通风设计论文

目录1 引言11.1 设计背景11.2 目的意义12 设计原始资料22.1基本情况22.2相关参数23 矿井通风系统能力考察23.1 影响矿井通风系统能力的因素分析23.2 矿井通风能力合理核定33.2.1 矿井通风能力核定的依据和原则33.2.2 矿井通风能力核定方法43.3 矿井通风能力验证44 通风系统风量计算44.1 按井下同时工作的最多人数计算44.2 按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算54.3 采煤工作面需风量计算54.3.1 按瓦斯涌出量计算54.3.2 按工作面进风流温度计算54.3.3 按使用炸药量计算64.3.4 按工作人员数量计算64.3.5 按风速进行验算64.4 掘进工作面需风量计算64.4.1 按瓦斯涌出量计算64.4.2 按炸药量计算74.4.3 按局部通风机吸风量计算74.4.4 按工作人员数量计算74.4.5 按风速进行验算74.5硐室需风量计算84.6矿井总风量计算85 矿井通风总阻力计算86 矿井通风等积孔计算97 矿井主要安全技术措施107.1 安全技术措施：107.2 作业地点有关一通三防规定：117.3 降低风阻的措施117.3.1 降低井巷摩擦阻力的措施：117.3.2 降低局部阻力的措施12参考文献121 引言煤炭是我国工业可持续发展的重要保障。矿井通风系统设计和网络优化的研究，无论对设计新矿井还是老井技术改造都会产生深远的影响，能为之带来重大的经济效益和社会效益，而且能够对矿井通风学科的发展做出贡献。它是矿井安全生产的需要，是提高矿井抗灾能力的需要，是确保矿井稳产、高产的需要，是提高矿井经济效益的需要，是确保我国能源安全的需要，是确保我国经济持续、快速、稳定发展的需要。1.1 设计背景煤矿安全规程规定，每个矿井必须有完整的合理的通风系统。一个良好的矿井通风系统是保证矿井安全高效生产的前提与基础。矿井通风系统是向作业点供给新鲜空气，排除污浊空气的通风网络、通风动力和通风控制设施等构成的工程体系，它对安全生产状况有全局性影响。而通风系统是否合理，与通风机装置的性能及与之匹配的井下网路系统有着密切的关系。要保证矿井通风系统处于良好的运行状态，就必须使矿井主要通风机在最佳工况点运行，就必须掌握全矿井井下通风网路中的各种通风基础技术参数。本次设计的题目：某矿通风工程设计，基于上述分析，此次设计将严格遵照规程所要求的进行。1.2 目的意义矿井通风系统设计是矿井设计的主要内容之一，是反映矿井设计质量和水平的关键因素之一，它不仅关系着矿井建设速度、投产时间、基建投资的多少，而且对矿井投入生产后的生产面貌和经济效益有长远影响。生产矿井由于生产布局的变化、自然条件的影响以及生产能力的提高，必须进行矿井通风系统的改造。矿井通风系统改造是生产矿井改造的重要内容之一。因此，矿井通风系统的优化设计问题，备受矿井通风专业人员所关注。2 设计原始资料2.1基本情况本矿井采用中央并列式通风系统：副井进风、风井回风。矿井通风方式为抽出式。矿井采用4个立井开拓服务全井田，服务年限与矿井服务年限相当为11.7a，一个进风副立井，一个回风立风井。矿井采煤工作面采用全负压通风，由工作面运输顺槽进风，工作面轨道顺槽回风，工作面通风系统为U型。2.2相关参数井下同时工作的最多人数，76人，K取1.25；回采工作面：q采采煤工作面绝对瓦斯涌出量，平均0.57m3/min；Kc工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取2.0；进风流气温为21度；Sc采煤工作面的平均断面积，5.3m2；工作面长度为110m；35人劳动；掘进工作面：按照4个掘进工作面考虑风量，2个开拓煤巷掘进工作面，2个采区接替煤巷掘进工作面。