某某矿通风系统

摘要本论文主要研究某某煤矿的通风系统，该区地貌总体特征，受控于新地质构造运动和头屯河迳流切割，以河床阶地、台地地貌为主。依据有关证件拟定的矿区作业范围，1.30km0.811km4-579-1014-1547煤层为暗淡型。由于该矿煤尘具有爆炸性，其抑制煤尘爆炸岩粉量在80～85%之间。因此，煤矿建设单位在生产中应加强通风及除尘工作，以免酿成生产事故。该本论文对某某矿通风系统的研究的内容包括矿井通风方式、通风方法、风量计算及风量分配分析，通风阻力计算，对某某矿主要通风机选型以及概算矿井费。关键字：通风系统；风量计算；通风阻力位置

135~39勘探线，行政区划1.30km，南北宽约0.811km，面积约1.0543km2。矿区中心地理坐标为：东经87°08′49″；北纬43°40′41″-昌吉市（104）300m62km10km到硫磺沟镇，向南可达庙尔沟天ft林场等地，东距乌鲁木齐市42km，交通尚属便利。地貌与气象由于新地质构造运动和头屯河迳流切割，使本区地貌总体特征以河床阶地、台地貌为主。该地貌属于低ft丘陵区，呈西北高东南低，相对高差 260m，海拔+1420～+1160m[2]。—半干12810℃10341.2～2.0m/s，风向以西南风为主。矿井建设的资源条件矿区有4-579-1014-154层可采煤层。下表1-1为煤的物理性质。序煤层条痕光泽类型其他性质号序煤层条痕光泽类型其他性质号节理和裂隙比较发育，断口以差参状半亮型14-57煤层黑褐～褐黑色为主，多呈条带状结构，宏观煤岩成煤份以亮煤为主，暗煤次之。暗淡、沥半坚硬，韧性较强，裂隙不发育，平29-10煤层半暗型青、丝绢坦断口，均一状结构或条带状结构。暗淡、沥半坚硬，韧性较强，裂隙不发育，平314-15煤层黑色，黑色带褐色暗淡型青、丝绢坦断口，均一状结构或条带状结构。煤的工业分析煤层煤质的化学性质通过资料整理得如下所示：4-579-1014-156.75%6.40%6.10%、6.08%1-3煤灰份。序号煤层1-2原煤灰份属性变化范围平均值14-5煤层特低灰～低灰煤9.63～12.62%11.22%27煤层特低灰～低灰煤8.56～16.78%12.15%39-10煤层低灰～中灰煤15.21～28.35%21.31%414-15煤层低灰～中灰煤14.69～21.76%17.05%由上可得，全区各煤层横向上变化不大，较稳定；纵向上具上部4-5、7煤层灰分低；下部9-10、14-15煤层灰份高的特点。地层本区位于天ft北麓准噶尔盆地南缘乌鲁木齐ft前凹陷，区域出露地层有中生界三叠系、侏罗系、白垩系、新生界第三系、第四系。地层近东西向，沿带状倾斜展布。构造本区大地构造位于北天ft褶皱带乌鲁木齐ft前波状拗陷带，其构造线展布与天ft褶皱带方向基本一致，由一系列北东东向的背向斜和逆断层组成。序号位置说明轴向南西~北东东，北翼陡，南翼缓，由三工河组及头屯河组地层构成，走1 序号位置说明轴向南西~北东东，北翼陡，南翼缓，由三工河组及头屯河组地层构成，走1 喀拉扎背斜20km2阿克德向斜轴向近东西，两翼由侏罗系地层组成，北翼陡、南翼缓，走向长9.5km3头屯河向斜轴向北北东，两翼地层由侏罗系三工河组构成，北陡南缓走向长14.5km小渠子~桌子420kmft背斜矿井的开拓2个采区开采，一采区水平+1000m采二采区为矿许可证，确定开采下限水平+1000～+835m870m。2个采区均采用单翼开采。根据昌吉市某某煤矿通风运输系统改造设计，该采煤工作面位于矿井一采区、一水平9煤层，采区走向长度870m，采用单翼开采（由南向北回采）。2矿井的通风机相当于人体的肺，无时无刻都在运转。矿井通风机可以分为主要通风机、辅助通风机、局部通风机。主要通风机主要是用于全矿或矿井的某翼。主要通风机工作方式和工作方法在特定的通风网络中可以自由组合成多种通风系统类型。