矿井通风系统设计.ppt

1、1,安全工程学院 仲晓星 副教授,矿井通风与安全 Mine Ventilation and Safety,中国矿业大学多媒体教学课件,2,第 9 章 通风系统设计,3,9.1 矿井通风系统的拟定 9.2 矿井风量的计算和分配 9.3 矿井通风阻力计算 9.4 矿井通风设备选型 9.5 概算矿井通风费用 9.6 生产矿井的通风系统改造 9.7 矿井通风系统安全性评价,主 要 内 容,4,设计是整个矿井设计内容的重要组成部分，是保证安全生产的重要一环。必须密切配合其它生产环节，周密考虑，精心设计。 新建矿井在进行开拓、开采设计的同时，还要对通风进行设计。生产矿井随着开拓、开采的发展变化，也要进行通

2、风设计。两类设计的内容和方法相似。 依据是矿井的安全条件(包括矿井沼气等级、各煤层的沼气含量、煤尘爆炸性、煤的自燃性等)，矿井设计的生产能力，开拓方式和采煤方法，采煤的年进度计划，矿井和各水平的服务年限；各种技术经济参数、性能的资料和有关法规与政策规定。,5,1、矿井通风设计的内容 确定矿井通风系统； 矿井风量计算和风量分配； 矿井通风阻力计算； 选择通风设备； 概算矿井通风费用。,6,2、矿井通风设计的要求 将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和良好的劳动条件； 简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力； 发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出； 有井下环境及安全监测系统或检测措施

3、； 基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。,7,3、矿井通风系统设计依据的基础资料 （1）矿井自然条件 地质、地形图； 煤岩中的游离二氧化碳含量； 煤层的瓦斯含量和压力以及瓦斯和二氧化碳涌出量； 煤的自燃倾向性及自燃发火期； 煤尘爆炸性指数；矿区气候条件（年最高、低气温和年平均气温，常年主导风向，地温及地温增深率）。,8,（2）矿井生产条件 矿井年产量及服务年限； 矿井的开拓、开采与运输系统； 各采区储量及按年限分配的位置与产量分配情况； 同时开采的煤层数、采区数、采掘工作面数； 井下同时工作的最多人数； 同时爆破的最多炸药消耗量； 井巷断面及支护形式等。,9,（3）邻近生产矿井与通风设计有

4、关的经验数据或统计资料及风量计算方法。 （4）各种技术经济参数、性能的资料以及有关法规与政策规定。 在符合实际情况时，应尽可能多的收集和准备以上基础资料，以达到最佳的矿井通风设计系统，大大提矿井的高安全生产及效益。,10,9.1 矿井通风系统的拟定 矿井通风系统是矿井生产系统的主要组成部分，包含矿井通风方式（The types of mine ventilation system）、通风方法（Ventilation mode）和通风网络（Ventilation network）。矿井通风方式是指进风井(或平硐)和回风井(或平硐)的布置方式，可分为中央式、对角式和混合式等,11,矿井通风方法是指

5、产生通风动力的方法，有自然通风法和机械通风法(压入式、抽出式)； 矿井通风网络是指井下各风路按各种形式联接而成的网络。 一、矿井通风系统的类型 按进回风井在井田内的位置不同，通风系统可以分为中央式、对角式、区域式及混合式。,12,1、中央式 进、回风井均位于井田走向中央。根据进、回风井的相对位置，又分为中央并列式和中央边界式（中央分列式）。 1）中央并列式。 中央并列抽出式 在地形条件许可时，进风井和出风井大致并列在井田走向的中央，两井底都开掘到第一水平，主要通风机设在出风井的井口附近，将污风抽到地表，出风井的井底必须和总进风流隔开，出风井的井口一般用防爆门紧闭；还要在岩石中做条回风石门m-n

6、，煤层倾角越大、总回风石门越短，反之越长。,13,14,中央并列压入式 把压入式主要通风机设置在进风井的井口附近，将新风自地表压入井下，进风井的井口房须密闭，其它与抽出式相同。,15,主井,副井,中央回风井,中央石门,风机房,采区进风,采区回风,16,南屯矿采用中央并列抽出式系统 副井进风、中央风井回风。 中央风井安装2台轴流式通风机其中1台工作、1台备用； 通风机电动机功率均为800 kw，角度为40，风压为1176Pa，风量157.8 m3s。,17,18,19,中梁山矿务局北矿，采用中央并列抽出式通风系统 平硐和副井进风，平洞断面积12.1 m2，副井断面积28.3 m2。 主井为回风井

