【《孔庄煤矿矿井通风设计计算案例》12000字】

II孔庄煤矿矿井通风设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u210001.1矿井通风系统的基本要求 179551.2矿井通风方式与方法的选择 27171.3矿井需风量计算 643481.4风量分配 1175911.5矿井通风阻力 2159991.1.2通风容易困难时期的确定 21266681.1.3矿井通风阻力的计算 2190591.7最大阻力路径 22292881.8孔庄矿通风总阻力 22103851.9孔庄矿等积孔 23278661.10矿井通风设备的选择 24149481.12局部通风机选择 28143411.11矿井通风费用 301.1矿井通风系统的基本要求无论选择任何通风系统，都应适应以下基本要求：1）矿井至少有两个通往地面的安全出口；2）进风井口要有利于防洪，避免受粉尘等有害气体的污染；3）对于北方矿井，冬季井口需要安装供暖设备；4）矿井总回风巷不得作为主要行人道；5）工业广场不得受扇风机的噪音干扰；6）安装有皮带机的井筒不得兼作回风井；7）安装有箕斗的井筒不得作为主要进风井；8）通风系统要为防瓦斯、火灾、防尘、水及高温创造条件；9）通风系统要为深水平式或后期通风系统的发展变化做准备。1.2矿井通风方式与方法的选择1.2.1矿井通风方式的选择一般说来，新建矿井多数是在中央并列式、中央边界式、两翼对角式和采区式中选择。下面是四种方案的示意图：方案一：中央并列式进、回风井均位于井田中央同一工业广场内的通风方式，如图1.1所示。图1.1中央并列式Fig.1.1CentralSide-by-side方案二：中央边界式进风井位于井田中央，回风井位于井田浅部的中部边界的通风方式，如图1.2所示。图1.2中央边界式Fig.1.2Centraldelineation方案三：两翼对角式兼做进风的主、副井位于井田中央，回风井分别设在井田两翼的上部边界，如图1.3。图1.3两翼对角式Fig.1.3Two-wingdiagonal方案四：采区式主副井设在井田中央，兼做矿井的进风，在各采区的浅部边界设置回风井的矿井通风方式，如图1.4。图1.4采区式Fig.1.4PartitionDiagonal下面对以上几种通风方式的特点及优缺点适用条件列表比较，见表5-5。表5-5通风方式比较Table5-5Comparisonofventilationmethods通风方式中央并列式中央边界式两翼对角式采区式优点初期投资较少，出煤较多，工业场地布置集中，广场保护煤柱少通风阻力较小，内部漏风小，增加了一个安全出口，工业广场没有主扇的噪音影响；从回风系统铺设防尘洒水管路系统比较方便风路较短，阻力较小，采空区的漏风较小，比中央并列式安全性更好通风路线短，阻力小缺点风路较长，风阻较大，采空区漏风较大建井期限略长，有时初期投资稍大，后期维护费用大建井期限略长，有时初期投资稍大井筒数目多，基建费用多适用条件煤层倾角大、埋藏深，但走向长度并不大，而且瓦斯、自然发火都不严重煤层倾角较小，埋藏较浅，走向长度不大，而且瓦斯、自然发火比较严重煤层走向较大（超过4km），井型较大，煤层上部距地表较浅，瓦斯和自然发火严重的新矿井煤层距地表浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘浅部的总回风道通过对以上几种通风方式的比较和分析，结合孔庄矿井的地质条件：煤层走向平均长度为4.45km，且设计井型为2.4Mt/a的大型矿井，煤层上部距地表较浅约150m；采区服务年限约为煤层为缓（倾）斜煤层，单水平开拓(大巷及井底车产布置在-550m标高处)，共七个采区。根据以上分析，本设计选用中央边界式，分别在南北边界设立风井，每个风井各服务于南北翼四个采区。1.2.2矿井通风方法的选择矿井通风方法基本上分为抽出式、压入式两种。两种工作方法的优缺点如表5-6所示：表5-6通风方法比较Table5-6Comparisonofventilationmethods通风方法优点缺点抽出式抽出式主要通风机使井下风流处于负压状态，当一旦主要通风机因故停上运转时，井下风流的压力提高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全；在地面小窑塌陷区分布较广，并和采区相沟通的条件下，用抽出式通风，会把小窑积存的有害气体抽到井下，同时使通过主要通风机的一部分风流短路，总进风量和工作面有效风量都会减少。当相邻矿井或采区相互贯通时，会把相邻矿井或采区积聚的有害气体抽到本矿井下，使矿井有效风量减小。压入式如果能够严防总进风路线上的漏风，则压入式主要通风机的规格尺寸和通风电力费用都较抽出式为小。压入式主要通风机使井下风流处于正压状态，当主要通风机停转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加，比较危险。采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干构筑物，使通风管理工作比较困难，漏风较大。用压入式通风，则能用一部分回风流把小窑塌陷区的有害气体带到地面。在由压入式通风过渡到深水平抽出式通风时，有一定困难，过渡时期是新旧水平同时产生，路线较长，有时还须额外增加一些井巷工程，使过渡期限拉得过长。从以上比较可以看出，抽出式通风方法具有明显的优点，又矿井地面地势平坦，不存在塌陷区，表土层比较厚，故矿井采用抽出式通风方法。