任盛昌矿井通风

1、河南理工大学万方学院矿井通风课程设计班 级：安全15升1班学 号:1516250011姓 名：任盛昌指导教师：张 攀1绪论12矿井基本概况13矿井通风系统的选择 44矿井风量计算及风量配75通风阻力的计算106主要通风机127概算矿井通风费用及评价 168设计心得18河南理工大学万方学院1绪论矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，它包括矿井进、回风和工作 面进、回风巷道布置形式，矿井通风路线的连接方式，以及矿井通风设施和设备 等基内容。它与矿井巷道布置和采煤方法在一定程度上相互制约。矿井通风设计分为新建矿井通风设计和生产矿井通风设计，新建矿井在进行开拓、开采设计的同时，必须根据矿井当前的需

2、要和长远的发展进行矿井通风设 计；生产矿井随着开拓、开采的发展变化，需要根据矿井生产的特点和发展规划， 在原有通风系统的基础上，设计出更为完善、合理、安全、可靠的通风系统；这 两类通风设计的内容和方法基本相似。新建矿井通风设计的基本内容和步骤是： 拟定矿井通风系统、矿井总风量的 计算与分配、矿井通风阻力的计算、选择矿井通风设备。矿井通风设计应符合下列规定：(1)将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所， 保证安全生产和良好的劳 动环境；(2)井下通风巷道必须风流稳定可靠，井下环境符合规定；(3)发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出。2矿井基本概况1、煤层地质概况 煤层倾角25 ,单一煤层，煤层

3、厚3.8m。该矿属低瓦斯 矿井，矿井相对瓦斯涌出量为 8m/t ,煤尘有爆炸危险，煤层自然发火期 46 个月。地温为20c。2、井田范围 设计第一水平开采深度 240m,走向长度为6000m每翼长 3000m3、矿井生产能力：设计年产量为 0.45mt,矿井第一水平服务年限为23年。4、井田开拓与开采：矿井采用立井开拓，开拓系统见图1,采区划分见图2, 在每翼两采区中央上部边界开风井，采用对角式通风，通风系统图见图3。矿井同时生产两个采区，每个采区一个综采工作面，一个备用面，两个掘进面，可 满足矿井产量要求。5、井下同时工作最多人数280人，一个采煤工作面最多50人，一个掘进工 作面最多24人

4、。6 、井巷尺寸及支护情况：见表1。7、领近条件相近矿井资料：矿井为一级煤矿，采煤工作面风排瓦斯量 4.6m3/min ,采煤工作面进风温度22 ,掘进风排瓦斯量2.4m3/min ,掘进一次19爆破最大炸药用量5.6kg o图2采区划分101图3通风系统布置示意井巷尺寸及支护情况井巷名 称支护形 式断面 形状净断面积 (m2)井巷特征备注副井混凝土 砌借圆形19.6井筒直径5.0m罐笼提升有梯子问进风石 门料石砌 借半圆14.0l=200m混凝土 砌借半圆10.0不抹灰浆34段 200m运输机 上山工字钢梯形9.0支架纵口径= 5 203204, 80m201202, 300m202203,

5、 80m轨道上 山工字钢梯形9.0支架纵口径= 5 203204, 20m208209, 80m209210, 220m区段（工作 面）机 巷工字钢梯形8.0支架纵口径= 5 203204, 20m米煤工 作曲工字钢矩形单体液压支柱，一次米全局，支架整 齐，控顶距24ml=140m区段回 风巷工字钢梯形7.5支架纵口径= 5回风斜 巷、联 络巷工字钢梯形8.0支架纵口径= 5l=30m采区总 回风巷锚喷半圆8.0回风石 门锚喷半圆8.0l=50m回风井混凝土 砌借圆形井筒直径d=3.5m,有梯子问风碉r取 0.02ns2/m83矿井通风系统的选择矿井通风系统应根据矿井设计生产能力，煤层赋存条件

6、、表土层厚度、地温、 矿井瓦斯涌出量、煤层自燃倾向性等条件，在确保矿井安全，兼顾中、后期生产 需要的前提下，通过对多个可行的矿井通风系统方案进行技术经济比较后确定。中央式通风系统具有井巷工程量少、 初期投资少的优点。因此，矿井初期宜 优先采用。有煤与瓦斯突出危险的矿井、高瓦斯矿井、煤层易自燃的矿井及有热 害的矿井，应采用对角式或分区对角式通风；当井田面积较大时，初期可采用中 央式通风，逐步过渡为对角式或分区对角式。矿井通风方法一般采用抽出式，压入式使用较少。当地形复杂、露头发育、 老窑多、采用多风井通风有利时，可采用压入式通风。鉴于压入式通风在生产矿 井中实际应用情况，故对压入式通风是否适用于