煤巷掘进工作面瓦斯绝对涌出量，抽放后平均为0.18m3/min；次爆破最大炸药量 取A=8.5kg；按劳动定员为10人；掘进工作面风机额定风量为200m3/min；取S掘=5.3m2。硐室实际需风量：井下火药发放硐室：2m3/s；采区变电所配风：2m3/s；井下绞车房：2m3/s。其它用风地点所需风量：Q其它2m3/s3 矿井通风系统能力考察3.1 影响矿井通风系统能力的因素分析在矿井通风系统能力的影响因素有：通风网络结构、通风动力、主要巷的断面和完好状态以及网络与风机特性的匹配性。(1) 通风网络结构通风网络结构合理性决定风量分配。网络结构取决于采掘布局。空气在为进行生产或通风及其它特殊用途而掘出的井巷中流动，满足生产和安全的需要。空气流过的井巷就组成了矿井通风系统的通风网络。通风网络由通风巷道、通风构筑物组成。通风巷道按其位置在网络中的相互关系可分为并联巷道、串联巷道和角联巷道。(2) 通风动力矿井的通风动力有两大类，一类是主要通风机；另一类是局部通风机或辅助通风机。其中以主要通风机对通风系统稳定性的影响最大、最直接。矿井主要通风机分离心式和轴流式，它通过机械为矿井通风提供动力，一般为负压通风。(3) 井巷的断面及其完好状态通风巷道的断面积、支护形式、断面形状、长度以及井巷的变形程度对通风能力有较大影响。尤其是断面和完好程度。(4) 网络与风机特性的匹配性风机的工况点是由网络特性和风机特性所决定的。3.2 矿井通风能力合理核定矿井通风能力核定工作既是衡量矿井生产组织是否科学的标尺，又是遏止瓦斯事故发生的有效途径。随着煤矿技术和采煤方法的发展及采煤工作面单产的提高，一些煤矿每年的产量远远超过其矿井的设计能力，这对煤矿的安全生产无形中增加了不少隐患。煤矿通风是煤矿生产系统中最为重要的环节，通风系统能否满足井下工作地点用风的需要，直接关系到井下工作人员的安全。为了正确评价超设计能力生产矿井的通风系统状况，国家煤矿安监局探索出一条客观公正评价超设计能力生产矿井的通风系统评价方案，并得到了煤矿通风界专家权威的认可。3.2.1 矿井通风能力核定的依据和原则矿井通风能力核定的依据：(1) 最新版本煤矿安全规程、煤矿设计规范和上级主管部门有关风量计算方法的规定。(2) 以实际的网络结构和阻力特性为基础;矿井通风能力核定的原则是：模型和方法科学，依据和参数准确、符合实际、结果可靠，保证矿井安全生产。3.2.2 矿井通风能力核定方法矿井通风能力核定实质是计算矿井需风量的反演。因此，正确选择矿井风量的计算方法对实现以风定产至关重要。因此，矿井有两个以上通风系统时，应按照每一个通风系统分别进行通风能力核定，矿井的通风能力为每一通风系统通风能力之和。3.3 矿井通风能力验证(1) 矿井通风动力的验证。按照矿井主要通风机的实际特性曲线对通风能力进行验证，主要通风机实际运行工况点应处于安全、稳定、可靠、合理的范围内。(2) 可进行通风网络解算验证矿井通风能力的企业，在进行通风能力核定中，可按下限选取有关系数。通风网络解算时，要对矿井所有巷道进行阻力测定，利用矿井通风阻力测定的结果对矿井通风网络进行解算，验证通风阻力与主要通风机性能是否匹配，能否满足安全生产实际需要。(3) 用风地点有效风量验证。采用矿井内采区有效风量验证用风地点的供风能力，核查矿井内各用风地点的有效风量是否满足风量需要，井巷中风流速度、温度应符合煤矿安全规程规定。(4) 稀释瓦斯能力验证。利用瓦斯等级鉴定结果以及矿井瓦斯安全监测仪器仪表检测的结果，验证矿井通风稀释排放瓦斯的能力，各地点瓦斯浓度应符合煤矿安全规程的有关规定。4 通风系统风量计算4.1 按井下同时工作的最多人数计算式中：Q矿井总供风量，m3/min； N井下同时工作的最多人数； K矿井通风系数，取1.25； 4每人每分钟供风标准，m3/min/人。