7、，其断面积力19.63 m2。电动机功率为950 kw，风压1274 Pa，风量150 m3s，等积孔4.55 m2。最大通风流程为10 km。主要通风机采用反风道反风。,20,21,曲阜市单家村煤矿通风系统采用中央并列抽出式通风系统 副井进风，主并回风。 全矿总风量为31.5 m3 ，风压为640 Pa，等积孔为1.95 m2,22,2）中央分列式（又名中央边界式） 中央分列抽出式 进风井大致位于井田走向的中央，出风井大致位于井田浅部边界沿走向的中央，在沿倾斜方向上，出风井和进风井相隔一段距离，出风井的井底高于进风井的井底，主要通风机设在出风井口附近；在井田走向的中央开凿主井和副井。,23,

8、中央分列压入式 如图9-3所示，主要通风机安设在进风井口(副井口)附近，其井口房须密闭，主井底和总进风须隔开，其它都与图9-2相同。,24,25,26,矿井采用中央分列抽出式通风系统。进风井位于井田走向中央，回风井位于井田浅部走向中部。 全矿共有立井4个，其个2个副井，1个主井和1个风井。全矿井总进风量为206.67 m3s ，总排风达为2l2 m3s，风压2786 Pa，等积孔4.7 m2，最通风流程6800 m最小通风流程1500 m。,27,2、对角式 1）两翼对角式 两翼对角抽出式 进风井筒大致位于井田走向的中央，两个出风井筒分别位于两翼边界采区中央的浅部，主要通风机设在出风井口附近。

9、为了开采深水平，有时把两翼风井设在两翼沿倾斜的中央和沿走向的边界附近。用斜井和平峒开拓时，可把图9-4中的立井改为斜井和平峒。,28,两翼对角压入式 进风井和出风井的位置与图9-4相同，只是在进风井口(副井口)附近安设压入式主要通风机，进风副井口须密闭，主井底和总进风须隔开。,29,30,31,32,鸡西矿务局城子河矿 采用两翼对角抽出式通风系统，副井为主要进风井，其东西两侧 的斜井为辅助进风井，矿井东西两翼设两个回风井。,33,2）分区对角式 分区对角抽出式 进风井大致位于井田走向的中央，在每个采区各掘一个小回风井，并分别安设抽出式分区主要通风机，可不必做总回风道。在图9-5中也可以用斜井代

10、替立井，或者进风用垂直于走向(或平行于走向)的平峒，出风用斜井；或者进风和出风都用平峒。,34,35,分区对角压入式 各出风井口不安设通风机，只在进风井口(副井口)附近安设压入式主要通风机，进风副井口要密闭，主井井底和总进风须隔开。,36,37,平顶山七矿采用分区对角压入式通风系统，进风井位于井田中央，风流通过风机由副井进入，再分别由井田两侧的2号、3号立井及中央1号斜井回至地面。,38,39,攀枝花矿务局太平矿采用集中压入式分区回风通风系统。,40,3、混合式 进风井与出风井由三个以上井筒按上述各种方式混合组成，其中有中央分列与两翼对角混合式和中央并列与中央分列混合式等。例如，图9-7所示为

11、中央分列与两翼对角混合式通风系统。为了缩短基建时间，在初期采用中央分列式通风系统，随着生产的发展，当开采到两翼边界时，则用中央分列与两翼对角混合式的通风系统。,41,中央并列分列混合式,42,中央分列与单翼对角混合式,43,中央分列与对角混合式,44,45,1）中央并列式的使用条件：煤层倾角大、埋藏深，但走向长度不大(4km)，瓦斯、自然发火都不严重，在此条件下，采用中央并列式是比较合理的。 尽管存在着风路较长，阻力较大，采空区的漏风较大的缺点，但对于瓦斯、自然发火不严重的矿井来说，这并不很重要。同时，由于产生的阻力较大，通风电力费较大，进风与出风两井筒之间的漏风较大，箕斗井回风时外部漏风较大