主要通风机的工作方式按照进风口和回风口位置特点，将其可分为以下几种类型，如表2-1所示。表2-1通风系统类型优缺点及比较类型分类优点、缺点比较优点：建设矿井工期短，可减少资金投入；矿井反风中央并列式容易，有利于管理中央并列式与中中央式缺点：漏风率大、有噪音影响、回流空气污染央边界边的优缺中央边界边优点：漏风率小、无噪音影响、无回流空气污染点相反缺点：风流线路长，阻力较大优点：漏风率小、安全系数较高、便于调节风量、无两翼对角式噪音影响、无回流空气污染中央并列式与两对角式缺点：投资大翼对角式的优缺优点：投资小、安全系数较高、便于风量调节点相反分区对角式缺点：不便于通风管理优点：减少建井工期，减低资金投入，漏风率低区域式缺点：不便于通风管理区域式混合式优点：适用于复杂地形煤层混合式缺点：不便于通风管理主要通风机的工作方法3如表2-2所示。类型适用位置优点缺点由于安装位置的特点，因此便于煤矿运输、作类型适用位置优点缺点由于安装位置的特点，因此便于煤矿运输、作抽出式出风井口附近当主要通风机停止运转，在短时间内可抑制瓦斯涌出。由于安装位置的特点，当出现地表坍塌、井下不便于煤矿运输、作业压入式进风井口附近裂缝、矿井火灾较严重人员行走、通风管理；时，可采用。当主要通风机停止运需要通风设备数量多，使矿井内部漏风率降使得动力耗能大，增加抽压混合式出风井口和进风井口附近低，能适应大阻力矿井。通风费用，特别在通风管理上较为繁琐。矿井通风系统的选择选择矿井通风系统要满足要求两个大方向。一是，矿井瓦斯相对涌出量、矿井瓦斯绝对涌出量、表土层厚土、地层构造、矿井开拓与开采、地理位置、煤层煤质赋予的条件以及设计生产能力等多种因素；二是，还要符合投产快、生产矿煤多、可靠安全、经济效益高、技术工艺合理等原则。在全面分析的基础上，提出多种合理的可行方案，然后根据投资和经济效益两方面确定最后的矿井通风系统。3式，通风方法为机械抽出式。某某矿工作面采用U型上行通风，风流沿着倾斜向上运动，风流与煤流方向相反，进风（皮带）顺槽进风；将轨道上ft与进风港隔离，回风（轨道）顺槽回风。通风系统的风流从主副平硐开始，经流轨道下ft、车场、采区轨道下ft、水平甩车场、工作面运输顺槽、综放工作面、综放工作面回风顺槽、回风联络巷、回风下ft、回风平硐，最后输向地面[4]。3采煤工作面的合理性、科学性、系统性关系到整个矿井通风系统的构成，牵涉到全矿井的通风空气质量和作业人员、设备设施的安全状况。该区域包括采煤区进风、采煤区回风、采煤区回风巷道组成的风流控制设施。该采煤工作面的风量由瓦斯涌出量、作业面工作人数、特定公式以及风速计算，取最大值。采煤工作面的基本要求在采煤工作面中，需要分区域通风，还要布置回风巷。要保证通风阻力小，通风能力大。在采用下行通风时，采煤工作面的煤层倾斜角度大于12该矿井的总工程师批准。通风网络应简便，可以在突发事故时便于作业人员的撤离逃生。防爆方面。应该根据相关的规程条例进行。当采区煤层倾角大于于15 时使用采区上部通风方法且需要遵守规定如下：① 矿井的硐室必须在回风中进行；1m/s；③在矿井回风巷道中，当布置井下运输的牵引设备时，该巷道中的瓦斯浓度不得高于1%，同时该段还应安装自动报警系统或自主控制发射信号等用以检测和实时传递瓦斯浓度的实际变化情况；④可以有效的控制风流的方向，防止火灾进入工作场所对工作人员造成危害；⑤当矿井中因煤尘较多导致爆炸可能性较大时，需要对井下巷道两端顶板上安装适当数量的水袋进行有效隔离；在矿井的回风巷道中，应该对矿井建设巷道是喷射一定厚度的防火隔离层；⑥需要根据矿井进风系统的规定来实现；⑦矿井采区运作时场所需要在密闭空间内运行；⑧电缆的布置应尽景避开火灾高发地段。采煤工作面需风量计算根据某某矿实际可阅资料可估算该矿的实际用量。按瓦斯涌出量计算式中：Qai