1.2.3工作面通风方式的选择工作面通风有上行风和下行风之分，但是本矿井属低瓦斯矿井，所以上行风和下行风的区别不是很大。只是进风和回风的巷道的选择对工作面的通风有一定的影响。结合本矿井的条件，本设计的矿井瓦斯涌出量很小，煤质不易自燃，所以哪条巷作为进风巷的优势都不明显。综合考虑巷道布置及生产系统，最终选择区段轨道平巷回风。工作面通风形式主要有“U”、“W”、“Y”、“Z”、“H”形，各种形式的优缺点及使用条件如表5-7所示（由于工作面为后退式开采，故各种通风方式只考虑后退式）：表5-7工作面通风方式比较Table5-7Comparisonofventilationmethodsontheworkingsurface工作面通风方式优缺点及使用条件“U”形通风在区内后退式回采中，这种通风方式具有风流系统简单、漏风小等特点，但风流线路长，变化大，工作面上隅角易积聚瓦斯，工作面进风巷一次掘进，维护工作量大。这种通风方式，如果瓦斯浓度不太大，工作面通风能满足要求即可使用。“Y”形通风当工作面产量大且瓦斯涌出量大时，采用这种方式可以稀释回风流中的瓦斯。对于综采工作面，上下平巷均进新鲜风流有利于上下平巷安装机电设备，可以防止工作面上隅角瓦斯积聚及保证足够的风量。这种通风方式适用于瓦斯涌出量大的工作面，但需要边界准备专用回风上山，增加了巷道掘进、维护费用。“W”形通风当采用对拉工作面时，可以采用上下平巷同时进风和中间巷道回风的方式。采用此种方式有利于满足上下工作面同采，实现集中生产需要。这种通风方式的主要特点是不用设置第二条风道；若上下端平巷进风，在该巷中回撤、安装、维护采煤设备等有良好的环境；同时，易于稀释工作面瓦斯，使上隅角瓦斯不易积聚，排放炮烟、煤尘速度快。“Z”形通风回风巷为沿空巷，可以提高煤炭回采率；巷道采准工作量小；采区内进风总长基本不变，有利于稳定风阻；无上隅角瓦斯积聚问题，但是回风巷常出现沼气超限的情况；同时也需要在边界准备专用回风上山，增加了巷道掘进和维护的费用。“H”形通风工作面风量大，有利于进一步稀释瓦斯。这种方式通风系统较复杂，区段运输平巷、回风巷均要先掘后留，掘进、维护工程量大，故较少采用。对照以上工作面通风系统形式，结合本矿井的地质条件、巷道布置及通风能力，确定采用“U”形后退式通风方式。1.3矿井需风量计算1.3.1工作面所需风量的计算每个采煤工作面实际需要的风量，应按瓦斯(或二氧化碳)涌出量、气象条件（工作面气温）、风速、炸药量和人数等规定分别计算，然后取其中最大值。1）按瓦斯涌出量计算：根据《矿井安全规程》规定，按采煤工作面回风巷风流中瓦斯的浓度不得超过1%的要求计算。即：(5-1)式中：Qai—第i个采煤工作面实际需要风量，m3/min；qgai—第i个采煤工作面回采时瓦斯的平均绝对涌出量，m3/min；Kai—第i个回采工作面瓦斯涌出不均衡的备用风量系数，通风综采工作面可取Kai=1.2~1.6，结合本矿实际，取Kai＝1.5。由矿井地质资料可知，瓦斯绝对涌出量qgai=0.9313m3/min则工作面需风量QaCH4=100qgai×Kai=139.69m3/min按气象条件计算：根据采煤工作面空气温度选取适宜风速按式5-2计算：(5-2)式中：Qfi—第i个采煤工作面需要风量，m3/min； v—采煤工作面适宜风速（见表5-8）；Sv—采煤工作面平均断面积，为最大和最小空顶面积的平均值；kfhi—采煤工作面采高风量系数参照AQ1056（见表5-9）；kfli—采煤工作面长度风量系数参照AQ1028（见表5-10）；70%—采煤工作面有效通风断面系数。表5-8采煤工作面空气温度与风速对应表Table5-8correspondingtableofairtemperatureandwindspeedincoalminingface采煤工作面温度（℃）采煤工作面风速（m/s）＜201.020～231.0～1.523～261.5～1.826～281.8～2.528～302.5～3.0表5-9采煤工作面采高风量系数Table5-9airvolumecoefficientofminingheightincoalminingface采煤工作面采高（m）采煤工作面采高风量系数＜2.01.02.0～2.51.12.5～1.0及放顶煤工作面1.2表5-10采煤工作面长度风量系数Table5-10airvolumecoefficientofworkingfacelength采煤工作面长度（m）采煤工作面长度风量系数＜1501.0150～2001.0～1.3200～2501.3～1.5＞2501.5～1.7则工作面所需风量Qai=60×1.6×9.6×1.2×1.4×70%=1083.80m³/min3）按人员数量计算：没人每分钟应供给4m³新鲜风量按式(5-3)计算： (5-3)式中：4—每人每分钟供给的规定风量，m3/min；Nai—第i个采煤工作面同时工作的最多人数，取60人。故放顶煤工作面风量Qa人=4×60=240m3/min。4）按使用炸药量计算：(5-4)式中：25—每千克一级煤矿许用炸药爆破后稀释炮烟所需的新鲜风量最小为25m³/min；Aai—回采工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg；Qai—回采工作面实际需要风量，m3/min。由于煤层中含有一定量的矸石，采煤作业中需用炸药进行爆破。本设计工作面一次爆破需要2kg炸药，则工作面所需风量为Qai=25×2=50m3/min。5）按风速进行验算：按《煤矿安全规程》规定的最低和最高风速，按式(5-5)验算所需风量：(5-5)式中：Sai—第i个工作面的有效通风断面面积，取9.6m2。