12、等，这些缺点对走向不大的矿井来说也不是一个很大的问题。,各矿井通风方式适用条件,46,相反，由于煤层倾角大，总回风石门长度小，开掘费小，两个井筒集中，便于开掘，开掘费也较少，便于贯通，建井期限较短，采用中央并列式通风方式，具有初期投资较少、出煤较快的优点。同时它的护井煤柱较小，且便于延深井简，为深部通风的准备工作提供有利条件。,各矿井通风方式适用条件,47,2）中央分列式的适用条件：一般地说，这种通风方式适用于煤层倾角较小，埋藏较浅，走向长度不大（4km），而且瓦斯，自然发火比较严重的新建矿井。与中央并列式相比，这种通风方式的安全性要好，建井期限略长，有时初期投资稍大（多打一个出风井，少掘一条

13、总回风石门），但相差不悬殊。 如果中央有两个井筒，以后在延深井筒、做深部通风的准备工作时，也就不会困难，这种方式由于多打一个直通地面的回风井，所以矿井的通风阻力较小，内部漏风小，这对于瓦斯，自然发火的管理工作是比较有利的，增加了一个安全出口，工业广场没有主要通风机的噪音影响，从回风系统铺设防尘洒水管路系统都比较方便。,各矿井通风方式适用条件,48,3）两翼对角式的适用条件：一般认为，这种布置方式（指对角风井位于浅部边界附近者）适用于煤层走向较大（超过4 km）、井型较大、煤层上部距地面较浅、瓦斯和自然发火严重的新建矿井。 它的优缺点，完全和中央并列式相反，比中央分列式的安全性更好，但初期投资更

14、大。如果能够进行相向掘进，就能适当减轻建井期限长，投产较晚的缺点。有些瓦斯等级不高，但煤层走向较长、产量较大的新矿井，也可采用这种通风方式。,各矿井通风方式适用条件,49,4）分区对角式的适用条件：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(因会穿出地面)，在此条件下，开采第一水平时，只能采用这种小风井(立井、斜井或平峒)分区通风的布置方式。每个采区各有独立通风路线，互不影响，是主要优点。 5）混合式通风系统适用条件：混合式通风系统的进风井与回风井有三个以上井筒，由中央式和对角式混合、中央式和中央边界式混合等。这种通风系统主要适用于井田范围较大，多煤层、多水平开采的矿井。大多用

15、于老矿井的改造和扩建。,各矿井通风方式适用条件,50,各矿井通风方式适用条件,一般来说，中央式通风系统具有井巷工程量少、初期投资省的突出优点，在矿井建设初期宜优先采用； 有煤与瓦斯突出危险的矿井、高瓦斯矿井、煤层易自燃的矿井及有热害的矿井，宜采用对角式或分区对角式通风； 当井田面积较大时，初期可采用中央式通风，逐步过渡为对角式或分区对角式。,51,通风动力及通风方法,自然通风 利用自然因素产生的通风动力使空气在井下巷道流动的通风方法叫做自然通风。 机械通风 利用通风机运转产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做机械通风。,52,通风动力及通风方法,机械通风 按通风机（通风机）的工作

16、方式将矿井通风系统分为抽出式、压入式和压抽混合式三种。 抽出式：主要通风机安装在回风井口，在抽出式主要通风机的作用下，整个矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态。 压入式：主要通风机安设在进风井口，作压入式工作，井下风流处于正压状态。 压抽混合式：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。通风系统的进风部分处于正压，回风部分处于负压，工作面大致处于中间，其正压或负压均不大。,53,通风动力及通风方法,机械通风,抽出式通风的优点： 当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力提高，可能使采空区瓦斯涌出量减少，有利于瓦斯管理，比较安全； 外部漏风量少，通风管理比较简单； 与压

17、入式通风相比，不存在向下水平过渡时期改变通风方法的困难。 缺点： 当地面存在小窑塌陷区并和开采裂隙沟通时，抽出式通风会把小窑中积存的有害气体抽到井下，并使工作面的有效风量减少。,54,通风动力及通风方法,机械通风,压入式通风的优点： 节省风井场地，施工方便，主要通风机台数少，管理方便； 开采浅部煤层时采区淮备较容易，工程量少，工期短，出煤快； 能用一部分回风把小窑塌陷区的有害气体压到地面； 缺点： 井口房、并底煤仓及装载硐室漏风大，须在矿井总进风路线上设置若干构筑物，管理困难；风阻大，风量调节困难； 由第一水平的压入式过渡到第二水平的抽出式，改造工程量大，过渡期长，通风管理困难； 当主要通风机

