矿井通风课程

1 第一章第一章 地质概况地质概况 某矿地处平原 地面标高某矿地处平原 地面标高 150m 150m 井田走向长度 井田走向长度 5km5km 倾斜方向长度 倾斜方向长度 3 3km3 3km 井田上 井田上 界以标高 界以标高 165m165m 为界 下界以标高 为界 下界以标高 1020m1020m 为界 两边以断层为界 井田内煤层赋存稳为界 两边以断层为界 井田内煤层赋存稳 定 井田可采储量约定 井田可采储量约 70007000 万吨 根据开采条件 煤炭供求状况及万吨 根据开采条件 煤炭供求状况及 规程规程 规定 确定此规定 确定此 矿为年产矿为年产 9090 万吨的大型矿井 服务年限为万吨的大型矿井 服务年限为 7272 年 年 在井田范围内 煤层赋存稳定 煤层倾角在井田范围内 煤层赋存稳定 煤层倾角 1515 各煤层厚度 间距及顶底板岩性参 各煤层厚度 间距及顶底板岩性参 见综合柱状图 矿井相对瓦斯涌出量为见综合柱状图 矿井相对瓦斯涌出量为 6 6m6 6m 3 3 t t 煤层有自然发火的危险 发火期为 煤层有自然发火的危险 发火期为 1616 1818 个月 煤尘有爆炸性 爆炸指数为个月 煤尘有爆炸性 爆炸指数为 36 36 综合柱状图综合柱状图 柱状柱状 厚度 米 厚度 米 岩性描述岩性描述 240 00240 00表土 无流砂表土 无流砂 8 608 60砂质页岩砂质页岩 8 408 40 泥质细砂岩 沙质泥岩互层 稳泥质细砂岩 沙质泥岩互层 稳 定定 0 200 20沙质泥岩 松软沙质泥岩 松软 4 204 20 灰色砂质泥岩 细砂岩互层 坚灰色砂质泥岩 细砂岩互层 坚 硬硬 7 807 80灰色砂质泥岩灰色砂质泥岩 4 804 80泥岩细砂岩互层泥岩细砂岩互层 4 604 60薄层泥质细砂岩 稳定薄层泥质细砂岩 稳定 0 200 20泥岩 松软泥岩 松软 3 003 00煤层煤质中硬煤层煤质中硬 r r 1 281 28 8 208 20 灰白色砂岩坚硬抗压强度灰白色砂岩坚硬抗压强度 600600 900900 公斤公斤 cm cm2 2 2 24 8624 86灰色中 细砂岩层互层灰色中 细砂岩层互层 第二章第二章 开拓方式和开拓方法开拓方式和开拓方法 根据开拓开采设计确定 采用立井多水平上下山开拓 第一水平标高根据开拓开采设计确定 采用立井多水平上下山开拓 第一水平标高 380m380m 倾斜长 倾斜长 为为m m 服务年限为 服务年限为 2727 年 采区上山部分和下山部分各分为五个区段回采 每采区年 采区上山部分和下山部分各分为五个区段回采 每采区2825 各布置一个综采工作面和一个高档普采工作面 工作面长度各布置一个综采工作面和一个高档普采工作面 工作面长度 150m150m 区段平巷及区段煤柱 区段平巷及区段煤柱 15m15m 综采工作面产量为 综采工作面产量为 19351935 吨吨 日 日进日 日进 6 6 刀 截深刀 截深 0 6m0 6m 高档普采工作面产量为 高档普采工作面产量为 12901290 吨吨 日 日进日 日进 4 4 刀 截深刀 截深 0 6m0 6m 东翼还另布置一个备用的高档普采工作面 综采工 东翼还另布置一个备用的高档普采工作面 综采工 作面装备的部分机电设备作面装备的部分机电设备 如表如表 2 2 2 2 所示 采区巷道采用集中联合布置 所示 采区巷道采用集中联合布置 采区轨道上山均布置在煤层的底板稳定细砂石中 区段回风平巷与运输上山 区段采区轨道上山均布置在煤层的底板稳定细砂石中 区段回风平巷与运输上山 区段 运输平巷与轨道上山采用石门连接 为了保证生产正常接替 前期东西两翼各安排两个运输平巷与轨道上山采用石门连接 为了保证生产正常接替 前期东西两翼各安排两个 独立通风的煤层平巷掘进头 后期东西两翼各安排两个独立通风的煤层平巷掘进头和一独立通风的煤层平巷掘进头 后期东西两翼各安排两个独立通风的煤层平巷掘进头和一 个岩石下山掘进头 东西两翼各有一个绞车房 变电所 火药库 亦需独立通风 井为个岩石下山掘进头 东西两翼各有一个绞车房 变电所 火药库 亦需独立通风 井为 箕斗井提煤用 井为罐笼井升降人员 材料 矸石 也作为进风井用 并设有梯子间 箕斗井提煤用 井为罐笼井升降人员 材料 矸石 也作为进风井用 并设有梯子间 部分巷道名称 长度 支护形式 断面几何特征参数列入表部分巷道名称 长度 支护形式 断面几何特征参数列入表 2 2 1 1 表表 2 2 1 1 编编 号号 井巷名称井巷名称 支护形支护形 式式 断面断面 m m2 2 周长 周长 m m 1 1副井井筒副井井筒混凝土混凝土35 835 821 9021 90 2 2井底车场及主石门井底车场及主石门锚喷锚喷14 214 210 410 4 3 3井底运输大巷井底运输大巷锚喷锚喷12 812 813 613 6 4 4采区下部车场采区下部车场锚喷锚喷12 812 813 613 6 5 5轨道上山轨道上山锚喷锚喷10 110 112 012 0 6 6运输机上山运输机上山锚喷锚喷9 69 611 811 8 7 7综采区段进风平巷综采区段进风平巷U U 型支架型支架9 69 612 912 9 8 8综采区段回风平巷综采区段回风平巷U U 型支架型支架9 69 612 912 9 9 9液压支架工作面液压支架工作面7 