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1、项目十四 矿井通风系统设计,任务1选择和确定矿井的通风系统 并绘制矿井通风系统图,任务2 矿井风量计算与分配,任务3 矿井通风总阻力的计算和风量调节,任务4 选择矿井通风设备,能力目标：1、会根据矿井开拓布置、瓦斯涌出情况等生产条件合理选择矿井的通风方法；2、会根据采区巷道布置和工作面安全条件确定采区和工作面的通风系统。3、会根据采掘工程图和通风要求，绘制矿井通风系统图；4、会计算和分配矿井的总风量；5、能进行矿井通风设备选型。,知识目标：1、能陈述抽出式、压入式、混合式通风的特点；2、能陈述中央式、对角式、混合式、区域式通风的布置特点；3、能概述采区通风系统的基本要求；4、能概述采煤工作面通
2、风系统、串联通风、上行和下行通风的特点和要求；5、能陈述矿井通风设计的步骤和方法；6、能陈述煤矿安全规程对矿井通风系统的基本要求。,项目目标,项目十四 矿井通风系统设计,矿井通风系统：是矿井通风方法、通风方式、通风网路与通风设施的总称。矿井通风系统是否合理，对整个矿井通风状况的好坏和能否保障矿井安全生产起着重要的作用，同时还应在保证安全生产的前提下，尽量减少通风工程量，降低通风费用，力求经济合理。,第一部分 矿井通风方法与通风方式,一、矿井通风方法矿井通风方法是指主要通风机对矿井供风的工作方法。按主要通风机的安装位置不同，分为抽出式、压入式及混合式三种。（一）抽出式通风如图14-1(a)所示。
3、抽出式通风是将矿井主通风机安设在出风井一侧的地面上，新风经进风井流到井下各用风地点后，污风再通过风机排出地表的一种矿井通风方法。,图14-1(a),抽出式通风的特点是：1、在矿井主要通风机的作用下，矿内空气处于低于当地大气压力的负压状态，当矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从地面漏入井内。2、抽出式通风矿井在主要进风巷无需安设风门，便于运输、行人和通风管理。3、在瓦斯矿井采用抽出式通风，若主要通风机因故停止运转，井下风流压力提高，在短时间内可以防止瓦斯从采空区涌出，比较安全。,目前我国大部分矿井，一般多采用抽出式通风。,（二）压入式通风 如图14-1（b）所示。压入式通风是将矿井主通风机安设在进
4、风井一侧的地面上，新风经主要通风机加压后送入井下各用风地点，污风再经过回风井排出地表的一种矿井通风方法。,图14-1（b）,压入式通风的特点是：1、在矿井主通风机的作用下，矿内空气处于高于当地大气压力的正压状态，当矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从井内漏向地面。2、压入式通风矿井中，由于要在矿井的主要进风巷中安装风门，使运输、行人不便，漏风较大，通风管理工作较困难。3、当矿井主通风机因故停止运转时，井下风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加，造成瓦斯积聚，对安全不利。,因此，在瓦斯矿井中一般很少采用压入式通风。,压入式通风的使用条件1、矿井浅部开采时，由于地表塌陷出现裂缝与井下沟通，为避免
5、用抽出式通风将塌陷区内的有害气体吸入井下，可在矿井开采第一水平时采用压入式通风，当开采下水平时再改为抽出式通风。2、当矿井煤炭自然发火比较严重时，为避免将火区内的有毒有害气体抽到巷道中，有时也可采用压入式通风。,（三）混合式通风 混合式通风是在进风井和回风井一侧都安设矿井主要通风机，新风经压入式主要通风机送入井下，污风经抽出式主要通风机排出井外的一种矿井通风方法。,混合式通风的特点是：1、进风井口地面附近安设压入式通风机，出风井口地面附近安设抽出式通风机。2、井下空气压力与地面空气压力相比，进风系统一侧为正压，回风系统一侧为负压。优点：适应较大的通风阻力，矿井内部漏风小。缺点：通风设备多，动力
6、消耗大，管理复杂。一般很少采用。,二、矿井通风方式 矿井通风方式是指矿井进风井与回风井的布置方式。按进、回风井的位置不同，分为中央式、对角式、区域式和混合式四种。,1中央并列式 如图14-2（a）所示。进、回风井均并列布置在井田走向和倾斜方向的中央。,图14-2（a）,2中央边界式（又名中央分列式）如图14-2（b）所示。进风井仍布置在井田走向和倾斜方向的中央，回风井大致布置在井田上部边界沿走向的中央，回风井的井底标高高于进风井底标高。,图14-2（b）,（二）对角式 进风井大致布置于井田的中央，回风井分别布置在井田上部边界沿走向的两翼上。根据回风井沿走向的位置不同，又分为两翼对角式和分区对角
