礦井通風課程設計詳解.

1、課程設計（學年論文）說明書課題名稱： 某礦井通風系統(tǒng)設計 學生學號： 1101050102 專業(yè)班級： 安全工程01班 學生姓名： 學生成績： 指導教師： 課題工作時間： 2014年5月18日 至 2014年6月4日 武漢工程大學教務處 制前言采礦工業(yè)是我國的基礎工業(yè)，它在整個國民經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位。煤炭是我國一次能源的主體。我國煤炭生產(chǎn)以井工開采為主，其產(chǎn)量占煤炭總產(chǎn)量的90%以上。而地下作業(yè)首先面臨的是通風問題，在礦井生產(chǎn)工程中，必須源源不斷地將地面空氣輸送到井下各個作業(yè)地點，以供人員呼吸，并稀釋和排除井下各種有毒有害氣體和礦塵，創(chuàng)造良好的礦內工作環(huán)境，保障井下作業(yè)人員的身體健康和勞動

2、安全。本文根據(jù)特定的礦井，主要研究了生產(chǎn)礦山的通風系統(tǒng)，包括通風的方式、風量的計算等。設計中要求嚴格遵守和認真貫徹煤炭工業(yè)設計政策、煤礦安全規(guī)程、煤礦工業(yè)礦井設計規(guī)范以及國家制定的其它有關煤炭工業(yè)的方針政策，設計力爭做到分析論證清楚，論據(jù)確鑿，并積極采用切實可行的先進技術，力爭使自己的設計達到較高水平，但由于本人水平有限，難免有疏漏和錯誤之處，敬請老師指正。目錄TOC o 1-3 h u 前言 PAGEREF _Toc17763 1目錄 PAGEREF _Toc22237 2第一章 礦井概況 PAGEREF _Toc10913 4第二章 礦井通風系統(tǒng)的確定 PAGEREF _Toc27626

3、62.1擬定通風系統(tǒng)的原則 PAGEREF _Toc12991 62.2通風系統(tǒng)的選擇 PAGEREF _Toc15586 72.3通風方法的選擇 PAGEREF _Toc18055 7第三章 局部通風系統(tǒng)設計 PAGEREF _Toc9625 73.1局部通風系統(tǒng)的設計原則 PAGEREF _Toc30670 73.2 局部通風方式的選擇 PAGEREF _Toc18594 83.3掘進面的設計 PAGEREF _Toc32444 83.3.1巷道斷面 PAGEREF _Toc9689 83.3.2支護形式 PAGEREF _Toc19124 93.4掘進工作面所需風量計算 PAGEREF

4、_Toc27204 93.5掘進通風設備選擇 PAGEREF _Toc2847 103.5.1風筒的選擇 PAGEREF _Toc27677 10第四章 風量的計算與分配 PAGEREF _Toc30691 124.1礦井需風量計算 PAGEREF _Toc7167 124.1.1生產(chǎn)工作面所需風量 PAGEREF _Toc7766 124.1.2備用工作面所需風量 PAGEREF _Toc15488 144.1.3掘進工作面所需風量 PAGEREF _Toc24289 154.2礦井總風量計算 PAGEREF _Toc31697 154.2.1風量分配與風速驗算 PAGEREF _Toc26

5、807 16第五章 礦井通風阻力 PAGEREF _Toc10002 185.1礦井通風阻力的計算 PAGEREF _Toc11340 18第六章 主要通風機的選擇 PAGEREF _Toc11636 061自然風壓的計算 PAGEREF _Toc17001 062.選擇主要通風機 PAGEREF _Toc6511 0621確定主要通風機的風量 PAGEREF _Toc29979 06.2.2確定主要通風機的風壓 PAGEREF _Toc6286 06.2.3風機的選擇 PAGEREF _Toc16582 06.3電動機的選擇 PAGEREF _Toc11927 16.3.1選擇電動機的功率

6、PAGEREF _Toc5926 16.3.2選擇機型 PAGEREF _Toc22312 1第七章 礦井通風費用 PAGEREF _Toc15108 271噸煤的通風電費 PAGEREF _Toc12537 2參考文獻 PAGEREF _Toc745 3 TOC o 1-3 h z u 第一章 礦井概況某礦礦體走向長550m，厚25m，傾角2530；采用豎井石門開拓，階段高50m。進風井（罐籠井）井口標高200m，邊界風井井口標高235m。同時開采一個階段，分成三個小分段，采用有底柱崩落法開采。礦井年產(chǎn)礦石25.6萬t，每年工作320d，日產(chǎn)800t，每日三班作業(yè)。一個電耙道日出礦量200t