807 8011 9511 95 1010 高档普采工作面区段进风平高档普采工作面区段进风平 巷巷 钢轨支钢轨支 架架 9 69 612 912 9 1111高档普采面区段回风平巷高档普采面区段回风平巷 钢轨支钢轨支 架架 9 69 612 912 9 1212高档普采面高档普采面 液压支液压支 柱柱 9 49 411 011 0 1313高档普采备用进风平巷高档普采备用进风平巷 钢轨支钢轨支 架架 9 69 612 012 0 1414区段平石门区段平石门锚喷锚喷10 2810 2812 412 4 1515采区回风石门采区回风石门锚喷锚喷10 0810 0812 412 4 1616风井风井混凝土混凝土12 812 813 613 6 1717总回风平巷总回风平巷锚喷锚喷9 629 6211 7011 70 3 1818风峒风峒混凝土混凝土 井内的气象参数按表井内的气象参数按表 1 1 3 3 所列的平均值选取 除综采工作面采用所列的平均值选取 除综采工作面采用 4 64 6 制工作制外 制工作制外 其他均采用其他均采用 3 83 8 制工作 制工作 综采工作面部分机电设备一览表综采工作面部分机电设备一览表 表表 2 2 2 2 序号序号地点地点机械设备名称机械设备名称容量 千瓦 容量 千瓦 1 1工作面工作面MLSMLS3 3 170170 双滚筒采煤机双滚筒采煤机170170 2 2工作面工作面SGWSGW 250250 型溜子型溜子125125 2 2 3 3下顺槽下顺槽S S2 2Q Q 7575 型转载机型转载机7575 4 4下顺槽下顺槽SDSD 160160 运输机运输机150150 5 5工作面工作面KBYKBY 6262 矿用支架防爆重光灯矿用支架防爆重光灯0 0620 062 1010 空气平均密度一览表空气平均密度一览表 表表 2 2 3 3 季节季节 地地 点点 进风井筒 进风井筒 kg mkg m3 3 出风井筒 出风井筒 kg mkg m3 3 冬冬1 241 241 201 20 夏夏1 201 201 241 24 井下同时作业的最多人数为井下同时作业的最多人数为 700700 人 综采工作面同时作业最多人数人 综采工作面同时作业最多人数 4040 人 高档普采人 高档普采 工作面同时作业最多人数工作面同时作业最多人数 6060 人 人 第三章第三章 矿井通风系统矿井通风系统 一 矿井通风方式一 矿井通风方式 根据前述矿井的地质概况 开拓方式及开采方法 提出本矿井前根据前述矿井的地质概况 开拓方式及开采方法 提出本矿井前 2525 年左右的矿井通年左右的矿井通 风系统方案为 中央边界式 两翼对角式和分区对角式 表风系统方案为 中央边界式 两翼对角式和分区对角式 表 3 3 1 1 为三者的优缺点及适用为三者的优缺点及适用 条件 条件 4 表表 3 3 1 1 通风方式通风方式图示图示适用条件及优缺点适用条件及优缺点 中央边界中央边界 式式 通风阻力较小 内部漏风较小 工作面不受通风阻力较小 内部漏风较小 工作面不受 主要通风机噪声的影响及回风风流的污染主要通风机噪声的影响及回风风流的污染 风流在井下的流动线路为折返式 风流线路风流在井下的流动线路为折返式 风流线路 长 阻力较大长 阻力较大 适用于瓦斯和自然发火比较严重的缓倾斜煤适用于瓦斯和自然发火比较严重的缓倾斜煤 层层 埋藏较浅 走向不大的矿井 埋藏较浅 走向不大的矿井 两翼对角两翼对角 式式 风流在井下的流动线路是直向式 风流线路风流在井下的流动线路是直向式 风流线路 短 阻力小 内部漏风少 安全出口多 抗灾能短 阻力小 内部漏风少 安全出口多 抗灾能 力强 便于风量调节 矿井风压比较稳定 工作力强 便于风量调节 矿井风压比较稳定 工作 面不受主要通风机噪声的影响及回风风流的污染面不受主要通风机噪声的影响及回风风流的污染 井筒安全煤柱压煤多 初期投资大 投产较井筒安全煤柱压煤多 初期投资大 投产较 晚晚 适用于煤层走向长度较大 一般超过 适用于煤层走向长度较大 一般超过 KmKm 井型较大 煤层上部距地表较浅 瓦斯和自然发井型较大 煤层上部距地表较浅 瓦斯和自然发 火较严重的矿井 火较严重的矿井 分区式分区式 每个采区有独立通风线 互不影响 便于风每个采区有独立通风线 互不影响 便于风 量调节 安全出口多 抗灾能力强 建井工期短 量调节 安全出口多 抗灾能力强 建井工期短 初期投资少 出煤快初期投资少 出煤快 占用设备多 管理分散 矿井反风困难适用占用设备多 管理分散 矿井反风困难适用 于煤层距地表浅 地表起伏 高低 较大 无法于煤层距地表浅 地表起伏 高低 较大 无法 开掘浅部总回风道的矿井 开掘浅部总回风道的矿井 经过粗略的技术比较 因为两翼对角式和分区对角式差别不大的原因 因此将分区经过粗略的技术比较 因为两翼对角式和分区对角式差别不大的原因 因此将分区 对角式排除在外 留下适宜的方案一 中央边界式 方案二 两翼对角式 对角式排除在外 留下适宜的方案一 中央边界式 方案二 两翼对角式 两种方式粗略经济比较 两种方式粗略经济比较 表表 3 33 3 通风费用比较通风费用比较 两翼对角式两翼对角式中央边界式中央边界式备注备注 年耗年耗 电量电量 万 万 度 度 年耗电年耗电 费 万费 万 元 元 服务年服务年 限 年 限 年 费用费用 万元 万元 年耗年耗 电量电量 