通风课程设计指导书x

1、矿井通风课程设计指导书山东科技大学资环学院安全工程系20 年 月一、课程设计的性质和目的 矿井通风课程设计是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的综合性专业设计训练。通过课程设计使学生获得以下几方面能力，为毕业设计(论文)打下基础。 1、进一步巩固和加深学生所学通风安全理论知识，培养学生设计计算、工程绘图、计算机应用、文献查阅、运用标准与规范、报告撰写等基本技能。 2、培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际问题的能力。3、培养学生严肃认真的工作作风和实事求是的科学态度。二、课程设计的基本要求矿井通风课程设计的任务是根据已知的基础资料，建立一个安全可靠、技术先进和经济的矿井通风

2、系统。通过课程设计的全过程，使学生达到以下要求：1巩固和加深对矿井通风课程基本理论的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。2培养调查研究、查阅技术文献、资料、手册的能力。培养独立思考，深入研究，分析问题、解决问题的能力。3掌握矿井通风设计的基本程序和方法。4能够按要求编写课程设计报告书，正确绘制相关图形，能正确用简洁文字、图表阐述设计过程和结果。三、矿井通风课程设计的步骤设计主要步骤：1）拟定矿井通风系统，绘出通风系统图及网络图；2）矿井需风量计算和风量分配；3）矿井通风阻力计算；4）选择主要通风设备及附属装置；5）概算通风费用。四、矿井通风课程设计主要内容1拟定矿井通风系统，绘制通风系统图

3、及网络图拟定通风系统应遵循以下原则：每一个矿井必须有完整独立的矿井通风系统；杜绝矿井间的串联通风；箕斗提升井或装有皮带运输机的井筒不应兼做进风井；每一个生产水平和每一采区都必须布置单独的回风道，实现分区独立通风；所选择的通风路线对井下工作人员应具有最大的安全性，即：一旦矿井发生事故时，有利于风流控制，便于人员撤退；井下每一水平到上一水平和每个采区，都必须至少布置两个便于行人的安全出口，并同通到地面的安全出口相连接；尽可能使每个采区的设计能力相均衡、阻力相近；避免过多的风量调节；尽量减少通风构筑物设施的数量；尽量避免对角风路；防止风流漏风或风流反向；井下的爆破材料库必须有单独的通风系统；多风机抽

4、出式通风时，为确保风机联合远行时的稳定性，总进风道的断面不宜过小（必要时进行风巷允许风速的验算）；应尽量降低公共风路段的阻力。根据矿井基本安全、生产条件，拟定出安全可靠、经济技术合理的矿井通风系统，并确定最困难时期和容易时期的通风路线，分别绘制出两个时期的通风系统示意图和网络图。（矿井基本条件主要有矿区自然条件、煤层赋存、瓦斯等级、煤尘爆炸性；煤层自然发火倾向性、矿井设计生产能力、服务年限，以及矿井开拓方式、水平划分、采区布置；采掘技术条件、产量分配及接续、其他生产系统等）矿井通风设计服务期限一般为20年左右，矿井服务年限不长时（大约15至20年），可按整个服务年限，做一次通风设计。矿井通风系

5、统示意图可按水平投影示意图或轴侧投影示意图绘制，二者既可用单线表示巷道，也可采用双线表示巷道。图中各通风设施应按规定的符号表示。网络图要与通风系统图完全对应绘制，各条风路上应加注风流方向、巷道风阻、通过风量、通风阻力、调节风窗等。2矿井需风量计算和风量分配规程要求：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。采煤工作面的风量计算按下列因素计算，取最大值： 按瓦斯涌出量计算（规程2010第一百三十六条）其中：第i个采煤工作面需要风量, m3/min;第i个采煤工作面瓦斯

6、绝对涌出量，m3/min；第i个采煤工作面瓦斯涌出不均匀的风量备用系数，它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值和平均值的比值。生产矿井可以根据各工作面正常生产条件时，至少进行5昼夜的观测，得出5个值，取其最大值。通常机采工作面取=1.21.6；炮采工作面取=1.42.0；水采工作面取=2.03.0。 按工作面进风流温度计算回采工作面应有良好的气候条件，其气温和风速的关系应符合下表的要求。回采工作面的空气温度（）回采工作面的风速（m/s）150.30.515180.50.818200.81.020231.01.523261.51.8 其中 第i个采煤工作面的平均风速，按其进风流温度从上表选，m/s；