7、，電耙道斷面4.8m2，長50m；二次破碎最大裝藥量4kg，通風時間5min。作業(yè)面鑿巖巷道斷面7.0m2。采準、探礦的掘進作業(yè)面采用局部通風，巷道斷面4.5 m2；一次爆破火藥量22kg，通風時間25min；獨頭巷道長度不超過150m。開拓掘進作業(yè)面采用局扇通風，最大通風距離600m，巷道斷面7.4 m2；一次爆破火藥量32kg，通風時間20min，采用混合式通風。井下火藥庫在井底車場，有獨立的通風系統(tǒng)。礦井通風系統(tǒng)及作業(yè)面分布見圖1。各段巷道的規(guī)格、尺寸及摩擦阻力系數(shù)值列于表1中。夏季自然風壓與主扇作業(yè)方向相反，其自然風壓為95Pa。圖1 礦井通風系統(tǒng)及作業(yè)面分布圖表1巷道編號巷道名稱支架

8、種類摩阻系數(shù)，巷道長度L，m巷道斷面S，m2巷道周界P，m風阻R風量Q阻力h1-2豎井雙罐、梯子間0.0362401718Alp/s30.031655vsRQQ2-3石門混凝土0.0041206.410.60.0194093-4運輸平巷無支架0.010605.249.40.0392004-5運輸平巷無支架0.0101805.249.40.1176005-6人行天井木框、梯子間0.050407.011.20.0653066-7電耙聯(lián)絡道無支架0.010404.58.60.0377507-8電耙道0.020504.88.80.0795718-9回風聯(lián)絡道0.010404.58.60.0377509

9、-10回風聯(lián)絡道0.010404.58.60.03775010-11回風聯(lián)絡道0.010404.58.60.03775011-12分段回風道0.0103804.58.60.35862812-13總回風道0.0101206.410.60.04852313-14回風斜井木棚子0.0164007.411.60.183207合計第二章 礦井通風系統(tǒng)的選擇2.1擬定通風系統(tǒng)的原則在擬定通風通風系統(tǒng)時應嚴格遵循安全可靠，通風基建費，經(jīng)營費最低和安全管理的原則。2.2通風系統(tǒng)的選擇按照進回風井布置位置的不同可分為對角式、中央式和混合式。對角式一般具有風路短，風壓小且比較穩(wěn)定，各分支風量自然分配較均勻，進風井

10、、回風井相距較遠，井底車場漏風小，污風和噪音污染工業(yè)場地較少等優(yōu)點。中央式適用于礦體走向延伸不太遠，礦體比較集中的礦體?；旌鲜斤L量調節(jié)較為復雜，投資大管理不便。由于該礦井田范圍走向長550m，厚25m，傾角2530,走向延伸不遠，綜合考慮該礦體的特征及經(jīng)濟上的合理性后，確定采用單翼對角式通風系統(tǒng)。2.3通風方法的選擇煤礦安全規(guī)程規(guī)定，礦井必須采用機械通風，主要有壓入式、抽出式和混合式。抽出式的優(yōu)點，外部漏風量少，通風管理比較簡單，當主要通風機因故停止時，會因井下風流壓力的升高，使采空區(qū)瓦斯量減少，有利于瓦斯管理，比較安全。而壓入式通風當主要通風機因故停止時，會因井下風流壓力的降低，使采空區(qū)瓦斯

11、量大量涌出，這在煤巖巷時不允許的。綜合考慮主要通風機采用抽出式通風。第三章 局部通風系統(tǒng)設計3.1局部通風系統(tǒng)的設計原則(1)礦井和采區(qū)通風系統(tǒng)設計應為局部通風創(chuàng)造條件；(2)局部通風系統(tǒng)要安全可靠、經(jīng)濟合理和技術先進；(3)盡量采用技術先進的低噪、高效型局部通風機；(4)壓人式通風宜用柔性風筒，抽出式通風宜用帶剛性骨架的可伸縮風筒或完全剛性的風筒。風筒材質應選擇阻燃、抗靜電型；(5)當一臺風機不能滿足通風要求時可考慮選用兩臺或多臺風機聯(lián)合運行。3.2 局部通風方式的選擇掘進通風方法使用局部通風機通風是礦井廣泛采用的掘進通風方法，它是由局部通風機和風筒（或風障）組成一體進行,通風按其工作方式可