7、高瓦斯矿井并不予以明确规定，设计选择通风方法时，可根据矿井的具体条件并通过技术经济比较后确定。本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，通风机采用抽出式通风。1 .采区工作面通风系统：新鲜风流从地面经副井（12）进入井下，经井底车场（2）、主要运输石门（23、34）、主要运输大巷（45）、采区下部车场（5）、 运输上山（56、67）、区段运输顺槽（78）、上层采煤工作面（1011）。清洗 工作面后，污风经区段回风平巷（1314）、回风石门（1415）、主要回风巷道 （1516）回风井（1617）排入大气。2 .火药库通风系统：新鲜风流从

8、地面经副井（12）进入井下，经井底车 场（2）、主要运输石门（23）、火药库、轨道上山、回风石门（1415）、主要回 风巷道（1516）回风井（1617）排入大气。3 .备用工作面通风系统：新鲜风流从地面经副井（12）进入井下，经井底车场（2）、主要运输石门（23、34）、主要运输大巷（45）、采区下部车场（5）、 运输上山（56、67）、区段运输顺槽（78）、上层采煤工作面（1011）。清洗 工作面后，污风经区段回风平巷（1314）、回风石门（1415）、主要回风巷道 （1516）回风井（1617）排入大气。4 .掘进工作面通风系统：新鲜风流从地面经副井（12）进入井下，经井底 车场（2）、

9、主要运输石门（23、34）、主要运输大巷（45）、采区下部车场（5）、 运输上山（56）、掘进工作面。清洗工作面后，污风流入轨道上山、回风石门 （1415）、主要回风巷道（1516）回风井（1617）排入大气。矿井通风系统示意图见下图井巷名称支护 形式断面 形状净断面积 (m2)井巷特征备注副井混凝 土砌 借圆形19.6井筒宜径5.0m罐笼提升有梯子 问进风石门料石 砌石宣半圆14.0l=200m混凝 土砌 借半圆10.0不抹灰浆34段 200m运输机上山工字 钢梯形9.0支架纵口径= 5 203204, 80m201202,300m 202203, 80m轨道上山工字 钢梯形9.0支架纵口径

10、= 5 203204, 20m208209, 80m209210,220m区段(工作 面)机巷工字 钢梯形8.0支架纵口径= 5 203204, 20m采煤工作工字 钢矩形单体液压支柱，一次采全高，支 架整齐，控顶距24ml=140m区段回风巷工字 钢梯形7.5支架纵口径= 5回风斜巷、 联络巷工字 钢梯形8.0支架纵口径= 5l=30m采区总回风 巷锚喷半圆8.0回风石门锚喷半圆8.0l=50m回风井混凝 土砌 借圆形井筒直径d = 3.5m,有梯子问风碉r取 0.02ns2/ 8 m表1井巷尺寸及支护情况4矿井风量计算及风量配（一）矿井需风量计算原则对设计矿井的风量，是依据邻近生产矿井的有

11、关资料，按产矿井的风量计算 方法进行。其原则是：矿井的供风量应保证符合矿井安全生产的要求，使风流 中瓦斯、二氧化碳、氢气和其它有害气体的浓度以及风速、气温等必须符合规 程有关规定。创造良好的劳动环境，以利于生产的发展。课程设计是在收集 实习矿井资料基础上进行的，故可按第二种方法计算矿井风量。即按生产矿井 实际资料，分别计算设计矿井采煤工作面、掘进工作面、碉室等所需风量，得 出全矿井需风量，即“由里往外”计算方法。1.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。2.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

12、最大值。（二）矿井需风量的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=4x 280x 1.12=1243.2m3/min式中q-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呈0.45mt/a时取大值。2.按采煤、掘进、碉室等处实际需风量计算1）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）按工作面进风流温度计算；采

13、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4-1采煤工作面空气温度与风速对应表米煤工作面进风流气温/c米煤工作回风速/ （m/s）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采风=60xvcxscx kc=60x 1.0 x8.14 x1.31 =639.804m3/min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，m2,按最大和最小控顶有效断面积的平均值计算；k 采采煤工作面长度风最系数，按表 2先取表4-2采煤工作面长度风量

