【《山西省灵石县曹村煤矿的矿井通风方案设计案例》4900字】

山西省灵石县曹村煤矿的矿井通风方案设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u14802山西省灵石县曹村煤矿的矿井通风方案设计案例 1145491.1矿井通风系统选择 18611.1.1矿井通风系统的基本要求 1287971.1.2矿井通风方式的选择 263051.1.3矿井主要通风机工作方式的选择 342521.2.4工作面通风方式 4232061.2盘区及全矿所需风量 574331.2.1工作面所需风量的计算 543691.2.2掘进工作面需风量 7279881.2.3硐室需风量计算 8127141.2.4其它巷道所需风量 947931.3.5矿井总风量计算 9309851.3.6风量分配及风速校验 10119241.3全矿通风阻力的计算 1114591.3.1容易和困难时期矿井最大阻力路线确定 11177951.3.2矿井通风阻力计算 14289831.3.3矿井通风总阻力的计算 15155201.3.4矿井总风阻和等积孔的计算 16325151.4通风机选型 17229001.4.1主要通风机的选择 17304691.4.2主要通风机的工况点 1888481.4.3主要通风机的选择及风机性能曲线 18129011.4.4电动机选型 20117651.5防止特殊灾害的安全措施 20211931.5.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 2050391.5.2预防井下火灾的措施 2184561.5.3防水措施 211.1矿井通风系统选择1.1.1矿井通风系统的基本要求(1)矿井至少要有两个通地面的安全出口；(2)总回风巷不得作为主要行人道；(3)装有箕斗的井筒不得作为主要进风井；(4)通风系统要为防瓦斯、火、煤尘等提供条件；1.1.2矿井通风方式的选择下面是对各种通风方式的优缺点适用条件列表比较，见表1.1表1.1通风方式比较结合实际情况考虑：前期将风井设在工业广场内，采用中央并列式通风，主斜井、副立井进风，主井回风；后期在矿井东西边界处各开凿一回风立井。1.1.3矿井主要通风机工作方式的选择煤矿主要通风机的工作方法基本上分为抽出式与压入式两种。两种工作方法的优缺如下：表1.2通风机工作方式比较从以上比较看出，抽出式通风具有明显的优点，采用抽出式通风比较安全，漏风小，所以本矿井采用抽出式通风1.2.4工作面通风方式工作面通风系统形式主要有“U”、“W”、“Y”等多种形式，其优缺点及使用条件如下：表1.3工作面通风方式对照以上工作面通风系统形式，结合本矿井的地质条件、巷道布置和通风能力确定采用“U”形后退式通风方式。1.2盘区及全矿所需风量1.2.1工作面所需风量的计算(1)按瓦斯、二氧化碳涌出量计算以瓦斯涌出量计算工作面风量。即：Qa=100×qa×Ka（9-1）式中：Qa——回采工作面需风量，m3/min;qa——瓦斯的平均绝对涌出量，1.14m3/min;Ka——瓦斯涌出不均衡系数，取1.5。则：Qa=100×2.50×1.5=375m3/min按二氧化碳涌出量计算工作面风量，同以上计算方法，即：Qa=100×2.44×1.5=366m3/min(2)按工作面进风留气温计算温度和风速应符合下列要求，见表1.4。表1.4工作面适宜气候条件工作面温度（C)<1515~1818~2020~2323~26工作面风速（m/s)0.3~0.50.5~0.80.8~1.01.0~1.51.5~2.0工作面所需风量按下式计算：Qai=60×Vai×Sai×Kai（9-2）式中：Vai——第i个回采工作面风速，进风流温度23~26C，取1.8m/s;Sai——第i个回采工作面有效通风断面面积，取15.0m2Kai——第i个工作面长度系数，取1.3则：Q=60×1.8×15×1.3=2106m3/min(3)按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。Qai=4×Nai（9-3）式中:Nai——第i个工作面同时工作的最多人数，取76人;则:Qai=4×76=304m3/min由以上三个方法计算所得的工作面实际最大需风量为Q=1620m3/min。(4)按风速进行验算根据《矿井安全规程》规定，采煤工作面最低风速为0.25m/s,最高风速为4m/s的要求进行验算。Qmin≥0.25×60×Sai（9-4）Qmax≤4×60×Sai（9-5）式中:Sai——第i个工作面有效通风断面面积，取15.0m2则:225m3/min≤2106m3/min≤3600m3/min由风速验算可知，Qa=2106m3/min符合风速要求。1.2.2掘进工作面需风量(1)按瓦斯、二氧化碳涌出量计算Qbi=100×qbi×Kbi（9-6）式中：Qbi——掘进工作面所需风量，m/minqbi——掘进工作面瓦斯绝对涌出量，m/minKbi——掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，取1.5掘进面最大日产量为:433.8t瓦斯绝对涌出量为：qbi=433.8×1.05/(60×24)=0.316m3/min则工作面需风量为：Qbi=100×0.316×1.5=47.45m3/min(2)按工作面最多人数计算Qbi=4×N（9-7）式中：4——每人每分钟供给的最低风量，m3/min;N——煤巷掘进工作面同时工作的最多人数，取32人。