Q =100×Q ×kai mai mai--第i个采煤工作面需要风量，m3/min；QmaiKmai

---第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min；---第i个采煤工作面瓦斯涌出不均衡系数，该值一般可取1.2～3.0。9.543m3/min

mai

值都取1.2，计算采煤工作面通风量Qmai

=100×9.543×1.2=1145.16m3min按工作面人员数量计算

Q =4×nai ai

3-2式中：4---每人每分钟的最低供风量，m3/min；n iai粗略估计，某某矿采煤工作面中最多人数同时工作80人。 Q =4×80=320m3minai按公式计算采煤工作面需风量采煤工作面需要健康的气候条件，而气候条件的质量与风速、有效通风断面有关。因此，得到如下公式3-3。式中：Vai

Q =60×v ×S ×K 3-3ai ai ai ai---第i个采煤工作面风速，按采煤工作面温度对应取值，m/s；S im2；aiK iai有现有资料显示，工作面风速为1.5m/s，工作面有效通风断面为15.6m2.，Kai查表可取1.2。计算采煤工作面通风量得， Q =60×1.5×15.6×1.2=1684.8m3minmai按风速进行验算按采煤工作面最低风速不低于0.25m/s来来验算最小风量：Q 600.25Sbi bi

3-4式中：Sai

---第i个掘进工作面断面积，m2。按煤巷采煤工作面的最高风速不大于4m/s来验算最大风量：Q ≤60×4×Sbi bi

3-5(根据数据计算采煤工作面通风量最小风量(Q ≥60×0.25×12.7=bi

m3min)(根据数据计算采煤工作面通风量最大风量(Q ≤60×4×15.1=bi

m3min)掘进工作面需风量计算在新建、扩建、改建的过程中，要想挖掘新的采煤工作面，就必须不断的掘进大量巷道。但掘进工作面又是瓦斯、煤尘爆炸事故是历年的发生频率高发的地方。为保证井下作业人员的身体的健康和生产的安全，并不断提高劳动生产效率。不间断向矿井井下供给质量较高的新鲜风流，用以冲淡和排除有毒有害气体，创造良好的矿井气候条件。因此科学、合理、系统对掘进工作面需要量进行计算。按瓦斯涌出量计算Q =100×Qbi mbi

×kmbi

3-6Qbi

---第i个掘进工作面需风量，m3/min；QmbiKmbi

---第i个掘进工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min；---第i个掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，该值一般可取1.2～3.0。根据某某矿掘进工作面瓦斯绝对涌出量Qmbi

1.8m3/min

mbi

值都取1.8，计算掘进工作面需风量得，(Q =100×1.8×1.8=(bi

m3min)按工作面人员数量计算在井下作业时，最基本的保障就是要满足作业人员的呼吸通畅。所以在计算矿井风量时可以按作业人员的数量计算，个人每分钟的最低供风量可取4m3/min.Q 4n 3-7ai ai(i11人。(Q 411ai

m3min)按风速进行验算0.15m/s来验算最小风量：Q ×0.15×Sbi bi

3-8Sbi

---第i个掘进工作面断面积，m2。(根据数据计算得煤巷掘进工作面最小风量，(Q ≥60×0.15×13.4=bi

m3min)0.25m/s来验算最小风量：Q 600.25Sbi bi

3-9(根据数据计算得煤巷或半煤岩巷掘进工作面最小风量(Q 600.256.4bi

m3min)4m/s来验算最大风量：Q ≤60×4×Sbi bi

3-10(根据数据计算得煤巷掘进工作面最大风量(Q ≤60×4×13.4=bi

m3min)硐室需风量计算在掘进工作面中，由于掘进距离较长，给设备设施、运输安全、行人安全、排水设为确保施人员和设备设施的安全，在巷道中，每隔规定距离在巷道下帮施工不超过5米的硐室，用来安装设备和躲避硐以及排水，以确保在施工中的安全。在本章中，对机电硐室需风量、爆破材料库需风量、充电硐室需风量进行计算。机电硐室需风量A×P×kQ = m θm 60×ρ×c ×Δtp

