矿井通风课程设计

1、河南理工大学采矿工程专业本科矿井通风课程设计说明书姓名：学号：学院：能源科学与工程班级：指导教师：王兵建职称：副教授二.二.年六月?矿井通风?课程设计评阅参考标准工程分值参考标准优秀良好中等及格不及格评分设计态度20刻苦努力,态度认真,遵守纪律,按时完成设计.20-1817-1615-1413-1211-0技术水平与实际能力40设计方案合理、理论分析与计算正确,动手水平、分析水平较强.40-3635-3231-2827-2423-0设计说明书标准25设计说明书及插图绘制标准,文字流畅,书写工整或打印成文25-2322-2019-1716-1514-0根底理论与专业知识15对问题能做合理分析,反

2、映出很好的掌握了矿井通风根底理论与专业知识.15-1413-1211-1098-0评分合计从2021年6月10日到2021年6月23日,进行课程设计.本次的通风课程设计极大得锻炼了我对所学知识的运用,提升了我的学习水平.和同学讨论问题,加深了对通风知识的理解.此次课程设计的根本条件是单一煤层,倾角18°,煤层平均厚度,为田级自燃煤层,相对瓦斯涌出量为10m3/t,煤尘有爆炸危险.此次课程设计的矿井开采设计根底参数是立井单水平上下山开拓,用竖井主要石门开拓,在底板岩层中开掘岩石大巷,双翼采区准备,根据“一井一面布置生产,采掘比为1:2.一个主井,一个副井,一个风井,都为立井.分为8个采

3、区.采煤方法为走向长壁综合机械化采煤.采场主要支护设备是单体液压支柱.经过课程设计,通风容易时期矿井总风量为4063m3/min,综采工作面风量通风困难时期矿井总风量为m3/min.综采工作面风量s,掘进工作面风量13nn/s.主要通风机选型结果为BDNo22型轴流式通风机.主要问题是对课本知识掌握不熟练,尤其是通风机选型这里,经过很长时间才选好.做到一些设计工程时,要翻阅很多资料,尤其是找课本或者是上网查找,因此也极大得锻炼了我的动手水平.此次课程设计可能还有一些设计的不完善的地方,还请老师指正.建议就是老师可以多做一些指导和答疑,帮助同学们更好得完成课程设计；同学们上课要认真学习,尤其是通

4、风机选型的内容,努力学好通风课程,做好课程设计.目录第一章矿井概况煤层地质特征单一煤层,倾角18°,煤层平均厚度,为田级自燃煤层,相对瓦斯涌出量10m3/t,煤尘有爆炸危险.井田范围设计第一水平深度540m,走向长度L为7260倾斜长度1600m矿井生产任务设计年产量A为60万t.矿井开拓与开采立井单水平上下山开拓,用竖井主要石门开拓,在底板岩层中开掘岩石大巷,双翼采区准备,根据“一井一面布置生产,采掘比为1:2.一个主井,一个副井,一个风井,都为立井.分为8个采区,采煤方法为走向长壁综合机械化采煤.采场主要支护设备是单体液压支柱.井下同时工作的最多人数为200人,330天工作日.采

5、煤工作面温度取22Co采煤工作面同时工作的最多人数为50人.采煤工作面绝对瓦斯涌出量m3/min,掘进工作面绝对瓦斯涌出量m3/min.回风井不做提升用.矿井通风方式设计通风方式为两翼对角式,通风方法为抽出式.阻力最大和最小时自然风压分别为50Pa和150Pa.主要通风机装置含风碉阻力取120Pa局部井巷尺寸及支护情况表1-1井巷尺寸及支护情况井巷名称井巷特征及支护情况断面积m2长度m副井圆形,罐笼,有梯子间,直径,混凝土宿井底车场巷道拱形,混凝土宿,壁面抹浆16主要运输石门拱形,混凝土宿,壁面抹浆16200主要运输巷拱形,混凝土宿,壁面抹浆16轨道上山拱形,料石4宣14皮带上山拱形,14工作

6、面平巷梯形,锚杆,巷道宽度X3采煤工作面矩形,液压支架,控顶距,综采150回风石门梯形,锚喷840主要回风大巷拱形,混凝土宿,壁面抹浆8回风井混凝土宿(不平滑),风井直径D=4m第二章通风系统的选取矿井通风拟定原那么和要求矿井通风拟定原那么选择矿井通风系统的因素较多,只要抓住起决定作用的主要因素,同时注意其它因素,进行全面分析,就有可能选定比拟合理的通风系统.拟定矿井通风系统应严格遵循平安可靠、投产较快、出煤较多,通风基建费用和经营费用之总和最低以及便于治理的原那么.(1)矿井通风网路结构合理；集中进、回风线路要短,通风总阻力要小,多阶段同时作业时,主要人行运输巷道和工作点上的污风不串联.(2

