大學(xué)采礦工程專業(yè)通風(fēng)安全課程設(shè)計(jì)

第一節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇井的布置方式，主要通風(fēng)機(jī)的工作方法，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)流掌握設(shè)施的總稱。一、通風(fēng)系統(tǒng)的選擇按進(jìn)回風(fēng)在井田內(nèi)的位置不同，通風(fēng)系統(tǒng)可分為中心式，對(duì)角式，混合式，以下是各種通風(fēng)系統(tǒng)的適用條件及其優(yōu)缺點(diǎn)。1、中心并列式：進(jìn)回風(fēng)井大致布置在井田中心，由主井兼作回風(fēng)井或?qū)ＴO(shè)中心風(fēng)井。適用于煤層傾角大、埋藏深、走向不長(zhǎng)〔4Km初期尚末設(shè)置邊界安全出口，且瓦斯與自然發(fā)火都不嚴(yán)峻的礦井。優(yōu)缺點(diǎn)：、初期投資少，出煤快，采區(qū)生產(chǎn)集中，且礦井反風(fēng)簡(jiǎn)潔，便于治理。、節(jié)約風(fēng)井工業(yè)場(chǎng)地，占地少，護(hù)井煤柱少。、進(jìn)出風(fēng)井之間漏風(fēng)比較大，風(fēng)路長(zhǎng)，阻力大。、工業(yè)場(chǎng)地受主要通風(fēng)機(jī)噪音影響及回風(fēng)風(fēng)流的污染。2埋藏淺、井田走向長(zhǎng)度不大、瓦斯與自然發(fā)火較嚴(yán)峻的中型礦井，投產(chǎn)初期多承受這種通風(fēng)方式。優(yōu)缺點(diǎn):、比中心并列式安全性要好。、礦井通風(fēng)阻力較小，內(nèi)部漏風(fēng)少，利于對(duì)瓦斯、自然發(fā)火的治理。、工業(yè)廣場(chǎng)地?zé)o噪聲及回風(fēng)風(fēng)流的影響。117頁(yè)、風(fēng)流在井下流淌線路為折返式，風(fēng)流線路長(zhǎng)、阻力大。3、兩翼對(duì)角式：進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向中心，出風(fēng)井位于沿傾斜方向的淺部的兩翼。一般適用于煤層走向長(zhǎng)〔4，井型較大，瓦斯與自然發(fā)火嚴(yán)峻或出的礦井，應(yīng)承受對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)。5、分區(qū)對(duì)角式：進(jìn)風(fēng)井位于井田中心，兩翼各有兩個(gè)或兩個(gè)以上回風(fēng)井為場(chǎng)地大，風(fēng)機(jī)治理分散，礦井反風(fēng)困難。4、混合式：進(jìn)風(fēng)井與回風(fēng)井三個(gè)以上的井筒按中心式與對(duì)角式混合組成。合等?；旌鲜绞乔皫追N的進(jìn)展。適用于:、礦井走向距離很長(zhǎng)以及老礦井的改擴(kuò)建和深部開(kāi)采。、多煤層多井筒的礦井，有利于礦井分區(qū)分期投產(chǎn)。、大型礦井井田面積大、產(chǎn)量大或承受分區(qū)開(kāi)拓的礦井。角式通風(fēng)。二、通風(fēng)機(jī)工作方式的選擇1、抽出式：當(dāng)前通風(fēng)機(jī)工作的主要方式，適應(yīng)性較廣泛，尤其對(duì)高瓦斯礦要通風(fēng)機(jī)因故停頓運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下風(fēng)流壓力提高，比較安全。2、壓入式：低瓦斯礦井，礦井地面地形簡(jiǎn)單且煤層埋藏較淺，開(kāi)采第一水方式在礦井總進(jìn)風(fēng)路線上設(shè)置假設(shè)干通風(fēng)構(gòu)筑物治理困難，漏風(fēng)較大。3、混合式：適用于個(gè)別老井延長(zhǎng)或改建的低沼氣礦井。能產(chǎn)生較大的通風(fēng)宜承受。217頁(yè)在礦井初步設(shè)計(jì)時(shí)，承受抽出式通風(fēng)。其次節(jié)采區(qū)及全礦所需風(fēng)量一、礦井需風(fēng)量的計(jì)算原則礦井需風(fēng)量應(yīng)依據(jù)“由里往外”的計(jì)算原則，由采、掘工作面、硐室和其它風(fēng)量。1、按該用風(fēng)地點(diǎn)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算，每人每分鐘供給風(fēng)量不得少于4m3。2、按該用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)流中的瓦斯、二氧化碳和其它有害氣體濃度、風(fēng)速以及溫度等都符合《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定分別計(jì)算，取其最大值。3瓦斯涌出量計(jì)算風(fēng)量，礦井風(fēng)量備用系數(shù)為1.15—1.45，礦井風(fēng)量按規(guī)定進(jìn)展適當(dāng)調(diào)整。二、礦井所需風(fēng)量計(jì)算1、采區(qū)回采工作面所需風(fēng)量按瓦斯涌出量計(jì)算Q 100Qwi

