礦井通風(fēng)與安全課程設(shè)計

1、.目 錄1 概述11.1 礦井通風(fēng)設(shè)計11.2 礦井概況12 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇52.1礦井主要通風(fēng)機工作方法的選擇52.2 礦井通風(fēng)方式的選擇62.3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的擬定72.4 繪制通風(fēng)系統(tǒng)圖及網(wǎng)路圖.83 礦井總風(fēng)量計算103.1 礦井需風(fēng)量計算原則103.2 礦井需風(fēng)量的計算方法104 礦井總風(fēng)量的分配154.1 分配原則154.2 分配的方法154.3 礦井風(fēng)量的分配155 礦井通風(fēng)總阻力計算165.1 礦井通風(fēng)總阻力的計算原則165.2 礦井通風(fēng)總阻力的計算方法166 選擇主要通風(fēng)設(shè)備及附屬裝置216.1 選擇礦井通風(fēng)設(shè)備的基本要求216.2 主要通風(fēng)機的選擇21參考文獻24附錄2

2、5.;1 概述1.2 礦井概況1、煤層地質(zhì)概況：煤層傾角25，單一煤層，煤層厚2.8m，該礦屬高瓦斯礦井，礦井相對瓦斯涌出量為，煤塵有爆炸危險，煤層自然發(fā)火期為個月。2、井田范圍：設(shè)計第一水平開采深度240m，走向長度6000m，每翼長3000m。3、礦井生產(chǎn)能力：設(shè)計年產(chǎn)量為0.45Mt，礦井第一水平服務(wù)年限為23年。4、井田開拓與開采：礦井采用立井開拓，開拓系統(tǒng)見圖1-1，采區(qū)劃分見圖1-2。在每翼兩采區(qū)中央上部邊界開風(fēng)井，采用對角式通風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)見圖1-3。礦井同時生產(chǎn)兩個采區(qū)，每個采區(qū)一個高檔機采生產(chǎn)工作面，工作面日產(chǎn)量750t，一個備用面，兩個掘進面，可滿足礦井產(chǎn)量要求。5、井下同時

3、作業(yè)人數(shù)280人，一個采煤工作面最多40人，一個掘進面最多20人。6、井巷尺寸及支護情況：見表1-1。7、鄰近條件相近礦井資料：采煤工作面相對瓦斯涌出量13m3/t，掘進工作面（用28kW局部通風(fēng)機）風(fēng)量。8、該礦自然風(fēng)壓為50pa。圖1-1 開拓系統(tǒng)布置圖圖1-2 采區(qū)劃分圖圖1-3 通風(fēng)系統(tǒng)布置示意圖表1-1 井巷尺寸及支護情況井巷名稱支護形式斷面形狀凈斷面積（m2）井巷特征備注副井混凝土碹圓形19.6井筒直徑5.0m，罐籠提升，有梯子間H=240m進風(fēng)石門料石砌碹半圓14.0L=200m大巷混凝土碹半圓10.0不抹灰漿34段200m45段 550m運輸機上山工字鋼梯形9.0支架縱口徑=5

4、201202,300m202203,80m203204,80m軌道上山工字鋼梯形9.0支架縱口徑=5208209,80m209210,220m210211,20m區(qū)段工作面機巷（上順槽）工字鋼梯形8.0支架縱口徑=5L=750（困難時期）L=60m（容易時期）采煤工作面矩形8.0單體液壓支柱，一次采全高，支架整齊，控頂距24m。L=140m區(qū)段回風(fēng)巷（下順槽）工字鋼梯形6.5支架縱口徑=5同上順槽回風(fēng)斜巷、聯(lián)絡(luò)巷工字鋼梯形8.0支架縱口徑=5L=30m采區(qū)總回風(fēng)巷錨噴半圓8.0L=1500m回風(fēng)石門錨噴半圓8.0L=50m回風(fēng)井混凝土碹圓形8.0井筒直徑D=3.5m，有梯子間H=70m風(fēng)硐R取