18、因故停止运转时，井下风流压力降低，可能在短时间内引起采空区或封闭区的瓦斯大量外涌； 主要通风机位于工业场地内有噪音影响。,55,用平峒开拓时，往往需要在材料、人行道上设置自动风门1，人员、车辆来往频繁，风门漏风较大，有时风门被撞坏，还会造成风流短路。在出煤路线的翻笼下面煤仓2中须经常存留一定煤量，以防漏风。但往往因煤炭被放空或放出较多，使大量风流自煤仓经过皮带斜井3漏到地面。,对于立井提升的压入式通风的矿井，在副井钢丝绳通过处1和箕斗井底煤仓2有时都有较大的漏风。,56,通风动力及通风方法,压抽混合式优点： 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 缺点： 使用的通

19、风机设备多，管理复杂,机械通风,抽出式通风仍是当前主要通风机基本的工作方法。 低瓦斯矿井的第一水平有地表漏风，矿井地面地形复杂、高差起伏，无法在高山上安装主要通风机，总回风巷维护困难时，可以考虑采用压入式通风。 适用于自然发火严重的矿井,57,二、拟定矿井通风系统 1、选择矿井通风系统的基本要求 矿井通风系统的拟定主要是拟定矿井风流路线，进风与出风井的布置方式，矿井主要通风机的工作方法。 拟定矿井通风系统应严格遵循安全可靠、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管理的原则。,58,二、拟定矿井通风系统 基本原则 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，

20、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。 内外部漏风少。 通风构筑物和风流调节设施及辅助通风机要少。 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。 通风动力消耗少，通风费用低。,59,二、拟定矿井通风系统 基本要求 每个矿井和阶段水平之间都必须有两个安全出口。 进风井巷与采掘工作面的进风流的粉尘浓度不得大与0.5 mg/m3。 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措施，使进风流的含尘量达到上述要求。 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。,60,二、拟定矿井通风系统 基本要求 矿井有

21、效风量率应在60以上。 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。 井下破碎硐室和炸药库，必须设有独立的回风道。 主要通风机一般应设反风装置，要求10 min内实现反风，反风量大于40。,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较，择优选出通风系统。,61,二、拟定矿井通风系统 2、矿井主要通风机工作方法的选择 根据矿井实际情况，结合上述机械通风中对主要通风机工作方法抽出式、压入式和混合式三种类型的描述的特点，选择适当的矿井主要通风机工作方法。 一般来说，矿井主要通风机工作方法多采用抽出式。当地形复杂、老窑

22、多，且出风井较多时，可采用压入式通风。,62,二、拟定矿井通风系统 3、矿井进风井与出风井布置方式的选择（选择矿井通风方式） 根据矿井实际情况，结合上述中央式、对角式和混合式通风系统的特点及适用条件，选择适当的矿井进风井与出风井布置方式。 按照以上的原则和步骤初步拟定一个矿井的通风系统，事实上有时出现这样的情况，即在某些条件下，有几种通风系统都可考虑，很难肯定哪种最好，这时就得进行方案的比较，即除了作技术分析外，还要进行经济比较，然后选定。,63,矿井通风系统确定后，还要确定服务范围内的通风容易和通风困难两个时期的位置；确定采区内的通风系统，即确定采用轨道上山还是运输上山进风；确定采煤工作面采

23、用U型、Z型、Y型还是W型通风系统，这些都要经过技术经济比较才能确定；根据采掘比确定掘进头的数目和位置；绘制两个时期的通风系统图、立体图和网络图。,64,9.2 矿井总风量的计算和分配 矿井总风量是井下各个工作地点的有效风量和各条风路上的漏风量的总和。 矿井风量计算原则 矿井需风量，按下列要求分别计算，并必须采取其中最大值。 （）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4 m3； （）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。,65,一、生产矿井所需风量 1、生产矿井所需风量的计算 原则： “由里往外” 配风 抽出式通风： 抽出式主要通风机的总风量矿井总风量因体积膨胀风