由此计算出风量的范围为144.0(m3/min)≤QaMax≤2304(m3/min)由风速验算可知，m3/min符合风速要求。1.3.2掘进工作面需风量各掘进工作面所需风量计算如下：1）按瓦斯涌出量计算：(5-6)式中：Qbi—第i个掘进工作面实际需风量，m3/min；Qgbi—该掘进工作面回采时回风流中瓦斯的平均绝对涌出量，m3/min；Kbi—第i个掘进工作面瓦斯涌出不均衡的风量系数，通常，综掘工作面取Kbi＝1.5～2.0，炮掘工作面取Kbi＝1.8～2.5，掘进工作面日产量为727.20t。则工作面需风量：Qb掘=100×Qgbi×Kbi=47.02m3/min。2）按工作面最多人数计算：按每人每分钟所需风量和工作面的最多人数计算工作面所需风量。(5-7)式中：4—每人每分钟供给4m3的规定风量，m3/min；Nbi—第i个煤巷掘进工作面同时工作的最多人数，取50人。故掘进工作面风量：Qb掘=4×50=200m3/min。3）按局部通风机的实际吸风量计算：(5-8)式中：Qbi—局部通风机的实际吸风量，m3/min；Qfi—第i个掘进工作面局扇的吸风量，m3/min；Ii—掘进工作面同时工作的局部通风机台数，台。掘进工作面的局部通风机选为DHK-100型，吸风量为350m3/min，一个掘进工作面同时工作的局部通风机台数为1台。m3/min。4）按炸药量计算：(5-9)式中：Abi—掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg；Qbi—掘进工作面实际需要风量，m³/min。由于煤层中含有一定量的矸石，采煤作业中需用炸药进行爆破。本设计工作面一次爆破需要4kg炸药，则工作面所需风量为Qai=25×4=100m3/min。5）按风速进行验算：每个煤巷或半煤岩巷掘进工作面的风量为：(5-10)式中：Sbi—第i个煤巷掘进工作面的断面面积，取12m2。由此计算出风量的范围为QbMax180(m3/min)由风速验算可知，取最大值QbMax=350m3/min符合风速要求。同时掘的工作面有两个，m3/min。1.3.3接替工作面需风量根据最新的《煤矿安全生产规程》，为了保证生产安全，煤矿不应设置备采工作面，但考虑到正常的工作面的接替应当设置接续工作面，为保证生产的连续性。根据实际生产经验接续工作面实际所需风量应为回采工作面的一半。因此接续工作面所需风量：Qa接=1083.8×0.5=541.9m3/min1.3.4硐室需风量1）井下火药库《煤矿安全规程》规定，大型爆破材料库风量不得小于100m3/min，中小型不得小于60m3/min，本设计中取100m3/min。2）绞车房井下绞车房一般单独供风，供风量为60~80m3/min。本设计中绞车房需风量取80m3/min。3）采区变电硐室《煤矿安全规程》要求，一般为80m3/min。由以上及硐室通风标准的经验数据知，各硐室的需风量见表5-11。表5-11各硐室需风量表Table5-11Airflowrequirementsforeachdiverticulum硐室名需风量（m3/min）采区变电所80绞车房80火药库100合计2601.3.5其它巷道需风量其他用风巷道的需风量，应根据瓦斯涌出量、风速和煤矿用防爆型柴油动力装置机车功率分别进行计算，算出各巷道所需风量之和。根据经验其他巷道风量为∑Qf=284m3/min。1.3.6矿井总需风量根据各用风地点需风量、采用由里向外配风，矿井总风量按下式计算：（5-12）式中：Q—矿井总风量，m3/min；∑Qa—放顶煤工作面所需风量，1083.8m3/min；∑Qb—掘进面所需风量，700m3/min；∑Qc—接替面所需风量，541.9m3/min；∑Qd—硐室所需风量，260m3/min；∑Qf—其它巷道所需风量按矿井总需风量的10%计算，396.6m3/min；Kt—矿井通风系数，包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素一般可取Kt=1.2~1.25，取Kt=1.2。则Q=（1083.8+700+260+541.9+396.6）×1.2=3966.64m3/min。1.4风量分配1.4.1风量分配依据1）对井下空气成分浓度要求规定a.要求回采和掘进面的风流O2含量在20%以上，以此保证CO2含量小于0.5%。b.井下有毒有害气体的浓度不得超过规定的数值。2）对井下最高风速和最低风速的规定最低风速和最高风速必须满足表5-12要求。3）对空气中粉尘浓度的相关规定含二氧化硅10%以上时，浮尘浓度≤2mg/m3。表5-12井巷中允许风流速度Table.5-12allowablewindspeedinwelllane井巷名称最低允许风速(m/s)最高允许风速(m/s)无提升设备的风井和风硐—15专为升降物料的井筒—12风桥—10升降人员和物料的井筒—8主要进、回风巷道—8架线电机车巷道1.08运输机巷道、采区进、回风巷道0.256采煤工作面，掘进中的煤巷和半煤岩巷0.254掘进中的岩巷0.154其它通风行人巷道0.15—1.4.2风量分配原则根据实际需要由里向外的原则配风，确定矿井总需风量后，分配到掘进工作面、回采工作面、硐室及其他巷道的风量、风速。然后按照矿井通风网络图，剩下的风量分配到其他的用风地点，来保证巷道最低风速、有毒有害气体最低浓度、保证行人及设备安全等，风量分配的原则都必须满足《煤矿安全规程》的相关规定。1.4.3风量分配结果困难时期风量分配结果如表5-13所示，容易时期风量分配结果如表5-14所示。