14、系数表米煤工作助长度/m工作面长度风量系数 1801.301.40(2)按瓦斯(二氧化碳)涌出量计算：根据矿井总产量算出矿井每分钟产煤量为：1.71t ,瓦斯绝对涌出量为：1.73x 8=13.84 m3/minq采=100q瓦k瓦=100x 13.84 x 1.5=2076m3/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-一一采煤工作面因瓦斯(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，

15、取其最 大值。(3)按炸药使用量计算：q采=25a采，m3/min=25 x 10=250 m3/min式中25每使用1kg炸药的供风量，m3/mina采一一采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg(4)按工作人员数量计算： 3 ,q 采风=4x n, m/min=4x 50=200m3/min式中4每人每分钟供给的最低风量，m3/minn采一一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：60x 0.25 xs采&q采风,m3/min=60 x 0.25 x8.14 =122.1m3/min按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：q采风60x4x

16、s 采=60 x4x8.14=1953.6 m3/min2)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，应按下列因素分别计算，取其最大值。(1)按瓦斯(二氧化碳)涌出量计算：q掘风=100x q掘xk掘=100 x 0.42 x1.5=60 m3/min(2)按炸药量使用最计算：q掘=25a掘，m3/min=25 x 10=250 m3/min(3)按局部通风机吸风量计算：q =q局扇吸 x k, m3/min=200x 1 x 1.25=250m3/min式中q通一一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

17、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4-3局部通风机额定风量q通风机型号额定风量/ (nm/min)jbt-51 (5.5kw150jbt-52(11kw)200jbt-61(14kw)250jbt-62(28kw)300(4)按工作人员数量计算：q 掘=4x n , m3/min=4x 24=96m3/min(5)按风速进行验算；岩巷掘进工作面的风量应满足：60*0.15 xs掘wq煤掘060*4 xs掘由上式得43.2 m3/min三q掘三1152 m3/min煤巷、半煤岩巷掘进工作面的风量应满足：60*0.25 x s 掘& q煤掘

18、 60*4 x s 掘=72 m3/min = q 掘=1152 m3/min根据上面的计算掘进工作面的风量应取其最大值。q 掘=250 m3/min72 m3/min wq掘三 1152 m3/min所以，q掘=250 m3/min符合上述要求。3)碉室需风量各个独立通风的碉室供风量，应根据不同的碉室分别计算(1)井下爆破材料库按经验值计算，小型矿井一般80500m3/min,大型矿井一般100150m3/mh(2)充电碉室通常充电碉室的供风量不得小于 100m3/min。(3)机电碉室采区小型机电碉室，可按经验值确定风量，一般为 6080m3/mh表4-4机电碉室发热系数表机电碉室名称发热

19、系数(9)空气压缩机房0.150.23水泵房0.010.04变电所、纹车房0.020.04(4)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，也可按采煤，掘进，碉室的 需风量总和的3%5%算。(5)矿井总风量计算；q矿=( q采+ q掘+ q碉+ q其他产k二(1799.2 x2+250x 4+240+170.06) x1.1=5509.3 m3/min。通过计算所得；矿井总风量为5509.3 m3/min3,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

20、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、独立回风碉室按其需风量配给 风量，余下的风量按采区产量、采掘工作面数目、碉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，使其符合规程对风速的要求。5通风阻力的计算在主要通风机整个服务期限内，矿井通风总阻力随着开采深度的增加和走向 范围的扩大以及产量提高而增加。为了主要通风机于整个服务期限内均能在合理 的效率范围内运转，在选择主要通风机时必须考虑到最大可能的总阻力和最小可 能的总阻力，前者对应于主要通风机服务期限内通风最困难时

21、期矿井总阻力，后者对应于通风最容易时期的矿井总阻力，同时还考虑到自然风压的作用。(一)计算原则在进行矿井通风总阻力计算时，不要计算每一条巷道的通风阻力，只选择其 中一条阻力最大的风路进行计算。但必须是选择矿井达到设计产量以后，通风容易时期和通风困难时期的阻力最大风路。一般，可在两个时期的通风系统图上根 据采掘作业布置情况分别找出风流线路最长、风量较大的一条线路作为阻力最大 的风路。在选定的线路上（分最容易和最困难时期），从进风井口到回风井口逐段 编号，对各段井巷进行阻力计算，然后累加起来得出这两个时期的各自井巷通风 总阻力（h阻易、h阻难）。如果通风系统复杂，直观上难以判断哪条风路阻力最 大时