7、式两种。1两翼对角式 如图14-2（c）所示，进风井大致位于井田走向中央，在井田上部沿走向的两翼边界附近或两翼边界采区的中央各开掘一个出风井。,图14-2（c）,2分区对角式 如图14-2（d）所示。进风井位于井田走向的中央，在每个采区的上部边界各掘进一个回风井，无总回风巷。,图14-2（d）,（三）区域式 在井田的每一个生产区域开凿进、回风井，分别构成独立的通风系统。如图14-2（e）所示。,图14-2（e）,（四）混合式 混合式是中央式和对角式的混合布置，因此混合式的进风井与出风井数目至少有3个。混合式可有以下几种：1、中央并列与两翼对角混合式；2、中央边界与两翼对角混合式；3、中央并列与
8、中央边界混合式等。,混合式一般是老矿井进行深部开采时所采用的通风方式。,（五）各种通风方式的优缺点及适用条件 1中央并列式 优点：初期开拓工程量小，投资少，投产快；地面建筑集中，便于管理；两个井筒集中，便于开掘和井筒延深；井筒安全煤柱少，易于实现矿井反风。缺点：矿井通风路线是折返式，风路较长，阻力较大，特别是当井田走向很长时，边远采区与中央采区风阻相差悬殊，边远采区可能因此风量不足；由于进、回风井距离近，井底漏风较大，容易造成风流短路；安全出口少，只有2个；工业广场受主要通风机噪声影响和回风风流的污染。适用条件：井田走向长度小于4km，煤层倾角大，埋藏深，瓦斯与自然发火都不严重的矿井。,2中央
9、边界式 优点：安全性好；通风阻力比中央并列式小，矿井内部漏风小，有利于瓦斯和自然发火的管理；工业广场不受主要通风机噪声的影响和回风流的污染。缺点：增加一个风井场地，占地和压煤较多；风流在井下的流动路线为折返式，风流路线长，通风阻力大。适用条件：井田走向长度小于4km，煤层倾角较小，埋藏浅，瓦斯与自然发火都比较严重的矿井。,3两翼对角式 优点：风流在井下的流动路线为直向式，风流路线短，通风阻力小；矿井内部漏风小；各采区间的风阻比较均衡，便于按需分风；矿井总风压稳定，主要通风机的负载较稳定；安全出口多，抗灾能力强；工业广场不受回风污染和主要通风机噪声的危害。缺点：初期投资大，建井期长；管理分散；井
10、筒安全煤柱压煤较多。适用条件：井田走向长度大于4km，需要风量大，煤易自燃，有煤与瓦斯突出的矿井。,4分区对角式 优点：各采区之间互不影响，便于风量调节；建井工期短；初期投资少，出煤快；安全出口多，抗灾能力强；进回风路线短，通风阻力小。缺点：风井多，占地压煤多；主要通风机分散，管理复杂；风井与主要通风机服务范围小，接替频繁；矿井反风困难。适用条件：煤层埋藏浅或因煤层风化带和地表高低起伏较大，无法开凿浅部的总回风巷，在开采第一水平时，只能采用分区式。另外，井田走向长，多煤层开采的矿井或井田走向长、产量大、需要风量大、煤易自燃，有煤与瓦斯突出的矿井也可采用这种通风方式。,5区域式优点：既可以改善矿
11、井的通风条件，又能利用风井准备采区，缩短建井工期；风流路线短，通风阻力小；漏风少，网路简单，风流易于控制，便于主要通风机的选择。缺点：通风设备多，管理分散，管理难度大。适用条件：井田面积大、储量丰富或瓦斯含量大的大型矿井。,6混合式 优点：有利于矿井的分区分期建设，投资省，出煤快，效率高；回风井数目多，通风能力大；布置灵活，适应性强。缺点：多台风机联合工作，通风网路复杂，管理难度大。适用条件：井田走向长度长，老矿井的改扩建和深部开采；多煤层多井筒的矿井；井田面积大、产量大、需要风量大或采用分区开拓的大型矿井。,总之，矿井的通风方式，应根据矿井的设计生产能力、煤层赋存条件、地形条件、井田面积、走
12、向长度及矿井瓦斯等级、煤层的自燃倾向性等情况，从技术、经济和安全等方面加以分析，通过方案比较确定。,每个矿井一般都有几个采区同时生产。每个采区内有采煤工作面、备用工作面、掘进工作面、硐室(采区变电所和绞车房)及其它用风地点，是矿井通风的主要对象。同时，采区又是井下人员最集中的地点。因此，搞好采区通风是保证矿井安全生产的基础。,采区通风系统是采区生产系统的重要组成部分。它包括采区主要进、回风道和工作面进、回风巷道的布置方式；采区通风路线的连接形式；工作面通风方式；以及采区内的通风设施等内容。,第二部分 采区通风系统,矿井通风系统：是矿井通风方法、通风方式、通风网路与通风设施的总称。矿井通风系统是