表5-13通风困难时期巷道参数Tab.5-13roadwayparameterofthedifficulttimeofventilation分支始节点末节点巷道名称支护方式巷道形状巷道长度L/m巷道面积S/m2巷道周长U/m摩擦阻力系数α/N·s2·m-4风量Q/m3·min-1摩擦风阻Rfr/N·s2·m-8风速v/m·s-1摩擦阻力hfr/Pa风量Q/m3·s-1ea1副立井砌碹圆形5002220.40.024139660.023093100.8966.1e11v1材料道砌碹半圆拱4611.516.20.007221280.001442.291.8131.47e31v9材料道砌碹半圆拱5711.516.20.00728000.001790.860.3213.33e2v1v2材料道砌碹半圆拱4416.516.20.007221280.001142.151.4331.47e6v2v4火药库砌碹半圆拱946.810.40.00721000.022390.250.061.67e69v3v4联络巷砌碹半圆拱166.810.40.0072600.003810.150.011e4v2v3井底车场砌碹半圆拱4011.516.20.007220280.001252.181.4333.8e18v4v7联络巷锚喷半圆拱120610.40.00871600.050270.440.362.67e66v513回风石门锚喷半圆拱2111.213.40.042839660.008571.937.4466.1e723c回风立井砌碹圆形1701514.80.043339660.032284.41141.0466.1e7vv井底车场砌碹半圆拱13011.516.20.00728000.004070.860.7213.33e5vv井底车场砌碹半圆拱13011.516.20.007219680.004072.124.3832.8e65v7v51专用回风上山锚喷半圆拱201513.214.10.00872600.107470.332.014.33eb2主立井砌碹圆形55033.220.40.009110380.002790.520.8417.3e8v5v13井底车场砌碹半圆拱31311.516.20.007219680.00982.1210.5432.8e17v8v6联络巷砌碹半圆拱601012.20.00721000.005270.170.011.67e15v16v17联络巷砌碹半圆拱6037.20.00722000.11521.110.013.33e122v10联络巷砌碹半圆拱5712.413.20.00723420.002840.460.011.7e132v11联络巷砌碹半圆拱5712.413.20.00726900.002840.930.0111.5e16v10v8运输大巷砌碹半圆拱31911.516.20.00721000.009990.110.011.67e67v8v11运输大巷砌碹半圆拱8511.516.20.00722480.002660.270.054.13e14v11v17运输大巷砌碹半圆拱29111.516.20.00729380.009111.012.2311.63e24v17v13运输大巷砌碹半圆拱14211.516.20.007211380.004451.221.618.97e57v23v26采区回风上山锚喷半圆拱10913.214.10.00878500.005811.071.1714.17e58v26v34采区回风上山锚喷半圆拱14113.214.10.00879300.007521.171.8111.5e59v34v40采区回风上山锚喷半圆拱23013.214.10.008716300.012272.069.0627.17e60v40v45采区回风上山锚喷半圆拱23013.214.10.008723220.012272.9318.3838.7e61v45v49采区回风上山锚喷半圆拱33313.214.10.008736260.017764.5864.8660.43e62v49v51总回风巷砌碹半圆拱105812.213.10.026737060.203791.06777.5761.77e25v13v18联络巷砌碹半圆拱5012.413.70.00728480.002591.140.5214.13e26v18v19联络巷砌碹半圆拱5612.413.70.00728480.00291.140.5814.13e68v19v20联络巷砌碹半圆拱4612.413.70.00728480.002381.140.4814.13e10v13v12轨道大巷砌碹半圆拱8111.516.20.007227680.002542.981.4146.13e70v13v15联络巷砌碹半圆拱33411.516.20.00722900.010460.310.244.83e11v12v16轨道大巷砌碹半圆拱11711.516.20.007227680.003662.987.7946.13e19v16v15轨道大巷砌碹半圆拱31411.516.20.007225680.009842.7618.0342.8e21v15v21采区轨道上山锚喷半圆拱85211.116.10.008728580.034663.1578.6347.63e30v21v27采区轨道上山锚喷半圆拱10011.116.10.008721580.004072.381.2731.97e32v27v28采区轨道上山锚喷半圆拱11011.116.10.008720780.004482.291.3734.63e35v28v