矿井通风工程设计

1、1.设计题目22.设计原始材料23.矿井通风系统33.1矿井通风系统的选择33.2矿井通风系统的要求34.2.1回采工作面所需风量的计算54.2.2掘进工作面所需风量的计算64.2.3硐室实际所需风量及其他用风地点所需风量74.2.4矿井总风量计算75.矿井阻力计算85.1矿井总阻力96.等积孔计算97.灾害预防及安全装置10 7.1瓦斯预防107.2爆炸预防117.3火灾防治127.4矿尘防治127.5矿山防水131.设计题目：某矿通风工程设计2.设计原始材料： 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

2、为11.7a，一个进风副井，一个回风立井。矿井采煤工作面采用全面负压通风，由工作main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。（1） 井下同时工作的最多人数，76人，K取1.25；（2） 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；（3） 掘进工作面：按照四个掘进工作面考虑风量，两个开拓煤巷掘进工作面，两个采取接替煤巷掘进工作面。煤巷掘金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

3、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；（4） 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。（5） 其他用风地点所需风量：。3.矿井通风系统 矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，其设计合理与否对全矿井的安全生产及经济效益具有长期而重要的影响。3.1矿井通风系统的选择矿井通风系统应根据矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土壤厚度、井田面积、地温、矿井瓦斯涌出量、煤层自燃倾向性等条件，在确保矿井安全、兼顾中、后期生产需要的前提下，通过对多个可行矿井通风系统方案进行技术经济比

4、较后确定。中央式通风系统具有井巷工程量少、初期投资省的优点。因此矿井初期宜优先采用，有煤与瓦斯突出危险的矿井、高瓦斯矿井、煤层易自燃的矿井及有热害的矿井，应采用对角式或分区对角式通风；当井田面积较大时，初期采用中央式通风，逐步过渡为对角式或分区对角式。矿井通风方法一般采用抽出式。当地形复杂、露头发育老窖多、采用多风井通风有利时，可采用压入式通风。 3.2矿井通风系统的要求（1） 每一个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，必须布置在不受的粉尘、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，如果兼作进风井使用，必须采取

5、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直接近，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人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，回风风流应引人回风巷。3.3确定矿井通风系统 根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产需要等条件，提出多个技术上可行的方案，通过优化或技术

6、经济比较后确定矿井通风系统。矿井通风系统应具有较强的抗灾能力，当井下一旦发生灾害性事故后所选择的通风系统能将灾害控制在最小范围，并能迅速恢复正常生产。4.矿井风量计算4.1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4m3 （2）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。4.2矿井需风量的计算 井下同时工作的最多人数为76人； Q=4*76=304m3/min 4.2.1回采工作面所需风量的计算 回采工作面的风量应该按照下列因素分别计算，取其最大值。 （1）按瓦斯涌出量计算 Q采=0.57m3/mi

7、n Kc=2.0 Qw=100*Q采*Kc=100*0.57*2.0=114m3/min （2）按工作面进风流温度计算 进风流温度为21; 由表一可得Vw=1.0m/s; Sc=5.3m2; 工作面长度为110m，有表二可得Kw=1.0； Qw=60*Vw*Sc*Kw=60*1*5.3*1=318m3/min （3）按工作人员计算 回采工作面劳动人数为35人； Qw=4*nw=4*35=140m3/min （4）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： Qw60*0.25*Sw=60*0.25*5.3=79.5m3/min 按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量： Qw60*4

8、*Sw=60*4*5.3=1272m3/min回采工作面所需风量为318m3/min。4.2.2掘进工作面所需风量的计算 煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面的风量，应按下列因素分别计算，取其最大值。（1） 按瓦斯涌出量计算 煤巷掘进工作面瓦斯绝对涌出量，抽放后平均为0.18m3/min； 掘进工作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量系数Kgh=2.0； Qh100*Qgh*Kgh=100*0.18*2=36m3/min（2） 按炸药量计算 次爆破最大炸药量Ah=8.5Kg； Qh=25*Ah=25*8.5=212.5m3/min（3） 按局部通风机吸风量计算 掘进工作面风机额定风量为200m3/min; 局