则:Q=4×32=132m3/min(3)按局部通风机的实际吸风量计算Qbi=Q扇×I×Kf（9-8）式中：Q扇——局部通风机实际吸风量，取600m3/minKf——为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，取1.3;I——掘进工作面同时工作的局部通风机台数，一台则：Qw=600×1.3×1=780m2/min以上三种方法计算的掘进工作面所需风量最大值为:Qbi：780m3/min，取Q=-780m3/min。(4)按风速进行验算Qmin≥0.25×60×Sai（9-9）Qmax≤4×60×Sai（9-10）则:225m3/min≤780m3/min≤3600m3/min.Q=780m3/min符合风速要求。同时掘进的工作面有两个，因此，掘进面总需风量为Qbi=1560m3/min。1.2.3硐室需风量计算1)机电硐室中央变电所及变电硐室，可按经验值确定需风量:Q1=60~80m3/min所以根据条件本矿井取80m3/min。2)绞车房绞车房的一般供风量为60~80m3/min取80m3/min为佳。因此，本设计中取80m3/min。3)充电硐室由经验取风量Q3=60~80m3/min根据本矿井可取80m3/min所以硐室所需要总风量为：Qci=80+80++80=240m3/min1.2.4其它巷道所需风量其它巷道需风量：按经验取回采面、掘进头、硐室风量之和的5%，即Qdi=(Qai+Qbi+Qci)×5%（9-11）式中：Qdi——其它巷道所需风量，m3/min;可得：Qdi=(2106+1560+240)×5%=195.3m3/min取Qdi=200m3/min1.3.5矿井总风量计算(1)按采煤，掘进，硐室及其它地点实际需要风量的总和计算 Q=（Qai+Qbi+Qci+Qdi）Kt（9-12）式中：Q——矿井的总进风量，m3/min;Qai——采煤工作面和备用面所需风量，2106m3/minQbi——掘进面所需风量，1560m3/minQci——硐室所需风量，240m3/minQdi——其它地点所需风量之和按矿井总需风量200m3/minK——矿井通风系数，取1.25;Q=(2106+1560+240+200)×1.25=5132.5m3/min(2)按井下同时工作的最多人数计算 Q≥4NK（9-13）式中:：N——井下同时工作的最多人数，150人;K——矿井通风系数，取1.25则：Q≥4×150×1.25=750m3/min取最大值，则矿井总风量为5132.5m3/min1.3.6风量分配及风速校验根据实际需要由里向外的原则配风，逆风将各用风地点计算值乘以1.25就是各用风地点实际风量，采煤工作面只配计算的风量，上下顺槽的风量乘以1.25顺风流而下，遇到分风地点则加上其它风路的风量，一起分配给未分风前的那条风路，作为该风路的分量，直至确定进风井的风量。风量分配及风速校验见表1.5、表1.6表1.5风量分配表用风地点分配风量m3/min采煤工作面2632.5掘进工作面1950各硐室需风量合计300其它巷道250表1.6主要巷道校验表井巷风速限速m/s通过风量m3/min有效断面m2实际风速m/s备注最低风速最高风速主井-121710.817.31.64符合副井-83421.733.181.72符合风井-155132.511.64.36符合采煤工作面0.2542632.5152.93符合回风大巷-85132.517.54.89符合运输大巷-81710.817.51.63符合辅运大巷-83421.717.53.26符合运输顺槽0.2542632.5152.93符合回风顺槽0.2542632.5152.93符合1.3全矿通风阻力的计算计算原则：1）矿井通风总阻力应满足AQ1028—2006《煤矿井工开采通风技术条件》中的要求，如表1.7所示。表1.7矿井通风阻力要求矿井通风系统风量/（m3/min）系统通风阻力/Pa<3000<15003000~5000<20005000~10000<250010000~20000<2940>20000<39202）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。3）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4)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。1.3.1容易和困难时期矿井最大阻力路线确定(1)通风容易时期和通风困难时期1)容易时期一盘区5108工作面开采到结尾的时候，布置两个煤巷掘进工作面。见图1.1，图1.2。2)困难时期开采二盘区5101工作面刚开始形成，布置两个煤巷掘进工作面，同见图1.3，1.4。图1.1通风容易时期平面图图1.2通风容易时期网络图图1.3通风困难时期平面图图1.4通风困难时期网络图1.3.2矿井通风阻力计算沿着两个时期通风阻力最大的风路，分别用下式计算出各段风路井巷的磨擦阻力 hf=α×L×U×Q2/S3（9-14）式中：hf——第i个巷道的摩擦阻力，PaL、U、S——分别是巷道的长度m、周长m、净断面积m2Q——分配给井巷的风量，m2/s;α——各巷道的摩擦阻力系数，N•s-2/m4。