32采区轨道上山锚喷半圆拱5011.116.10.008713780.002031.521.0722.97e31v27v26采区变电所砌碹半圆拱708.02.00.0087800.002380.1701.33e41v32v39采区轨道上山锚喷半圆拱16911.116.10.008711360.006881.252.4718.93e43v39v40采区轨道上山锚喷半圆拱6511.116.10.00879860.002641.090.7116.43e44v40v46采区轨道上山锚喷半圆拱28011.116.10.00873000.011390.330.285e45v36v47采区轨道上山锚喷半圆拱23011.116.10.00872200.009360.240.133.67e47v47v48绞车房锚喷半圆拱509.012.00.0087800.007160.150.011.33e55v48v49回风巷锚杆梯形1006.59.80.01476800.052670.210.091.33e37v31v34区段进风巷锚杆梯形77713.214.10.014765420.070310.681.739.03e49v41v42区段进风巷锚杆梯形77713.214.10.0147610840.070311.3722.9618.07e38v34v35接替工作面锚杆矩形20011.712.30.014765420.022670.771.859.03e39v35v36区段回风巷锚杆梯形77512.214.10.0147610840.088821.482918.07e51v43v44区段回风巷锚杆梯形77512.214.10.0147610840.088821.482918.07e50v42v43回采工作面综放支架矩形20011.712.30.0310840.046081.5411.0518.07e28v22v24联络巷锚杆梯形6713.214.10.014761500.006060.190.012.5e22v21v25掘进进风锚杆梯形14413.214.10.014767000.013030.881.7711.67e33v28v30掘进进风锚杆梯形23013.214.10.014767000.020810.882.8311.67e56v25v24掘进回风锚杆梯形48914.10.014768500.01371.572.7514.17e23v24v23掘进回风锚杆梯形3013.214.10.014767000.002710.880.3711.67e34v30v33掘进回风锚杆梯形4013.214.10.014767000.003620.880.4911.67e46v46v44联络巷锚喷半圆拱13311.416.20.00872200.005130.240.013.67e48v40v41联络巷锚喷半圆拱13311.416.20.00876860.005130.740.6711.43e27v20v22采区运输上山锚喷半圆拱92111.416.20.00878480.035540.927.114.13e36v32v31联络巷锚喷半圆拱13311.416.20.00872420.005130.260.084.03e29v22v29采区运输上山锚喷半圆拱23011.416.20.00876980.008880.761.211.63e42v39v36联络巷锚喷半圆拱23013.214.10.014761500.020810.190.132.5e53v29v41采区运输上山锚喷半圆拱30011.416.20.00873980.011580.430.516.63e40v37v36区段回风巷锚杆梯形4312.214.10.014766920.004930.950.6611.53e52v44v45区段回风巷锚杆梯形4312.214.10.0147613040.004931.782.3321.7363v6v7联络巷锚喷半圆拱20113.214.10.00871000.010720.130.031.67表5-14通风容易时期巷道参数Tab.5-14Roadwayparameteroftheeasytimeofventilation分支始节点末节点巷道名称支护方式巷道形状巷道长度L/m巷道面积S/m2巷道周长U/m摩擦阻力系数α/N·s2·m-4风量Q/m3·min-1摩擦风阻Rfr/N·s2·m-8风速v/m·s-1摩擦阻力hfr/Pa风量Q/m3·s-1e74a0副立井砌碹圆形5002220.40.024139660.023093100.8966.1e11v1材料道砌碹半圆拱4611.516.20.007213920.001441.50.7823.2e3v1v2材料道砌碹半圆拱3311.516.20.007213920.001031.50.5523.2e21v50材料道砌碹半圆拱4916.516.20.007213500.001271.360.6422.5e67v2v51火药库砌碹半圆拱946.810.40.00722000.022390.490.253.33e66v3v51联络巷砌碹半圆拱166.810.40.00721000.003810.250.011.67e5v3v4井底车场砌碹半圆拱13011.516.20.007210920.004071.171.3518.2e4v2v3井底车场砌碹半圆拱4511.516.20.007210920.001411.170.4718.2e62v51v49联络巷锚喷半圆拱130610.40.00873000.054460.831.365e69v483回风