24、量抽出式通风机井口和附属装置的允许漏风量 压入式通风： 压入式主要通风机的总风量矿井总风量压入式通风机井口和附属装置的允许漏风量,66,矿井的总回风量或总进风量计算： Qwz(Qai+Qbi+Qci+Qdi)Kwz Qai各回采工作面和备用工作面所需风量之和Qbi各掘进工作面所需风量之和 Qci各峒室所需风量之和 Qdi除上述各用风地点外，其它巷道所需风量之和Kwz矿井风量备用系数，包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素影响，与矿井通风方式有关，一般可取1.151.25。对于中央并列式，1.25；中央分列式和混合式，1.2；对角式，1.15。,67,2、生产矿井风量的分配 将各用风点计算的风量值乘

25、以备用系数Kwz，就是配给用风地点所在巷道的风量。如各个掘进巷道和峒室的风量就是这样确定的。但是采煤工作面的风量只配给各自计算的风量，由备用系数确定的风量考虑从采空区走。因此在U型通风的上顺槽和下顺槽的风量是采煤工作面的计算风量乘以备用系数。,68,从各个用风地点开始，逆风流方向而下，遇分风点则加上其它风路的分风量一起分配给未分风前那一条风路，作为该风路的风量。直至确定进风井筒的总进风量。这一风量应该等于刚才计算的矿井总风量。如果是压入式通风，则要加上矿井外部漏风量，才能得出通过压入式主要通风机的总风量。,69,然后又从各个用风地点开始，顺风流方向而上，遇汇合点则加上其它风路的风量一起分配给汇

26、合后那一条风路，作为该风路的风量。直至确定回风井筒的总回风量。 这一风量也应该等于刚才计算的矿井总风量。如果是抽出式通风，则加上抽出式主要通风机井口和附属装置的允许漏风量(即矿井外部漏风量)，得出通过抽出式主要通风机的总风量。,70,二、新建矿井和延深矿井所需风量 有条件时，要参照邻近生产矿井的通风资料，按生产矿井的风量计算方法细致进行，否则只好采用“由外往里”的计算方法，即先计算矿井的总风量，然后大致分配到各个用风地点。 抚顺煤炭研究所在十二个矿井的协助下，通过调查研究总结出新的计算方法，经过在阳泉、抚顺、淮南、焦作、徐州，枣庄等矿区的验算，证明其计算结果比较接近生产实际情况，值得新建矿井和

27、延深矿井通风设计工作上使用。,71,对于低沼气矿井，以工作面能够有良好的气候条件作为供风的依据，用下式计算矿井总风量。 QTqK，m3/min T矿井平均日产量，t/d； q从工作面能够有良好的气候条件为出发点，而得出的对于日产量中每一吨煤的供风标准，通过实际调查统计得出q1； K一风量备用系数，即KK1K4K5K6，这些系数的乘积介于l.51.9之间，可以根据新建矿井的条件，查表得出具体的数值。,72,73,对于高沼气矿井 按总回风流中的沼气浓度不超过0.75%的要求来计算矿井总风量： Q1 /（24600.75%）qgTK，m3/min qg矿井沼气平均相对涌出量，m3/t； T矿井平均日

28、产量，t/d； K风量备用系数，即KK2K3K4K5，这些系数的乘积介于1.72.1之间，具体数值从表中查得。,74,无论是高沼气矿井，还是低沼气矿井都要按井下同时工作的最多人数来验算矿井总风量Q，取大值作为矿井的总风量： Q4NK，m3/min N井下同时工作的最多人数，人， 4以人数为计算单位的供风标准，m3/min； K风量备用系数，它是产量不均衡系数、备用工作面的风量系数和矿井内部漏风系数的总概括。采用中央并列式的通风系统时，K1.45；采用中央分列式或对角式通风系统时，K1.35。,75,新建矿井的风量分配是在算得的矿井总风量Q中，减去独立回风的掘进风量Qb和峒室风量Qc，再按以下原

29、则对剩余的风量Qre进行大致的分配；各个回采工作面的风量，按照与产量成正比的原则进行分配；各个备用工作面的风量，按照它在生产时所需风量的一半进行分配。即： QreQ(QbQc)，m3/min Qb所有独立回风的各个掘进工作面风量之和，m3/min； Qc所有独立回风的各个峒室风量之和，m3/min。,76,剩余风量Qre的分配方法是：先用下式计算回采工作面日产一吨煤所需配给的风量q，即： Ta各个回采工作面的日产量之和，即 Ta=ta，t/d ta各个回采工作面的日产量，t/d； Ta各个备用工作面的计划日产量之和，即 Tata，t/d ta各个备用工作面计划日产量，t/d。,77,分配给各个

