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1、矿井通风课程设计姓名：专业： 通风与安全日期：目录、尸、 亠前言一）矿井概况二）拟定矿井通风系统三）矿井总风量计算与分配1、矿井需风量计算原则2、矿井需风量计算方法3、矿井总风量的分配四）矿井通风总阻力计算1、矿井通风总阻力计算的原则2、矿井通风总阻力的计算方法3、绘制矿井通风网络图五）选择矿井通风设备1、选择矿井通风设备的要求2、主要通风机的选择六）通风耗电费用概算1、主要通风机的耗电量2、局部通风机的耗电量3、通风总耗电量4、吨煤通风耗电量5、吨煤通风耗电成本七）矿井通风系统评述1、系统的合理性2、阻力分布的合理性3、主要通风机工作的安全性、经济性、八 、亠前言矿井通风设计是学完矿井通风课
2、程后学生理论联系实际 的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。通 过课程设计使学生获得以下几个方面能力，为毕业设计打下基础。1、进一步巩固和加深我们所学矿井通风理论知识，培养我们设 计计算、工程绘图、计算机应用、文献查阅、运用标准与规范、报告 撰写等基本技能。2、培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际的能力。3、培养学生创新意识、严肃认真的治学态度和理论联系实际的 工作作风。依照老师精心设计的题目，按照大纲的要求进行，要求我们在规 定的时间内独立完成计算，绘图及编写说明书等全部工作。设计中要求严格遵守和认真贯彻煤炭工业设计政策、煤矿安 全规程、煤矿工业矿井设计规范以及国
3、家制定的其它有关煤炭工 业的方针政策，设计力争做到分析论证清楚，论据确凿，并积极采用 切实可行的先进技术，力争使自己的设计达到较高水平，但由于本人 水平有限，难免有疏漏和错误之处，敬请老师指正。一）矿井基本概况1、 煤层地质概况单一煤层，倾角25，煤层厚4m相对瓦斯 涌出量为 1 3m3/t, 煤尘有爆炸危险。2、 井田范围设计第一水平深度140m走向长度7200m双翼 开采，每翼长 3600m。3、 矿井生产任务设计年产量为 0.6Mt ，矿井第一水平服务年限 为 23a。4、 矿井开拓与开采用竖井主要石门开拓，在底板开围岩平巷，其开拓系统如图 1-1 所示。拟采用两翼对角式通风，在 7、
4、8 两采区 中央上部边界开回风井，其采区划分见图1 -2 。采区巷道布置见图 1-3。全矿井有 2个采区同时生产，分上、下分层开采，共有4 个采煤工作面， 1 个备用工作面。为准备采煤有 4 条煤巷掘进，采用 4台局 部通风机通风，不与采煤工作面串联。井下同时工作的最多人数为380人。回采工作面最多人数为38人，温度t=20 C,瓦斯绝对涌出 量为3.2m3/min,放炮破煤，一次爆破最大炸药量为 2.4kg。有1个大 型火药库，独立回风。5、开拓系统图、采区布置图、巷道布置图、以及井巷尺寸及其图1-1开拓系统图9.M3Bbl0 M*MO902aoon J wonMOm叫图1-2采区布置图附表
5、1-1井巷尺寸及其支护情况2mm212副井两个罐笼，有梯子间，风井直径D=5m24023主要运输石门二心拱，混凝土碹，壁面抹浆1209.534主要运输石门二心拱，混凝土碹，壁面抹浆809.545主要运输巷二心拱，混凝土碹，壁面抹浆4507.056运输机上山梯形水泥棚1357.067运输机上山梯形水泥棚1357.078运输机顺槽梯形木支架 d=22cm , =24204.889联络眼梯形木支架 d=18cm , =4304.0910上分层顺槽梯形木支架 d=22cm , =2804.81011采煤工作面采咼2m控顶距24m，单体液压,机采1106.01112上分层顺槽梯形木支架 d=22cm ,
6、 =2804.81213联络眼梯形木支架 d=18cm , =4304.01314回风顺槽梯形木支架 d=22cm , =24204.81415回风石门梯形水泥棚307.51516主要回风道二心拱，混凝土碹，壁面抹浆27007.51617回风井混凝土碹(不平滑)，风井直径D=4m70()拟定矿井通风系统矿井开拓采用立井开拓方式，矿井通风采用两翼对角式通风方式 矿井主要进风井为位于井田中央的副井，矿井主要回风井位于第七采 区和第八采区的上部边界。矿井主要通风机采用抽出式通风方式。大 巷位置位于负240米处石门揭煤地带的岩石巷道中。在第一采区有一个备用工作面，一个采煤工作面，两个掘进工作 面，在第