石门锚喷半圆拱2111.213.40.042839660.008571.937.4466.1e723c回风立井砌碹圆形1701514.80.043339660.032284.41141.0466.1e7v50v9井底车场砌碹半圆拱13011.516.20.007213500.004071.452.0622.5e61v49v48专用回风上山锚喷半圆拱201513.214.10.00875400.107470.688.719e73b1主立井砌碹圆形55033.220.40.009112240.002790.611.1620.4e6v4v19井底车场砌碹半圆拱31311.516.20.007210920.00981.173.2518.2e64v6v5联络巷砌碹半圆拱601012.20.00722400.005270.40.084e13v11v12联络巷砌碹半圆拱6037.20.00722000.11521.111.283.33e82v7联络巷砌碹半圆拱5712.413.20.00725400.002840.730.239e92v8联络巷砌碹半圆拱5712.413.20.00726840.002840.920.3711.4e68v7v6运输大巷砌碹半圆拱31911.516.20.00722400.009990.260.164e73v7v8运输大巷砌碹半圆拱8511.516.20.00723000.002660.320.075e10v8v12运输大巷砌碹半圆拱29111.516.20.00729840.009111.062.4516.4e21v12v13运输大巷砌碹半圆拱14211.516.20.007211840.004451.271.7319.73e47v18v28采区回风上山锚喷半圆拱34113.214.10.00875420.018190.681.489.03e49v28v32采区回风上山锚喷半圆拱35513.214.10.00875420.018930.681.549.03e50v32v37采区回风上山锚喷半圆拱18413.214.10.008718260.009812.319.0830.43e51v37v38采区回风上山锚喷半圆拱34313.214.10.008719260.018292.4318.8532.1e55v38v44采区回风上山锚喷半圆拱25713.214.10.008726260.013713.3226.2743.77e59v44v47采区回风上山锚喷半圆拱33613.214.10.008733260.017924.251.0651.43e60v47v48总回风巷砌碹半圆拱105812.213.10.026734260.203794.68664.4457.1e22v13v14联络巷砌碹半圆拱5012.413.70.00728840.002591.190.5614.73e23v14v15联络巷砌碹半圆拱5612.413.70.00728840.00291.190.6314.73e24v15v26联络巷砌碹半圆拱4612.413.70.00728840.002381.190.5214.73e11v9v10轨道大巷砌碹半圆拱8111.516.20.007224420.002542.634.2140.7e74v13v17联络巷砌碹半圆拱33411.516.20.00723000.010460.320.265e12v10v11轨道大巷砌碹半圆拱11711.516.20.007224420.003662.636.0640.7e14v11v17轨道大巷砌碹半圆拱31411.516.20.007222420.009842.4113.7437.37e15v17v30采区轨道上山锚喷半圆拱48811.116.10.008725420.019852.8131.6442.37e19v30v33采区轨道上山锚喷半圆拱35711.116.10.008715000.014521.669.0825e29v33v36采区轨道上山锚喷半圆拱9611.116.10.008713000.003911.431.8421.67e40v36v42采区轨道上山锚喷半圆拱48911.116.10.008712000.019891.327.9620e48v36v37采区变电所砌碹半圆拱708.02.00.00871000.002380.210.011.67e56v42v43采区轨道上山锚喷半圆拱19011.116.10.00878000.007730.881.3713.33e71v43v46采区轨道上山锚喷半圆拱22611.116.10.00871000.009190.110.031.67e72v46v47绞车房锚喷半圆拱509.012.00.00871000.007160.190.021.67e27v29v53区段进风巷锚杆梯形27413.214.10.014765840.024790.742.359.73e32v53v25区段进风巷锚杆梯形224113.214.10.014768840.202781.124414.73e33v25v26区段进风巷锚杆梯形20713.214.10.0147610840.018731.376.1218.07e35v27v34区段回风巷锚杆梯形233412.214.10.0147610840.26751.4887.3518.07e36v34v32区段回风巷锚杆梯形19412.214.10.0147612840.022231.7510.1821.4e37v54v32区段回风巷锚杆梯形20712.214.10.014765420.023720.741