礦井通風(fēng)與安全課程設(shè)計(jì) (2)

1、目 錄第一章 設(shè)計(jì)依據(jù) . 1 第二章 礦井及采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng) . 2 第三章 礦井風(fēng)量計(jì)算與分配 . 錯(cuò)誤！未定義書簽。 第四章、礦井通風(fēng)阻力計(jì)算. 4 第五章 礦井通風(fēng)設(shè)備選型 . 7 第一章 設(shè)計(jì)依據(jù)一、 礦井概況礦井位于平原地區(qū)，井田長7200米，雙翼開采，每翼長3600米。設(shè)計(jì)年產(chǎn)量60萬噸，礦井第一水平服務(wù)年限為23年。礦井采用豎井主要石門開拓，在煤層底板開圍巖平巷，其開拓系統(tǒng)如圖 1，已擬定采用兩翼對角式通風(fēng)，在NO7，NO8兩區(qū)中央上部邊界開回風(fēng)井，其采區(qū)劃分見圖 2。采區(qū)巷道布置見圖 3，每個(gè)采區(qū)共有上層工作面2個(gè)，下層工作面2個(gè)，工作日產(chǎn)量均為500噸，全礦同時(shí)有4個(gè)工作面生產(chǎn)

2、即能滿足要求。備用工作面2個(gè)。井下同時(shí)工作的最多人數(shù)為380人。該礦為單一煤層，煤層厚4m，傾角25，低瓦斯礦井，3相對瓦斯涌出量為3.06m/t，煤塵有爆炸危險(xiǎn)性。二、巷道尺寸及支護(hù)情況第二章 礦井及采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)一、礦井通風(fēng)方式：對角式。二、礦井通風(fēng)方法：抽出式。第一節(jié) 采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)一、采區(qū)進(jìn)回風(fēng)上山的選擇上（下）山至少要有兩條；對生產(chǎn)能力大的采區(qū)可有3條或4條上山。1、軌道上山進(jìn)風(fēng)，運(yùn)輸機(jī)上山回風(fēng)2、運(yùn)輸機(jī)上山進(jìn)風(fēng)、軌道上山回風(fēng)比較：軌道上山進(jìn)風(fēng)，新鮮風(fēng)流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱影響，輸送機(jī)上山進(jìn)風(fēng)，運(yùn)輸過程中所釋放的瓦斯，可使進(jìn)風(fēng)流的瓦斯和煤塵濃度增大，影響工作面的安全衛(wèi)生條件

3、。綜上所述，采用軌道上山進(jìn)風(fēng)、運(yùn)輸上山回風(fēng)二、采煤工作面進(jìn)、回風(fēng)巷的布置采煤工作面采用U型通風(fēng)，用運(yùn)輸巷進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)巷回風(fēng)，這樣布置有利于在回風(fēng)巷中布置軌道，在運(yùn)輸巷中鋪設(shè)動(dòng)力電纜，這樣布置符合煤礦安全規(guī)程中的回風(fēng)巷中不能布置動(dòng)力電纜的規(guī)定。二、采煤工作面上行風(fēng)與下行風(fēng)上行風(fēng)與下行風(fēng)是指進(jìn)風(fēng)流方向與采煤工作面的關(guān)系而言。當(dāng)采煤工作面進(jìn)風(fēng)巷道水平低于回風(fēng)巷時(shí)，采煤工作面的風(fēng)流沿傾斜向上流動(dòng)，稱上行通風(fēng)，否則是下行通風(fēng)。 優(yōu)缺點(diǎn)：、下行風(fēng)的方向與瓦斯自然流向相反，二者易于混合且不易出現(xiàn)瓦斯分層流動(dòng)和局部積存的現(xiàn)象。、上行風(fēng)比下行風(fēng)工作面的氣溫要高。、下行風(fēng)比上行風(fēng)所需要的機(jī)械風(fēng)壓要大；、下行風(fēng)在起火

4、地點(diǎn)瓦斯爆炸的可能性比上行風(fēng)要大。綜上所述，根據(jù)工作面實(shí)際情況采用上行通風(fēng)。第三章 礦井風(fēng)量計(jì)算與分配一、礦井總進(jìn)風(fēng)量計(jì)算1、風(fēng)量計(jì)算(1)按最大班下井人數(shù)計(jì)算Q礦4NK其中：4每人需風(fēng)量；N最大班下井人數(shù)，380人；K風(fēng)量備用系數(shù)，取1.2；(2) 按采煤、掘進(jìn)、硐室及其它地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量計(jì)算1)采煤工作面風(fēng)量計(jì)算按絕對瓦斯涌出量計(jì)算采煤工作面按絕對瓦斯涌出量計(jì)算的風(fēng)量為：Q采=100 q絕k=1000.651.8=117m3/min2m3/s式中: q絕采煤工作面絕對瓦斯涌出量，按礦井的85%計(jì)算 q絕=2.601m3/min，一個(gè)按最大班出勤人數(shù)計(jì)算33Q采=4NK=4301.2=144