万 万 元 元 年耗电年耗电 费 万费 万 元 元 服务年服务年 限 年 限 年 费用费用 万元 万元 电费按电费按 0 300 30 元元 计计 5 361 4361 4108 42108 4255 555 55618 965618 96406 6406 6121 98121 9855 555 56769 896769 89 通风设备的购置费通风设备的购置费 每台风机及配套设施按每台风机及配套设施按 6060 万元万元 台计 每台服务年限按台计 每台服务年限按 2525 年计 因该井服务年限年计 因该井服务年限 为为 55 555 5 年 故 年 故 中央边界式通风设备购置费为中央边界式通风设备购置费为 6060 2 2 2 2 240 240 万元万元 两翼对角式通风设备购置费为两翼对角式通风设备购置费为 6060 2 2 2 2 240 240 万元万元 式中乘以式中乘以 2 2 是因一台工作 一台备用 是因一台工作 一台备用 表表 3 43 4 经济比较汇总经济比较汇总 通风系统通风系统 项目项目 两翼对角式两翼对角式中央边界式中央边界式 井巷开拓及维护费井巷开拓及维护费 万元 万元 1003 141003 141389 491389 49 通风费用 万元 通风费用 万元 6722 046722 047562 767562 76 通风设备费 万元 通风设备费 万元 240240240240 合计 万元 合计 万元 7965 187965 189192 259192 25 百分率百分率 100 100 115 40 115 40 从表从表 3 3 1 1 中可以看出中央边界式风流在井下的流动线路为折返式 风流线路长 中可以看出中央边界式风流在井下的流动线路为折返式 风流线路长 阻力较大不适合现在的高产高效矿井从阻力较大不适合现在的高产高效矿井从 3 33 3 和和 3 43 4 表中国可以看出方案一投资成本高 表中国可以看出方案一投资成本高 方案二投资成本较低 另外由于对角式在安全性上比中央边界式要好 漏风率也较小 方案二投资成本较低 另外由于对角式在安全性上比中央边界式要好 漏风率也较小 通风阻力也较小 对矿井的降温防火较为有利 所以综合考虑 本设计决定采用两翼对通风阻力也较小 对矿井的降温防火较为有利 所以综合考虑 本设计决定采用两翼对 角式通风 角式通风 二 采区通风方式二 采区通风方式 确定采区的通风方式并作技术比较确定采区的通风方式并作技术比较 采区应该有足够的供风量 并按需分配到各个采 掘工作面 采区通风系统就必须采区应该有足够的供风量 并按需分配到各个采 掘工作面 采区通风系统就必须 满足以下要求 满足以下要求 1 1 每个采区必须有单独的回风道每个采区必须有单独的回风道 实行分区通风实行分区通风 回采面和掘进面都应采用独立通风回采面和掘进面都应采用独立通风 不不 能串联 能串联 2 2 工作面尽量避免位于角联分支上工作面尽量避免位于角联分支上 要保证工作面风向稳定 要保证工作面风向稳定 3 3 煤层倾角大于煤层倾角大于 1212 时时 不能采用下行风 不能采用下行风 4 4 回采工作面的风速不得低于回采工作面的风速不得低于 1m s1m s 5 5 工作面回风流中瓦斯浓度不得超过工作面回风流中瓦斯浓度不得超过 1 1 6 6 必须保证通风设施必须保证通风设施 风门 风桥 风筒风门 风桥 风筒 规格质量要求 规格质量要求 7 7 要保证风量按需分配要保证风量按需分配 尽量使通风阻力小风流畅通 尽量使通风阻力小风流畅通 8 8 机电硐室必须在进度风流中 机电硐室必须在进度风流中 9 9 采空区必须要及时封闭 采空区必须要及时封闭 10 10 要防止管路 避灾路线 避灾硐室和局部反风系统 要防止管路 避灾路线 避灾硐室和局部反风系统 本矿井采区设置两条上山即运输机上山及轨道上山 为此采区通风方式有两种方案 本矿井采区设置两条上山即运输机上山及轨道上山 为此采区通风方式有两种方案 方案一 轨道上山进风 运输机上山回风方案一 轨道上山进风 运输机上山回风 方案二 运输机上山进风 轨道上山回风方案二 运输机上山进风 轨道上山回风 轨道上山进风 新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯 煤尘污染及放热影响 轨道上山的轨道上山进风 新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯 煤尘污染及放热影响 轨道上山的 绞车房易于通风 变电所设在两上山之间 其回风口设置调节风窗 利用两上山间的风绞车房易于通风 变电所设在两上山之间 其回风口设置调节风窗 利用两上山间的风 6 压差通风 但输送机设备处于回风流中 轨道上山的上部和中部甩车场都要安装风门 压差通风 但输送机设备处于回风流中 轨道上山的上部和中部甩车场都要安装风门 安装的风门数目较多 安装的风门数目较多 输送机上山进风 由于风流方向与运煤方向相反 容易引起煤尘飞扬 使进风流的输送机上山进风 由于风流方向与运煤方向相反 容易引起煤尘飞扬 使进风流的 煤尘浓度增大 煤炭在运输过程中所释放的瓦斯 可使进风流的瓦斯浓度增大 影响工煤尘浓度增大 煤炭在运输过程中所释放的瓦斯 可使进风流的瓦斯浓度增大 影响工 作面的安全卫生 输送机设备所散发的热量使进风流温度升高 此外 