3-11Qm

---机电硐室需风量，m3min；A---1千瓦每小时的电量变为热量，为3600千焦；P---硐室机电设施运作时的总功率，KW ；mk---硐室机电设施运作时发热系数；θρ---空气密度，可取1.2kg m3；c ---空气比定压比热容，可取cp

=1KJh；Δt---硐室回风与进风温度差，K。(带入有关数据得，得某某矿9-10煤层机电硐室需风量。(3600×45×0.20mQ =60×1.2×1.005×2.5m

=

m3min)爆破材料库需风量4×VQ =f 60 3-12Qf

---爆破材料库需风量，m3min；V---爆破材料库容量，m3。(按每小时换四次气量计算，爆破材料库容量取100m3，爆破材料库需风量得，(4×1590Qf= 60

=

m3min)充电硐室需风量Q =200×QC hi 3-13Qhi

---在充电时第i个充电硐室产生的氢气量，m3min。(由现有数据得，9-10煤层充电硐室产生的氢气量为，计算充电硐室需风量得，(Q =200×0.75=C

m3min)其他通风量计算按瓦斯涌出量计算Q =133×Qoi

×kgoi

3-14

---第i个其他通风巷道瓦斯绝对涌出量，m3min；goi；k i1.2。(oi(Q =133×1.25×1.2=oi

m3min)按风速进行验算Q ×0.15×Soi

oi 3-15式中：S ---第i个其他通风巷道净断面积，m2。oi(9-10煤层其他通风巷道净断面积皆按12m2。(Q ≥60×0.15×12=oi

m3min)计算矿井总风量进行算数和计算。Q m wt

Qht

Qrt

Qot

km

3-16Qm

---矿井总风量；m3min；；Q m3min；wt；Q m3min；ht；Q m3min；rtQ m3ot

min；k 1.15~1.251.20。m有以上的本章节所计算得，取采煤工作面、掘进工作面按最大风量值，取其他位置按最小风速计算值，计算得矿井总通风量，( Q Q Q Q k 7383m3min( m wt ht rt ot m矿井风量的分配矿井风量的分配工作是在矿井总通风需求量计算之后，是根据矿井各用风的实际位置情况合理计算分配而定的。在分配过程中，应该利用已经计算、验算过的矿井所需风量总值减去掘进工作面的风量，再减去各类硐室总风量，接着再对所得剩余风量进行大致的分配工作。剩余风量的计算剩余风量可由以下公式计算得到，Q Qa m

Qht

Qrt

3-17Qht

---掘进工作面所需风量之和，m3min；Q m3rt

min；；Qm3min；a。Q ---矿井总风量；m3min。m由本章计算的相关数据带入所得，( Q 738332164353732m3min( a剩余风量的分配（1）计算采煤工作面每天生产一吨煤配给所需要的风量。qQ TT'2a a c

3-18qtd；；Qm3min；aT---各个采煤工作面的日产量之和，d；aT'---各个备用工作面的计划日产量之和，d。a某某矿总日产量为400td，备用工作面的计划日产量为50d。q37325028.78d4矿井通风阻力包括摩擦阻力、局部阻力两个方面。而矿井通风总阻力主要部分是摩擦阻力。矿井通风系统总阻力是指风流从进风井口进入，流经各段的矿井巷道，再到出风口。在矿井生产运行时，定义矿井通风总阻力最小为通风容易时期，矿井通风总阻力最大为通风困难时期。计算通风总阻力需要知晓矿井通风总阻力、某段井巷长度、某段通风阻力计算的原则算数平方和，作为各自的矿井通风总阻力。1.1~1.15。10-20年之间时，需要对通风容易时期和困难时期30-50年之间的通风容易时期和困难时期的通风阻力。3000P。a计算通风阻力在选择矿井主要通风机，矿井通风阻力数值也是其中一个重要因素。因此，选择矿井主要通风机的类型的首要任务就是对矿井通风总阻力的计算。通风总阻力h LUQ2 S3fr 4-1