通风容易和困难时期摩擦阻力计算分别见表1.8、1.9。表1.8通风容易时期摩擦阻力计算表巷道名称支护方式α×104LUSQhfvN•s-2/m4mmm2m3/sPav/s主井混凝土35064015.917.328.555.871.65副井混凝土35024520.433.157.015.671.72回风立井混泥土35024015.711.685.5128.044.36井底车场锚喷85497141257.0111.204.75运输大巷锚喷855581717.528.512.221.63辅运大巷锚喷857101717.557.062.203.26回风大巷锚喷856601717.585.5130.094.8911101工作面支掩式支架300300161543.982.232.93运输顺槽锚网1501430161543.9195.982.93回风顺槽锚网1501360161543.9186.382.93合计971.87表1.9通风困难时期摩擦阻力计算表巷道名称支护方式α×104LUSQhfvN•s-2/m4mmm2m3/sPav/s主井混凝土35064015.917.328.555.871.65副井混凝土35024520.433.157.015.671.72回风立井混泥土35024015.711.685.5128.044.36井底车场锚喷85497141257.0111.204.75运输大巷锚喷8513731717.528.530.071.63辅运大巷锚喷8519721717.557.0172.753.26回风大巷锚喷8522771717.585.5448.804.8911101工作面支掩式支架300300161543.982.232.93运输顺槽锚网1503364161543.9461.022.93回风顺槽锚网1503229161543.9442.522.93合计1948.171.3.3矿井通风总阻力的计算容易时期通风总阻力：hme=1.1hfe（9-15）困难时期通风总阻力：hmd=1.1hfd（9-16）式中:：1.1——为考虑风路上有局部阻力的系数hme——矿井通风容易时期的总阻力，Pahmd——矿井通风困难时期的总阻力，Pahfe——矿井通风容易时期的摩擦阻力，Pahfd——矿井通风困难时期的摩擦阻力，Pa校验：hme=1.1×971.87=1077.86Pa<2500Pahmd=1.1×1948.17=2142.99Pa<2500Pa1.3.4矿井总风阻和等积孔的计算矿井通风总风阻计算公式： R=h/Q2（9-17）矿井通风等积孔计算公式：A=1.19×Q/√h（9-18）式中：R——矿井风阻，N•s2/m8h——矿井总阻力，PaQ——矿井总风量，m3/sA——等积孔，m2通风容易时期：R=1077.86/85.52=0.147N•s2/m8A=1.19×85.5/√1077.86=3.10m2通风困难时期：R=2142.99/85.52=0.293N•s2/m8A=1.19×85.5/√2142.99=2.198m2通风容易时期和通风困难时期的等积孔见表1.10，表1.11表1.10矿井等积孔容易时期困难时期面积m23.102.198表1.11矿井通风难易程度与等积孔的关系表通风阻力等级通风难易程度等积孔A大阻力矿困难<lm2中阻力矿中等1~2m2小阻力矿容易>2m2通过上表可以判断出本矿井通风难易程度等级是通风容易矿井。1.4通风机选型1.4.1主要通风机的选择1、自然风压由于本矿井口相距很近且标高相同，所以自然风压为0，即：hn=0。2、主要通风机工作风压(1)矿井为抽出式通风，通风容易时期、通风困难时期主要通风机静风压：hse=hme+hn+hb（9-19）hsd=hmd+hn+hb（9-20）式中：hse——通风容易时期主要通风机静风压，Pahsd——通风困难时期主要通风机静风压，Pahme——通风容易时期矿井通风总阻力，Pahme——通风容易时期矿井通风总阻力，Pahn——容易时期帮助通风的自然风压，取0Pahb——风峒的通风阻力，通常为20~50，取50Pa.得：hse=1077.86+0+50=1127.86Pahsd=2142.99+0+50=2192.99Pa3、计算通风机风量由于考虑外部漏风等因素，通风机风量应大于矿井风量，并由下式得：Qf=KQm（9-21）式中：Qf——主要通风机工作风量Qm——矿井需风量K——主要通风机装置漏风系数，取1.1得：Qf=1.1×85.5=94.05m3/s1.4.2主要通风机的工况点容易时期：Rfe=hse/Qf2=1127.86/94.052=0.1275N•s2/m8困难时期：Rfd=hsd/Qf2=2192.99/94.052=0.2479N•s2/m8主要通风机工作参数见表1.12表1.12主要通风机主要工作参数项目容易时期困难时期单位风量/m3/s风压/Pa风阻N•s2/m8风量/m3/s风压/Pa风阻N•s2/m894.091127.860.127594.092192.990.24791.4.3主要通风机的选择及风机性能曲线在选择通风机的时候，工况点要在通风机的合理工作范围内。根据风机工况点选择风机为：2K58矿用轴流式通风机。 图1.5主要通风机特征曲线 表 1.12主要通风机工况点型号时期叶片安装角/°转速r/min风压/Pa风量m3/s效率/%输入功率/KW2K58矿用轴流式通风机容易时期