7、 第i个采煤工作面有效通风断面，取最大和最小控顶时有效断面平均值，m2；第i个采煤工作面的长度系数，从下表中选择。采煤工作面的长度/m采煤工作面的长度风量系数1801.31.4 按使用炸药量计算其中： 25每使用1kg炸药的供风量，m3/min；第i个采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。 按工作人员人数计算其中： 4每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；第i个采煤工作面同时工作的最多人数，个。 按风速进行验算（规程2010第一百零一条）按最低风速验算各采煤工作面的最小风量：按最高风速验算各采煤工作面的最小风量：采煤工作面有串联通风时，按其中一个最大需风量计算。备用工作面亦按上述要求，

8、并满足瓦斯、二氧化碳、风流温度和风速等规定计算需风量，且不得低于其回采时需风量的50%。掘进工作面需风量的计算 按瓦斯涌出量计算其中：第i个掘进工作面需要风量，m3/min第i个掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；第i个掘进工作面瓦斯涌出不均匀和风量备用系数，一般取1.52.0。 按炸药量计算其中： 25每使用1kg炸药的供风量，m3/min；第i个掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。 按局扇的吸风量计算其中：第i个掘进工作面同时工作的局部通风机额定风量的和，可按下表选择。为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般取1.21.3，进风巷道中无瓦斯涌出时取1.2，有瓦斯涌出时取1.3

9、。 按工作人员数量计算其中： 4每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；第i个掘进工作面同时工作的最多人数。 按风速进行验算按最低风速验算各个岩巷掘进工作面的最小风量：各个煤巷和半煤岩巷掘进工作面的最小风量：按最高风速验算各掘进工作面的最小风量：式中 第i个掘进巷道工作面巷道的净断面积，m2。硐室所需风量的计算 机电硐室发热量大的机电硐室，按硐室中运行的机电设备发热量进行计算式中Qri第i个机电硐室的需风量，m3/min；机电硐室中运转的电动机（变压器）总功率，kw；机电硐室的发热系数，可根据实际考察由机电硐室内机械设备运转时的实际热量转换为相当于电器设备容量做无用功的系数确定，也可按下表选

10、取；空气密度，一般取.2kg/m3；cp空气的定压比热，一般可取kJ/kgk；t机电硐室进、回风流的温度差，机电硐室名称发热系数空气压缩机房0.200.23水泵房0.010.03变电所、绞车房0.020.04 采区变电所及变电硐室，可按经验值确定需风量： m3/min 火药库 其中：火药库容积，m3。 但是大型火药库不得小于100 m3/min，中小型火药库不得小于60m3/min。 充电硐室按其回风流中氢气浓度小于0.5%计算 其中：第i个充电硐室在充电时产生的氢气量，m3/min。 其他用风巷道的需风量计算根据瓦斯涌出量和风速分别计算，取其最大值。 根据瓦斯涌出量计算 第i个其他用风巷道的

11、瓦斯绝对涌出量，m3/min；第i个其他用风巷道瓦斯涌出不均匀的风量备用系数，一般取1.21.3。 按最低风速验算 第i个其他用风巷道的净断面积，m2。矿井总风量计算 矿井的总风量，应按采煤、掘进、硐室和其他用风地点的实际需风量的总和来计算。 其中：采煤工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min； 硐室所需风量之和，m3/min； 掘进工作面所需风量之和，m3/min；其他用风地点所需风量之和，m3/min。 矿井通风（包括矿井内部漏风和分配不均匀等因素）系数，可取1.151.25。矿井总需风量确定后，应按矿井设计期限内通风最困难时期和最容易时期，对各个用风地点进行风量分配，并验算各通风巷道

12、中的风速是否符合规程规定，如符合规程，则风量分配合理。否则还需进行个别调整或扩大巷道断面。3矿井通风阻力计算通风阻力计算的原则：1）矿井通风总阻力不应超过2960Pa。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%计算。计算矿井通风阻力时，按下表格式应分别计算出通风机服务年限内通风最容易时期和最困难时期的最小阻力和最大阻力。选择达到设计产量后在通风机服务年限内，通风最容易和通风最困难两个时期通风阻力最大的风流路线，分别计算出各段井巷的通风阻力，然后分别累加井巷序号井巷名称支架形式A(Kg/m3)L(m)U(m)S(m2)S(m2)3R f(Kg/

13、m7)Q(m3/s)Q2( m3/s)2hf(pa)V(m/s)1-22-33-4.4选择主要通风设备选择矿井主要通风设备，包括选择矿井主要通风机（或分区通风机）及其电动机。有关规定：矿井主要通风机必须装置两套同等能力的通风机，其中一套运转，一套备用，备用通风机能力必须满足生产的需要且能在10 min内启动；通风机房两回直接由变（配）电所馈出的供电线路，线路上不应该分接任何负载；通风设备的选择一般应满足第一水平各个时期阻力变化的要求，并适当照顾下一水平的通风需要。当阻力变化较大时，可考虑分期选择电动机；但初装电动机的使用年限不宜少于10年；选用通风设备时，应留有一定余量：轴流式风机在最大设计风