9、部通风机吸循环风的风量系数Kbf=1.2； Qh=Qhf*Khf=200*1.2=240m3/min（4） 按工作人员数量计算 掘进工作面劳动人数为10人； Qh=4*nh=4*10=40m3/min（5） 按风速进行验算 按最小风速验算，各个岩巷掘进工作面最小风量： Qh60*0.15*Sh=60*0.15*5.3=47.7m3/min 各个煤巷或半煤岩巷掘进工作面的最小风量： Qh60*0.25*Sh=60*0.25*5.3=79.5m3/min 按最高风速验算，各个掘进工作面的最大风量： Qh60*4*Sh=60*4*5.3=1272m3/min掘进工作面所需风量为240m3/min。4

10、.2.3硐室实际所需风量及其他用风地点所需风量 井下火药发放硐室：2m3/s=120m3/min; 采区变电所配风：2m3/s=120m3/min; 井下绞车房：2m3/s=120m3/min; 硐室所需风量Qd=120*3=360m3/min 其他用风地点所需风量：2m3/s=120m3/min;4.2.4矿井总风量计算 Qm=Km*(Qwt+Qht+Qrt+Qot)式中：Km为考虑矿井通风系数，包括内部漏风和分配不均匀等因素。 根据采矿工程设计手册可知： 当采用压入式或中央并列式通风时 Km=1.201.25 当采用中央分列式或混合式通风时 Km=1.151.20 当采用对角式或分区式通风

11、时 Km=1.101.15本矿井采用中央并列式通风，取1.2； 容易时期： Q=1.1*（318+240+360+120）=1141.8m3/min=19.03m3/s 困难时期： Q=1.2*（318+240+360+120）=1245.6m3/min=20.76m3/s5.矿井阻力计算 通风容易时期阻力计算表序号巷道名称支护方式aU(m)L(m)S(m)Q(m)V(m/s)H(Pa)1副井砌喧0.003611.0110.09.62353.65.9942井底车场锚喷0.00110.5188.07.7314.04.1553轨道下山锚喷0.00110.9180.08.3313.73.2984轨道

12、下山锚喷0.00110.9250.78.3364.36.1765炮采工作面进风巷锚喷0.0019.460.06.3121.90.3256运输顺槽U型钢0.00279.41360.05.3122.333.3867工作面金属支架0.0059.3120.05.2122.35.7158轨道顺槽U型钢0.00179.41334.05.3122.320.6199炮采工作面回风巷锚喷0.0019.426.06.3121.90.14110皮带下山锚喷0.00110.9316.68.3364.37.82211总回风巷锚喷0.00110.974.88.3435.22.63712总回风巷锚喷0.00110.991.

13、08.3455.43.51313风井砌碹0.00048.2111.05.3457.84.95214合计98.73315另加10%的局部阻力9.8733 通风困难时期阻力计算表序号巷道名称支护方式aU(m)L(m)S(m)Q(m）V(m/s)H(Pa)1副井砌碹0.003611.0110.09.62353.65.9942井底车场锚喷0.00110.5188.07.7314.04.1553轨道下山锚喷0.00110.9180.08.3313.73.2984轨道下山锚喷0.00110.6348.18.3364.38.6005+50m车场锚喷0.00110.5120.07.7364.73.5776+5

14、0m轨道大巷锚喷0.00110.5706.07.7364.721.0447轨道下山锚喷0.00110.9390.08.3344.18.5948炮采工作面进风巷锚喷0.0019.430.06.3121.90.1629运输顺槽U型钢0.00279.41248.05.3122.330.63710工作面金属支架0.0059.3120.05.2122.35.71511轨道顺槽U型钢0.00179.41209.05.3122.318.68712炮采工作面回风巷锚喷0.0019.435.06.3121.90.18913皮带下山锚喷0.00110.9280.08.3344.16.17014+50m胶带大巷锚喷