12、分為：（1）壓入式通風（2）抽出式通風（3）混合式通風通風方式的優(yōu)缺點比較： (1) 抽出式通風時，污濁風流必須通過局部通風機，極不安全。而壓入式通風時，局部通風機安設在新鮮風流中，通過局通風機的為新鮮風流，故安全性高， (2)抽出式通風有效吸程小，排出工作面炮煙的能力較差：壓入式通風風筒出口射流的有效射程大，排出工作面炮煙和瓦斯的能力強。 (3)抽出式通風由于炮煙從風筒中排出，不污染巷道中的空氣，故勞動衛(wèi)生條件好。壓入式通風時炮煙沿巷道流動，勞動衛(wèi)生條件較差，而且排出炮煙的時間較長。 (4)抽出式通風只能使用剛性風筒或帶剛性圈的柔性風筒，壓入式通風可以使用柔性風筒。從以上比較可以看出，兩種通

13、風方式各有利弊。但壓入式通風安全可靠性較好，而混合式通風方式在巷道容易形成瓦斯層狀積聚，容易形成循環(huán)風。故綜合考慮選用壓入式通風。3.3掘進面的設計3.3.1巷道斷面各個掘進頭的斷面由于巷道的用途、位置不完全相同，則其斷面也不完全相同，對于運輸順槽其巷道斷面斷面面積5.24m2，獨頭巷道長度不超過150m。開拓掘進作業(yè)面，最大通風距離600m，巷道斷面7.4 m2。3.3.2支護形式在上下順槽內，巷道支護形式多采用工字鋼或錨網(wǎng)支護，對于上下山及大巷、回風采用錨噴支護。 3.4掘進工作面所需風量計算根據(jù)規(guī)程規(guī)定：礦井必須采用局部通風措施。煤巷、半煤巖巷和巖巷掘進工作面的風量，應按下列因素分別計算

14、，取其最大值。（1）按爆破后排出炮煙至安全濃度以下計算風量貫穿風流巷道型工作面 m3/s符號意義A一次爆破的炸藥消耗量（kg）；S回采工作斷面積（m2）；L采場長度之半（m）；t通風時間（一般2040min）；所以：采準、探礦掘進作業(yè)面Q掘進=25.5/25*(22*7.0*150)=155(m3/min） 開拓掘進作業(yè)面Q掘進=25.5/20*(32*7.4*600)=480.6(m3/min）（2）按炸藥使用量計算Q掘進=25A掘(m3/min）式中：25使用1炸藥的供風量，(m3/s）； A掘掘進工作面一次炸破所用的最大炸藥量，。所以：采準、探礦掘進作業(yè)面Q掘進=2522=550(m3/

15、min） 開拓掘進作業(yè)面Q掘進=2532=800(m3/min）根據(jù)上述計算，應選取所有風量中的最大值，故按爆破后排出炮煙至安全濃度以下計算風量，采準、探礦掘進作業(yè)面所需風量大小為550m3/min，開拓掘進作業(yè)面所需風量大小為800m3/min。3.5掘進通風設備選擇3.5.1風筒的選擇風筒的種類 掘進通風使用的風筒有金屬風筒和帆布、膠布、人造革等柔性風筒。柔性風筒重量輕，易于貯存和搬運，連接和懸吊也簡單，膠布和人造革風筒防水性能好，且柔性風筒適于壓入式通風，本設計通風長度750米，因此可選用直徑為600的膠布風筒。風筒特性如表1 表1 風筒類別風筒直徑接頭方式百米風阻Ns2/m8節(jié)長膠布風

16、筒400單反邊131.3210m膠布風筒600雙反邊15.8830m風筒漏風風筒漏風備用系數(shù)柔性風筒的值用下式計算： 式中：n接頭數(shù)；在這里n=75030=25 Lei一個接頭的漏風率，插接時取0.010.02；反邊接時取0.005。在這里取0.005所以， =1(1250.005)=1.14285所以 ， 所以，= =1.14285250=285.713(m3/min)風筒漏風量占局部通風機工作風量的百分數(shù)：所以， Le=(285.713-250)285.713=12.5%（2）風筒有效風量 掘進工作面風量占局部通風機工作風量的百分數(shù)： 所以，ps=(112.5%)100%=87.5%通過風