4.2 按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算式中：Q采采煤工作面实际需风量总和，m3/min；Q掘掘进工作面实际需风量总和，m3/min；Q硐独立通风硐室实际需风量总和，m3/min；4.3 采煤工作面需风量计算4.3.1 按瓦斯涌出量计算式中：Q采采煤工作面需风量，m3/min； q采采煤工作面绝对瓦斯涌出量，取两矿最大值0.57m3/min； Kc采煤工作面瓦斯涌出不均匀备用风量系数，取2.0。4.3.2 按工作面进风流温度计算式中： Vi回采工作面温度适宜风速，取1.0m/s； Sc回采工作面平均有效断面，该工作面为5.3m2； Kl工作面长度系数，取1.0;4.3.3 按使用炸药量计算 Q采=25Ac =258.5=212.5 m3/min式中：Ac采煤工作面一次使用最大炸药量，取Ac=8.5kg4.3.4 按工作人员数量计算 式中：nc采煤工作面同时工作的最多人数； 4每人每分钟供风标准，m3/min。根据煤矿安全规程规定，按采煤工作面最低风速0.25m/s，最高风速为4m/s的要求进行验算：回采面风量满足风速要求。4.3.5 按风速进行验算回采面风量满足风速要求。4.4 掘进工作面需风量计算4.4.1 按瓦斯涌出量计算式中：Q掘掘进工作面需风量，m3/min； q掘掘进工作面绝对瓦斯涌出量，按最大取0.18m3/min；Kd掘进工作面瓦斯涌出不均匀备用风量系数，取2.0。4.4.2 按炸药量计算式中：A掘进面一次爆破所用的最大炸药量，kg；取8.5 4.4.3 按局部通风机吸风量计算式中：Q局掘进工作面局部通风机额定风量，m3/min；根据局扇型号确定，JBT52型，11kW。4.4.4 按工作人员数量计算式中：nj掘进工作面同时工作的最多人数； 4每人每分钟供风标准，m3/min。根据以上四个方面工作面需风量的的综合计算，取其中的最大值作为该矿按掘进工作面的需风量，则该矿每个掘进工作面的需风量为：=36，212.5，279.5，40max=279.5m3/min即该矿两个掘进工作面需风量取为279.5m3/min。4.4.5 按风速进行验算根据煤矿安全规程规定，按最低、最高风速0.25m/sV掘4m/s的要求进行验算：因该矿掘进均为煤巷，故按以下进行验算：满足风速要求。4.5硐室需风量计算井下火药发放硐室：2m3/s；采区变电所配风：2m3/s；井下绞车房：2m3/s。其它用风地点所需风量：Q其它2m3/s 总计 Q=2+2+2+2=8 m3/s4.6矿井总风量计算 式中 K=1.25 矿井总需风量为46.2m3/s。5 矿井通风总阻力计算矿井通风负压按下式计算：式中：h矿井通风负压，Pa；巷道摩擦阻力系数，NS2/m4；L巷道长度，m；P巷道周界长度，m；Q巷道通过的风量，m3/s；S巷道净断面面积，m2。通风容易时期和困难时期负压计算见表1和表2。6 矿井通风等积孔计算容易时期：困难时期： 计算结果，矿井容易时期和困难时期等积孔均在1.420之上，表明矿井在通风通风难易程度均为困难。通风容易时期阻力计算表1序号巷道名称支护方式aU(m)L(m)S(m )Q(m /s)V(m/ s)H（Pa）1副井（3.5）砌碹0.003611.0110.09.62353.657.662井底车场锚喷0.00110.5188.07.7314.032.003轨道下山锚喷0.00110.9180.08.3313.727.374轨道下山锚喷0.00110.9250.78.3364.351.415炮采工作面进风巷锚喷0.0019.460.06.3121.92.056运输顺槽U型钢0.00279.41360.05.3122.3176.957工作面金属支架0.0059.3120.05.2122.329.728轨道顺槽U型钢0.00179.41334.05.3122.3109.289炮采工作面回风巷锚喷0.0019.426.06.3121.90.8710皮带下山锚喷0.00110.9316.68.3364.364.9211总回风巷锚喷0.00110.974.88.3435.221.8812总回风巷锚喷0.00110.991.08.3455.429.1613风井（2.6）砌碹0.00048.2111.05.3457.826.2514合计629.2515另加10%的局部阻力692.175通风困难时期阻力计算表2 