须在轨道上山的作面的安全卫生 输送机设备所散发的热量使进风流温度升高 此外 须在轨道上山的 下部车场内安设风门 为此 根据本矿井采区条件 综合考虑采用轨道上山进风 运输下部车场内安设风门 为此 根据本矿井采区条件 综合考虑采用轨道上山进风 运输 机上山回风比较合理 通风管理相对较容易 机上山回风比较合理 通风管理相对较容易 采煤工作面通风方式采煤工作面通风方式 确定采煤工作面的通风方式并作技术比较确定采煤工作面的通风方式并作技术比较 通风系统分类表通风系统分类表 3 3 5 5 U U 型通型通 风系风系 统统 采煤工作面有两个巷道 一条为进风道 采煤工作面有两个巷道 一条为进风道 一条为回风道 工作面采用后退式开采 一条为回风道 工作面采用后退式开采 上下顺槽在煤体中维护上下顺槽在煤体中维护 漏风量小 缺漏风量小 缺 点 煤炭自燃威胁大 上隅角瓦斯浓度点 煤炭自燃威胁大 上隅角瓦斯浓度 高 适用与开采瓦斯涌出量不大 不易高 适用与开采瓦斯涌出量不大 不易 自然发火的煤层 自然发火的煤层 Y Y 型通型通 风系风系 统统 在回采工作面的上 下端各设一条进风在回采工作面的上 下端各设一条进风 道 在采空区一侧设回风道 工作面采道 在采空区一侧设回风道 工作面采 用后退式开采 上下顺槽同时进风用后退式开采 上下顺槽同时进风 优优 点 较好解决瓦斯超限的隐患 改善了点 较好解决瓦斯超限的隐患 改善了 作业环境 提高采区回收率 作业环境 提高采区回收率 Z Z 型通型通 风系风系 统统 是是 U U 型通风方式的改进 工作面采用型通风方式的改进 工作面采用 前进式或沿倾斜方向开采 回风巷在前前进式或沿倾斜方向开采 回风巷在前 方煤体维护 须预先掘进方煤体维护 须预先掘进 上下顺槽同上下顺槽同 时进风在相同风速的情况下时进风在相同风速的情况下 风量可增风量可增 多一倍 但进风巷在采空区内维护多一倍 但进风巷在采空区内维护 密密 封不好封不好 则漏风量较大 则漏风量较大 W W 型通型通 风系风系 统统 指采煤工作面有三条平巷 工作面后退指采煤工作面有三条平巷 工作面后退 式回采式回采 优点 相邻的两个工作面共享优点 相邻的两个工作面共享 一条进风或回风巷道 减少巷道的开掘一条进风或回风巷道 减少巷道的开掘 和维护费用 并联结构利于防火 有一和维护费用 并联结构利于防火 有一 个良好的环境在近水平煤层的综采工作个良好的环境在近水平煤层的综采工作 面中应用较广 面中应用较广 工作面的回采顺序有前进式和后退式 前进式与后退式相比 回采时不用提前掘出工作面的回采顺序有前进式和后退式 前进式与后退式相比 回采时不用提前掘出 回采巷道 可以边采边掘 但是回采巷道的上 下顺槽的维护费用多 并且新鲜风流首回采巷道 可以边采边掘 但是回采巷道的上 下顺槽的维护费用多 并且新鲜风流首 先通过采空区 漏风严重 且风流会带着采空区涌出的瓦斯进入工作面 容易使瓦斯超先通过采空区 漏风严重 且风流会带着采空区涌出的瓦斯进入工作面 容易使瓦斯超 限 煤层本身具有自然发火危险 前进式通风使自然发火更加容易 增加通风管理难度 限 煤层本身具有自然发火危险 前进式通风使自然发火更加容易 增加通风管理难度 7 故考虑采用后退式回采顺序 但必须采用一系列特殊技术措施 由于本矿井的准备巷道故考虑采用后退式回采顺序 但必须采用一系列特殊技术措施 由于本矿井的准备巷道 是二条上山 故只能采用风流系统简单 漏风小的是二条上山 故只能采用风流系统简单 漏风小的 U U 型通风方式 型通风方式 上行通风和下流通风是指风流方向与煤层倾向的关系而言的 上行通风和下流通风是指风流方向与煤层倾向的关系而言的 上行通风的优点 上行通风的优点 1 1 瓦斯比空气的密度小 有一定的上浮力 能较快的降低工作面的瓦斯浓度 瓦斯比空气的密度小 有一定的上浮力 能较快的降低工作面的瓦斯浓度 在正常风速下 瓦斯分层流动和局部积累的可能性比较小 在正常风速下 瓦斯分层流动和局部积累的可能性比较小 2 2 采用上行通风时 工作面运输平巷中的运输设备位于新鲜分流中 安全性比较采用上行通风时 工作面运输平巷中的运输设备位于新鲜分流中 安全性比较 好 好 3 3 工作面发生火灾时 采用上行通风在起火地点发生瓦斯爆炸的可能性比下行通工作面发生火灾时 采用上行通风在起火地点发生瓦斯爆炸的可能性比下行通 风要小些 风要小些 4 4 除浅矿井的夏季之外 采用上行通风时 采区进风流和回风流之间产生的自然除浅矿井的夏季之外 采用上行通风时 采区进风流和回风流之间产生的自然 风压和机械风压的作用方向相同 对通风有利 风压和机械风压的作用方向相同 对通风有利 上行通风的缺点 上行通风的缺点 1 1 上行风流方向与运煤方向相反 易引起煤尘飞扬 使采区工作面进风流及工 上行风流方向与运煤方向相反 易引起煤尘飞扬 使采区工作面进风流及工 作面风流中的煤尘浓度增大 作面风流中的煤尘浓度增大 2 2 煤炭在运输过程中所释放出的瓦斯被上行风流带入工作面 使进风流和工作 煤炭在运输过程中所释放出的瓦斯被上行风流带入工作面 使进风流和工作 面风流中的瓦斯浓度升高 影响了工作面的安全卫生条件 面风流中的瓦斯浓度升高 影响了工作面的安全卫生条件 3 3 采用上行风时 进风风流流经的路线较长 风流温度会由于受到压缩和地温 采用上行风时 进风风流流经的路线较长 风流温度会由于受到压缩和地温 