7、)内外部漏风少.(3)通风构筑物和风流调节设施及辅助通风机要少.(4)充分利用一切可用的通风井巷.使专用通风井巷工程量最小.(5)通风动力消耗少,通风费用低.为使拟定的矿井通风系统平安可靠和经济合理,必须对矿山作实地考查和对原始条件作细致分析.拟定通风系统的根本要求(1)每个矿井和阶段水平之间都必须有两个平安出口.(2)进风井巷与采掘工作面的进风流的粉尘浓度不得大与mg/m.(3)新设计的箕斗井和混合井禁止作进风井,已作进风井的箕斗井和混合井必须采取净化举措,使进风流的含尘量到达上述要求.(4)主要回风井巷不得作人行道,井口进风不得受矿尘和有毒有害气体污染,井口排风不得造成公害.(5)矿井有效

8、风量率应在60%以上.(6)采场、二次破碎巷道和电耙道,应利用贯穿风流通风,电耙司机应位于风流的上风侧,有污风串联时,应禁止人员作业.(7)井下破碎碉室和炸药库,必须设有独立的回风道.(8)主要通风机一般应设反风装置,要求10min内实现反风,反风量大于40%.选择通风系统时,应根据矿体赋存条件和开采特点,拟定几个可行方案进行详细的技术经济比拟,择优选出.矿井通风方式的选取(1)矿井通风方式的选取原那么投产较快,出煤较多、平安可靠、技术经济指标合理等.(2)矿井通风方式的选取方法根据矿井设计生产水平、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、矿井瓦斯涌出量、煤层自燃倾向性等条件,在保证矿井平安

9、、兼顾中、后期生产需要的前提下,通过对多种个可行的矿井通风系统方案进行技术经济比拟后确定.一般,中央式井巷工程量少,初期投资省,矿井初期宜优先选用,突出、高瓦斯、煤层自燃及有热害的矿井,应采用对角式或分区式通风；当井田面积较大时,初期可采用中央式,逐步过渡到对角式或分区式通风.(1)中央并列式(2)中央边界式(中央分列式)图2-1图2-2(3)两翼对角式(4)分区对角式图2-3图2-4(5)分区式(区域式)(6)混合式图2-52-6矿井通风方式的优缺点以及选取矿井通风方式的优缺点表2-1通风方式优点缺点适用条件1中央式T中央并列式进、回风井均布置在中央工业广场内,地面建筑和供电集中,建井期限较

10、短,员通,初期投资少,出煤快,护井煤柱较小.矿井反风容易,便于治理.风流在井下的流动路线为折返式,风流线路长,阻力大,井底车场漏风大.工业广场受主要通风机噪声的影响和回风流的污染.适用于煤层倾角大埋藏深井出走向长度小于4km,瓦斯与自燃发火都/、严重的矿井.中央分列式通风阻力较小,内部漏风较小.工业广场不受主要通风机噪生的影响及回风流的污染.风流在井下的流动路线为折返式,风流线路长,阻力适用于煤层倾角较小埋藏较浅,井出走向长度小大,瓦斯与自燃发火比拟严重的矿井.对角式两M对角式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.平安出口多,抗灾能力强,便于风量调节,矿井风压比拟稳定.工

11、业广场不受主要通风机噪生的影响及回风流的污染.井筒平安煤柱压煤较多.初期投资大,投产较晚.煤层走向大于4km,井型较大,瓦斯与自燃发火比拟严重的矿井.或低瓦斯矿井,煤层走向较长,产量较大的矿井.分区对角式每个米区后独立的通风路线,互不影响,便于风量调节,平安出口多,抗灾水平强,建井工期短,初期投资少,出煤快.占用场地多,治理分散,矿井反风困难.煤层埋藏浅,或因地表起伏较大,无法开掘总回风巷.表2-1续表区既可改善通风条件,又能利通风设备多,治理分散.井出面积大,储里丰域用风井准备采区,缩短建井工期富,或瓦斯含量大的大式风流线路短,阻力小.漏风少网型矿井.路简单,风流易于限制,便于主要通风机的选

