通风课程设计矿井通风系统

1、摘要2井田特点及开采、开拓系统3采煤方式和井田开采、开拓6矿井通风系统的确信7矿井风量计算和风量分派11计算矿井通风阻力16选择矿井通风设备18通风费用概算21小结23参考文献23【摘要】矿井通风系统是向矿井工作地址供给新鲜空气、以供给人员呼吸，并稀释和排除井下各类有毒有害气体和矿尘，制造良好的矿内工作环境，保障井下作业人员的躯体健康和劳动平安。这种利用机械或自然通风为动力，使地面空气进入井下，并在井巷中做定向和定量的流动，最后将污浊空气排出矿井的全进程称为矿井通风。包括进、回风井的布置方式，要紧通风机的工作方式，通风网络和风流操纵设施的总称。矿井通风设计是矿井设计内容的重要组成部份，是保证平

2、安生产的重要环节，因此必需周密考虑，精心设计，力求实现预期成效。其设计是不是合理对全矿井的平安生产及经济效益具有长期而重要的阻碍。【关键词】通风系统风量通风阻力风压通风机1.井田特点及开采、开拓系统1.1.1、 交通位置本井田位于江苏省徐州市铜山县境内，距徐州市约22千米。交通：铁路，徐沛路与陇海铁路在该井田南部相交，铁路专用线与徐沛铁路在刘集站接轨。公路，井田东部有徐沛公路通过，矿用公路在唐沟站与徐沛公路连接，交通极便。交通位置图见图1一1。本井田地貌属黄淮冲积平原，地表岩性性要紧以黄淮堆积的亚粘土。地形平坦，地面标高为+35+45米，微向东及北东倾斜，地面坡度为,矿区内无洪水，内涝现象。1

3、.1.3、 河流湖泊矿区内地表水系重要有废黄河和桃园河两条河流。废黄河，斜穿井田西南部，呈北西-东南延展，河道宽浅，河床大部份干枯，为季节性河流。两岸筑有防洪堤坝，堤坝标高+43米+44米.桃园河，为一条季节性河流，由西向东流入京杭运河，只有尾端和支流伸入井田东部，河道较浅，讯期泄水，排涝，旱期断流。在井田以东约15千米，有徐州地域最大地表水体微山湖（全湖面积644平方千米）湖面水位常年标高+31米+33,最高洪水位米（1957年）。自1958年以来，微山湖大堤多次进行培修，堤顶标高一样增高到+米+米,堤宽为6米10米，同时开挖了京杭运河。疏竣了流通河道，兴修了配套、控制、浇灌等工程。大体上解

4、决了洪水危害。矿区气候条件一、矿区气候性质及气温转变：据地质报告提供徐州气象站资料：本矿区气候属南温带鲁淮区，具有长江与黄河流域气候的过度性质，但接近北方气候的特点。气候温和，四季明显，日照充沛，春秋季短，入冬和回暖较早，冬寒干燥，夏热多雨。春秋干旱突出，并伴有寒潮、霜冻、风雪、台风、冰雹和暴雨等灾害性天气显现。气温：历年年平均为摄氏度，最高气温，（1972年6月11日），最低温度零下摄氏度（1969年2月6日），摄氏度以上高温天数年平均为11天，零下10摄氏度的低温年平均6天。二、雨季时刻、年平均及最大降雨量：据徐州气象站1951-1982年资料，历年平均降雨量毫米，最大降雨量出此刻1962

5、年，达1360毫米，最少降雨量显现于1953年，仅为毫米。降雨量多集中在每一年夏日的6-8月，平均为毫米，占全年降雨量的59%,年平均降雨为32天，暴雨日年平均仅为4天，日最大降雨量为毫米。3、结冰及解冻日期、最大冻结深度、最大积雪厚度：据徐州气象站资料，本区河港封冻日期，平均在12月底-1月低最先12月15日，最晚为1月30日。历年最大冻土厚度为24厘米（1968年1月2日），最先解冻日期为元月1日、（1974年），最晚为2月21日（1957）年，平均解冻日期为1月22日，最大积雪厚度为25厘米（1964年2月15日）。4、全年最大频率风向和最大风速：本区历年四季风向均为偏东风为主，ENE频