14、压和风量时，其动轮的叶片安装角一般至少比允许范围小5；离心式风机的设计转速不应大于允许最大值的90%；风机在服务年限内，其在矿井最大和最小阻力时期的工况点均应在合理的工作范围以内来确定风机的稳定、经济运行转速；一个井筒尽量安装单一通风机通风，尽量避免主要通风机的联合运行；主要通风机要灵活可靠、合乎要求的反风装置和防爆门；要建造其规格、质量均合乎要求的风硐和扩散器；风机与电动机机座必须牢固，应设置在不受采动影响的稳定地层上。矿井主要通风机的选择选择方法、步骤为：1）计算通风最容易时期和最困难时期的通风机风量和风压；2）参考风机产品样本，初选合适的通风机；3）求通风机的实际工况点，并确定通风机的型

15、号和转速。计算通风机风量 其中：主要通风机的工作风量，m3/s； 矿井需风量，m3/s； K漏风损失系数，风井不做提升用时取1.1，箕斗井兼做回风用时取1.15，回风井兼做升降人员时取1.2。计算通风机风压 其中： 通风机全压； 矿井通风系统总阻力； 通风机附属装置（风硐和扩散器）阻力； 扩散器出口动能损失； 矿井自然风压，当自然风压与通风机风压作用相同时取“-”，当自然风压与通风机风压作用相反时取“+”。通常离心式通风机提供大多是全压曲线，而轴流式通风机提供的大多是静压曲线。因此对抽出式通风矿井：离心式通风机： 容易时期 （1） 困难时期 （2）轴流式通风机： 容易时期 困难时期 对于压入式

16、通风矿井，上述的式（1）及（2）中的应该为出风井的出口动压，应为风硐的阻力。初步选择通风机根据计算的矿井通风容易时期通风机的、（）和矿井通风困难时期通风机的、（），在通风特性曲线上，选择合适的通风机。求通风机的实际工况点因为根据计算、（）和、（）确定的工况点，即设计工况点不一定恰好在所选的通风机的特性曲线上，必须根据通风机的工作阻力，确定出实际工况点。 计算通风机的工作风阻 用静压特性曲线时： 用全压特性曲线时： 确定通风机的实际工况点 在通风机特性曲线中，作通风机工作风阻曲线，二者交点即是实际工况点。确定通风机的型号和转速根据通风机的各种工况参数对初选的通风机进行技术、经济和安全性比较，最后

17、确定满足矿井通风要求的技术先进、效率高和运转费用低的通风机的型号和转速。电动机选择主要通风机选定后，根据各时期的主要通风机输入功率计算出电动机的输出功率，选出电动机。 通风机输入功率按通风容易及苦难时期，分别计算通风机所需输入功率、或者 其中： 、分别为通风机的全压效率和静压效率； Nmin、Nmax分别为通风容易时期和困难时期通风机输入功率，KW。 电动机的台数及种类当Nmin0.6 Nmax时，可选一台电动机，电动机的功率 当Nmin0.6 Nmax时，可选两台电动机，电动机的功率分别为：初期 后期 其中： ke电动机容量备用系数，一般取1.11.2； 电动机效率，=0.90.94（大型电

18、机取较高值）; 传动效率，电动机与通风机直联时取1，皮带传动时取0.95。对于功率在400一500千瓦以上的扇风机，宜选用同步电动机。其优点是，在通风容易时期低负载运转时，可以利用它来改善矿井变电所母线上的功率因数，使矿井经济用电。缺点是这种电动机的购置和安装费较大。5概算通风费用根据通风电费、通风设备折旧维修费、专用通风井巷工程折旧维修费、通风器材购置维修以及通风区队全体职工的工资和附加费用等，计算吨煤通风成本。电费（W1） 吨煤的电费是主要通风机年耗电费及井下辅助通风机、局部通风机电费之和除以年产量：， 元/t其中：E主要通风机年耗电量，设计中用下式概算： 通风困难和容易时期共用一台电机时 ， KWh 选两台电动机时 ， KWh； EA辅助通风机和局部通风机年耗电量，KWh； D电价，元/ KWh； T矿井年产量，t； 变压器效率，可取0.95； 电缆输电效率，取0.90.95。设备折旧费（W2） 吨煤的通风设备折旧费： ， 元/t 其中： G1基本设备投资折旧费； G2大修理折旧费。材料消耗费（W3） 吨煤的材料消耗费： ， 元/t 其中： C材料消耗总费用（包括通风构筑物的材料费、通风机和电动机润滑油料费、防尘设施费用）。通风工作人员工资费用（W4） 吨煤的工资费： ，元/t 其中： A通风工作