5、 m/min2.4 m/s式中: Q采-采煤工作面配風(fēng)量；N一個(gè)工作面采煤班下井最多人數(shù)25人；4規(guī)程規(guī)定井下每人最低供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)4 m3min；K風(fēng)量備用系數(shù)，取1.2；按一次爆破消耗的炸藥量計(jì)算Q采25A式中：A：采煤工作面一次起爆使用最大炸藥量（按每15m一段分次放炮，一次起爆最大炸藥量為9kg）。按回采工作面適宜溫度計(jì)算煤礦安全規(guī)程第一百零二條規(guī)定：生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣溫度不得超過26。 式中 Vc-回采工作面適宜風(fēng)速m（2023時(shí)取1.0m/s）；Sc-采面平均過風(fēng)面積。工作面采高2.0m,平均控頂距3.7m,平均斷面積7.4,考慮運(yùn)輸機(jī)、浮煤、支柱影響因素，有效過風(fēng)斷面積按平均斷面積

6、的85%計(jì)取，面積 6.29 ;Ki：回采工作面長度系數(shù)，取0.9。3 根據(jù)以上計(jì)算，采煤工作面實(shí)際需風(fēng)量最大值為5.66m/s。按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，按回采工作面最低風(fēng)速為0.25m/s，最高風(fēng)速為4m/s的要求進(jìn)行驗(yàn)算。即回采工作面風(fēng)量應(yīng)滿足：0.25 S采Q采4S采 (m3/s)式中 S采 采煤工作面有效過風(fēng)斷面積5.44驗(yàn)算結(jié)果:1.85Q采29.6,符合要求。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果確定投產(chǎn)時(shí)采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和3Qc=5.664=22.64m/s風(fēng)是可行的。2）備用工作面風(fēng)量計(jì)算3）掘進(jìn)工作面風(fēng)量計(jì)算按絕對瓦斯涌出量計(jì)算按一次爆破最大炸藥消耗量計(jì)算式中： A掘進(jìn)工作面

7、一次起爆炸藥消耗量，取A=5kg。按掘進(jìn)工作面作業(yè)人數(shù)計(jì)算Q=4N=412=48 m3/min=1.0 m3/s式中：N掘進(jìn)工作面作業(yè)人數(shù)，按掘進(jìn)工效0.12m/工、循環(huán)進(jìn)尺1.4m計(jì)算,取N=12人；按局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際風(fēng)量計(jì)算式中；I掘進(jìn)工作面同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的局部通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)為1臺(tái)；Kf 防止局部通風(fēng)機(jī)吸循環(huán)風(fēng)的風(fēng)量備用系數(shù)，取1.25；Qf- 掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量，F(xiàn)BDNO6.0/215型局部通風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量為275345m3/min,取280 m3/min；按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算半煤巖巷、煤巷掘進(jìn)風(fēng)量應(yīng)滿足：0.25SQ煤掘4S (m3/min)驗(yàn)算結(jié)果: 1.13Q煤掘18,符合要求。根據(jù)以上計(jì)

8、算，選取計(jì)算中最大需風(fēng)量2.5m3/s。從以上計(jì)算結(jié)果表明，所選用的局部通風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量可以滿足各掘進(jìn)工作面需求的風(fēng)量。礦井安排4個(gè)掘進(jìn)工作面，則掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和為:Q掘=42.5=10m3/s;3)硐室需風(fēng)量計(jì)算4)其它巷道風(fēng)量計(jì)算其它巷道用風(fēng)按采煤、掘進(jìn)、硐室用風(fēng)量總和的5%考慮且風(fēng)速不低于0.25m/s， 即: Q其它=(Q采+Q備采+Q掘+Q硐)5%Q其它（22.64+6.8+10+4.5）5%2.2m3/s；（3）礦井實(shí)際總需風(fēng)量計(jì)算33Q礦=（Q采+Q備采+Q掘+Q硐+Q其它）Kkt3=（22.64+6.8+10.0+4.5+2.2）1.256m/s；式中：Q礦礦井的總進(jìn)

9、風(fēng)量，Q備采采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/min；3Q采采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m/min； Q掘掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/min；Q硐獨(dú)立通風(fēng)的硐室實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/min；3Q其它其他井巷需要通風(fēng)風(fēng)量的總和，m/min；Kkt礦井通風(fēng)系數(shù)，取1.2。 （4）風(fēng)量分配及驗(yàn)算根據(jù)礦井生產(chǎn)能力，+200m水平設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為600Kt/a，礦井生產(chǎn)時(shí)布置4個(gè)機(jī)采工3作面、4個(gè)掘進(jìn)工作面。礦井總需風(fēng)量經(jīng)以上計(jì)算取最大值：Q礦=56m/s,按先采掘后其它的原則對風(fēng)量進(jìn)行分配。礦井正式投產(chǎn)時(shí)各用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量分配調(diào)整如下：見表3-3-2。 經(jīng)過風(fēng)量分配，各采掘工作面、硐室和各處