13、否合理，对整个矿井通风状况的好坏和能否保障矿井安全生产起着重要的作用，同时还应在保证安全生产的前提下，尽量减少通风工程量，降低通风费用，力求经济合理。,一、采区通风系统的基本要求（一）采区必须实行分区通风。1、准备采区，必须在采区构成通风系统以后，方可开掘其它巷道。2、采煤工作面必须在采区构成完整的通风、排水系统后，方可采。3高瓦斯矿井、有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的矿井的每个采区和开采容易自燃煤层的采区，必须设置至少1 条专用回风巷；4低瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用联合布置的采区，必须设置1条专用回风巷。5、采区的进、回风巷必须贯穿整个采区，严禁一段为进风巷、一段为回风巷。,（二
14、）采、掘工作面应实行独立通风。（三）在采区通风系统中，要保证风流流动的稳定性，采掘工作面尽量避免处于角联风路中。（四）在采区通风系统中，应力求通风系统简单，以便在发生事故时易于控制风流和撤退人员。（五）对于必须设置的通风设施(风门、风桥、挡风墙等)和通风设备(局部通风机、辅助通风机等)，要选择好适当位置，严把规格质量，严格管理制度，保证通风设备安全运转。尽量将主要风门开关、局部通风机开停等状态参数和风流变化参数纳入到矿井安全监控系统中，以便及时发现和处理问题。,（六）在采区通风系统中，要保证通风阻力小，通风能力大，风流畅通，风量按需分配。因此，应特别注意加强巷道的维护，及时处理局部冒顶和堵塞，
15、支护良好，保证有足够的断面。（七）在采区通风系统中，尽量减少采区漏风量，并有利于采空区瓦斯的合理排放及防止采空区浮煤自燃，使新鲜风流在其流动路线上被加热与污染的程度最小。（八）设置消防洒水管路、避难硐室和灾变时控制风流的设施。明确避灾路线和安全标志。必要时，建立瓦斯抽放系统、防灭火灌浆系统。（九）采区绞车房和变电所，应实行分区通风。,二、采区进、回风上（下）山的布置 上（下）山的数目，低瓦斯单一煤层开采可采用两条上（下）山，有时采用三条上（下）山；多煤层开采、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井以及开采容易自燃煤层的采区一般为三条甚至四条上（下）山。,（一）单一煤层开采时的布置1、两
16、条上（下）山采用两条上山时，一条进风，另一条回风。可以采用轨道上山进风、运输上山回风，也可采用运输上山进风、轨道上山回风。,（1）轨道上山进风、运输上山回风,图14-3 轨道上山进风的采区通风系统,这种通风的好处是：a、新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热的影响，工作面卫生条件好；b、轨道上山的绞车房易于通风；c、下部车场不设风门。但轨道上山的上部和中部车场凡与回风巷相连处，均要设风门与回风隔开，为此车场巷道要有适当的长度，以保证两道风门之间有一定的间距，以解决通风与运输的矛盾。,（2）运输上山进风、轨道上山回风,图14-4 运输上山进风的采区通风系统,这种通风的特点是：a、运煤设备处在
17、新风中，比较安全。b、由于风流方向与运煤方向相反，容易引起煤尘飞扬，煤炭在运输过程中释放的瓦斯，可使进风流的瓦斯和煤尘浓度增大，影响工作面的安全卫生条件；c、输送机设备所散发的热量，使进风流温度升高；d、需在轨道上山的下部车场内安设风门，易造成风流短路，同时影响材料的运输。,2三条上（下）山（或4条上下山）如图6-2-3所示，为单一煤层4条上山的采区通风系统。上山均布置在煤层中，其中一条为胶带输送机上山，一条为轨道上山，一条为人行上山，一条为专用回风上山。,三、采、掘工作面的串联通风及要求井下采、掘工作面是人员比较集中的作业区域，也是瓦斯涌出和煤尘飞扬比较集中的地方，因此要求采掘工作面要有良好
18、的通风条件，实行独立通风，形成并联风路。这种通风系统可以保证采掘工作面有稳定的新鲜风流供给，网路总阻力也较工作面串联时小，采掘工作面的污风风流直接排到采区回风巷或主要回风巷，通风更为安全可靠。此外，一旦本工作面发生事故，事故的灾害气体将直接排向回风巷，不会波及其它工作面，减少事故的危害范围。因而是一种良好的通风系统。,规程对采掘工作面的串联通风及要求：,（一）采、掘工作面应实行独立通风。（二）同一采区内，同一煤层上下相连的2个同一风路的采煤工作面、采煤工作面与其相连的掘进工作面、相邻两个掘进工作面，布置独立通风有困难时，在制定措施后，可采用串联通风，但串联的次数不能超过1次。（三）采区内为构成