22、，则需选择几条风路，通过计算比较选出其中最大值。如果矿井服务年限较长，则只计算头1525a容通风容易和困难两个时期的 井巷通风总阻力。为了经济、合理、安全地使用主要通风机，应控制 h阻难不太大，对大型矿 并不超过4400pa,有自燃倾向白矿井不超过 3400pa（二）矿井通风总阻力的计算方法沿着上述两个时期通风阻力最大的风路，分别用下式算出各区段井巷的摩擦 阻力：h 摩a l u q2/s3 （pa）式中：l、u、s一分别为各井巷的长度、周长、净断面积（m,m,m2）;a 摩擦阻力系数，可查阅煤矿通风与安全一书的附录；q 各井巷和碉室所通过的风量分配值，系根据前面所计算的各井巷碉 室所需要的实

23、际风量值再乘以 k矿（即考虑井巷的内部漏风和配风不均匀等因 素）后所求得风量值，m3/s。其总和为总摩擦阻力三h摩，即是：eh 摩=h1-2+h 2-3+ +h-n-（n+1） （pa ）式中：h1-2、h2-3、为各段井巷之摩擦阻力，pa。因此，全矿总阻力为：1.计算矿井通风容易时期的通风总阻力h且易=1.1卜摩易= 1.1 924.86=1017.35pa2,矿井通风困难时期通风总阻力h=1 1 1 h-1摩难 l.l h摩难= 1.1 1053.3= 1158.63pa式中：1.1 考虑到风路匕匕的部口力的系糕等积孔 容易时期 a= 1.19/ mhf易/q2=2.2困难时期 a= 1.

24、19/ vhf xt/q2=1.86主要通风机（一）自然风压的计算矿井冬、夏季气温差别较大，使得空气密度也有所差别，致使矿井自然风压 也气温变化而变化，因此需计算矿井自然风压。规定矿井冬、夏季空气密度如表 5所示。季节冬季夏季矿井冬、夏季空气密度密度/kg/m3进风1.281.20回风1.241.24如图6-1所示，根据自然风压定义，以矿井最低水平作为计算的参考面，图所示系统的自然风压hn可用下式计算：25hn -：；gdz - 3 ：2gdz为了简化计算，一般采用测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值p m1和p m2,用其分别代替上式的p 1和p 2,则上式可写为：h n -

25、zg （m1 -，m2）式中：g重力加速度， m/s2;z矿井最高点至最低水平间的距离，m；r、e 分别为空气柱0-1-2和5-4-3井巷内dz段空气密度，kg/m3;%、%分别为空气柱0-1-2和5-4-3井巷内dz段空气平均密度， kg/m3。根据上述计算原则可分别计算出矿井冬、夏季自然风压。 （二）选择主要通风机通常用主要通风机的个体特性曲线来选择主要通风机。要保证主要通风机在 容易时期的工作效率不致太低，又能保证主要通风机在困难时期风压够用且能有 足够的风量，同时还要考虑自然风压的影响。1、确定主要通风机的风量通过主要通风机的风量 q扇必大于通过出风井的矿井总风量 q矿，对于抽出式：q

26、扇=(1.05 1.10)q 矿=1.15509.3 - 120=50.5 (m 3/s)式中，1.051.10为外部漏风系数，出风并无提升运输任务时取1. 05,有提升运输任务时取1.10。2、确:定发近乩机的风e分别求出通风容易和通风困难两个时期的主要通风机风压。通常离心式通风机提供的大多是全压曲线，而轴流式通风机提供的大多是静 压曲线。因此对抽出式通风矿井：轴流式通风机：h风碉=r q q=0.02 101 101 =204.02pah通静小=h阻易+h风碉一 h自容易时期 =924.86 204.02-50= 1078.88pah通静大=h阻难+ h风碉* h自困难时期 =1053.3

27、 204.02 50=1207.32pa式中：hd通风机装置阻力，pa；3、选择要通风机根据求出的q扇、h扇难、h扇易两组数据，在主要通风机个体特性曲线图表(参 看通风安全学第四章及附录)上选择合适的主要通风机。4 、求通风机的实际工况点设计工况点不一定恰好在所选择通风机的特性曲线上，必须根据通风机的工 作阻力，确定其实际工况点。1 )计算通风机的工作风阻rsdmin =h =1078.88/(47 47) qf= 0.49ns2/m8_ hrsdmax百=1207.32/(47 47)qf=0.55ns2 /m8与风压曲线的交点即为实际在通风机特性曲线图中做通风机工作风阻曲线， 工况点。对轴