5、0.02Ns2/m82 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇礦井通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，煤層賦存條件、表土層厚度、地溫、礦井瓦斯涌出量、煤層自燃傾向性等條件，在確保礦井安全，兼顧中、后期生產(chǎn)需要的前提下，通過對多個可行的礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。中央式通風(fēng)系統(tǒng)具有井巷工程量少、初期投資少的優(yōu)點。因此，礦井初期宜優(yōu)先采用。有煤與瓦斯突出危險的礦井、高瓦斯礦井、煤層易自燃的礦井及有熱害的礦井，應(yīng)采用對角式或分區(qū)對角式通風(fēng)；當井田面積較大時，初期可采用中央式通風(fēng)，逐步過渡為對角式或分區(qū)對角式。礦井通風(fēng)方法一般采用抽出式，壓入式使用較少。當?shù)匦螐?fù)雜、露頭發(fā)育、老窯多、采用多風(fēng)井通風(fēng)有利時，可采用壓

6、入式通風(fēng)。鑒于壓入式通風(fēng)在生產(chǎn)礦井中實際應(yīng)用情況，故對壓入式通風(fēng)是否適用于高瓦斯礦井并不予以明確規(guī)定，設(shè)計選擇通風(fēng)方法時，可根據(jù)礦井的具體條件并通過技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。本礦井采用抽出式通風(fēng)方法，采用兩翼對角式通風(fēng)方式。2.3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的擬定礦井開拓采用立井開拓方式，由于煤層傾角為25°，單一煤層，煤層厚2.8m，且礦井為高瓦斯礦井，礦井相對瓦斯涌出量為，煤塵有爆炸危險性，煤塵自然發(fā)火期為4-6個月，所以礦井采用兩翼對角式，礦井主要進風(fēng)井位于井田中央的副井，總回風(fēng)巷布置在井田的上部邊界回風(fēng)井分別布置在上山采區(qū)上部邊界中央，形成兩翼對角式通風(fēng)系統(tǒng)。下面主要以左翼采區(qū)為例簡要說明，右翼

7、可參照左翼。（1） 采區(qū)工作面通風(fēng)系統(tǒng)新鮮風(fēng)流從地面的副井進入井下，經(jīng)井底車場、主要運輸石門、主要運輸大巷、采區(qū)下部車場、運輸上山、上順槽、采煤工作面，清洗工作面后，污風(fēng)經(jīng)區(qū)段回風(fēng)平巷、主要回風(fēng)巷道、回風(fēng)井進入大氣。（2） 備用工作面通風(fēng)系統(tǒng)新鮮風(fēng)流從地面經(jīng)副井進入井下，經(jīng)井底車場、主要運輸石門、主要運輸大巷、采區(qū)下部車場、運輸上山、區(qū)段運輸順槽、備用工作面。清洗備用工作面后，污風(fēng)經(jīng)區(qū)段回風(fēng)平巷、主要回風(fēng)巷道、回風(fēng)石門、回風(fēng)井進入大氣。（3） 火藥庫通風(fēng)系統(tǒng)新鮮風(fēng)流從地面經(jīng)副井進入井下，經(jīng)井底車場、主要運輸石門、火藥庫、軌道上山、主要回風(fēng)巷道、回風(fēng)石門、回風(fēng)井排入大氣。（4） 掘進工作面通風(fēng)系

8、統(tǒng)新鮮風(fēng)流從地面經(jīng)副井進入井下，經(jīng)井底車場、主要運輸石門、主要運輸大巷、采區(qū)下部車場、運輸上山、掘進工作面，清洗工作面后，污風(fēng)進入軌道上山、主要回風(fēng)巷道、回風(fēng)石門、回風(fēng)井排入大氣。3 礦井總風(fēng)量計算3.1 礦井需風(fēng)量計算原則2礦井需風(fēng)量，按下列要求分別計算，并采用其中最大值。（1）按井下同時工作的最多人數(shù)計算，每人每分鐘供給風(fēng)量不得少于；（2）按采煤、掘進、硐室及其他地點實際需要風(fēng)量的總和進行計算。各地點的實際需要風(fēng)量，必須使地點的風(fēng)流中得瓦斯、二氧化碳、氫氣和其他有害其他的濃度，風(fēng)速以及溫度，每人供風(fēng)量符合煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。3.2 礦井需風(fēng)量的計算方法礦井需風(fēng)量按以下方法計算，并取其中