19、新区段通风系统的掘进巷道或采煤工作面遇到地质构造而重新掘进巷道，布置独立通风确有困难时，其回风可以串入采煤工作面，但必须制定安全措施，且串联通风的次数不超过1次，构成独立通风系统后，必须立即改为独立通风。,（四）采用串联通风时，必须在进入被串联工作面的风流中装设甲烷断电仪，且瓦斯和二氧化碳的浓度不得超过0.5%，其他有害气体浓度都应符合规程第100条的规定。（五）开采有瓦斯喷出和煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的煤层时，严禁任何2 个工作面之间串联通风。,四、长壁式采煤工作面通风系统的类型和特点采煤工作面的通风系统是由采煤工作面的瓦斯、温度、煤层自然发火及采煤方法等所确定的，我国大部分矿井多
20、采用长壁后退式采煤法。根据采煤工作面进回风巷的布置方式和数量，可将长壁式采煤工作面通风系统分为：U、Z、H、Y、双Z和W等类型，如图14-4所示。这些形式都是由U型改进而成，其目的是为了预防瓦斯局部积聚，加大工作面长度，增加工作面供风量，改善工作面气候条件。,图14-6 采煤工作面通风系统,型通风系统如图14-6（a)所示。（）型后退式通风系统的主要优点是结构简单，巷道施工维修量小，工作面漏风小，风流稳定，易于管理等。缺点是在工作面上隅角附近瓦斯易超限，工作面进、回风巷要提前掘进，掘进工作量大。（）型前进式通风系统的主要优点是工作面维护量小，不存在采掘工作面串联通风的问题，采空区瓦斯不涌向工作
21、面，而是涌向回风平巷。缺点是工作面采空区漏风大。,五、采煤工作面上行通风与下行通风的分析 上行通风与下行通风是指进风流方向与采煤工作面的关系而言。当风流沿采煤工作面由下向上流动的通风方式，称为上行通风。当风流沿采煤工作面由上向下流动的通风方式，称为下行通风。风流方向与煤炭运输方向一致时称为同向通风，否则为逆向通风。,图14-7 采煤工作面上行风与下行风,（一）上行通风上行通风的主要优点：采煤工作面和回风巷道风流中的瓦斯以及从煤壁及采落的煤炭中不断放出的瓦斯，由于其比重小，有一定的上浮力，瓦斯自然流动的方向和通风方向一致，有利于较快地降低工作面的瓦斯浓度，防止在低风速地点造成瓦斯局部积聚。上行通
22、风的主要缺点：采煤工作面为逆向通风，容易引起煤尘飞扬，增加了采煤工作面风流中的煤尘浓度；煤炭在运输过程中放出的瓦斯，又随风流带到采煤工作面，增加了采煤工作面的瓦斯浓度；运输设备运转时所产生的热量随进风流散发到采煤工作面，使工作面气温升高。,（二）下行通风下行通风的主要的优点：采煤工作面进风流中煤尘浓度较小，这是因为工作面内为同向通风，降低了吹起煤尘的能力；采煤工作面的气温可以降低，这是因为风流进入工作面的路线较短，风流与地温热交换作用较小，而且工作面运输平巷内的机械发热量不会带入工作面；不易出现瓦斯局部积聚，因为风流方向与瓦斯轻浮向上的方向相反，当风流保持足够的风速时，就能够对向上轻浮的瓦斯具
23、有较强的扰动、混合能力，使瓦斯局部积聚难以产生，而且煤炭在运输过程中放出的瓦斯不会带入工作面。下行通风的主要缺点：工作面运输平巷中设备处在回风流中；一旦工作面发生火灾时控制火势比较困难；当发生煤与瓦斯突出事故时，下行通风极易引起大量的瓦斯逆流而进入上部进风水平，扩大突出的涉及范围。,经过现场的实践和实验室试验分析，证明采煤工作面采用下行通风对工作面的煤尘抑制，特别是对急倾斜煤层采煤工作面的煤尘抑制是很有利的；同时对防止采煤工作面顶板瓦斯的成层积聚和采空区的漏风以及抑制煤炭自燃也都是有利的。,规程规定:有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。,新建矿井与生产矿井的通风设
24、计特点1、新建矿井：既要考虑当前的需要，又要考虑矿井的长远发展。2、生产矿井：必须在调查研究的基础上，充分考虑矿井生产的特点和发展规划，尽量利用原有井巷与通风设备，在原有基础上提出更完善、更切合实际的通风设计。,第三部分 矿井通风系统设计,新建矿井通风设计一般分为基建和生产两个时期，并分别进行设计。矿井基建时期的通风多用局部通风机对独头巷道进行通风。当主要进、回风井筒贯通、主要通风机安装完毕后，便可用主要通风机对已开凿的井巷实行全风压通风，从而可缩短其余井巷与硐室掘进时局部通风的距离。矿井生产时期通风设计，根据矿井生产年限的长短而采用不同的方法。矿井服务年限不长时（约15至20年），只做一次通
25、风设计。矿井服务年限较长时，考虑到通风机设备选型、矿井所需风量、风压的变化等因素，分为两期进行通风设计。,矿井通风设计的内容包括：确定矿井通风系统；矿井总风量的计算和分配；矿井通风阻力计算；选择通风设备；概算矿井通风费用。矿井通风设计的主要依据是：矿区气象资料；井田地质地形；煤层瓦斯风化带垂深、各煤层瓦斯含量、瓦斯压力及梯度等；煤层自然发火倾向，发火周期；煤尘爆炸危险性及爆炸指数；矿井设计生产能力及服务年限；矿井开拓方式及采区巷道布置，回采顺序、开采方法；矿井巷道断面图册；矿区电费等。,矿井通风设计应满足以下要求：1、将足够的新鲜空气有效的送到井下工作场所，保证生产和创造良好的工作条件；2、通