30、回采工作面的风量为： Qaqta，m3/min 分配给各个备用工作面的风量为： Qaqta /2，m3/min 新建矿井风量的分配 在各个用风地点，将计算的风量直接配给用风地点所在巷道，如掘进巷道和峒室等。但这时在U型采煤工作面，不考虑从采空区漏走的风量。因此在上顺槽和下顺槽的风量与采煤工作面的风量相同。,78,同样，又从各个用风地点开始，逆风流方向而下，遇分风点则加上其它风路的分风量一起分配给未分风前那一条风路，作为该风路的风量。直至确定进风井筒的总进风量。这一风量应该等于刚才计算的矿井总风量。如果是压入式通风，则要加上矿井外部漏风量，才能得出通过压入式主要通风机的总风量。,79,然后又从各

31、个用风地点开始，顺风流方向而上，遇汇合点则加上其它风路的风量一起分配给汇合后那一条风路，作为该风路的风量。直至确定回风井筒的总回风量。这一风量也应该等于刚才计算的矿井总风量。如果是抽出式通风，则加上抽出式主要通风机井口和附属装置的允许漏风量（即矿井外部漏风量），得出通过抽出式主要通风机的总风量。,80,三、确定矿井总风量和各个分风量 通过以上的风量分配，初步确定了井下各个用风地点与它们的进风和回风路线上的各个风量(必要时要算出局部地区各分支的自然分配风量)。但是，各条风路上的风量还未最后确定，必须进行各条风路的风速校核，即用各处的断面积分别去除分配到该处的风量，所得出的风速，须符合规程的规定。

32、 各条风路的风量经过验算后，如能符合风速的要求，则各条风路的风量可以确定；如低于规定的风速，则该条风路的风量要相应增加。如超过规定的风速，则需要扩大该风路的断面或调整该风路的风量，使之风速降到规定值以下。最后，确定矿井总风量。,81,82,9.3 矿井通风阻力计算 一、计算的原则 矿井通风设的总阻力，不应超过2940Pa。 矿井井巷的局部阻力，新建矿井按井巷摩擦阻力的10 %计算，扩建矿井宜按井巷摩擦阻力的15 %计算。 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； 应计算出困难时期的最大阻力和容易时期的最小阻力，使所选用的主要通风机既满足困难时期的通风需要，

33、又能在通风容易时工况合理。,83,在矿井通风系统服务的范围内，分别在容易时期和困难时期确定一条最大阻力路线。沿着这两条路线，分别计算各段井巷的通风阻力，然后累加起来，便得出这两个时期的井巷通风总阻力hrmin和hrmax。这样能够保证所选用的主要通风机满足通风困难(hrmax)时期的要求，并且在以后的通风管理中均可采用增阻法进行风量调节。这些工作均可在这两个时期的通风网路图上进行。但是遇有的分支中有不同的巷道断面，则该分支要分段计算。对于小矿，则只计算服务年限内的最大阻力路线的总阻力hrmax，不必分两个时期。,84,9.3 矿井通风阻力计算 二、矿井通风阻力的计算 矿井通风总阻力：风流由进风

34、井口起，到回风井口止，沿一条通路（风流路线）各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和，简称矿井总阻力，用hm表示。 对于矿井有两台或多台风主要通风机工作，矿井通风阻力按每台主要通风机所服务的系统分别计算。 矿井通风系统总阻力最小时称通风容易时期。通风系统总阻力最大时亦称为通风困难时期。,85,9.3 矿井通风阻力计算 二、矿井通风阻力的计算 对于通风困难和容易时期，要分别画出通风系统图。按照采掘工作面及硐室的需要分配风量，再由各段风路的阻力计算矿井总阻力。 当根据风量和巷道参数（断面、长度等)直接判定出最大总阻力路线时，可按该路线的阻力计算矿井总阻力；当不能直接判定时，应选几条可能最大的路线进行计算