17、筒的風量Q即： =267.261(m3/min)局部通風機的選擇確定局部通風機的工作參數(shù) 局部通風機工作風量根據(jù)掘進工作面所需風量Q和風筒的漏風情況，用下式計算局部通風機的工作風量： 即：= =1.14285267.261=305.439(m3/min) 局部通風機的工作風壓hf壓入式通風時，設風筒出口動壓損失為，則局部通風機的全壓Ht為 式中：Rf壓入式風筒的總風阻，Rf=15.88750100=119.1所以， Ht=119.1（305.4360）（ 25060） 0.8111.2(25060)20.64=2656.360(pa) 局部通風機的選型根據(jù)需要的、值在局部通風機特性曲線上，確定

18、局部通風機的合理工作范圍，選擇長期運行效率高的局部通風機。第四章 風量的計算與分配4.1礦井需風量計算4.1.1采煤工作面所需風量（1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量計算 /60 m3/s （9-2）式中 采煤工作需要風量，m3/min ；采煤工作面瓦斯（二氧化碳）絕對涌出量，m3/min；采煤工作面因瓦斯（二氧化碳）涌出量不均勻的備用風量系數(shù)，即該工作面瓦斯絕對涌出量的最大值與平均值之比。通常，機采工作面可取1.21.6；炮采工作面可取1.42.0；水采工作面可取2.03.0所以Q采=100*1*1.6/60=2.67m3/s （2）按工作面進風流溫度計算采煤工作面應有良好的氣候條件，其進風流溫度

19、可根據(jù)風流溫度預測方法進行計算。其氣溫與風速應符合表9-1的要求表9-1 采煤工作面空氣溫度與風速對應表采煤工作面進風流氣溫（）采煤工作面風速（m/s）1515181820202323260.30.50.50.80.81.01.01.51.51.8采煤工作面的需風量按9-3計算： m3/min （9-3）式中 v采采煤工作面適宜風速，m/s；S采采煤工作面平均有效斷面，按最大和最小控頂有效斷面的平均值計算，m2；K采采煤工作面長度風量系數(shù)，按表9-2選取。表9-2 采煤工作面長度風量系數(shù)表采煤工作面長度（m）工作面長度風量系數(shù)505080801201201501501801800.80.91.

20、01.11.21.301.40所以Q=60*1.3*4.8*0.9=5.6m3/s（3）按炸藥使用量計算Q掘進=25A掘(m3/min）式中：25使用1炸藥的供風量，(m3/s）； A掘掘進工作面一次炸破所用的最大炸藥量，。所以：Q=254/60=1.67m3/s根據(jù)上述計算并取其中最大值即為5.6m3/s (4）按風速驗算按最低風速驗算各個采煤工作面的最小風量： （9-6）按最高風速驗算各個采煤工作面的最大風量： （9-7）S采采煤工作面平均有效斷面，按最大和最小控頂有效斷面的平均值計算，m2；此處為4.8m2所以60*0.25*4.8=1.2 4*4.8=19.2即使0.25S采Q采4S采

21、符合4.1.2硐室工作面所需風量硐室需風量計算 井下獨立通風的每個硐室所需風量，應根據(jù)各類硐室分別計算，主要包括中央變電所、水泵房、爆破材料庫、采區(qū)變電所、絞車房等，總風量應為各硐室風量之和，各硐室風量按照經(jīng)驗選取。根據(jù)經(jīng)驗，又結合本礦的實際情況確定為：火藥庫取100m3/min。則：=100m3/min4.1.3其它巷道所需風量計算新建礦井，其它用風巷總需風量難以計算時，也可按采煤、掘進、硐室的需風量總和的3%5%估算。即為：（5.6+800/60+550/60+100/60）5%=1.5（m3/s）4.1.4備用工作面所需風量當通風困難時，備用工作面亦應滿足按二氧化碳、氣溫等規(guī)定計算的風量

22、，且最少不得低于采煤工作面實際需要風量的50%。即為：5.650%=2.8（m3/s）4.2礦井總風量計算礦井總風量按下式計算 =（5.6+800/60+550/60+100/60+1.5）1.2 = 37.5m3/s式中： 礦井總進風量，m3/s； 采煤工作面實際需要風量總和，m3/s； 掘進工作面實際需要風量總和，m3/s； 獨立通風的硐室實際需要風量總和，m3/s；礦井中除采煤、掘進和硐室以外其它井巷需要通風量總和，m3/s； 礦井通風系數(shù)(包括礦井內部漏風和配風不均勻等因素)宜取1.151.25。礦井內部漏風量為8.61m3/s 平均每處漏風量為1.72m3/s所以：容易時期 =（5.