26、风系统简单、风流稳定、易于管理，具有抗灾能力；3、发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；4、有符合规定的井下安全与环境监测系统或检测措施；5、系统的基建投资省、营运费用低、综合经济效益好。,拟定矿井通风系统主要是拟定进风井与回风井的布置方式，矿井风流路线，矿井主要通风机的工作方法，这是矿井通风设计的基础。（一）拟定矿井通风系统的基本要求 1、每个矿井必须至少要有2个能行人的通达地面的安全出口，各个出口之间的距离不得少于30米。新建和改扩建矿井，如果采用中央式通风时，还要在井田边界附近设置安全出口；当井田一翼走向较长，矿井发生灾害不能保证人员安全撤出时，必须掘出井田边界附近的安全出口。井下每一
27、个水平到上一个水平和每个采区至少都必须有2个便于行人的安全出口，并与通达地面的安全出口相连通。通到地面的2个安全出口和2个水平间的安全出口，都必须有便于行人的设施（台阶和梯子间等）。,一、拟定矿井通风系统,2、风井位置要在洪水位标高以上（大中型矿井考虑百年一遇、小型矿井50年一遇），进风井口须避免污染空气进入，距有害气体源的地点不得小于500米。井口工程地质及井筒施工地质条件简单，占地少、压煤少、交通方便、便于施工。3、箕斗提升井一般不应兼作进风井或出风井。如果井上、下装卸载装置和井塔有完善的封闭措施，其漏风不超过15%，并有可靠的防尘措施，箕斗井可以兼作出风井；若井筒中风速不超过6m/s，有
28、可靠的降尘措施，保证粉尘浓度符合工业卫生标准，箕斗井可以兼作进风井。胶带输送机斜井一般不得兼作风井。如果胶带输送机斜井中的风速不超过4m/s，并有可靠的防尘措施和防火措施，可以兼作进风井；如果胶带输送机斜井中的风速不超过6m/s，并装有甲烷断电仪，可以兼做回风井。,4、所有矿井都要采用机械通风，主要通风机必须安装在地面。新建矿井不宜在同一井口选用几台主要通风机联合运转。5、不宜把两个可以独通风的矿井合并为一个通风系统；若有几个出风井，则自采区到各个出风井的风流需保持独立；各工作面的回风在进入采区回风道之前、各采区的回风在进入回风水平之前都不能任意贯通；下水平的回风流和上水平的进风流必须严格隔开
29、；在条件允许时，要尽量使总进风早分开，总回风晚汇合。6、采用分区式（多台主要通风机）通风时，为了保证联合运转的稳定性，总进风道的断面不宜过小，尽可能减少公共风路的风阻；各分区主要通风机的回风流、（中央主要通风机）每一翼的回风流都必须严格隔开。,7、尽可能降低通风阻力。尽量采用并联通风，并使主要并联风路的风压接近相等，以避免过多的风量调节。尽可能利用旧巷道通风。8、尽可能避免设置大量风桥和风门或采用容易引起大量漏风的通风系统。9、井下爆炸材料库必须有单独的进风流，回风必须引进矿井主要回风道。井下充电硐室必须独立通风，回风风流应引入回风巷。,（二）确定矿井通风系统的方法依据矿井通风设计的条件，提出
30、多个技术上可行的方案。首先根据矿井生产实际，选定23个技术上可行，且符合安全要求的方案进行经济比较，将最优方案确定为设计方案。矿井通风系统应具有较强的抗灾能力，当井下一旦发生灾害性事故后，所确定的通风系统能将灾害控制在最小范围，并能迅速恢复生产。,（一）矿井需风量的计算原则矿井需风量应按照“由里往外”的计算原则，由采、掘工作面、硐室和其它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。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4m3。2、按该用风地点风流中的瓦斯、二氧化碳和其它有害气体浓度、风速以及温度等都符合煤矿安全规程的有关规定分别计算，取其
31、最大值。,二、计算和分配矿井总风量,（二）矿井需风量的计算方法矿井所需风量按以下方法计算，并取其中最大值。1、按井下同时工作的最多人数计算 Q矿=4NK式中 Q矿矿井总供风量，m3/min；N井下同时工作的最多人数，人；4每人每分钟供风标准，m3/min；K矿井通风系数，包括矿井内部漏风和分配不均匀等因素。采用压入式和中央并列式通风时，可取1.201.25；采用中央分列式或混合式通风时，可取1.151.20；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T0.9Mt/a时取小值；T0.90Mt/a时取大值。,2、按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算（1）采煤工作面需风量