9、最大值。3.2.1按井下同時工作最多人數(shù)計算其中：礦井總進風(fēng)量，； N井下同時工作最多人數(shù)； 礦井通風(fēng)系統(tǒng)（包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻等因素）備用系數(shù)，宜取。3.2.2 采煤工作面需風(fēng)量計算采煤工作的需風(fēng)量應(yīng)按下列因素分別計算，并取其中最大值。（1）按瓦斯涌出量計算（記得把下面式子中的8改成13再計算） （3-1）其中： 第i個采煤工作面需要風(fēng)量，； 第i個采煤工作面瓦斯絕對涌出量，； 第i個采煤工作面瓦斯涌出不均勻的風(fēng)量備用系數(shù)，它是該工作面瓦斯絕對涌出量的最大值和平均值的比值。生產(chǎn)礦井可以根據(jù)各工作面正常的生產(chǎn)條件，至少進行5晝夜的觀測，得出5個值，取其最大值。通常機采工作面取；炮采工作

10、面去；水采工作面取。（2）按工作面進風(fēng)流溫度計算采煤工作面應(yīng)有良好的氣候條件，其進風(fēng)流溫度可根據(jù)風(fēng)流溫度預(yù)測方法進行計算。其氣溫與風(fēng)速應(yīng)符合表3-1的要求。表 3-1 采煤工作面空氣溫度與風(fēng)速對應(yīng)表回采工作面的空氣溫度（）回采工作面的風(fēng)速（m/s）<150.3-0.515-180.5-0.818-200.8-1.020-231.0-1.523-261.5-1.8 （3-2）其中：第i個采煤工作面的平均風(fēng)速，按其進風(fēng)流溫度從上表選，m/s； 第i個采煤工作面有效通風(fēng)斷面，取最大和最小控頂時有效斷面的平均值，m2； 第i個采煤工作面的長度系數(shù)，從表3-2中選擇。表3-2采煤工作面長度風(fēng)量系數(shù)

11、表采煤工作面的長度/m采煤工作面的長度風(fēng)量系數(shù)<500.850-800.980-1201.0120-1501.1150-1801.2>1801.3-1.4（3）按工作人員人數(shù)計算 （33）其中：4每人每分鐘應(yīng)供給的最低風(fēng)量，；第i個采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，個。綜合上述可知，采煤工作面需風(fēng)量應(yīng)取最大值（把后面這個數(shù)改成（3-1）中的答案）。（4）按風(fēng)速進行驗算按最低風(fēng)速驗算各采煤工作面的最小風(fēng)量：按最高風(fēng)速驗算各采煤工作面的最大風(fēng)量：采煤工作面需風(fēng)量?。ò押竺孢@個數(shù)改成（3-1）中的答案）時滿足要求。采煤工作面串聯(lián)通風(fēng)時，按其中一個最大需風(fēng)量計算。備用工作面亦按上述要求，并滿足

12、瓦斯、二氧化碳、風(fēng)流溫度和風(fēng)速等規(guī)定計算需風(fēng)量，且不得低于其回采時需風(fēng)量的50%。我們?nèi)溆霉ぷ髅骘L(fēng)量為。3.2.3 掘進工作面需風(fēng)量計算掘進工作面實際的風(fēng)量，應(yīng)按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、局部通風(fēng)機實際吸風(fēng)量、炸藥用量、人數(shù)分別計算，取其中最大值，并用風(fēng)速驗算。（1）按炸藥量計算 （35）其中：25每使用1kg炸藥的供風(fēng)量，；第i個掘進工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg。（一次爆破使用的最大炸藥量一般取10kg）（2）按局扇的吸風(fēng)量計算 （36）其中：第i個掘進工作面同時工作的局部通風(fēng)機額定風(fēng)量的和，可按表3-3選擇。為防止局部通風(fēng)機吸循環(huán)風(fēng)的風(fēng)量備用系數(shù)，一般取1.2-1.3，進風(fēng)巷道