23、6+2*800/60+2*550/60+100/60）1.15=60.1m3/s 困難時期 =（5.6+2*800/60+2*550/60+100/60+2.8）1.15=63.3m3/s4.2.1風量分配與風速驗算當風量分配到各用風地點后，必須結合巷道斷面情況進行風速驗證，保證各條巷道的風速均在合理范圍內。規(guī)程規(guī)定的風速限定值見表4-4所示。表4-4 風速限定值井巷名稱最低允許風速(m/s)最高允許風速(m/s)無提升設備的風井和風硐-15專為升降物料的井筒-12風橋-10升降人員和物料的井筒-8主要進、回風巷道-8架線電機車巷道1.08運輸機巷道、采區(qū)進、回風巷道0.256采煤工作面，掘進

24、中的煤巷和半煤巖巷0.254掘進中的巖巷0.154其它通風行人巷道0.15-各巷道風速校驗如下表：4-5 巷道風速校驗表序號巷道名稱斷面m2容易時期困難時期風量m3/s風速m/s風量m3/s風速m/s最低允許風速(m/s)最高允許風速(m/s)副井28.2642.61.5254.41.928主石門11.142.63.8454.44.90大巷11.142.63.8454.44.900.256南五運輸上山10.228.22.7740.03.920.256南五運輸上山10.218.01.7629.82.920.25621051運輸巷8.518.02.1229.83.510.256采煤面8.118.0

25、2.2229.83.680.25421051回風巷8.518.02.1229.83.518回風石門10.242.64.1854.45.338回風井19.642.62.1754.42.7815經(jīng)校驗風速滿足要第五章 礦井通風阻力5.1礦井通風阻力的計算礦井通風阻力的計算需分別按照通風容易時期和通風困難時期進行計算如下表：項目時期巷道各段序號巷道名稱支護形式NS2/m4巷道參數(shù)R（NS2/m8）風量Q（m3/s）h摩(pa)V(m/s)L(m)U(m)S(m2)S3(m6)困難時期12副井砼40035018.84 28.26225690.01168654.434.51.9223主石門砌碹40270

26、12.79 11.113670.01010454.429.94.9034大巷錨噴6065012.79 11.113670.03648954.4107.94.9045南一運輸上山梯形工鋼12712512.26 10.210610.01834340.029.353.9256南一運輸上山梯形工鋼10716012.610.210610.0203310029.818.0542.9267南一運輸上山梯形工鋼12717012.610.210610.0256393919.69.84961.927821011運輸平巷工字鋼127132011.20 8.56140.305792829.8271.52.9289采煤

27、面液壓支架30016010.93 7.03430.152956229.8135.84.2591021011回風平巷工字鋼127132011.20 8.56140.316714029.8281.33.511011總回風巷錨噴57200012.26 10.210610.131728554.4389.85.331112回風石門砌碹353012.26 10.210610.001213254.43.5915.331213回風井砼 3724515.70 19.675290.001890254.45.5942.78局部阻力 = sum(L3:L14) * MERGEFORMAT 1317.1386合計 井巷

28、通風總阻力計算表項目時期巷道各段序號巷道名稱支護形式NS2/m4巷道參數(shù)R（NS2/m8）風量Q（m3/s）h摩(pa)V(m/s)L(m)U(m)S(m2)S3(m6)容易時期12副井砼40035018.84 28.26225690.01168642.621.2081.5223主石門砌碹3527012.79 11.113670.00884142.616.0453.8434大巷錨噴57200012.79 11.113670.10666142.6193.563.8445南五運輸上山梯形工鋼10714112.26 10.210610.01743328.213.8632.7756南五運輸上山梯形工鋼

29、10717012.610.210610.0216016918.06.998941.766721051運輸巷工字鋼127135011.20 8.56140.31274218.0101.322.1278采煤面液壓支架24016010.93 8.15310.07904118.025.6092.228921051回風巷工字鋼127135011.20 8.56140.31274218.0101.322.12910回風石門砌碹353012.26 10.210610.00121342.62.20184.181011回風井砼 3724515.70 19.675290.00189042.63.43042.17局部阻力 = sum(L3:L12) * MERGEFORMAT 485.55614合計則總阻力計算如下：1.計算容易時期的通風總阻力： 計算困難時期的通風總阻力 第六章 主要通風機的選擇61自然風壓的計算 礦井冬、夏季氣溫差別較大，使得空氣密度也有所差別，致使礦井自然風壓也氣溫變化而變化，因此需計算礦井自然風壓?？山乒?/p>