gwi

kgwi式中QQk

wigwi

—回采工作面的需風(fēng)量，m3/min；—回采工作面確實(shí)定瓦斯涌出量，m3/min；—回采工作面的瓦斯涌出不均勻系數(shù)和備用風(fēng)量系數(shù)，機(jī)采工作gwi

1.2～1.6；1.4～2.0；2.0～3.0；該礦承受高檔普采，這里取kQ q A /(2460)gw1 g d

gwi

。式中 Q 回采工作面確實(shí)定瓦斯涌出量，m3/min；gw1——q 回采工作面的相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；g ——Ad——日產(chǎn)量，t/d；330計(jì)算得Qgw1

=12×(175×3×0.8×1.8×1.25×0.95×1.1)/(24×60)=9.6m3/minQ =100×8.2×1.2=1152m3/minw1按人數(shù)計(jì)算第3頁(yè)共17頁(yè)Q ≥4N，m3／minwi式中：4——每人應(yīng)供給的最小風(fēng)量，m3／min；N——工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，35人；代入數(shù)據(jù)計(jì)算得Q ≥4×35=140m3／minw1按工作面進(jìn)風(fēng)流溫度計(jì)算采煤工作面的風(fēng)量為Q 60v Swi wi

k ，m3／minwi式中：Swi

—按平均控頂距算得的工作面平均斷面積，依據(jù)回采工作面的設(shè)計(jì)5.4㎡；v—回采工作面的風(fēng)速，查表的vwi wik —工作面的長(zhǎng)度系數(shù)，查表的k

=0.6m／s；=1.2wi計(jì)算得

wiQ =60×0.6×5.4×1.2=233.28m3／minw1綜上所述，回采工作面的需風(fēng)量取Qw1按工作面極限允許風(fēng)速驗(yàn)算

w1

故工作面最低風(fēng)量為工作面最高風(fēng)速為

Qmin

≥15S=15×5.4=81m3／minQmax

≤240S=240×5.4=1296m3／min所以 Q

≤Qmin w1

≤Qmax

，設(shè)計(jì)回采工作面的需風(fēng)量符合設(shè)計(jì)要求。備采工作面的需風(fēng)量通常取備用采面的風(fēng)量等于產(chǎn)量一樣的生產(chǎn)采面的需風(fēng)量的一半。作面所需風(fēng)量之和為 Q 2QW w1

Qw12=2×1152+1152/2=2880m3／min=48m3/s2、硐室的需風(fēng)量計(jì)算設(shè)在進(jìn)風(fēng)流中。采區(qū)變電所和絞車房一般按各局礦閱歷配風(fēng)。變電所第4頁(yè)共17頁(yè)絞車房3〕井下爆破材料庫(kù)5〕充電硐室 Q =70+80+80+150=380m3／min=6.3m3／sr3、掘進(jìn)工作面需風(fēng)量計(jì)算大值。按瓦斯〔二氧化碳〕涌出量計(jì)算Q 100Q k m3/min 〔9-8〕hi ghi ghi式中Q 掘Qghi

m3/min；k----掘進(jìn)工作面因瓦斯涌出量不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)。即掘進(jìn)工作面最大kghi確定瓦斯涌出量與平均確定瓦斯涌出量之比。通常，機(jī)掘工作面取1.5~2.01.8~2.0。計(jì)算得Qgh1

=100×1.1×1.8=198m3/min采區(qū)設(shè)兩個(gè)掘進(jìn)工作面，所以采區(qū)掘進(jìn)需風(fēng)量為396m3/min。按炸藥使用量計(jì)算

Q 25Ahi

m3/min 〔9-9〕式中 A ------10㎏。hiQ 25Ah1 h1

=25×10=250m3/min500m3/min。第5頁(yè)共17頁(yè)