12、择.混合式回风井数量较多,通风水平大,布置较灵活,适应性强.通风设备较多井出范围大,地质和地面地形复杂,或广量大,瓦斯涌出里人的矿井.矿井通风方式的选取(1)技术性比拟由于煤层属于缓斜煤层,相对瓦斯涌出量为10mVt,煤尘有爆炸危险.深度540m,走向长度为7260m,较长,走向长度大于4km,不适用于中央式；对角式、区域式、混合式在技术上都可以考虑.(2)经济性比拟经济性上,区域式、混合式掘进巷道的工程量较大,施工费用较高,可以考虑对角式.综合考虑,井田的走向长度不是特别大,选择两翼对角式比拟合适.矿井通风方法的选择矿井主要通风方法有抽出式、压入式、压抽混合式.(1)抽出式风机安装在回风井口

13、,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,井下风流的压力提升,比拟平安.漏风量小,治理简单,适应性广(2)压入式风机安设在入风井口,井下高于当地大气压的正压状态在冒落裂隙通达地面时,井下采区的有害气体通过塌陷区向外漏出.当主要通风机因故停止运转时,井下风流的压力降低.(3)混合式在入风井口设一风机做压入式工作,回风井口设一风机做抽出式工作.通风系统的进风局部处于正压,回风局部处于负压,工作面大致处于中间,其正压或负压均不大,采空区通连地表的漏风因而较小.其缺点是使用的通风设备多,治理复杂.矿井通风方法的选择矿井通风方法一般采用抽出式.当地形复杂、露头发育老窑

14、多、采用多风井通风有利时,可采用压入式通风.综合考虑,选择抽出式通风.采区通风系统采区内一般布置三条上山,一条为运输上山,一条为轨道上山,一条专用回风上山.瓦斯涌出量小的小煤矿可布置两条上山,采区相对瓦斯涌出量为10m3/t,这里采用三条上山.图2-7采煤工作面上行风与下行风(1)上行通风与下行通风是指进风流方向与采煤工作面的关系而言.当采煤工作面进风巷道水平低于回风巷时,采煤工作面的风流沿倾斜向上流动,称上行通风.(2)上行风与下行风优缺点下行风的方向与瓦斯自然流向相反,二者易于混合且不易出现瓦斯分层流动和局部积存的现象.上行风比下行风工作面的气温要高.下行风比上行风所需要的机械风压要大；下

15、行风在起火地点瓦斯爆炸的可能性比上行风要大.图2-8(a)为上行通风(b)为下行通风由于煤层为田级自燃煤层,不倾向自燃,为了减少出现瓦斯分层流动和局部积存现象,所以采用下行通风.工作面通风系统(1)、U型与Z型通风系统(2) Y型、W®- 3)、H型通风系统图2-9U型布置方便,通风简单,漏风量小,瓦斯、煤炭自然方向与风流方向一致,有利于降低工作面瓦斯浓度.通过进行经济技术和平安效果比拟后,工作面通风系统选用U型通风系统.第三章矿井风量计算与分配矿井通风计算原那么矿井需风量,按以下要求分别计算,并必须采取其中最大值.- 1)按井下同时工作最多人数计算,每人供应风量不得少于4n3/mi

16、n;- 2)按采煤、掘进、碉室及其他实际需要风量的总和进行计算.矿井需风量的计算按采煤、掘进、碉室及其他实际需要风量的总和进行计算.采煤工作面需风量的计算采煤工作面的风量应该按以下因素分别计算,取其最大值.(1)按瓦斯涌出量计算：=100XXk式中-第i个工作面需风量,m/min;- -绝对瓦斯涌出量：单位时间内涌出的瓦斯体积,nVmin;k-采煤工作面因瓦斯涌出不均匀而取的备用风量系数,通常机采工作面取炮采工作面取,这里取.=100xx=/min(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.具进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算.表3-1采煤工作面空气温度与风速对应表表3-2

17、采煤工作面长度风量系数表采煤工作面进风流气温C米煤工作囿风速m/s<15采煤工作面长度m工作面长度风量系数k<1515-18采煤工作面的需要风量按下式计算：=60xxx式中-第i个采煤工作面风速,取s- -第i个采煤工作面的有效通风断面,取最大和最小控顶时有效断面的平均值,m- -第i个采煤工作面长150m取=(+)/2XHXK式中：-最大控顶距,取- -最小控顶距,取H-工作面平均采高,H=3mK-工作面有效断面系数,K=那么:=(+)/2X3X=m2=60xxx=min(3)按工作人员数量计算Qi=4Xnwi式中4-每人每分钟应供应的最低风量,nVminnwi-采煤面同时工作的

