽梯形木支架d=22cm，=24204.889联络眼梯形木支架d=18cm，=4304.0910上分层顺槽梯形木支架d=22cm，=2804.81011采煤工作面采高2m控顶距24m，单体液压，机采1005.51112上分层顺槽梯形木支架d=22cm，=2804.81213联络眼梯形木支架d=18cm，=4304.01314回风顺槽梯形木支架d=22cm，=24204.81415回风石门梯形水泥棚307.51516主要回风道三心拱，混凝土碹，壁面抹浆27007.51617回风井混凝土碹（不平滑），风井直径D=4m70（二）拟定矿井通风系统矿井通风方式的选择 选择矿井通风方式时，应考虑以下两种因素： 1自然因素：煤层赋存条件、埋藏深度、冲击层深度、矿井沼气等级。 2经济因素：井巷工程量、通风运行费、设备装备费。 一般说来，新建矿井多数是在中央并列式、中央分列式、两翼对角式和分区对角式中选择。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 通风方式中央并列式中央分列式 两翼对角式分区对角式优点初期投资较少，出煤较多 通风阻力较小，内部漏风小，增加了一个安全出口，工业广场没有主扇的噪音影响；从回风系统铺设防尘洒水管路系统比较方便。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通风路线短，阻力小 缺点风路较长，风阻较大，采空区漏风较大建井期限略长，有时初期投资稍大建井期限略长，有时初期投资稍大井筒数目多，基建费用多适用条件煤层倾角大、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 煤层距地表浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘浅部的总回风道 矿井开拓采用立井开拓方式，矿井通风采用两翼对角式通风方式。矿井主要进风井为位于井田中央的副井，矿井主要回风井位于第七采区和第八采区的上部边界。矿井主要通风机采用抽出式通风方式。大巷位置位于负240米处石门揭煤地带的岩石巷道中。 在第一采区有一个备用工作面，一个采煤工作面，两个掘进工作面，在第二采区有两个采煤工作面，两个掘进工作面所以矿井总共有4个采煤工作面，4个掘进工作面。回采工作的采煤方法采用单一走向长壁采煤法，采煤工作面推进方向采用后退式，附矿井通风系统图如下： （三）矿井总风量计算与分配一、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。二、矿井需风量的计算方法矿井需风量按以下方法计算，并取其中最大值。(1)按进下同时工作的最多人数计算Q矿=4NK=43801.12=1702.4m3/min式中Q矿矿井总需风量，m3/min N井下同时工作的最多人数，人； 4矿井通风系数，包括矿井内部漏风和分配不均等因素。采用压入式和中央并列式通风时，可取1.201.25;采用对角式或区域式通风时，可取1.101.15。上述备用系数在矿井产量T0.90Mt/a时取大值。（2）按采煤、掘进、硐室等处实际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（二氧化碳）涌出量计算：Q采=100Q瓦K瓦=1003.21.5 =480m3/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，即该工作面机采工作面可取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1的要求表3-1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）1515181820202323260.30.50.50.80.81.01.01.51.51.8采煤工作面的需风量按下式计算：Q采=60v采S采K采，m3/min=601.05.51=330 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先取表3-2 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505080801201201501501801800.80.91.01.11.21.301.403、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/minA采采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg4、按工作人员数量计算：Q采=4n采，m3/min=438=152 m3/min式中4每人每分钟供给的最低风量，m3/minn采采煤工作面同时工作的最多人数，人。5、按风速验算：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 =600.255.5=82.5m3/min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 =6045.5=1320 m3/min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。1、按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算：Q掘=100Q瓦K瓦=1001.22=240 m3/min2、按炸药量使用最计算：Q掘=25A掘，m3/min=252.4=60 m3/min3、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。表3-3 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)1502002503004、按工作人员数量计算：Q掘=4n掘，m3/min=415=60 m3/min5、按风速进行验算；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/min72 m3/minQ掘1152 m3/min所以，Q掘=260 m3/min符合上述要求。硐室需风量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、井下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。2、充电硐室通常充电硐室的供风量不得小于100m3/min。3、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。表3-4 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0.150.230.010.040.020.044、其它巷道需风量计算新建矿井，其他用风巷道的总风量难以计算时，也可按采煤，掘进，硐室的需风量总和的3%5%估算。5、矿井总风量计算； =3905m3/min。通过计算所得；矿井总风量为3905 m3/min 3矿井总风量的分配（1）分配原则 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。（四）矿井通风总阻力计算一、矿井通风总阻力的计算原则（1）如果矿井服务年限不长（1020年），选择达到设计产量后通风容易和困难两个时期分别计算其通风阻力；若矿井服务年限较长（3050年），只计算前1525年通风容易和困难两个时期的通风阻力。