的升高而升高 又加上运输巷内设备运转时所产生的热量对风流的加热作用 故上行通的升高而升高 又加上运输巷内设备运转时所产生的热量对风流的加热作用 故上行通 风比下行通风工作面的气温要高些 风比下行通风工作面的气温要高些 下行通风的优点 下行通风的优点 1 1 煤尘 瓦斯浓度相对较小些 煤尘 瓦斯浓度相对较小些 2 2 空气被加热的程度较小 空气被加热的程度较小 3 3 方向与瓦斯自然流向相反 保持足够的风速就能具有对瓦斯较强的扰动和混合方向与瓦斯自然流向相反 保持足够的风速就能具有对瓦斯较强的扰动和混合 能力 不易出现瓦斯分层流动和局部积聚的现象 能力 不易出现瓦斯分层流动和局部积聚的现象 下行风的主要缺点 下行风的主要缺点 1 1 运输设备在回风巷道中运转 安全性较差 运输设备在回风巷道中运转 安全性较差 2 2 下行通风在起火地点引起瓦斯爆炸的可能性大 且灭火工作困难 下行通风在起火地点引起瓦斯爆炸的可能性大 且灭火工作困难 3 3 降低了矿井的通风能力 主要风机停止运转有停风和反风的可能 降低了矿井的通风能力 主要风机停止运转有停风和反风的可能 本矿井的煤层倾角本矿井的煤层倾角 1515 属于中等 并且本矿井相对瓦斯涌出量为 属于中等 并且本矿井相对瓦斯涌出量为 6 6m6 6m 3 3 t t 属于 属于 中等偏上 由于瓦斯比空气轻 为了减少在上隅角产生瓦斯积聚 经过对比因此采用上中等偏上 由于瓦斯比空气轻 为了减少在上隅角产生瓦斯积聚 经过对比因此采用上 行通风方式 行通风方式 主要通风机工作方法主要通风机工作方法 确定主要通风机的工作方法并做技术比较确定主要通风机的工作方法并做技术比较 主要通风机的工作方式有抽出式 压入式和压抽混合式主要通风机的工作方式有抽出式 压入式和压抽混合式 通风方式分为抽出式 压入式和混合式 详细比较见表通风方式分为抽出式 压入式和混合式 详细比较见表 2 2 5 5 采区通风必须满足采区通风必须满足 煤矿安全规程煤矿安全规程 的规定 每一个生产工作面和每一个采区 都的规定 每一个生产工作面和每一个采区 都 必须布置回风道 实行分区通风 回采工作面和掘进工作面都应采用独立通风 对于煤必须布置回风道 实行分区通风 回采工作面和掘进工作面都应采用独立通风 对于煤 层倾角大的回采工作面应采用上行通风 采煤工作面和掘进工作面的进风和回风 都不层倾角大的回采工作面应采用上行通风 采煤工作面和掘进工作面的进风和回风 都不 8 得经过采空区和冒落区 得经过采空区和冒落区 表表 3 3 6 6 通风方通风方 式式 图示图示 适用条件及优缺点适用条件及优缺点 抽出式抽出式 优点 是当前常用的通风方式 优点 是当前常用的通风方式 当主要通风机因故停止运转时 当主要通风机因故停止运转时 井下风流的压力提高 可能使采井下风流的压力提高 可能使采 空区瓦斯涌出量减少 有利于瓦空区瓦斯涌出量减少 有利于瓦 斯管理 比较安全 外部漏风量斯管理 比较安全 外部漏风量 少 通风管理比较简单 不存在少 通风管理比较简单 不存在 向下水平过渡时期改变通风方法向下水平过渡时期改变通风方法 的困难 适用于矿井走向长 开的困难 适用于矿井走向长 开 采面积大的矿井 采面积大的矿井 缺点 是当地面存在小窑塌陷区缺点 是当地面存在小窑塌陷区 并和开采裂隙沟通时 抽出式通并和开采裂隙沟通时 抽出式通 风会把小窑中积存的有害气体抽风会把小窑中积存的有害气体抽 到井下 并使工作面的有效风量到井下 并使工作面的有效风量 减少 减少 压入式压入式 优点 节省风井场地 施工方优点 节省风井场地 施工方 便 主要通风机台数少 整理方便 主要通风机台数少 整理方 便 开采浅部煤层时采区准备较便 开采浅部煤层时采区准备较 容易 工程量少 工期短 出煤容易 工程量少 工期短 出煤 块 能用一部分回风把小窑塌陷块 能用一部分回风把小窑塌陷 区的有害气体压到地面 低瓦斯区的有害气体压到地面 低瓦斯 矿矿井地面地形复杂 高差起伏 矿矿井地面地形复杂 高差起伏 无法在高山上设置通风机 总回无法在高山上设置通风机 总回 风巷无法连同或维护困难的条件风巷无法连同或维护困难的条件 下可以考虑压入式通风 缺点 下可以考虑压入式通风 缺点 漏风大 管理困难 风阻大 风漏风大 管理困难 风阻大 风 量调节困难 改造工程量大 过量调节困难 改造工程量大 过 渡期长 通风管理困难 当主要渡期长 通风管理困难 当主要 风机因故停止时井下风流压力降风机因故停止时井下风流压力降 低 短时间内引起瓦斯大量外涌 低 短时间内引起瓦斯大量外涌 工业场地内有噪音影响 工业场地内有噪音影响 混合式混合式 优点 可产生较大的通风阻力 优点 可产生较大的通风阻力 适应大阻力矿井 一般新建矿井适应大阻力矿井 一般新建矿井 和高瓦斯矿井不宜采用 但是个和高瓦斯矿井不宜采用 但是个 9 别用于老井延深或改建的低瓦斯别用于老井延深或改建的低瓦斯 矿井缺点 通风机设备较多 管矿井缺点 通风机设备较多 管 理复杂 理复杂 因为只考虑服务年限的头因为只考虑服务年限的头 2525 年故混合式不于考虑 年故混合式不于考虑 抽出式 主要通风机安设在回风井口 在抽出式主要通风机的作用下 整个矿井抽出式 主要通风机安设在回风井口 在抽出式主要通风机的作用下 整个矿井 通风系统处在低于当地大气压力的负压状态 当主要通风机因故停止运转时 