10、其它用風(fēng)地點(diǎn)通過的風(fēng)量都較計(jì)算需要風(fēng)量有不同程度的增加。風(fēng)速經(jīng)過驗(yàn)算符合煤礦安全規(guī)程的規(guī)定。詳見通風(fēng)系統(tǒng)圖。第四章、礦井通風(fēng)阻力計(jì)算一、礦井通風(fēng)摩擦阻力及局部阻力計(jì)算1、礦井通風(fēng)摩擦阻力按以下公式計(jì)算：h摩=LPQ2/S3=RQ2式中：h摩摩擦阻力，Pa；24摩擦阻力系數(shù)，Ns/m； L井巷長度，m；P井巷凈斷面周長，m； Q通過井巷的風(fēng)量，m3/s； S井巷凈斷面積，m2；R井巷摩擦風(fēng)阻，Ns2/m8。在+200m水平服務(wù)期內(nèi)，把通風(fēng)分為兩個(gè)時(shí)期，即開采NO701工作面的投產(chǎn)時(shí)期為通風(fēng)容易時(shí)期；當(dāng)?shù)V井開采NO7區(qū)最西面的工作面時(shí)，是通風(fēng)困難期。兩個(gè)時(shí)期的礦井通風(fēng)摩擦阻力計(jì)算及局部阻力計(jì)算，詳

11、見表4-1和表4-2。其主要通風(fēng)路線為：主井、副井+200m井底車場運(yùn)輸石門運(yùn)輸大巷運(yùn)輸上山運(yùn)輸順槽聯(lián)絡(luò)眼NO701順槽NO701工作面NO701回風(fēng)巷順槽回風(fēng)石門主要回風(fēng)道回風(fēng)井引風(fēng)硐地面2、礦井的自然風(fēng)壓:礦井進(jìn)出風(fēng)口標(biāo)高基本相同，采深小于400m,不考慮自然風(fēng)壓的影響。 3、礦井通風(fēng)總阻力 ：h=h摩+h局式中 h礦井通風(fēng)總阻力,Pa; h摩礦井通風(fēng)摩擦阻力,Pa;h局礦井通風(fēng)局部阻力,Pa,按摩擦阻力的15%計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，通風(fēng)容易時(shí)期總阻力為2877.76Pa；通風(fēng)困難時(shí)期期總阻力為3614.72Pa。 4、礦井等積孔 Q562（1）、投產(chǎn)時(shí)期：A1=1.19=1.191.24(m)

12、2（2）、通風(fēng)后期：A2=1.19=1.191.02(m)22h23614.72計(jì)算結(jié)果表明，1.24m,通風(fēng)困難時(shí)期等積孔為1.02m,均屬中等通風(fēng)阻力礦井。礦井通風(fēng)阻力容易時(shí)期 表4-1礦井通風(fēng)阻力困難時(shí)期 表4-2第五章 礦井通風(fēng)設(shè)備選型一、選型依據(jù)3礦井需要風(fēng)量：Q=56m/s二、風(fēng)機(jī)選型參數(shù)計(jì)算hs通風(fēng)設(shè)備阻力，一般為100200Pa，風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)風(fēng)量與所選風(fēng)機(jī)風(fēng)量相差懸殊時(shí)取下限，否則取上限。hT礦井自然風(fēng)壓，hT=H(1-2)，H為入風(fēng)口與出風(fēng)口的高差(m)，1和2分別為入風(fēng)井和3出風(fēng)井的空氣容重(kg/m)。3QF=Ks.Q=1.0556=58.8（m/s）Ks礦井外部漏風(fēng)系數(shù)，

13、專用通風(fēng)井取1.05。選用FBCDZ-6-No19C防爆軸流對旋式通風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。配用電機(jī)為YBFe355M1-6，額定功率Pe=2185kW，電壓U=380V，額定轉(zhuǎn)速n=980r/min，風(fēng)量Q=3582m3/s，風(fēng)壓P=10004850Pa。三、確定風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)根據(jù)上述兩方程式，用描點(diǎn)法在所選的FBCDZ-6-N013B型防爆軸流對旋式通風(fēng)機(jī)的性能曲線上，繪出末期與初期的網(wǎng)絡(luò)特性曲線，即得兩工況點(diǎn)M1和M2。見圖5-1。M133M1M2M2四、選擇電動(dòng)機(jī)Nmin=QM1HjM11000M1=205.99kW Nmax=QM2HjM21000M2N=Nmin/dmin=Nmax/Ndmax式中 ccc所選風(fēng)機(jī)功率為2185kW，可滿足要求。五、風(fēng)機(jī)的選擇根據(jù)以上計(jì)算煤礦選用4臺(tái)同等能力的主要通風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行