序号巷道名称支护方式aU(m)L(m)S(m )Q(m /s)V(m/ s)H（Pa）1副井（3.5）砌碹0.003611.0110.09.62353.657.662井底车场锚喷0.00110.5188.07.7314.032.03轨道下山锚喷0.00110.9180.08.3313.727.374轨道下山锚喷0.00110.9348.18.3364.371.385+50m车场锚喷0.00110.5120.07.7364.727.546+50m轨道大巷锚喷0.00110.5706.07.7364.7162.047轨道下山锚喷0.00110.9390.08.3344.171.338炮采工作面进风巷锚喷0.0019.430.06.3121.91.029运输顺槽U型钢0.00279.41248.05.3122.3162.3710工作面金属支架0.0059.3120.05.2122.329.7211轨道顺槽U型钢0.00179.41209.05.3122.399.0412炮采工作面回风巷锚喷0.0019.435.06.3121.91.1913皮带下山锚喷0.00110.9280.08.3344.151.2114+50m胶带大巷锚喷0.00110.9920.08.3364.3188.6515皮带下山锚喷0.00110.9498.98.3364.3102.316总回风巷锚喷0.00110.974.88.3435.221.8817总回风巷锚喷0.00110.991.08.3455.429.1618风井（2.6）砌碹0.00048.2111.05.3457.826.25 19加10局阻116.2 20合计1278.327 矿井主要安全技术措施7.1 安全技术措施：防瓦斯：瓦斯检测人员对工作面每班不少于二次瓦斯检测，采煤工作面要严格执行“一炮三检”制度。上下巷道金属棚不得滞后切顶线3米，防止瓦斯积聚。保证工作面有足量的风。只许用发炮器放炮，禁止其他方式放炮。防煤尘：每个炮眼装有水炮泥，下井人员要带好口罩。工作面进、回风巷要有消尘水，并定期冲洗巷道内的积尘。道溜子转载点要安装消尘水，停溜子时要关闭开关。防火灾：工作面电缆选用阻燃型。检修电器设备，严禁带电作业，严禁打开开关合闸，严禁用其他金属代替保险丝。失效、变质的雷管、炸药不准使用。不许放“糊炮”。检测继电器严禁甩掉；用好电煤钻综合保护。经常检查减速器，加好润滑油。防冒顶：加强工作面规程质量管理。泵站压力输出达到15Mpa乳化液浓度为%。不试压的支柱不下井，对失效、未检修的的支柱禁止使用。风巷备用支柱不少于工作面总数的%。防水：每班必须清理水沟，防止积水。要控制好运道和机组的消尘水。作到停机关水。工作面移溜头、溜子尾要停机、停溜，移完后要及时打好压顶，方可开机和开启溜子；移溜时，支撑点要选择牢固，松动的支柱要打好。锚链的固定螺丝要牢靠，加宿槽板、扎链条不许摘飞钩，要使用刹车；中部换槽板必须闭锁开关，人员要在上方操作，下方米内不许有人作业，松开溜子头机组锚连时，先固定好溜头架，防止下滑伤人。改动支坚持“先支后撤”的原则。过渡斗口必须安装格筛。防机电运输事故：检修或更换电器设备要切断电源，闭锁磁力开关或分段开关，挂上“有人作业，严禁送电”的牌子，并标明时间。采用运道运支柱或钢梁，每三块刮板放一根，运槽板必须放妥当，后方要求有人看护，防止倒地挂倒棚子。溜子刮板、螺丝齐全、刹车完好，减速器及时加油，损坏的槽板、尾滚子、头尾架要及时更换。移动运道和风巷开关，必须切断电源。电缆要消灭“鸡爪子、羊尾巴、明接头”，电缆接头必须采用冷补。更换机组和溜子部件，必须抬棚，起吊时，下方必须无人。7