井下风通风系统处在低于当地大气压力的负压状态 当主要通风机因故停止运转时 井下风 流的压力提高 比较安全 流的压力提高 比较安全 压入式 主要通风机安设在入风井口 在压入式通风机的作用下 整个矿井通风压入式 主要通风机安设在入风井口 在压入式通风机的作用下 整个矿井通风 系统处在高于当地大气的正压状态 在冒落裂隙通达地面时 压入式通风矿井采区的系统处在高于当地大气的正压状态 在冒落裂隙通达地面时 压入式通风矿井采区的 有害气体通过塌陷区向外停止漏出 当主要通风机运转时 井下风流的压力降低 采有害气体通过塌陷区向外停止漏出 当主要通风机运转时 井下风流的压力降低 采 用压入式通风时 须在矿井总进风路线上设置若干通风构筑物 使通风管理难度加大 用压入式通风时 须在矿井总进风路线上设置若干通风构筑物 使通风管理难度加大 且漏风严重 且漏风严重 所以 通过比较 选择抽出式通风 因为通风管理较容易 安全可靠性好 所以 通过比较 选择抽出式通风 因为通风管理较容易 安全可靠性好 第四章第四章 矿井风量计算及确定矿井风量计算及确定 第一节第一节 采煤工作面需风量的计算采煤工作面需风量的计算 采煤工作面的风量应按下列因素分别计算 取其最大值采煤工作面的风量应按下列因素分别计算 取其最大值 1 1 按瓦斯涌出量计算按瓦斯涌出量计算 Q Qwi wi 100100 Q Qgwi gwi k kgwi gwi 式中 式中 Q Qwi wi 第第 i i 个采煤工作面需要风量 个采煤工作面需要风量 m m3 3 min min Q Qgwi gwi 第第 i i 个采煤工作面瓦斯绝对涌出量 个采煤工作面瓦斯绝对涌出量 m m3 3 min min k kgwi gwi 第第 i 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 至少进行正常生产条件时 至少进行 5 5 昼夜的观测 得出昼夜的观测 得出 5 5 个比值 取其最大值 通个比值 取其最大值 通 常机采工作面取常机采工作面取 k kgwi gwi 1 21 2 2 12 1 Q Qgwi gwi 日产量 日产量 6 6 6 6 2424 6060 综采 综采 煤层 煤层 Q Qwi wi 100100 Q Qgw gwi i k kgwi gwi 100100 8 8698 869 1 31 3 11531153 m m3 3 min min 高档普采 高档普采 煤层 煤层 Q Qwi wi 100100 Q Qgw gwi i k kgw gw i i 100100 5 95 9 1 31 3 767m767m3 3 min min 备用高档普采工作面需风量按正常生产的工作面需风量的备用高档普采工作面需风量按正常生产的工作面需风量的 50 50 计算计算 767767 50 50 384m384m3 3 min min 2 2 按工作面进风温度计算 按工作面进风温度计算 Q Qwi wi 6060 V Vwi wi S Swi wi K Kwi wi 10 由于本矿井地处平原 故采煤工作面进风流气温为由于本矿井地处平原 故采煤工作面进风流气温为 2020 工作面长 工作面长 150150 米 长度系米 长度系 数选取数选取 1 21 2 V Vwi wi 第第 i i 个采煤工作面的风速 按其进风流温度选取个采煤工作面的风速 按其进风流温度选取 1 0m s1 0m s S Swi wi 第第 i i 个采煤工作面有效断面 取最大和最小控顶时有效断面的平均值个采煤工作面有效断面 取最大和最小控顶时有效断面的平均值 m m2 2 k kwi wi 第第 i i 个工作面的长度系数 由于本矿井地处平原 故采煤工作面进风流个工作面的长度系数 由于本矿井地处平原 故采煤工作面进风流 气温为气温为 2020 工作面长 工作面长 150m 150m 选取选取 1 21 2 高档普采需风量 高档普采需风量 煤层煤层 Q Qwi wi 6060 V Vwi wi S Swi wi K Kwi wi 6060 1 01 0 9 49 4 1 21 2 677m677m3 3 min min 综采需风量 综采需风量 煤层煤层 Q Qwi wi 6060 V Vwi wi S Swi wi K Kwi wi 6060 1 01 0 7 87 8 1 21 2 562562 m m3 3 min min 3 3 工作人员数量计算 工作人员数量计算 Q Qwi wi 4 4 n nwi wi 式中 式中 4 4 每人每分钟应供给的最低风量 每人每分钟应供给的最低风量 m m3 3 min min n nwi wi 第第 i i 个工作面同时工作的最多人数 个 个工作面同时工作的最多人数 个 综采 综采 Q Qwi wi 4 4 n nwi wi 4 4 4040 160160 m m3 3 min min 普采 普采 Q Qwi wi 4 4 n nwi wi 4 4 6060 240240 m m3 3 min min 4 4 按风速进行验算 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 按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量 Q Qwi wi 6060 0 250 