7、二采区有两个采煤工作面，两个掘进工作面所以矿井总共有 4个采煤工作面，4个掘进工作面。回采工作的采煤方法采用单一走 向长壁采煤法，采煤工作面推进方向采用后退式，附矿井通风系统图 如下：（三）矿井总风量计算与分配一、矿井需风量计算原则（1）矿井需风量应按照“由里往外”的计算原则，由采、掘工 作面、硐室和其他用风地点的实际最大需风量总和，再考虑一定的备 用风量系数后，计算出矿井总风量。（2）按该用风地点同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给 风量不得少于4 m3。（3）按该用风地点风流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害气体浓 度、风速以及温度等都符合规程的有关规定分别计算，取其最大 值。二、矿井需风量的
8、计算方法矿井需风量按以下方法计算，并取其中最大值（1）按进下同时工作的最多人数计算Q 矿 =4NK=4 x 380X 1.15=1748m3/min式中 Q 矿矿井总需风量， m3/minN 井下同时工作的最多人数，人；4矿井通风系数，包括矿井内部漏风和分配不均等因 素。采用压入式和中央并列式通风时，可取 1.201.25;采用对角 式或区域式通风时，可取 1.101.15。上述备用系数在矿井产量T三0.90Mt/a时取大值。（2）按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算 采煤工作面需风量计算 采煤工作面的需风量应按下列因素分别计算，并取其中最大值。1 、按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算：Q采=100
9、Q瓦K瓦=100x 3.2x 1.6= 5 1 2m3/min式中 Q 采采煤工作需要风量， m3/min ；Q 瓦采煤工作面瓦斯（二氧化碳）绝对涌出量，m3/min ；K 瓦采煤工作面因瓦斯（二氧化碳）涌出量不均匀的备用风量系数，即该工作面炮采工作面可取 1.42.0;水采工作面可取2.03.0。生产矿井可根据各个工作面正常生产条件时，至少进行 五昼夜的观测，得出五个比值，取其最大值。2、按工作面进风流温度计算；采煤工作面应有良好的气候条件， 其进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。其气温与风速 应符合表1的要求表3-1采煤工作面空气温度与风速对应表采煤工作面进风流气温/ C采煤工作面风
10、速/ (m/s)v 150.30.515180.50.818200.81.020231.01.523261.51.8采煤工作面的需风量按下式计算：Q 采=60v 采 S 采 K 采，m3/min=60x 1.0X 6X 1=360 m3/mi n式中v采采煤工作面适宜风速，m/ss采一一采煤工作面平均有效断面积，按最大和 最小控顶有效断面积的平均值计算；K采一一采煤工作面长度风最系数，按表2先取表3-2采煤工作面长度风量系数表采煤工作面长度/m工作面长度风量系数 1801.301.403、按炸药使用量计算：Q 采=25A 采,m3/min=25X 2.4=60 m3/min式中 25每使用 1
11、kg 炸药的供风量， m3/minA 采采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg4、按工作人员数量计算：Q 采=4n 采，m3/min=4X 38=152 m3/min式中 4每人每分钟供给的最低风量， m3/minn 采采煤工作面同时工作的最多人数，人。5、按风速验算： 按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：Q 采三 60x 0.25S 采，m3/min=60X 0.25X 6=90 m3/min按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：Q 采三 60x 4S采，m3/min=60 x 4X 6=1440 m3/min掘进工作面需风量计算煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面的需风量，应按下列因素分