18、最多人数,个,取50人.Qi=4X50=200m3/minQwi三60XXSwi=(4)按风速进行验算按最低风俗验算各个采煤工作面的最小风量:RT/min按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：Qi三60x4xSvi=m3/min综上,采煤工作面的风量取/min掘进工作面需风量的计算煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面的风量,应按以下因素分别计算,取其最大值.(1)按瓦斯涌出量计算：Qdi100qgdikgdi式中Qd-第i个掘进工作面的需风量,R/min；qgdi-第i个掘进工作面的平均绝对瓦斯涌出量,m3/minkgdi-第i个掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,通常取,取Qdi=100xx=

19、m3/min(2)按炸药量计算：Qi25%式中25-使用1kg炸药的供风量,m/minA-掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量,取15kg3Q=25X15=375m3/min(3)按工作人员数量计算：Qhi=4xN式中ndi-第i个掘进工作面同时工作的最多人数,取30Qi=4X30=120nVmin(4)按局部通风机吸风量计算：QiQfikhfi式中：Qi-第i个掘进工作面需要风量,RT/minQl-第i个掘进工作面同时运转的局部通风机额定风量的和,-3_取300m/minkhfi-为预防局部通风机吸循环风的风量备用系数,一般取一,进风巷道无瓦斯涌出时取,有瓦斯涌出时取,取3Qfi=300x=3

20、90m/min(5)按风速进行验算各个煤巷或半煤岩巷掘进工作面的最小风量：Qhi三60XxSdi=60xxx3=m3/min按最高风速验算,各个掘进工作面的最大风风量：3Qi三60x4XShi=60X4xx3=2520m/min所以,一个掘进工作面所需风量为390m3/min碉室需风量根据?煤矿平安规程?有关规定,可取各碉室需风量：变电所150nVmin;爆破材料库100m/min;绞车房150nVmin;清理水仓80nVmin;水泵房200mVmin;撒煤碉室80nVmin;检修碉室120nVmin.矿井总风量计算矿井的总进风量,应按采煤、掘进、碉室及其他地点实际需要风量的总和：a(QtQt

21、Q)km式中Et-采煤工作面和备用工作面所需风量之和,/minEQt-掘进工作面所需风量之和,780m3/minZQt-碉室所需风量之和,880m3/minkm,-通风系统(内部漏风和配风不均匀)备用系数,宜取,取通风容易时期：Q=(+780+88.X=4063m3/min通风困难时期：Q=(+780+880+150x=m3/min矿井风量的分配风量分配原那么(1)分配到各用风地点(包括回采面、掘进面、碉室等)的风量应不低于所计算出的需风量.(2)为维护巷道,预防坑木腐烂,金属锈蚀,以及行人平安等,所有巷道都应分配一定风量.(3)风量分配后,应保证井下各处瓦斯浓度,有害气体浓度,风速等满足?煤

22、矿平安规程?的各项要求.风量分配表表3-3时期用风地点供风量m3/s相同用风地点个数总风量m/s容易时期综采工作面1掘进工作面213胴室1困难时期综采工作面1掘进工作面213胴室1第四章矿井通风阻力计算矿井通风阻力计算原那么(1)矿井通风的总阻力,不应超过2940Pa.(2)矿井井巷的局部阻力,新建矿井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%T算.矿井通风阻力的计算通风阻力的计算方法根据风流经过巷道时产生阻力的方式不同,可分为摩擦阻力和局部阻力.由上述原那么可知,摩擦阻力一般占矿井通风总阻力的90%局部阻力占10%摩擦阻力可按下式计算：hfi=%ixLixUixQi2/S

23、i3式中hfi-第i个井巷摩擦阻力,Pa%i-摩擦阻力系数,NS/m4;Li-第i个井巷的井巷长度,mUi-巷道净断面周长,mQ-第i个通风井巷风量,m/s;Si-井巷净断面积,m2同时,由于外部漏风,所以通过主要通风机装置的风量一定大于矿井所需的总风量.根据实际生产经验,风井无提升任务,外部漏风系数取,即风碉风量为风井风量的倍.沿最大的阻力路线分别计算通风容易时期和困难时期的通风阻力通风容易时期总阻力：hme1.1hfe通风困难时期总阻力：hmd1.1hfd其中hme一通风容易时期总阻力,pa;hfe-通风容易时期总摩擦阻力,pa;hmd-通风困难时期总阻力,pa；hfd-通风困难时期总摩擦