35、比较，然后确定该时期的矿井总阻力。,86,二、矿井通风阻力的计算 沿着上述两个时期通风阻力最大的风路，分别用下式算出各区段井巷的摩擦阻力： 式中 L、U、S分别是各井巷的长度(m)，周边长(m)，净断面积(m2)； Q分配给各井巷的风量，m3/s； 根据各井巷的支架形式和断面在第三章值表中查得的摩擦阻力系数。对于高原矿井，空气密度小于1.2kg/m3，其值为：,87,将以上计算出来的各数值与有关数值填入表9-5中。从表中可以看出总回风或总进风量与计算数据相同。,88,沿着通风容易和困难时期的风流路线，依次计算各段摩擦阻力，然后分别累计得出容易和困难时期的总摩擦阻力，再加上局部阻力，因局部阻力取

36、总摩擦阻力的10或15，总摩擦阻力再乘以（扩建矿井乘以1.15）后，得两个时期的矿井总阻力 通风容易时期总阻力： 通风困难时期总阻力：,89,计算了整个矿井的通风阻力后，需要对整个矿井的通风难易程度进行评价。评价的指标是两个时期矿井总风阻和总等积孔： 如果A1m2,表示矿井通风困难；如果A在1和2m2之间，表示通风难易为中等程度，如果A2m2，表示通风容易。,90,矿井通风设备包括：,主要通风机,电动机,9.4 选择矿井通风设备,91,9.4 选择矿井通风设备,一、选择矿井通风设备的要求 （1）矿井必须装设两套同等能力的主通风设备，其中一套备用； （2）选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工

37、况变化，并照顾下一水平的通风需要且使通风设备长期高效率运行。当工况变化较大时，根据矿井分期时间及节能情况，应分期选择电动机，但初装电动机的使用年限不宜少于10年； （3）通风机能力应留有一定的余量，轴流式通风机在最大设计负压和风量时，轮叶运转角度比允许范围小5o；离心式通风机的选型设计转速不宜大于允许最高转速的90； （4）进、出风井井口的高差在150m以上，或进、出风井井口标高相同，但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压； （5）矿井主要通风机房，应有两回直接由变(配)电所输出的供电线路，线路上不应分接任何负荷；,92,一、选择矿井通风设备的要求 （6）所选电动机应满足通风机在整个起动过

38、程及稳定运行中的力矩要求，如用同步电动机拖动轴流式通风机时，还应校验其牵入转矩； （7）为简化供电系统，避免中间变压，当电动机功率较大可以选用高压电动机时，应尽量优先选用高压电动机； （8）在通风机的服务年限内，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之内，使通风机稳定、经济地运转； （9）一个井筒尽量采用单一通风机的工作制度； （10）主要通风机必须装有反风设备，必须能在10分钟内改变巷道中的风流方向； （11）装有主要通风机的回风井口，应安装保护通风机的防爆门。防爆门应设计成因事故打开后易于复原，并在通风机反风时不被风流顶开。,93,二、主要通风机的选择 1、计算通风机风量

39、 由于井口防爆门及主要通风机反风门等处的外部漏风，风 机风量 应大于矿井风量 ，并由下式求出： 式中： 主要通风机通风量，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；箕斗井兼作回风用时取1.15；回风井兼做升降人员时取1.2。,94,离心式通风机： 容易时期： 困难时期： 轴流式通风机： 容易时期： 困难时期： 对于压入式通风系统， 表示出风井的出口风压， 表示风硐的阻力。,2、计算通风机风压,95,3、初选通风机及工况点的确定,根据确定的hfmax、Qf1和hfmin、Qf2两组数据(也叫设计工况点)，在通风机的个体特性曲线图表上选择合适的主要通风机。 判别

40、是否合适，要看上面两组数据所构成的两个时期的工况点，是否都落在通风机个体特性曲线上的合理工作范围内。一是看风压高的点是否超过最高风压的.倍，二是看风压低的点处效率是否在0.6以上。 根据hfmax、Qf1和hfmin、Qf2两组数据计算出两个时期的风阻Rmin和Rmax: 在选定的风机个体特性曲线图上画出工作风阻曲线Rmin和Rmax，将这两条曲线从设计工况点向上延伸，与最近的个体特性曲线相交，得到的两个点就是实际工况点。,96,97,实际工况点确定以后，列表整理出两个时期的主要通风机的型号、动轮直径、动轮叶片安装角度(专指轴流式主要通风机而言)、转数、风压、风量(实际工况点)、效率和输入功率