12、别计算，取其最大值。1、按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算:Q掘=100Q瓦K瓦=100X1.2X2=240 m3/mi n2、按炸药量使用最计算：Q 掘=25A 掘，m3/min=25X 2.4=60 m3/min3、按局部通风机吸风量计算：3Q 掘=Q 通 IK 通，m /min=200X1 X 1.3=260 m3/min式中Q通掘进工作面局部通风机额定风量（表 3）,I 掘进工作面同时运转的局部通风机台数，台:K通一一防止局部通风机吸循球风的风量备用系数，一般取1.21.3进风巷中无瓦斯涌出时取1.2,有瓦斯涌出时取1.3表3-3局部通风机额定风量Q通风机型号额定风量/ （m3/min）JB
13、T-51 (5.5KW)150JBT-52(11KW)200JBT-61(14KW)250JBT-62(28KW)3004、按工作人员数量计算：Q 掘=4n 掘，m3/min=4X 15=60 m3/min5、按风速进行验算； 岩巷掘进工作面的风量应满足：60x 0.15X S 掘三 Q 掘三 60x 4X S 掘由上式得 43.2 m3/min Q 掘三 1152 m3/min煤巷、半煤岩巷掘进工作面的风量应满足：60x 0.25X S掘Q 掘60x4XS掘=72 m3/min Q 掘1152 m3/mi n根据上面的计算掘进工作面的风量应取其最大值。Q 掘 =260 m3/min72 m3
14、/min Q 掘1152 m3/min所以， Q 掘=260 m3/min 符合上述要求。硐室需风量各个独立通风的硐室供风量，应根据不同的硐室分别计算。1 、井下爆破材料库按经验值计算，小型矿井一般80100m3/min，大型矿井一般100150m3/min。2、充电硐室通常充电硐室的供风量不得小于 100m3/min。3、机电硐室采区小型机电硐室，可按经验值确定风量，一般为6080m3/min。表3-4机电硐室发热系数表机电硐室名称发热系数（日）空气压缩机房0.150.23水泵房0.010.04变电所、绞车房0.020.044、其它巷道需风量计算新建矿井，其他用风巷道的总风量难以计算时，也可
15、按采煤， 掘进，硐室的需风量总和的3%5%估算。5、矿井总风量计算；Q矿二 Q采 Q掘r Q硐r Q其他 K二：512 5 260 4 100 100 80 Q 其他 K=4066 m3/min。通过计算所得；矿井总风量为4066m3/mi n矿进总风量的分配（1）分配原则矿井总风量确定后，分配到各用风地点的风量，应不得低于其 计算的需风量；所有巷道都应分配一定的风量；分配后的风量，应保 证井下各处瓦斯及有害气体浓度、风速等满足规程的各项要求。（2）分配的方法首先按照采区布置图，对各采煤、掘进工作面、独立回风硐室 按其需风量配给风量，余下的风量按采区产量、采掘工作面数目、硐 室数目等分配到各采
16、区，再按一定比例分配到其它用风地点，用以维 护巷道和保证行人安全。风量分配后，应对井下各通风巷道的风速进 行验算，使其符合规程对风速的要求。（四）矿井通风总阻力计算一、矿井通风总阻力的计算原则（1）如果矿井服务年限不长（ 1020 年），选择达到设计产量后 通风容易和困难两个时期分别计算其通风阻力；若矿井服务年限较长 （3050年），只计算前1525年通风容易和困难两个时期的通风阻 力。为此，必须先给出这两个时期的通风网络图。（2）通风容易和通风困难两个时期总阻力的计算，应沿着这两 个时期的最大通风阻力风路，分别计算各段井巷的通风阻力，然后累 加起来，作为这两个时期的矿井通风总阻力。最大通风阻
17、力风路可根 据风量和巷道参数（断面积、长度等）直接判断确定，不能直接确定 时，应选几条可能最大的路线进行计算比较。（ 3）矿井通风总阻力不应超过 2940Pa（ 4）矿井井巷的局部阻力，新建矿井（包括扩建矿井独立通风 的扩建区）宜按井巷摩擦阻力的 10%计算；扩建矿井宜按井巷摩擦阻 力的 15%计算。二、矿井通风总阻力的计算方法 沿矿井通风容易和困难两个时期通风阻力最大的风路（入不敷出风井口到风硐之前），分别用下式计算各段井巷的磨擦阻力；h 摩 LUQ2,PaS3将各段井巷的磨擦阻力累加后并乘以考虑局部阻力的系数即为两个时期的井巷通风总阻力。即h阻难二1.11.15、 h摩难，Pah阻易二1.