28、流式主要通风机：容易时期应在安装角8较小的情况工作，困难时期应 在安装角8较大的情况下工作，其效率不低于 0.6,如两组数据所确定的工作 点不是刚好落在特性曲线上，应偏大一个调整级差(以2.5。为一个级差)确定主 要通风机特性曲线。选定主要通风机后，将两个时期的主要通风机型号、 动轮直径、动轮叶片安装角 度(指轴流式)、转数、风压、风量、效率、输入功率等数值，列出一览表，并绘 出所选主要通风机的特性曲线及工作点。型号动轮直径叶片安装 角转数风压效率输入 功率 (kw)容易39时bd(k)15/27980449.770%28期困难45时bd(k)15/3398076775%47期(三)选择电动机

29、1、根据通风容易和通风困难两个时期实际工况点计算主要通风机的输入功 率，q京*h京基n 扇入易 =47 x1017.35/(1000 x 0.7) =69 kw1000“扇易q扇贴扇难n 扇入难=59 x 1158.63/(1000 x 0.75) =92 kw1000 .式中：h扇易、h扇难、q扇均为实际工况点的对应参数“一一风机效率，可在风机特性图上查得。2、由通风容易通风困难两个时期主要通风机输入功率，计算电动机的输出 功率 n电出。当选择异步电动机时，可用下列两种方法计算。当主要通风机的输入功率在通风容易时期为n扇入易与困难时期的n扇人难相差不大时，即n扇入易0.6n扇入难时，则两个时

30、期都用一种较大功率的电动机。其电 动机的输出功率n电出和输入功率n电入分别用下犬计算，n电出扇入难=69 ( kw )式中：“转一一传动效率，直接传动时，“转=1 ；/、n电出n 电入=(1.101.15)丁电=1.1 x 69/0.95 =83.5( kw )式中：1.101.15 电动机的容量系数，对于离心式主要通风机取1.15,对于轴流式主要通风机取1.10;“电一一电动机效率，一般取 0.90.95 ,或在电动机的技术特征上 查得口当主要通风机的输入功率 n扇入易0.6n扇入难时，则容易时期用功率较小的电 动机，在适当时候换用功率较大的电动机。通风容易时期电动机的输出功率比例i_p项式

31、计算.n电出易=jn扇入易mn扇入难=m69x92 =79.7 ( kw )./ xl、n电出易n电入易=(1.10 1.15)电=1.3 x 79.7/0.9 =115.1( kw )通风困难时期电动机的输出功率用卜式计算：n扇入难n电出难 =，专=92/1 =92 ( kw )n电出难n电入难= (1.10 1.15)“电=1.1 x 92/0.9 =112.4( kw )经计算可知：0.6n =0.6 x92 =55.227.7 28.2所以n扇入易0.6n扇入难选用第二种情况对于功率在400500kw以上的主要通风机，直选用同步电动机，用第一种 计算方法计算。根据以上计算所得出的数据，

32、在电动机技术手册上选用合适 的电动机，并将电动机型号、转数、功率等技术特征列出一览表。型号转数输入功率输出功率kwkw容易困难nminq f h通静小100010979.7106.5921、根据通风容易和通风困难两个时期实际工况点计算主要通风机的输入功 率，=47 1078.88/(1000 0.65) = 78.01kwmaxqf h通静大1000=47 1207.32/(1000 0.65)=87.3kw其中：“一为通风机的静压效率;nmin、nmax 一分别为通风机容易时期和困难时期通风机输入功率,kw2、电动机的台数及种类因为nmin _0.6nmax,所以可只选一台电动机，电动机的功率：ne = nmaxk/( 1 2) = 82.97 1.2/(0.94 1) -105.92kw其中：ke电动机容量备用系数，一般取1.11.2;“1电动机效率，一般取0.9 0.94 (大型电机取较高值)；“2一传动效率，电动机与通风机直联时取 1,皮带传动时取0.95。对于功率在400 500kw以上的扇风机，宜选用同步电动机。具优点是，在 通风容易时期低负载运转时，可以利用它来改善矿井变电所母线上的功率因数， 使矿井经济用电。缺点是这种电动机的购置和安装费用