41、等数值。,3、确定通风机的型号和转速,98,三、主要通风机电动机的选择,（1）电动机功率的计算,通风机输入功率按通风容易及困难时期，分别计算通风机所需输入功率,或,式中： 、 分别表示通风机全压效率和静压效率； 、 分别表示矿井通风容易时期和通风困难时期通风机的输入功率，kW。,99,99,三、主要通风机电动机的选择,（2）电动机台数及种类的确定,当 时，可选一台电动机，电动机功率为：,当 时，选两台电动机，电动机功率为：,式中： 电动机容量备用系数，取1.11.2； 电动机效率，取0.90.94(大型电机取较高值)； 传动效率，电动机与通风机直联时取1；皮带传动时取0.95。,100,三、主

42、要通风机电动机的选择,（2）电动机台数及种类的确定,根据周围的工作环境，通风机一般选用开启式或防护式电动机。选择电动机时还应全面综合考虑通风机调整及矿井功率因数补偿的要求。 一般情况下，当电动机功率小于200 kW时，宜选用低压鼠笼式电动机； 大于250 kW时，宜选用高压鼠笼式电动机； 大于400 kW及以上时，宜选用同步电动机，其优点是在低负荷运转时用来改善电网功率因数，使矿井经济用电；缺点是这种电动机的购置和安装费较高。 当矿井风压变化较大时，可考虑分期选择电动机，但每台电动机的使用年限一般不少于10年。,101,9.5 概算矿井通风费用 一般是计算吨煤的通风费用，即吨煤通风成本。 一、

43、每吨煤的通风电费 先用下式计算主要通风机运转的耗电量： Imf(N1N2)36524/(2(ev t)，kWh/a N1、N2一年内最大和最小的主要通风机输入功率，kw； e主要通风机电动机的效率，可在电动机的技术特征表上查得，一般取0.90.95；v变压器的效率，一般取0.8；电线的输电效率，一般取0.95；t传动功率，直接传动时，取1.0，间接传动时取0.95。,102,同时，统计一年内局扇、辅扇的耗电量Ief(kwh/a)。各类通风机在一年内的总耗电量为： IsImfIef，kWh/a 用下式计算每吨煤的耗电量： IIs/T，kWh/t T一年内的矿井产煤量，ta 用下式计算每吨煤的通风

44、电费： EID，元/t D每度电的费用，元/(kWh),103,二、吨煤通风成本 除每吨煤的通风电力费用外，还要统计下列费用： 1) 通风设备的折旧费和维修费。折旧费一般用通风设备的服务年限去除购置费，运输费和安装费的总和。 2) 专为通风服务的井巷工程折旧费和维修费。这项折旧费是用这些井巷的服务年限去除建设费。 3) 通风器材(掘进通风和通风构筑物用的器材)的购置费和维修费。 4) 通风仪表的购置费和维修费。 5) 通风区队全体人员的工资费。 以上五项的每年支出除以矿井产量得到的吨煤费用再加上吨煤通风电力费就是吨煤通风成本。,104,9.5 生产矿井的通风系统改造 随着矿井生产能力的不断提高

45、、水平延伸、范围扩大，在生产系统进行技术改造的同时必然要进行通风系统的技术改造。 一、明确改造目标和任务 明确改造后通风系统所服务的时间区间和生产布局及其对通风系统(风量和风压)的要求，以保证改造后的通风系统与生产能力相适应，并具有技术上先进合理、安全上可靠稳定、经济上高效益等特点,105,二、调查通风系统现状 进行主要通风机装置的性能测定，了解主要通风机的实际性能；测定风机内部的各种间隙，检查叶片、导叶的安装角度以及风硐中风流控制设施的严密程度，查看风硐和扩散器的结构、断面、转弯和扩散器出口风流的速度分布；测定电机的负荷率。 预测待采地区的瓦斯涌出量和地温变化。 对矿井通风系统中最大阻力路线进行测定；了解其阻力分布和阻力超常区段，为降低矿井阻力提供依据；对主要分支的风阻值以及一些典型巷道的(摩擦)阻力系数进行测算，为核定矿井通风能力和网路解算积累基础资料。 查明漏风现状。,106,三、分析通风现状 核算矿井的通风能力 主要通风机能力核定：计算机模拟法或作图法 井巷通过能力核定：一般按井巷风速和总回风巷中的瓦斯浓度验算通风系统总回风需要的最小断面；如果总回风巷的最小断面大于计算值 ，则认为井巷的通过能满足要求；否则，不能满足要求，可根据上式验算矿井每翼或每一采区