Q Qk m3/min 〔9-10〕hi hfi hfi式中

hfi

-----第i3/mi；k ------為防止局部通風(fēng)機(jī)吸循環(huán)風(fēng)的風(fēng)量備用系數(shù)，一般取1.2~1.3，進(jìn)風(fēng)hfi巷中無(wú)瓦斯涌出時(shí)取1.2，有瓦斯涌出時(shí)取1.3。JBT—52〔11kW〕200m3/min，每個(gè)掘進(jìn)工作面配一臺(tái)。Qhfi

khfi

=2×200×1.3=520m3/min520m3/min.按工作人數(shù)進(jìn)展計(jì)算Q 4nh1 h1式中nh1計(jì)算得

—掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)。Q 4×28=112m3Q h1Q 綜上所述，掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量 520m3/min=8.7m3/sQ h1按風(fēng)速進(jìn)展驗(yàn)算煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足：600.25S Q 604Shi hi hiS式中 ------第i個(gè)掘進(jìn)工作面巷道過(guò)風(fēng)斷面積，m2。ShiS，依據(jù)區(qū)段巷道的設(shè)計(jì)， =5.77m2。Shi計(jì)算得 Q 600.25S =60×0.25×5.77=86.55m3/minmin hiQ 604S =60×4×5.77=1384.8m3/minmax hi

min

hi

，所以掘進(jìn)工作面設(shè)計(jì)風(fēng)量符合要求。QQ4、依據(jù)我國(guó)各大礦井的閱歷，其它地點(diǎn)需風(fēng)量之和取100mQQ5、礦井總風(fēng)量計(jì)算

Q=100m3／min=1.7m3／so似條件礦井作參考時(shí),一般依據(jù)規(guī)程規(guī)定進(jìn)展整體計(jì)算.設(shè)計(jì)承受分別計(jì)算法.計(jì)算。Q m

Qr

Qh

m3/min 〔9-17〕617頁(yè)式中 QWQr

——采煤工作面、備用工作面需風(fēng)量之和，m3/min；——獨(dú)立通風(fēng)硐室需風(fēng)量之和，m3/min；Q——掘進(jìn)工作面需風(fēng)量之和，m3/min；hQ——其它用風(fēng)地點(diǎn)需風(fēng)量之和，m3/min；oKm ——礦井通風(fēng)系數(shù)。當(dāng)承受壓入式或中心并列式通風(fēng)時(shí) Km=1.2~1.25當(dāng)承受中心分列式或混合式通風(fēng)時(shí) Km=1.15~1.20當(dāng)承受對(duì)角式或區(qū)域式通風(fēng)時(shí) Km=1.10~1.15Q m

Qr

Qh

=〔2880+520+380+100〕×1.2=4656m3/min=77.6m3／s第三節(jié) 礦井通風(fēng)總阻力及等積孔的計(jì)算1、礦井通風(fēng)阻力的計(jì)算礦井通風(fēng)阻力計(jì)算，應(yīng)考慮主要通風(fēng)機(jī)效勞年限內(nèi)〔20—50a，在到達(dá)設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)，即能抑制礦井的最大阻力〔即通風(fēng)困難時(shí)期阻力〔即簡(jiǎn)潔時(shí)期〕的狀況下通風(fēng)機(jī)效率不低于0.7，必需計(jì)算通風(fēng)簡(jiǎn)潔和困難兩個(gè)時(shí)期的總阻力。對(duì)于本礦井，礦井總風(fēng)量為77.6m3／s，到達(dá)設(shè)計(jì)生產(chǎn)力量60萬(wàn)t/a，通風(fēng)111111123335和333677.6m3／s。沿上述兩個(gè)時(shí)期通風(fēng)阻力最大的路線分別用下式計(jì)算出各段井巷摩擦阻力h:frh LUQ2fi S3

=RQ2fi式中： h—某段井巷的摩擦阻力，p;fi aL—某段井巷的長(zhǎng)度，m；U—某段井巷的周邊長(zhǎng)，m；S—某段井巷的凈斷面積，m2;ａ—某段井巷的摩擦阻力系數(shù)，Ns2/m4。礦井井巷的局部阻力，建礦井〔包括擴(kuò)建礦井獨(dú)立通風(fēng)的擴(kuò)建區(qū)〕宜按717頁(yè)井巷摩擦阻力的10%計(jì)算，擴(kuò)建礦井需按井巷摩擦阻力的15%計(jì)算。通風(fēng)簡(jiǎn)潔時(shí)期礦井通風(fēng)總阻力hme通風(fēng)困難時(shí)期礦井通風(fēng)總阻力hme