15、0.00110.9920.08.3364.322.72915皮带下山锚喷0.00110.9498.98.3364.312.32616总回风巷锚喷0.00110.974.88.3435.22.63717总回风巷锚喷0.00110.991.08.3455.43.51318风井砌碹0.00048.2111.05.3457.84.9521合计162.979另加10%的局部压力16.29795.1矿井总阻力 容易时期H=98.933Pa 困难时期H=162.979Pa6.等积孔计算 等积孔就是用一个与井巷或矿井风阻相当的理想孔的面积值来衡量井巷通风的难易程度的抽象概念。它是反映井巷或矿井通风阻力和风量一

16、寸关系的数值。等积孔越大，表示其通风越容易，反之。等积孔越小，表示通风越困难。矿井通风计算公式见表。 矿井种类计算公式符号注释单台通风机矿井A=1.19Q/hA-等积孔面积，m2；Q-风量，m3/s；h-风压，Pa；双台通风机矿井A1=1.19Q1/h1A2=1.19Q2/h2A总=1.19（Q1+Q2）Q1h1+Q2h2/Q1+Q2A1、A2-量风机之间的等积孔，m2；Q1、Q2-两风机之间的风量，m3/s；h1、h2-两风机之间的风压，Pa；多台通风机矿井An=1.19Qn/hnA总=1.19Q总3/2/An-风机n之间等积孔，m2；Qn-风机n之间风量，m3/s；Hn-风机n之间风压，P

17、a;A总-矿井总等积孔，m2；Q总-矿井总风量，m3/s；Q-多风机中每台风机的风量，m3/s;Hi-多风机中每台的风压，Pa；因为本矿井选择的是一台通风机，所以选择A=1.19Q/h公式容易时期：A=1.19*19.03/98.733=2.3m2困难时期：A=1.19*20.76/162.979=1.9m2 矿井通风阻力等级分类等积孔风阻（N*S2/m8)矿井通风阻力等级通风难易程度1.416大阻力矿井难121.4160.354中阻力矿井中20.354小阻力矿井易7.灾害预防及安全装置 7.1瓦斯预防 区域性防突措施 开采保护层预抽煤层瓦斯探明煤层的赋存状况和地质构造局部防突措施 松动爆破钻

18、孔排放瓦斯水力冲孔金属骨架超前钻孔超前支架卸压槽煤体固化安全防护 在有突出煤层的采区必须设置采区避难所。 掘进工作面进风侧必须设置至少两道牢固可靠的反向风门，防止突出时瓦斯逆流进入进风系统。 为了降低爆破诱发突出的强度，爆破前可在工作面安设金属、矸石或木垛等构成的挡栏。 井巷揭穿突出煤层和突出煤层的炮掘、炮采工作面都必须采区远距离爆破安全防护措施，远距离爆破时，回风系统必须停电、撤人。7.2爆炸预防 瓦斯爆炸必须同时具备三个条件：瓦斯浓度在爆炸范围内；高于最低能量点的热源存在的时间大于瓦斯的引火感应期；瓦斯-空气混合气体中的氧气浓度大于12%。防止瓦斯积聚 搞好通风；及时处理局部积存的瓦斯；抽放瓦斯；经常检查瓦斯的浓度和通风状况防止瓦斯引燃7.3火灾防治 火灾时矿井或煤田较为常见的灾害之一。防止火灾的产生 防止时空的高温热源产生或存在。 尽量不用或者少用可燃材料，不得不用时应与潜在的热源保持一定的安全距离。 防止产生机电火灾。 防止摩擦引燃。 防止高温热源和火花与可燃物相互作用。防止火灾蔓延的措施 在适当的位置建造防火门，防止火灾事故扩大。 每个矿井地面和井下都必须设立消防材料库。 每一个矿井必须在地面设置消防水池，在井下设置消防管路系统。