13、中無瓦斯涌出時取1.2，有瓦斯涌出時取1.3。表3-3 各種局部通風(fēng)機的額定風(fēng)量風(fēng)機型號額定風(fēng)量m3/minJBT-51（5.5KW）150JBT-52（11KW）200JBT-61（14KW）250JBT-62（28KW）300所以局部通風(fēng)機機型號選擇JBT62（28KW）。（3）按工作人員數(shù)量計算 （3-7）其中： 4每人每分鐘應(yīng)供給的最低風(fēng)量，； 第i個掘進工作面同時工作的最多人數(shù)。綜合上述可知，掘進工作面風(fēng)量應(yīng)取。（4）按風(fēng)速進行驗算按最低風(fēng)速驗算各個巖巷掘進工作面的最小風(fēng)量：各個煤巷和半煤巖巷掘進工作面的最小風(fēng)量：按最高風(fēng)速驗算各掘進工作面的最大風(fēng)量：其中： 第i個掘進巷道工作面巷道

14、的凈斷面積，。所以，掘進工作面風(fēng)量滿足要求。3.2.4 硐室需風(fēng)量各個獨立通風(fēng)的硐室供風(fēng)量，應(yīng)根據(jù)不同的硐室分別計算。井下爆破材料庫、絞車房、機電硐室根據(jù)經(jīng)驗值，統(tǒng)一取。3.2.5 其他巷道需風(fēng)量計算新建礦井，其他用風(fēng)巷道的總風(fēng)量難以計算時，也可按采煤，掘進，硐室的需風(fēng)量總和的估算。3.2.6 礦井左翼總風(fēng)量計算（把式子中的625這個數(shù)改成（3-1）中的答案在計算） （38）其中： 采煤工作面和備用工作面需風(fēng)量之后，； K礦井通風(fēng)（包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻等因素）系數(shù)。當采用壓入式或中央并列式通風(fēng)是，；當采用中央分列式或混合式通風(fēng)時，；當采用對角式或區(qū)域時通風(fēng)時，。通過計算所得：礦井左翼總

15、風(fēng)量為（把后面這個數(shù)改成（3-8）中的重新計算的答案）。礦井右翼總風(fēng)量為（3-8）中的重新計算的答案）礦井總風(fēng)量為左翼和右翼的總和為（）。5 礦井通風(fēng)總阻力計算5.1 礦井通風(fēng)總阻力的計算原則通風(fēng)阻力計算的原則3：（1）礦井通風(fēng)總阻力不應(yīng)超過2940Pa。為了減少礦井的外部漏風(fēng)和主通風(fēng)機的運轉(zhuǎn)費用， 風(fēng)壓過大引起煤炭自燃發(fā)火，以及避免因主通風(fēng)機機型使通風(fēng)費用加大，礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力應(yīng)滿足表5-1的要求： 表5-1 礦井通風(fēng)阻力要求礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量/m3··min-1系統(tǒng)的通風(fēng)阻力/Pa3 0003 0005 000 5 00010 000 10 00020 000 20 00

16、01 5002 0002 5002 9403 920（2）通風(fēng)容易和困難兩個時期總阻力的計算，應(yīng)沿著這兩個時期的最大通風(fēng)阻力風(fēng)路，分別計算各段井巷的通風(fēng)阻力，然后累加起來，作為這兩個時期的礦井通風(fēng)總阻力。最大通風(fēng)阻力風(fēng)路可根據(jù)風(fēng)量和巷道參數(shù)（斷面積、長度等）直接判斷確定，不能直接確定時，應(yīng)選幾條可能最大的路線進行計算比較。（3）礦井井巷的局部阻力，新建礦井宜按井巷摩擦阻力的10%計算，擴建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計算。5.2 礦井通風(fēng)總阻力的計算方法沿礦井通風(fēng)容易和困難兩個時期通風(fēng)阻力最大的風(fēng)路，分別用下式計算各段井巷的摩擦阻力： （5-1）計算礦井通風(fēng)阻力時，按上表格式應(yīng)分別計算出通風(fēng)機