1.1hfi1.1 hfi9-3-19-3-2。巷支道護(hù)N巷支道護(hù)Ns2m4L/mU/mS/m2S3/m6R/Ns2m8Q/Q2/hfi/m3s1m6s2v/ms1名形Pa稱式進(jìn)混19.614.風(fēng)井凝土0.003731015.737564.160.002477.66021.76453.95井料底石13.411.266.車砌0.0040310841420.030.011874.95610.01206.66場(chǎng)碹主料石石0.004027313.411.21420.030.0174.95610.0156.6.66砌.898410門碹運(yùn)輸錨0.006059213.411.21420.030.033774.95610.011896.66大噴84.06巷采區(qū)下錨0.0078510.97.8474.550.013774.95610.0176.9.60部噴86車場(chǎng)采料區(qū)石0.004040510.16.7300.670.05468462424910.15.69軌砌817頁(yè)道碹上山區(qū)段料運(yùn)石0.004229.45.8195.110.0043915216.06.72輸砌8石碹門下區(qū)段工12.回字鋼0.0223010.05.77192.10.03419361273.29風(fēng)巷聯(lián)絡(luò)木支0.017109.55.2140.60.011193613.93.65巷護(hù)7區(qū)段工運(yùn)字0.02272010.05.77192.10.2816.42269.622212.85輸.09平鋼巷采單煤體液72.工作壓0.0451759.65.4157.460.2716.42269.62763.04面支柱區(qū)段工231回字鋼0.02275010.05.77192.10.8616.42269.62.882.85風(fēng)917頁(yè)平平巷區(qū)料段石2.6回 0.004 50 9.4 5.8 195.11 0.01 16.42 269.62 2.8砌 9風(fēng)碹石門總料回石3250.004 740 10.9 7.8 474.55 0.068 77.6 6021.76 9.95風(fēng)砌 .63巷碹料風(fēng)石12.5 12.511.0.004 100 1981.39 0.0025 77.6 6021.76 6.17井砌 6 6 97碹h 1.1 hme

1.11608.981769.878巷支道護(hù)巷支道護(hù)Ns2m4L/mU/mS/m2S3/m6R/Ns2m8Q/Q2/hfi/m3s1 m6s2v/ms1名形Pa稱式進(jìn)混19.632.風(fēng)井凝土0.003771015.737564.160.0054577.66021.76823.95井料底石13.411.266.車砌0.0040310841420.030.011874.95610.01206.66場(chǎng)碹主料68313.411.2145石門石砌0.0040.36841420.030.02674.95610.01.866.661017頁(yè)運(yùn)碹輸大錨噴0.0060209213.4811.241420.030.11974.95610.01667.596.66巷采區(qū)下錨0.0078510.97.8474.550.013774.95610.0176.9.60部噴86車場(chǎng)區(qū)段料運(yùn)石36.輸砌0.0041329.45.8195.110.02538144416.55石碹門下區(qū)段工12.字0.0223010.05.77192.10.034193613.29回風(fēng)鋼27巷聯(lián)木絡(luò)支0.017109.55.2140.60.011193613.93.657巷護(hù)區(qū)段運(yùn)工221輸字鋼0.02272010.05.77192.10.2816.42269.62.092.85平巷采單0.0451759.65.4157.460.2716.42269.6272.3.04煤體761117頁(yè)工液作壓面支柱區(qū)段工回字 0.022 750 10.0 5.77 192.1 0.86 16.42 269.62風(fēng)鋼平巷

231.88

2.851217頁(yè)

2.8區(qū)段區(qū)段料石5.7回風(fēng)砌0.0041109.45.8195.110.0216.42269.622石碹門通風(fēng)行工158487人字鋼0.0220105.77192.11.816.42269.62.87上山回料風(fēng)石60.石砌0.004509.45.8195.110.0177.66210.0121門碹總料回石0.00474010.97.8474.550.06877.66210.0142.風(fēng)砌23巷碹料風(fēng)石0.00410012.512.51981.390.002577.66210.0115.井6653砌13.379.956.18碹碹h 1.1 hmd