.939.03e20v52v54区段回风巷锚杆梯形224112.214.10.014767420.256841.0139.312.37e18v31v52区段回风巷锚杆梯形15812.214.10.0147610420.018111.421.4617.37e39v23v22区段进风巷锚杆梯形20713.214.10.014765420.018730.681.539.03e41v22v56区段进风巷锚杆梯形20713.214.10.014763420.018730.430.611.7e38v24v23接替工作面锚杆矩形20011.712.30.014765420.022670.771.859.03e43v57v55区段回风巷锚杆梯形251512.214.10.014762000.288250.273.23.33e46v55v18区段回风巷锚杆梯形34512.214.10.014765420.039540.743.229.03e34v26v27回采工作面综放支架矩形20011.712.30.0310840.046081.5411.0518.07e30v52v53联络巷锚杆梯形2013.214.10.014763000.001810.380.055e70v54v25联络巷锚杆梯形2013.214.10.014762000.001810.250.023.33e42v22v57联络巷锚杆梯形2013.214.10.014762000.001810.250.023.33e44v56v55联络巷锚杆梯形2013.214.10.014763420.001810.430.061.7e17v30v31联络巷锚杆梯形5413.214.10.0147610420.004891.321.4817.37e28v33v34联络巷锚杆梯形5413.214.10.014762000.004890.250.053.33e53v41v40掘进进风锚杆梯形3013.214.10.014767000.002710.880.3711.67e57v43v45掘进进风锚杆梯形21113.214.10.014767000.019090.882.611.67e52v42v53掘进进风锚杆梯形21113.214.10.014764000.019090.510.856.67e58v45v44掘进回风锚杆梯形59914.10.014767000.016841.32.2911.67e54v40v38掘进回风锚杆梯形8713.214.10.014767000.007870.881.0711.67e25v16v19采区运输上山锚喷半圆拱18011.416.20.00878840.006950.961.5114.73e26v19v29采区运输上山锚喷半圆拱34111.416.20.00878840.013160.962.8614.73e31v29v41采区运输上山锚喷半圆拱85711.416.20.00873000.033070.320.835e63v5v49联络巷锚喷半圆拱20113.214.10.00872400.010720.30.1741.5矿井通风阻力1.1.1矿井通风总阻力的计算原则(1)矿井通风的总阻力，不应超过2940Pa；(2)矿井通风网路中有较多的并联系统，计算总阻力时，应以其中阻力最大的路线作为依据；(3)应计算出困难时期的最大阻力和容易时期的最大阻力，使所选用的主要通风机既满足困难时期的通风需要，又能在通风容易时工况合理。因此应首先确定容易、困难时期的最大阻力路线。1.1.2通风容易困难时期的确定根据矿井的实际生产经验，假设通风机的服务年限为25年，在主要通风机的服务年限内，随着采煤工作面及采区接替的变化，通风系统的总阻力也将随之变化。按照正常的采区和工作面的接替关系，结合巷道的相关参数，估算出当采按照正常的采区和工作面的接续关系，结合巷道的相关参数，估算出当采煤工作面布置在东一采区的7104工作面时通风线路最长，巷道阻力最大，通风最困难，故此时为通风困难时期。当开采东二采区的7201工作面时，通风线路最短，阻力最小，故此时为通风容易时期。1.1.3矿井通风阻力的计算沿矿井通风容易和困难两个时期通风阻力最大的风路，分别根据公式计算出每条巷道的摩擦阻力：(5-13)式中：，N；—摩擦阻力系数；—巷道长度，m；—巷道面积，m2；—巷道风量，m3/s；—巷道周长，m；(5-14)式中：U—井巷净断面的周长，m；C—断面形状系数；通过以上公式对每条巷道的通风阻力进行计算，最终确定最大阻力路线，进行求和，即可得到通风困难和容易时期的通风阻力。1.7最大阻力路径1）困难时期最大阻力路径e1→e3→e4→e5→e6→e11→e12→e14→e15→e17→e18→e20→e70→e33→e34→e35→e36→e50→e51→e55→e59→e60→e69最大阻力通路风压为：1232.1pa2）容易时期最大阻力路径e1→e2→e4→e5→e8→e10→e11→e19→e21→e30→e32→e35→e41→e43→e48→e49→e50→e51→e52→e61→e62→e66最大阻力通路风压为：1008pa1.8孔庄矿通风总阻力结合通风容易与困难时期的最大阻力路线，计算出阻力路线的总摩擦阻力，再根据公式计算出局部阻力。容易时期总阻力：(5-15)得hrmin=1017pa。困难时期总阻力：(5-16)得hrmax=1150.9pa。通风总阻力如表5-11所示，由表可知两个时期的风压均没有超过2940pa，符合标准规定。