P；fr aLm；U---某段井巷断面积的周长，m；S---某段井巷断面，m2；---井巷支架形式的摩擦阻力系数，取值1.2kgm34-14-1井巷摩擦阻力计算表巷区摩擦巷道井巷支护形巷道断面井巷最小最大段阻力风量断面名称式长度周长风阻阻力阻力序号系数积1-2斜井料石碹0.004924015.4218.20.059614.4914.49井巷2-3斜井料石碹0.004912014.6219.30.03394.714.71井巷3-4井底料石碹0.004910015.316.86.90.25356.446.44车场4-5井底料石碹0.00499012.916.88.50.26732.612.61车场5-6井底料石碹0.004914013.216.86.40.46339.759.75车场6-7运输料石碹0.004935012.316.98.40.573710.160大巷7-8运输料石碹0.0049279016.416.96.90.25250194.93大巷8-9联络支架0.012718012.216.85.80.364440.3440.34斜巷9-10轨道混凝土0.018648014.113.89.40.464328.8628.86下ft支架10-11轨道混凝土0.018635012.513.810.80.625312.3012.30下ft支架11-12轨道混凝土0.018612014.913.87.50.364715.0115.01下ft支架12-13井底料石碹0.004989012.414.67.50.252227.3227.32车场6续表4-1井巷摩擦阻力计算表613-14井底料石碹0.004915013.718.910.30.01233.293.29车场14-15运输锚杆支0.012732015.220.25.90.1636122.73122.73平巷护15-16运输锚杆支0.012723012.320.25.90.363471.3871.38平巷护采煤16-17工作金属支0.044132013.617.15.60.4756319.56319.56护面17-18回风锚杆支0.012728012.618.97.40.676939.5039.50平巷护19-20井底料石碹0.00497011.816.87.20.27343.063.06车场采掘20-21工作金属支0.044123012.512.9130.13399.609.60护面21-22回风混凝土0.01865401718.710.40.153653.080大巷支护22-23回风混凝土0.0186264011.116.710.40.66530135.14大巷支护1062.8总结796.03难易时期通风阻力计算

hmin

1.20h

fr.min 4-2hmax

1.15h

fr.max 4-3式中：h ---容易时期矿井通风阻力总和；fr.minh ---困难时期矿井通风阻力总和。fr.max由计算数据可得，容易时期矿井通风总阻力：

1.20796.03955.24pa困难时期矿井通风总阻力：h 1.151062.861222.29pamax5以，在此要加上设备漏风系数的计算。通风机产生必要风量Q K Q 5-1f L式中：Q---矿井主要通风机的总风量，m3s；K ---设备漏风系数。L代入数据得，Q 1.18859.69745.56m3s 162.42m3sf计算主要通风机的风压根据以下主要通风机的风压公式以及主要通风机的性能曲线，可计算得出，困难时期：容易时期：

H h htd m

h Hvd N

5-2H h htd m d

h -Hvd

5-3在某某矿的主要通风机是轴流式，在此出计算中，矿井自然风压HN

容易时期为52pa，困难时期为47pa；矿井通风系统总阻力hm

容易时期为955.24pa，困难时期为1222.29pa；通风机附属装置阻力hd

为150pa；扩散器出口能动损失hvd

为50pa。困难时期：H 1222.2915050521474.29patd容易时期：H 955.2415050-471108.24patd5.3通风机的实际情况的计算根据已知数据以及结合矿井实际情况，运用静压特性曲线确定矿井实际工作况点。困难时期：容易时期：

RsdmaxR

H Q2sdmax fH Q2

5-45-5 在公式中带入相关数据得，困难时期：

sd

sdmin fRsdmax

1474.29162.4220.06 NS2m8容易时期： Rsdmin

1108.24162.4220.04 NS2m8通过计算主要通风机的必须风量，在容易时期和困难时期的风压的数值，可以在通风机的样本中选择适合该矿井煤层的主要通风机的型号。此矿井煤层所用通风机为轴流式，详细型号为BDNO22.6为寻求最大限度的降低成本，进一步提高经济效益，就需要统计分析成本的构成。吨煤通风成本是通风设计和管理的重要经济指标之一，是概算矿井运营成本、收益不可或缺的基础资料。在本章计算中矿井通风费用包括对电费、通风器材消耗费、通风工作人员工资费用、通风专项服务的井巷工程折旧费和维修费以及购置仪表的费用和该仪表的维修费等方面。电费WEIDT1

6-1式中：W1

---吨煤通风电费，元t；T---矿井年产量，ta；I---辅助通风机和局部通风机年总消耗量，千瓦年；E---主要通风机年消耗电量，千瓦年；D---电费单价，元每千瓦时。主要通风机消耗电量计算耗电量主要除了涉及到