1.12178.782396.6851769.87Pa；通風(fēng)困難時(shí)期礦2396.685Pa。2、礦井等積孔計(jì)算等積孔就是用一個(gè)與井巷或礦井風(fēng)阻值相當(dāng)?shù)谋ж?fù)孔的面積值〔2〕來(lái)衡愈困難。1m2。An為：11.19Qnhn式中：Qn—通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，77.6m3/s；hn—通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓；通風(fēng)簡(jiǎn)潔時(shí)期礦井的等積孔Ame

1.19Qhmeh1.19Q

1.1977.61769.871.19771769.87

2.19m2通風(fēng)困難時(shí)期礦井的等積孔Amd

1.89m2h2396h2396.68因此礦井通風(fēng)難易程度為中等，是中等阻力礦井。第四節(jié)主要通風(fēng)機(jī)選型礦井通風(fēng)設(shè)備的選型是依據(jù)計(jì)算的全礦總風(fēng)量Q、簡(jiǎn)潔時(shí)期最小阻力hmin〔0.70.9倍，并有足夠的風(fēng)第13頁(yè)共17頁(yè)自然風(fēng)壓對(duì)設(shè)計(jì)影響較小，因此本設(shè)計(jì)對(duì)自然風(fēng)壓不再考慮。一、通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的選型1、計(jì)算通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量Q KQf m式中: K—漏風(fēng)損失系數(shù)，風(fēng)井不做提升用時(shí)取1.1則： 。2、計(jì)算通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓通風(fēng)困難時(shí)期H

hmax

nop則： Hsmax=49+196+2396.68=2641.68Pa。通風(fēng)簡(jiǎn)潔時(shí)期H

hminhH

nhs則： Hsmin=49+196+1769.87=2023.87Pa3、通風(fēng)機(jī)全壓以上,400m以上時(shí),10m以內(nèi)，所以本礦井可以無(wú)視自然風(fēng)壓.，通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓即為其全壓。4、依據(jù)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)初選風(fēng)機(jī)在風(fēng)機(jī)性能曲線表中，依據(jù)已計(jì)算出的風(fēng)量和風(fēng)阻，直觀的滿足風(fēng)量和風(fēng)Q=69.2m3/s點(diǎn)處做QHsmax=2672.78PaHsmin=1776.89PaQ2k60NO20為軸流式風(fēng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)反風(fēng)。風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)確實(shí)定見(jiàn)圖圖9-3-1 風(fēng)機(jī)特性曲線和實(shí)際工況點(diǎn)5、電動(dòng)機(jī)的選擇通風(fēng)機(jī)所需輸入功率的計(jì)算：通風(fēng)簡(jiǎn)潔時(shí)期通風(fēng)機(jī)所需輸入的功率Q H 77.62023.87Nmin

f sdmin1000s

10000.7

223.36KW通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)機(jī)所需輸入的功率第14頁(yè)共17頁(yè)Q H 77.62641.68Nmax

f sdmax 1000s

10000.76

269.72KW電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù)和種類：Nmin

0.6N

max

時(shí)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)可選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率為N Ne

max

k /(e

)e trNmin

0.6N

max

時(shí)，選兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其功率分別為初期

emin

min

max

k NNN

)e tr后期 Ne

Nmax

k /(e

)e tr式中ke

—電動(dòng)機(jī)容量備用系數(shù)，ke

=1.1～1.2； —電動(dòng)機(jī)效率，e

=0.9～0.94； 1；0.95。tr經(jīng)計(jì)算N功率為

min

0.72N

max

0.6N

max

N Ne

max

k /(e

e

)=269.72×1.1/〔0.92×1〕=322.49KW。所需的功率為330KW。第五節(jié)礦井主要安全技術(shù)措施一、安全技術(shù)措施：防瓦斯：瓦斯檢測(cè)人員對(duì)工作面每班不少于二次瓦斯檢測(cè)，采煤工作面3積聚。保證工作面有足量的風(fēng)。只許用發(fā)炮器放炮，制止其他方式放炮。防煤塵：每個(gè)炮眼裝有水炮泥，下井人員要帶好口罩。工作面進(jìn)、回風(fēng)時(shí)要關(guān)閉開(kāi)關(guān)。防火災(zāi)：工作面電纜選用阻燃型。檢修電器設(shè)備，嚴(yán)禁帶電作業(yè)，嚴(yán)禁加好潤(rùn)滑油。防冒頂：加強(qiáng)工作面規(guī)程質(zhì)量治理。泵站壓力輸