17、服務(wù)年限內(nèi)通風(fēng)最容易時期和最困難時期的最小阻力和最大阻力。選擇達到設(shè)計產(chǎn)量后在通風(fēng)機服務(wù)年限內(nèi)，通風(fēng)最容易和通風(fēng)最困難兩個時期通風(fēng)阻力最大的風(fēng)流路線，分別計算出各段巷道的通風(fēng)阻力，然后分別累加。如下表5-2：表5-2 礦井通風(fēng)困難（容易）時期井巷摩擦阻力計算表區(qū)段井巷名稱斷面形狀支護形式長度L（m）周長U/m面積1-2副井圓形混凝土碹0.04524015.719.67529.540.02376.8135.663.922-3主石門半圓拱料石砌碹0.003820014.3714.027440.00476.823.605.493-4大巷半圓拱料石砌碹0.003820012.141010000.009

18、39.16913.813.924-5大巷半圓拱料石砌碹0.003855012.1410.010000.02536.63933.563.665-6運輸機上山梯形工字鋼0.02130012.489.07290.10836.6144.674.076-7運輸機上山梯形工字鋼0.0218012.489.07290.02921.6413.582.407-8運輸機上山梯形工字鋼0.0218012.489.07290.02920.1111.732.238-9上順槽梯形工字鋼0.021750（困難）60（容易）11.778.05120.3620.0291252.134.181.59-10采煤工作面矩形單體液壓支

19、架0.0514011.348.05120.1551222.321.510-11下順槽梯形工字鋼0.021750（困難）60（容易）10.616.5274.6250.6080.0491287.557.061.8611-12軌道上山梯形工字鋼0.0212012.489.07290.007 31.026.743.4512-13回風(fēng)斜巷梯形工字鋼0.0213011.778.05120.01439.16921.484.913-14總回風(fēng)巷半圓形錨噴0.009150010.868.05120.28639.169438.784.914-15采區(qū)回風(fēng)石門半圓形錨噴0.0095010.868.05120.010

20、39.16915.344.915-16回風(fēng)井圓形混凝土砌碹0.047010.038.05120.05539.16984.384.9合計 5.2.1 計算礦井通風(fēng)容易時期的通風(fēng)總阻力5.2.2 礦井通風(fēng)困難時期通風(fēng)總阻力5.2.3 礦井通風(fēng)容易時期等積孔（把Q值改成（3-8）中的重新計算的答案）5.2.4 礦井通風(fēng)困難時期等積孔（把Q值改成（3-8）中的重新計算的答案）6 選擇主要通風(fēng)設(shè)備及附屬裝置6.1 選擇礦井通風(fēng)設(shè)備的基本要求選擇礦井主要通風(fēng)設(shè)備，是選擇礦井主要通風(fēng)機（或分區(qū)通風(fēng)機）及其電動機。主要通風(fēng)機的選擇方法為：（1）計算通風(fēng)最容易時期和最困難時期的通風(fēng)機風(fēng)量和風(fēng)壓；（2）參考風(fēng)機產(chǎn)

21、品樣本，初選合適的通風(fēng)機；（3）求通風(fēng)機的實際工況點，并確定通風(fēng)機的型號和轉(zhuǎn)速。6.2 主要通風(fēng)機的選擇6.2.1 計算通風(fēng)機的風(fēng)量Q通（把Q值改成（3-8）中的重新計算的答案）（6-1）6.2.2 計算通風(fēng)機的風(fēng)壓H通靜（把Q值改成（6-1）中的重新計算的答案） （6-2）容易時期：軸流式通風(fēng)機：（把h風(fēng)硐值改成（6-2）中的重新計算的答案） （6-3）困難時期： （6-4）6.2.3 選擇通風(fēng)機根據(jù)計算的礦井通風(fēng)容易時期通風(fēng)機的、和困難時期通風(fēng)機的、，在通風(fēng)機的個體特性圖表（見附圖3）上初步選擇合適的主要通風(fēng)機。根據(jù)（把后面幾個數(shù)值對照上面兩個式子改成重新計算的答案），可選定通風(fēng)機型號為2K60型軸流式通風(fēng)機。工作效率為0.65。6.2.4 求通風(fēng)機的實際工況點根據(jù)確定的工況點，因為設(shè)計工況點不一定恰好在所選擇通風(fēng)機的特性曲線上，所以，必須根據(jù)通風(fēng)機的工作阻力，確定其實際工況點。其步驟如下。（1）計算通風(fēng)機的工作風(fēng)阻（