表5-11矿井通风总阻力Table5-11totalventilationresistanceofmine时期困难时期容易时期阻力/pa1232.210081.9孔庄矿等积孔等积孔表示矿井通风的难易程度，等积孔越大，则通风越容易。其计算公式如下：(5-17)式中：—等积孔，；—矿井总风量，m³/s；—风压，pa。容易时期：m²困难时期：m²矿井总风阻的计算公式：(5-18)式中：—矿井总风阻，N·s2·m-8；—矿井总需风量，m³/s；—风压，pa。容易时期：N·s2·m-8困难时期：N·s2·m-8矿井通风难易程度分级见表5-12，阻力值以及等积孔见表5-13：表5-12矿井通风的难易程度的分级Table5-12classificationofthedegreeofdifficultyofmineventilation矿井通风的难易程度矿井总风阻Rm/NS2·m-8等积孔A/m2容易<0.355>2中等0.355～1.4201～2困难>1.420<1由此可得，孔庄矿在通风容易和困难时期通风难易程度均属于通风容易。本设计采用增阻调节法进行风量调节。增阻调节就是利用安装风门风窗来增加巷道力来保证风量的合理分配，风门和调节风窗面积Sw的计算公式(5-19)：表5-13阻力值和等级孔Table5-13resistancevaluesandgradeholes时期风量/m3·s-1总阻力/Pa风阻/NS2·m-8等积孔/m2难易程度容易时期396610080.23072.24容易困难时期396612320.28202.47容易(5-19)式中：Sw—调节风窗的面积，m2Q—设置有调节风窗的巷道的风量，m3/sS—设置有调节风窗的巷道的断面积，m2hw—并联风网中两分支的风压差，Pa。 通过以上公式分别计算得出调节风窗和风门的面积如表5-14表所示：表5-14主要风门风窗面积Table5-14themajorareaofdamperandwindwindow主要风窗位置调节风窗面积/m2火药库0.15运输上山0.38绞车房0.25采区变电所0.16接替工作面回风巷1.301.10矿井通风设备的选择1.10.1矿井的自然风压矿井自然风压的计算公式：(5-20)式中：—自然风压，；—矿井高低点高差，m；—重力加速度，；、—井巷中进回风井中的空气密度，。因为矿井的进风井和回风井的风流参数因为季节的不同而呈现很大的差异，所以参数表分为夏季和冬季两个季节。具体参数值见表5-15：表5-15空气密度参数表Table.5-15Airdensityvariationparametertable地点季节进风井回风井夏季/1.211.22冬季/1.231.21已知进风井与出风井的高差为400m。则夏季的自然风压hn1hn1=400×9.8×(1.21-1.22)=-39.2Pa冬季的自然风压hn2hn2==400×9.8×（1.23-1.21）=78.4Pa1.10.2通风机的风压设风硐阻力为hRd=100Pa，则1）容易时期：矿井的自然风压对矿井的通风作用起积极作用(5-21)式中：hrmin—容易时期矿井总阻力，Pa；hn2—容易时期矿井的自然风压,Pa；得hR1=1008-78.4+100=1029.6Pa2）困难时期：矿井的自然风压对矿井的通风作用起消极作用(5-22)式中：hrmax—困难时期矿井总阻力，Pa；hn1—困难时期阻碍通风的自然风压；得hR2=1232-(-39.2)+100=1371.2Pa1.10.3通风机风量 (5-23)式中：Qm—矿井总风量，m3/s；k—漏风损失系数，风井无提升任务时取1.1，箕斗井兼做回风井时取1.15，回风井兼做升降人员时取1.2，取k=1.1。主扇的实际通过风量Q=1.1×66.1=72.71m3/s1.10.4通风机风阻根据前面计算出的通风机的相关参数计算风机特性曲线的函数，本设计矿井采用抽出式通风，采用静压特性曲线：容易时期：(5-23)得Rmin=0.195困难时期：(5-24)得Rmax=0.2591.10.5选择主要通风机1）选择矿井通风机的基本原则当我们选择通风机的时候，必须满足水平各个时期的阻力变化，并适当考虑下水平，当阻力变化较大时可参考分期选择电动机，但是初装电动机的使用年限不宜少于10年。在通风机的生产服务年限内，该矿井最大和最小阻力的工况点均应在合理的工作范围内。通常用扇风机的个体特性曲线来选择，确定通风容易时期和困难时期两个主扇的工况点。通过前文对矿井理论工况点的计算按照相关参数以及选择通风机的原则，选取主要通风机，本次设计选择的是BDK54-8-NO.20轴流式通风机两台，其中一台使用一台备用。通过计算出的理论工况点在通风机特性曲线图中做出风阻曲线，但计算得出的理论工况点与绘制图得出的实际工况点不吻合，所以要沿着风阻曲线向风量风压增大的方向选择第一个工况点即为通风机的实际工况点。主要通风机的特性曲线如图5-20所示。通风机的实际工况点见表5-16：表5-16通风机工况点参数Table.5-16parametersoffanoperatingpoint时期实际风压/Pa效率输入功率/kW叶片安装角容易时期108076%9833°困难时期138085%14536°图5-20轴流式风机特征曲线图Fig.5-20characteristiccurveofaxialfan1.10.6电动机的选择1）矿井通风机的输入功率根据风机特性曲线可知：孔庄矿井通风容易时期功率为125kw,困难时期通风机的功率为153kw。2）电动机的台数及种类按通风容易和困难两个时期，将通风机输入功率分为、。当0.6时，可选一台电动机，电动机功率为：(5-25)式中：ke—电动机的容重系数，k＝1.1～1.2，轴