32、的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。A、按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算,m3/min,-采煤工作面瓦斯（二氧化碳）绝对涌出量，m3/min；,-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，即该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比。机采工作面可取1.21.6；炮采工作面可取1.42.0。,B、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8-1-1的要求。,m3/min,式中 v采-采煤工作面适宜风速，m/s；S采-采煤工作面平均有效断面，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，m2；K采
33、-采煤工作面长度风量系数，按表14-2选取。,C、按炸药使用量计算m3/min式中 25-每使用1炸药的供风量，m3/min A采-采煤工作面一次炸破使用的最大炸药量，D、按工作人员数量计算m3/min 式中 4-每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；n采-采煤工作面同时工作的最多人数，人。,E、按风速验算按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量。按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量。采煤工作面有串联通风时，按其中一个最大需风量计算。备用工作面亦按上述要求，并满足瓦斯（二氧化碳）、风流温度和风速等规定计算需风量，且不得低于其回采时需风量的50%。,（2）掘进工作面需风量计算 煤巷、半煤岩巷
34、和岩巷掘进工作面的风量，应按下列因素分别计算，取其最大值。1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算,m3/min,式中 Q掘-掘进工作面实际需风量，m3/min；Qch4-掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量，m3/min；K掘-掘进工作面因瓦斯涌出量不均匀的备用风量系数。即掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量与平均绝对瓦斯涌出量之比。通常，机掘工作面取1.52.0；炮掘工作面取1.82.0。,2）按炸药使用量计算,m3/min,式中 25-使用1炸药的供风量，m3/min；A掘-掘进工作面一次炸破所用的最大炸药量，。3）按局部通风机吸风量计算 m3/min式中 Q掘-掘进工作面局部通风机额定风量，m3/min；-掘
35、进工作面同时运转的局部通风机台数，台；K通-为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，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。,4)按工作人员数量计算,m3/min,式中 n掘-掘进工作面同时工作的最多人数，人。,5）按风速进行验算,（3）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）井下爆炸材料库按库内空气每小时更换4次计算：,m3/min,式中 Q硐 炸破材料库供风量，m3/min；V炸破材料库总容积，m3。,2）采区小型机电硐室，可按经验值确定风量。一般为 6080 m3/min。,（4）、其它巷道需风量计算井下其它巷道的需风量，应根据巷