18、11.15、 h摩易，Pa两个时期的摩擦阻力可按表4-1进行计算。表4-1矿井通风（容易）时期井巷磨擦阻力计算表巷道名称副井主要 运输 石门 主要 运输 石门 主要 运输 巷运输 机上 山运输 机上 山运输 机顺 槽联络 眼上分 层顺 槽采煤支护形式a /(Ns2/m4)L/mU/mS/m2S3/m6R/(Ns2/m8)Q/(m3/s)CF/(mvs2)h摩/Pav/(m/s)两个罐笼，有梯0.0015.719.675580.0067.7459224018448.473.45子间，3725.38522667.33三心拱，混凝土0.0011.8857.0.0064.7419423.6碹，壁面抹浆
19、1209.556486.8234738557667.739三心拱，混凝土0.0011.8857.0.00398114.9碹，壁面抹浆809.5376563.16.64347387050.04.619三心拱，混凝土0.0010.137.7142164.6碹，壁面抹浆450734354535.39349936001.3000.0411.037.7142161.5梯形水泥棚0.01135173433333001.3095.398190.050.0111.029.0842.43.8梯形水泥棚21351734320003359434.15583梯形木支架0.01110.0.4120.5420.173.4
20、209.114.817164.27d=22cm,A=219599730022603梯形木支架0.01308.324640.0610.2105.6.472.56d=18cm,A=45816250106梯形木支架0.01110.0.0710.2105.809.114.884228.242.14d=22cm,A=219592850106采高难度2m控0.041109.5562160.2210.2105.24.01.71节点 序号123456789101058.102116.20表4-2矿井通风巷道名称支护形式a /(Ns2/m4)L/m（困难）时期井巷磨擦阻力计算表R/（Ns2/m8）U/mS/m2
21、S3/mQ/(m3/s)Q/(m/s2)h摩/Pav/(m/s)工作面顶距2-4m,单体液压，机采78581019501062上分梯形木支架0.01110.0.0710.2105.层顺809.114.884228.24槽d=22cm,A=219592850106联络眼梯形木支架0.01308.324640.0610.2105.6.47d=18cm,A=45816250106回风梯形木支架0.01110.0.4120.5420.173.顺槽4209.114.81716d=22cm,A=219599730022603回风11.3421.0.0042.3179414.5石门梯形水泥棚0.013097
22、.5888099668.95446主要三心拱，混凝土0.0010.5421.0.2342.31794423.回风碹，壁面抹浆27007.56093道35488202668.9577回风混凝土碹（不平0.00滑），风井直径0.007012.512.51981173042.317943.11井3966.39668.95d=4m5432.142.564.275.655.653.37单翼 总风 阻1112131415161718节点 序号12矿井 总风 阻（1）计算矿井通风容易时期的通风总阻力h阻易 = 1.1帘 h 摩易=1.15 623.07二 2116.20Pa副井两个罐笼，有梯0.002401
23、5.719.675580.0067.745928.473.45子间，3725.3818667.33主要三心拱，混凝土运输0.0012011.89.5857.0.0064.7419423.66.82碹，壁面抹浆3473856667.739石门主要 运输 石门 主要 运输 巷运输 机上 山运输 机上 山运输 机顺 槽联络 眼 上分 层顺 槽采煤 工作 面 上分 层顺 槽联络 眼 回风 顺槽 回风 石门 主要 回风 道回风 井三心拱，混凝土0.008011.89.5碹，壁面抹浆347三心拱，混凝土碹，壁面抹浆0.00315010.17349梯形水泥棚11.00.0113517梯形水泥棚0.01135
24、11.0721梯形木支架0.014209.114.8d=22cm,A=219梯形木支架0.01308.324d=18cm,A=458梯形木支架0.01809.114.8d=22cm,A=219采高难度2m控顶距 2-4m, 单体0.04r1109.556液压，机采7梯形木支架0.01809.114.8d=22cm,A=219梯形木支架0.01308.324d=18cm,A=458梯形木支架0.014209.114.8d=22cm,A=2梯形水泥棚1911.30.01307.59三心拱，混凝土0.00010.57.5碹，壁面抹浆354混凝土碹（不平 滑），风井直径0.007012.512.539