25 S Swi wi 按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量 按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量 Q Qwi wi 6060 4 4 S Swi wi 按最低风速验算最小风量 按最低风速验算最小风量 高档普采 高档普采 6060 0 250 25 9 49 4 141141 m m3 3 min min 按最高风速验算最大风量 按最高风速验算最大风量 高档普采 高档普采 6060 4 4 9 49 4 2256m2256m3 3 min min 按最低风速验算最小风量 按最低风速验算最小风量 综采 综采 6060 0 250 25 7 87 8 117117 m m3 3 min min 按最高风速验算最大风量 按最高风速验算最大风量 综采 综采 6060 4 4 7 87 8 1872m1872m3 3 min min 根据风速验算各个工作面的风量都符合要求 根据风速验算各个工作面的风量都符合要求 用以上四种方法对采区每个独立通风的回采工作面进行计算 选择最大值作为每个用以上四种方法对采区每个独立通风的回采工作面进行计算 选择最大值作为每个 回采工作面所需风量 把这些风量和采区内独立通风的备用工作面所需风量累加起来 回采工作面所需风量 把这些风量和采区内独立通风的备用工作面所需风量累加起来 就是采区内回采工作面和备用工作面所需的总风量 就是采区内回采工作面和备用工作面所需的总风量 根据经验 考虑综采工作面漏风取根据经验 考虑综采工作面漏风取 1010 即 即 1153 7671153 767 1010 192 192 m m3 3 min min 2 2 掘进工作面需风量计算 掘进工作面需风量计算 11 根据经验得掘进工作的分量为 岩巷的风量为根据经验得掘进工作的分量为 岩巷的风量为 150150 240240 m m3 3 min min 煤巷的风量为 煤巷的风量为 240240 300300 m m3 3 min min 考虑到本矿为底瓦斯矿 且又用两翼对角式通风 故本矿岩巷巷掘进 考虑到本矿为底瓦斯矿 且又用两翼对角式通风 故本矿岩巷巷掘进 工作面风量定为工作面风量定为 150150 m m3 3 min min 煤巷掘进工作面定为 煤巷掘进工作面定为 250250 m m3 3 min min 根据风速进行验算 根据风速进行验算 每个岩巷掘进工作面的风量为 每个岩巷掘进工作面的风量为 wiwi SQ 6015 0 每个煤巷掘进工作面的风量为 每个煤巷掘进工作面的风量为 wiwi SQ 6015 0 式中 式中 S Swi wi 第第 i i 个掘进巷道段面积 个掘进巷道段面积 m m2 2 岩巷岩巷 0 150 15 6060 10 1 9110 1 91 m m3 3 min min 煤巷煤巷 0 250 25 6060 9 6 1449 6 144 m3 minm3 min 根据风速验算各个工作面的风量都符合要求 根据风速验算各个工作面的风量都符合要求 3 3 硐室需风量的计算 硐室需风量的计算 采区各硐室的风量可按经验值来确定 又结合本矿为低瓦斯矿的实际情况确定为 采区各硐室的风量可按经验值来确定 又结合本矿为低瓦斯矿的实际情况确定为 采区绞车房采区绞车房 Q 60Q 60 m m3 3 min min 4 4 矿井总风量的计算 矿井总风量的计算 矿井的总风量 应按采煤 掘进 硐室及其他地点实际需要风量的总和计算 矿井的总风量 应按采煤 掘进 硐室及其他地点实际需要风量的总和计算 Q Qm m Q Qwt wt Q Qht ht Q Qrt rt Q Qot ot K KWZWZ 式中 式中 Q Qwt wt 采煤工作面和备用工作所需风量之和 采煤工作面和备用工作所需风量之和 m m3 3 min min Q Qht ht 掘进工作面所需风量之和 掘进工作面所需风量之和 m m3 3 min min Q Qrt rt 硐室所需风量之和 硐室所需风量之和 m m3 3 min min Q Qot ot 其他用风地点所需风量之和 为以上工作面所需风量的总和的其他用风地点所需风量之和 为以上工作面所需风量的总和的 3 3 m m3 3 min min K KWZ WZ 采区风量备用系数 包括采区漏风和配风不均匀等因素 该值应从实采区风量备用系数 包括采区漏风和配风不均匀等因素 该值应从实 测和统计中求得 一般取测和统计中求得 一般取 1 21 2 1 251 25 矿井容易时期 矿井容易时期 西翼容易 西翼容易 Q Qwt wt 1153 1153 767 1920 767 1920 m m3 3 min min Q Qht ht 250 250 2 5002 500 m m3 3 min min Q Qrt rt 60 60 3 1803 180 m m3 3 min min Q Qot ot 1920 500 180 1920 500 180 3 3 78m 78m3 3 min min Q Q西容 西容 1920 500 180 781920 500 180 78 1 2 3214m1 2 3214m3 3 min min 东翼容易 东翼容易 Q Qwt wt 1153 1153 7 76767 