36、道的瓦斯（二氧化碳）涌出量和风速分别计算，并取其中的最大值。（5）矿井总风量计算 矿井总进风量应按采煤、掘进、独立通风硐室及其它地点实际需风量的总和计算。,m3/min,K 矿井通风系数。当采用压入式或中央并列式通风时 K=1.21.25 当采用中央分列式或混合式通风时 K=1.151.20 当采用对角式或区域式通风时 K=1.101.15 当矿井年产量T0.9Mt时，取小值；T0.9 Mt时，取大值。,（三）矿井总风量的分配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、风速等满足煤矿
37、安全规程的各项要求。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，使其符合煤矿安全规程对风速的要求。,（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），只计算头1525年左右通风容易和困难两个时期的通风阻力。为此，必须先绘出这两个时期的通风网路图。2、通风容易和通风困难两个时
38、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。,三、计算矿井通风总阻力,3、矿井通风总阻力不应超过2940 Pa。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通风困难两个时期通风阻力最大的风路（入风井口到风硐之前），分别用下式计算各段井巷的摩擦阻力：,值可以从附录一
39、中查得，或选用相似矿井的实测数据。将各段井巷的摩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。,两个时期的摩擦阻力可按下表进行计算,（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能情况，分期选择电动机。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
40、90%。4、进、出风井井口的高差在150m以上，或进、出风井口标高相同，但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压。,四、选择矿井通风设备,（二）主要通风机的选择1、计算通风机的风量Q通考虑到外部漏风（即井口防爆门及主要通风机附近的反风门等处的漏风），主要通风机风量可用下式计算：,m3/s,式中 Q矿矿井总风量，m3/s；k漏风损失系数。风井无提升任务时取1.1；箕斗井兼作回风井时取1.15；回风井兼做升降人员时取1.2。,2、计算通风机的风压H全（或H静）通风机全压H全和矿井自然风压H自共同作用，克服矿井通风系统的总阻力h阻、风硐阻力h硐以及扩散器出口动能损失h扩。当自然风压与通风机风压同向
41、时取“-”；反之取“+”。通常离心式风机提供的大多是全压曲线，而轴流式、对旋式通风机提供的大多是静压曲线。因此，对抽出式通风矿井：,（1）离心式通风机：容易时期 H全小=h阻小+h硐+h扩-h自困难时期 H全大=h阻大+h硐+h扩+h自（2）轴流式（或对旋式）通风机：容易时期 H静小=h阻小+h硐-h自困难时期 H静大=h阻大+h硐+h自,风硐阻力一般不超过100200 Pa 自然风压在容易时期取负值，困难时期取正值，是为了确保所选的通风机在这两个（极端）时期均有能力满足矿井通风要求。3、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静小（或 H全小）和困难时期通风机的Q通、H静大（或
42、H全大），在通风机的个体特性图表（参见附录四、五、六）上选择合适的主要通风机。判别是否合适，要看上面两组数据所构成的两个时期的工作点，是否都在通风机个体特性曲线的合理工作范围内。选定以后，即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（指轴流式或对旋式风机）、转速、风压、风量、效率和输入功率等技术系数，并列表整理。,4、选择电动机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N电小、N电大,选择电动机 时，当N电小0.6 N电大时，可选一台电动机，其功率为：,kW,初期,当N电小0.6N电大时，选两台电动机，其功率分别为：,kW,初期,后期按式（14-35）计算。,
43、（14-35）,式中 k电电动机容量备用系数，k电=1.11.2；电电动机效率，电=0.920.94（大型电机取较高值）；传传动效率，电动机与通风机直联时传=1；皮带传动时传=0.95。电动机功率在400500 kW以上时，宜选用同步电动机。其优点是低负荷运转时，用来改善电网功率因数，使矿井经济用电；缺点是这种电动机的购置和安装费较高。,矿井通风费用是通风设计和管理的重要经济指标，一般用吨煤通风成本，即矿井每采一吨煤的通风总费用表示。它包括吨煤通风电费和通风设备折旧费、材料消耗费、工作人员工资、专用通风巷道折旧与维护费、仪表购置与维修费等其它通风费用。,五、概算矿井通风费用,（一）吨煤通风电费