24、阻力,pa;(1)通风容易时期系统平面图图4-1(2)通风容易时期网络图图4-2(3)通风容易时期摩擦阻力序号井巷名称支护情况oR4)L(m)U(m)_3Q(m/s)s(m2)fh(Pa)1-1副井混凝土殖540651-2井底车场巷道混凝土石宣,壁面抹浆20065162-3主要运输石门混凝土石宣,壁面抹浆20065163-4主要运输巷混凝土石宣,壁面抹浆150065164-5轨道上山料后十宣100054145-10工作囿平巷锚杆503510-11采煤工作面液压支架1503511-12工作囿平巷锚杆503512-15回风石门锚喷4054815-16主要回风大巷混凝土石宣,壁面抹浆50054816

25、-17回风井混凝土石宣(不平滑)29065hfehme表4-1通风困难时期阻力计算(1)通风困难时期系统示意图图4-3(2)通风困难时期网络图图4-4(3)通风困难时期摩擦阻力表4-2序号井巷名称支护情况行)L(m)U(m)_3Q(m/s)S(m2)fh(Pa)1-1副井混凝土殖540651-2井底车场巷道混凝土石宣,壁面抹浆20065161-3主要运输石门混凝土石宣,壁面抹浆20065161-4主要运输巷混凝土石宣,壁面抹浆150065164-6轨道卜山料后右宣180054146-9工作囿平巷锚杆750359-10采煤工作面液压支架1503510-11工作囿平巷锚杆7503511-15回风石

26、门锚喷4054815-16主要回风大巷混凝土石宣,壁面抹浆50054816-17回风井混凝土值(不平滑)29065hfdhmd第五章矿井通风设备的选择矿井通风设备的要求(1)矿井必须装设两套同等水平的主通风设备.(2)满足第一水平各个时期工况变化,并长期高效率运行.(3)风机水平应留有一定的余量(10%.主要通风机的选择计算通风机风量Qf=k式中-主要通风机的工作风量,3/min;k-漏风系数,取.-矿井需风量,3/min;通风容易时期：=x4063=m3/min=s通风困难时期：=x=m3/min=m3/s计算通风机风压容易时期：Hsdmin=+120Pa=困难时期：Hsdmax=+50Pa

27、+120Pa=初选通风机根据计算的矿井通风容易时期通风机的Qf、Hsdmin或Htdmin和矿井通风困难通风机的Qf、Hsdmax俵Htdmax在通风机特性曲线上,选出满足矿井通风要求的通风机.初选装置如下表5-1装置转速r/minBDNo22740BDNo26580求通风机的实际工况点由于根据Qf、Hsdmin或Htdmin和Qf、Hsdmax臧Htdmax确定的工况点,但设计工况点不一定恰好在所选择通风机的特性曲线上,必须根据通风机的工作阻力,确定其实际工况点.1计算通风机的工作阻力HsdminRsdmin2-o»容易时期Qf=N-s-mHsdmax.Rdmax2-qo困难时期Q

28、f=N-s-m2在通风机特性曲线上做通风机工作特性曲线,与风压曲线的交点即为实际工况点.确定通风的型号和转速根据通风机的工况参数Qf、Hsd、刀、N对初选的通风机进行技术、经济和平安性比拟,最后确定通风机的型号和转速.图5-1图5-2BDNo26特性曲线范围小,最终选择BDNo22表5-2型号时期实际风压/pa实际风量/m3/s功率/kw安装角/(0)转速/r/min效率/%BDNo22通风容易时期204018039-36740通风困难时期240024542-39740电动机选择通风机输入功率根据通风容易及困难时期,分别计算通风机所需输入功率Nmin、Nmax.其中,s-通风机全压效率和静压效率；Nmin、Nmax-矿井通风容易困难时期通风机的输入功率,Kw那么Nmin=x2040/(1000x=;Nmax=<2400/(1000x=;Nmin>,选择一台电动机,其中,tr-传动效率,取1;e-电动机效率,取；ke-电动机容量备用系数,取；那么Ne=xx1)=选择一台同步电机.第六章通风费用概算吨煤通风本钱是通风设计和治理的重要经济指标.吨煤通风本钱包括电费、设备折旧费、材料消消耗用、通风工作人员工资费用、转为通风效劳的井巷工程折旧费和维护费以及每吨煤的通风仪表的购置费和维修费用.此处,仅对电费做出计算.吨煤的通风