355 355 22752275m m3 3 min min Q Qht ht 250 250 2 5002 500 m3 minm3 min Q Qrt rt 60 60 3 1803 180 m m3 3 min min QotQot 22752275 500 180 500 180 3 3 8989m3 minm3 min Q Q东容 东容 22752275 500 180 500 180 112112 1 2 1 2 36803680m3 minm3 min Q Q矿容 矿容 Q Q西容西容 Q Q东容东容 3214 3214 36803680 68946894 m3 minm3 min 矿井困难时期 矿井困难时期 西翼困难 西翼困难 Q Qwt wt 1153 1153 7 76767 19201920m m3 3 min min Q Qht ht 250 250 2 150 6502 150 650 m m3 3 min min 12 Q Qrt rt 60 60 3 1803 180 m m3 3 min min Q Qot ot 19201920 650 180 650 180 3 3 8383 m m3 3 min min Q Q西难 西难 19201920 650 180 650 180 8383 1 2 1 2 34003400m m3 3 min min 东翼困难 东翼困难 Q Qwt wt 1153 1153 7 76767 355 355 22752275 m m3 3 min min Q Qht ht 250 250 2 150 6502 150 650 m3 minm3 min Q Qrt rt 60 60 3 1803 180 m m3 3 min min QotQot 22752275 650 180 650 180 3 3 9393 m3 minm3 min Q Q东难 东难 22752275 650 180 650 180 9393 1 2 1 2 38383838 m3 minm3 min Q Q矿难 矿难 Q Q西难西难 Q Q东难东难 3400 3400 38383838 72387238m3 minm3 min 第二节第二节 矿井风量的分配矿井风量的分配 一 风量分配基本规律 一 风量分配基本规律 1 1 风量平衡定律 根据质量守恒定律 在单位时间内流入和流出一个节点的空气质量 风量平衡定律 根据质量守恒定律 在单位时间内流入和流出一个节点的空气质量 是相等的 由于矿井的空气不压缩 故可以用空气的体积质量来代替空气的质量流量 是相等的 由于矿井的空气不压缩 故可以用空气的体积质量来代替空气的质量流量 2 2 风压平衡定律 任一回路和网孔中的风流遵守能量守恒定律 回路或网孔中不同方 风压平衡定律 任一回路和网孔中的风流遵守能量守恒定律 回路或网孔中不同方 向风流的风压或阻力必须平衡和相等 向风流的风压或阻力必须平衡和相等 3 3 阻力定律 风流在通风网络中流动 绝大多数属于完全紊流状态 阻力定律 风流在通风网络中流动 绝大多数属于完全紊流状态 二 配风的原则和方法 二 配风的原则和方法 配风的原则是根据实际需要由里往外进行配风 先定井下采掘工作面 火药库 充配风的原则是根据实际需要由里往外进行配风 先定井下采掘工作面 火药库 充 电硐室等各用风地点所需的有效风量 再加上逆风流方向和各风路上允许的漏风量 得电硐室等各用风地点所需的有效风量 再加上逆风流方向和各风路上允许的漏风量 得 到矿井的总进风量 再加上因体积膨胀引起的风量 总进风量的到矿井的总进风量 再加上因体积膨胀引起的风量 总进风量的 5 5 得出矿井的总回风 得出矿井的总回风 量量 最后加上抽出式主要通风机井口和附属装置的允许外部漏风量 得出通过主要通风机最后加上抽出式主要通风机井口和附属装置的允许外部漏风量 得出通过主要通风机 的总风量 对于压入式通风的矿井 通过压入式主要通风机总风量即为矿井总风量与外的总风量 对于压入式通风的矿井 通过压入式主要通风机总风量即为矿井总风量与外 部漏风量之和 部漏风量之和 配给的风量必须符合配给的风量必须符合 规程规程 中有关规定 中有关规定 3 3 配风的依据 配风的依据 配风量必须符合配风量必须符合 规程规程 中下列有关规定 关于氧气 瓦斯 二氧化碳和其他有毒中下列有关规定 关于氧气 瓦斯 二氧化碳和其他有毒 有害气体安全浓度的规定 关于最高风速和最低风速的规定 关于采掘工作面和机电硐有害气体安全浓度的规定 关于最高风速和最低风速的规定 关于采掘工作面和机电硐 室最高温度的规定 关于冷空气预热的规定 关于空气中粉尘安全浓度的规定等 室最高温度的规定 关于冷空气预热的规定 关于空气中粉尘安全浓度的规定等 总之由于生产矿井的配风依据都可以通过实测确定 故只要细致地进行生产矿井的配总之由于生产矿井的配风依据都可以通过实测确定 故只要细致地进行生产矿井的配 风工作 就可以比较准确地进行风量的分配 风工作 就可以比较准确地进行风量的分配 四 矿井风量分配表四 矿井风量分配表 矿井风量分配表见下表矿井风量分配表见下表 2 12 1 和表和表 2 22 2 分为矿井通风容易时期和通风困难时期风量分分为矿井通风容易时期和通风困难时期风量分 配表 配表 第三节矿井通风阻力计算第三节矿井通风阻力计算 3 13 1 绘制通风系统