44、吨煤通风电费为主要通风机年耗电费及井下辅助通风机、局部通风机电费之和除以年产量。可用下式计算：,元/t,式中 Wo吨煤通风电费，元/t E主要通风机年耗电量，kWh/a；通风容易时期和困难时期共选一台电动机时：,kWh/a；,选两台电动机时,kWh/a；,式中 EA局部通风机和辅助通风机的年耗电量，kWh/a；D电价，元/kWh；变变压器效率，可取0.95；缆电缆输电效率，取决于电缆长度和每米电缆耗损，在0.900.95内选取。,（二）其它吨煤通风费用1、设备折旧费W12、材料消耗费W23、通风工作人员工资费W34、专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费 W45、通风仪表购置费和维修费W5吨煤通
45、风成本（W）按下式计算：,W=W0+W1+W2+W3+W4+W5,（一）生产矿井通风设计的特点生产矿井的通风设计，是指矿井新增开拓水平、采区等因素，导致原矿井通风系统不能满足生产需求而进行的通风设计。与新建矿井通风设计相比，它在设计内容、程序和方法等方面基本类似，但涉及范围较广，设计更复杂一些。生产矿井通风设计要有全局思想。既要紧密联系矿井当前的生产与发展情况，又要保证新增区域施工和投产过程中的安全生产；既要挖掘现有通风系统的潜力，充分利用现有的通风井巷，又要使其和新建的通风井巷和新选的通风设备协调运转。,六、生产矿井通风设计,（二）生产矿井通风设计的内容和步骤1、确定矿井通风系统生产矿井通风
46、设计，由于设计条件各异，其通风系统的变化幅度也很不相同。例如，需要增加新采区，但瓦斯变化不大，增产任务不大时，矿井通风系统不会有太大的变化，也不致增开新风井。但如果新增的采区在边远地区或在较深的水平，而产量和瓦斯涌出量有较大的增加，现有通风能力不能满足时，或者因为井田重新划分、井型变化时，矿井通风系统往往发生较大的变化，可由原来的中央并列式变为中央边界式或对角式等等。因此，在确定通风系统时，要对原有通风系统和生产状况进行深入、细致的分析，合理调整，以便在原有条件下确定合理的通风系统。2、计算和分配矿井总风量要充分利用原矿井风量计算和分配的成功经验，先计算各个用风地点的实际需风量，然后由里向外，
47、推算进风路线上的风量和回风路线上的风量。,3、计算矿井通风总阻力在通风设计的服务年限内，选择矿井通风容易和通风困难两个时期的最大阻力路线，分别计算其通风阻力。对正在生产的区域，各风路的风阻值应采用实测数据，设计中的新区风路，可参考与老区相同风路的数据，也可按本章第三节所述的方法进行计算，新区每条风路作成后要实测其风阻值，为修改设计使用。4、局部风量调节为保证新区从施工到投产过程中，新区和老区各用风地点风量的按需供给，新区和老区之间以及新、老区域内各风路之间，都要采取风量按需调节的措施（参见第六章），设计中至少要制定出通风困难时期的调节措施。,5、主要通风机的调节和选择原矿井主要通风机，如果能够
48、适应设计要求，就只需要调整其工况点，并验算其电动机的能力。如果不能适应要求，就需新选通风机单独运转或与原有通风机联合运转。各台主要通风机在通风容易和通风困难两个时期的工况点，都要落在各主要通风机特性曲线的合理工作范围内。6、概算矿井通风费用概算方法与第五节基本相同。,14-1 什么叫矿井通风系统？它包括哪些内容？14-2 矿井主要通风机的工作方式有几种？各适用于什么条件？14-3 在瓦斯矿井中，主要通风机为什么常用抽出式通风？14-4 矿井的通风方式有几种?各适用于什么条件?14-5 采区通风系统应满足哪些基本要求?14-6 在什么条件下才允许采煤工作面之间及采煤工作面与掘进工作面之间串联通风？14-7 何谓上行风、下行风？试分析采煤工作面采用上行通风和下行通风的优缺点。,复习思考题,14-8 采煤工作面通风系统有几种布置形式？试分析 其特点及适用条件14-9 矿井通风设计的依据和要求是什么？14-10 如何正确矿井通风系统？14-11 矿井需风量的计算原则和方法是什么？14-12 如何计算矿井通风总阻力？14-13 选择矿井主要通风机的要求有哪些？14-14 如何计算吨焊通风成本？14-15 生产矿井通风设计有什么特点？14-15 造成矿井通风不足的原因主要有哪些？,