为此，必须先给出这两个时期的通风网络图。（2）通风容易和通风困难两个时期总阻力的计算，应沿着这两个时期的最大通风阻力风路，分别计算各段井巷的通风阻力，然后累加起来，作为这两个时期的矿井通风总阻力。最大通风阻力风路可根据风量和巷道参数（断面积、长度等）直接判断确定，不能直接确定时，应选几条可能最大的路线进行计算比较。（3）矿井通风总阻力不应超过2940Pa（4）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。二、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（入不敷出 风井口到风硐之前），分别用下式计算各段井巷的磨擦阻力；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。即两个时期的摩擦阻力可按表4-1进行计算。 表4-1 矿井通风（容易）时期井巷磨擦阻力计算表节点序号巷道名称支护形式/(Ns2/m4)L/mU/mS/m2S3/m6R/(Ns2/m8)Q/(m3/s)Q2/(m6/s2)h摩/Pav/(m/s)1副井两个罐笼，有梯子间，0.003724015.719.6257558.380.00184452267.76674592.33 8.47 3.452主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆0.003412012.171010000.00564855766.44408.9621.886 6.643主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆0.00348012.171010000.00376570566.44408.9614.59 6.644主要运输巷三心拱，混凝土碹，壁面抹浆0.003445010.547.5421.8750.04545393640.4251634.1862.46 5.395运输机上山梯形水泥棚0.0113511.397.5421.8750.04333381940.4251634.18 59.565.396运输机上山梯形水泥棚0.01213511.397.5421.8750.05200058331.125968.77 42.37 4.157运输机顺槽梯形木支架d=22cm,=20.01194209.114.8110.590.41171697320.5002420.26 173.03 4.278联络眼梯形木支架d=18cm,=40.0158308.324640.0616210.2501105.06 6.47 2.569上分层顺槽梯形木支架d=22cm,=20.0119809.114.8110.590.0784222810.2501105.06 8.24 2.1410采煤工作面采高难度2m控顶距2-4m,单体液压，机采0.0471009.155.5166.3750.2285810199.40588.45 22.86 1.7111上分层顺槽梯形木支架d=22cm,=20.0119809.114.8110.590.0784222810.2501105.06 8.24 2.1412联络眼梯形木支架d=18cm,=40.0158308.324640.0616210.2501105.06 6.47 2.5613回风顺槽梯形木支架d=22cm,=20.01194209.114.8110.590.41171697320.5002420.26 173.03 4.2714回风石门梯形水泥棚0.013011.397.5421.880.0080994642.36681794.95 14.54 5.6515主要回风道三心拱，混凝土碹，壁面抹浆0.0035270010.547.5421.880.23609320242.36681794.95 423.77 5.6516回风井混凝土碹（不平滑），风井直径d=4m0.00397012.5612.561981.390.00173054342.36681794.95 3.11 3.3717单翼总风阻1049.09618矿井总风阻2098.192（1）计算矿井通风容易时期的通风总阻力 表4-2 矿井通风（困难）时期井巷磨擦阻力计算表节点序号巷道名称支护形式/(Ns2/m4)L/mU/mS/m2S3/m6R/(Ns2/m8)Q/(m3/s)Q2/(m6/s2)h摩/Pav/(m/s)1副井两个罐笼，有梯子间，0.003724015.719.6257558.380.0018 67.76674592.33 8.47 3.452主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆0.003412012.171010000.0056 66.44408.9621.886 6.643主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆0.00348012.171010000.0038 66.44408.9614.59 6.644主要运输巷三心拱，混凝土碹，壁面抹浆0.0034315010.547.5421.8750.3182 40.4251634.18437.266 5.395运输机上山梯形水泥棚0.0113511.397.5421.8750.0433 40.4251634.18 59.565.396运输机上山梯形水泥棚0.01213511.397.5421.8750.0520 31.125968.77 42.37 4.157运输机顺槽梯形木支架d=22cm,=20.01194209.114.8110.590.4117 20.5002420.26 173.03 4.278联络眼梯形木支架d=18cm,=40.0158308.324640.0616 10.2501105.06 6.47 2.569上分层顺槽梯形木支架d=22cm,=20.0119809.114.8110.590.0784 10.2501105.06 8.24 2.1410采煤工作面采高难度2m控顶距2-4m,单体液压，机采0.0471009.155.5166.3750.2285810199.40588.45 22.86 1.7111上分层顺槽梯形木支架d=22cm,=20.0119809.114.8110.590.0784 10.2501105.06 8.24 2.1412联络眼梯形木支架d=18cm,=40.0158308.324640.0616 10.2501105.06 6.47 2.5613回风顺槽梯形木支架d=22cm,=20.01194209.114.8110.590.4117 20.5002420.26 173.03 4.2714回风石门梯形水泥棚0.013011.397.5421.880.0081 42.36681794.95 14.54 5.6515主要回风道三心拱，混凝土碹，壁面抹浆0.0035010.547.5421.880.0000 42.36681794.95 0.00 5.6516回风井混凝土碹（不平滑），风井直径d=4m0.00397012.5612.561981.390.0017 42.36681794.95 3.11 3.3717单翼总风阻1290.99618矿井总风阻2581.992 (2)矿井通风困难时期通风总阻力3、 绘制矿井通风网络图 通风容易 通风困难 （五）选择矿井通风设备一、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