25、66d=4m857.0.00398114.963.16.643838.6190.3137.71421452.3435.3982001.30220.0437.7142161.53435.3933001.3090.0529.0842.43.83434.1520335943110.0.4120.5420.173.4.27591700226030.0610.2105.646.472.561650106110.0.0710.2105.8.242.145984501060.2210.2105.24.02161.7186501062110.0.0710.2105.8.242.145984501060.061
26、0.2105.646.472.561650106110.0.4120.5420.173.4.2759170022603421.0.0042.3179414.55.658881668.954421.0.0042.317940.005.658800668.9519810.0042.317943.113.37.3917668.95单翼总风 1300 阻矿井 总风 阻26003456789101112131415161718矿井通风困难时期通风总阻力h摩难 =1.15汉送h 摩难=1.15 636.20二 2600Pa(五) 选择矿井通风设备一、选择矿井通风设备的基本要求(1) 、矿井每个装备主要通风
27、机的风井，均要在地面装设两套同 等能力的通风设备，其中一套工作，一套备用，交替工作。(2) 、选择的通风设备应能满足第一开采水平各个时期的工况变 化，并使通风设备长期高效运行。当工况变化较大时，应根据矿井分 期时间及节牟情况，分期选择电动机动。(3) 、通风机能力应留有一定的余量。轴流式、对旋式通风机在最大设计负压和风量时，叶轮叶片的运转角度应比允许范围小5;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、出井井口的高差在150m以上，或进、出风井口标高 相同，但井深400米以上时，宜计算矿井的自然风压。二、主要通风机的选择1、计算通风机的风量Q通3Q 通二 K Q 矿，m
28、 / s40662 60=40.66m3/s2、计算通风机的风压 H通全 （或 H通静）轴流式通风机；容易时期H通静小二h阻易h硯- H自=1058+120=1178Pa困难时期H通静大二h阻难h硯.H自=1300+120=1420Pa3、选择通风机根据计算的矿井通风容易时期通风机的 Q通、H通静小 和困难时期 通风机的 Q通、H通静大, 在通风机的个体特性图表上选择合适的主要 通风机。根据Q通=40.66m3/s H通静小=1178Pa H通静大=1420Pa可选定通风机型号为2k60型轴流式通风机。选定通风机后，可得出两个时期主要通风机的型号、动轮直径、 动轮叶片安装角、转速、内压、风量、
29、效率和输入功率等技术系数， 并列表整理。4、选择电动机（1）、计算通风机输入功率。按通风容易和困难时期，分别计算通风机输入功率 P通小、P电大：P通小Q通H通静小1000通静KW40 .66 1178-1000 0.6二 80KWP通大公通H通静小1000耳通静KW_ 40. 66 1420一 1000 0.6 -83KW、选择电动机当P电小三0.6P通大时，两个时期可选一台电动机，电动机功率为PP通大K，KW电电二电传83 1.1二 0.92 1二 99KW电动机功率在400KW500KW以上时，宜选用同步电动机其优 点是低负荷动转时，可用来改善电网功率因数，使矿井经济用电；其 缺点是这种电
30、动机的购置和安装费较高。（六）通风耗电费用概算一、主要通风的耗电量 通风容易时期和困难时期共选一台电动机时8760P 电K电变一缆8760 1001.1 0.95 0.90=1863830 kW h /a二、局部通风机的耗电量8760P电大EAkW 4h/aK电w变w缆8760 81.1 0.95 0.90= 298212 kW h /a三、通风总耗电量E 总二 E EA-931915 298212二 2162042 kW h /a四、吨煤通风耗电量E EAW0J,(kW h)/t aT=2162042600000二 3.6(kW *h)/t a五、吨煤通风耗电成本W 二 W0 D=3.6 0.4=1.44 元式中D电价，元/kWh