6、率为13%,年平均风速为30米/秒，年平均大风日为天，34月最多，最大风速为米/秒（1952年5月），瞬时最大风速曾达12级。台风直接阻碍本区平均3-5年一次，而台风倒槽阻碍本区较多，年均有一次，多出此刻8-9月。常常带来暴雨。1.1.5、 地震及地震烈度：据国家地震局南京地震大队（1977年编制的江苏地震中记载，江苏记载地震开始于公元前179年至公元1982年，发生有感地震600多次，破坏地震29次，其徐州周围发生有感地震36次，破坏性地震4次，其中最大2次，即一次发生于公元1668年7月25日，震中山东省炎B城，震级级，震中烈度12度，那时铜山（徐州）城市建筑倾覆过半，远近压死者不可胜数。

7、第二次发生于1937年8月1日，震中山东荷泽，震级7级，震中烈度9度，本区处于涉及阻碍范围，衡宇摇动，旧房坍塌50余间，伤亡20余人，按国家地震局烈度区划，规定徐州建筑物按地震烈度7度设防，重要建筑物按8度设防。1.1.6、 临近矿井其临近矿井东有年产120万吨的张小楼煤矿和年产能力为120万吨的庞庄煤矿，东北有年产90万吨的坨城煤矿和年产能力为90万吨的柳新矿。西北有年产能力的120万吨的马坡矿。1.1.7、 水源和电源一、水源：该矿以前曾利用距工业广场千米的59-41号钻孔建成水源井，该水源虽水量能知足需要，但水质经多次化验，因硫酸根离子、氧化物及铁的含量较多，引用危害极大，已经停用。此刻

8、取用的饮用水取自井下-300水平太原群灰岩水。二、电源：工业广场内建110/25/6KV变电所一座，有坨城电厂110KV供电。矿井带区划分与布置张集矿设一个水平，采纳上下山开拓，该水平标高为一650m,时期上山斜长为，下山斜长为。依照张集矿情形，带区采纳集中布置；井田范围内采纳后退式开采顺序；开采顺序为下行式。同时生产的带区一个，该带区的一个工作面保证全矿井的产量。煤炭储量的计算1.3.1矿井工业储量本井田钻孔数共计260个，总工程量米，网度达到每千米孔，达到了精查要求。煤层最小可采厚度米，煤层平均厚度6米，平均倾角11度，最大倾角度，最小倾角度，煤的容重为每立方米吨。据生产矿井储量治理规程规

9、定煤层最低可采厚度为米，核定工业储量。Zg二SX米乂（1/。50=义6X0。511二万吨其中：Zg矿井的工业储量，吨。S井田的水平面积，S二平方米。米一一煤层的可采厚度，m=6米。d煤的容重，d=方米。A煤层倾角，a二度。m为两个可采煤层煤的厚度之和，为&6m；Zg二XX二万t1.3.2设计可采储量矿井总的可采储量Zk：Zk=(Zg-P)XC=万吨式中：Zg矿井工业储量，万吨。P矿井煤柱煤量，万吨，c采区采出率，依照要求取O。依照煤矿平安规程规定，井田边界要留设边界煤柱、防水煤柱和工业广场的爱惜煤柱。估算本煤田内工业煤柱、境遇煤柱等永久煤柱损失约占工业储量的5机煤层为中厚煤层，按矿井设

10、计标准要求，确信本矿的采区采出率为75与。设计生产能力及效劳年限1.4.1确信矿井的生产能力依照井田的可采储量及地质构造，确信本矿井的设计生产能力为240万t/do1.4.2矿井效劳年限由T=Z/（KA）=X240）=（年）30年其中：T一矿井的效劳年限（年）Z一矿井的可采储量（万t）K矿井储量备用系数，K取A一矿井生产能力（万t/年）符合规程规定，故本矿井的生产能力为240万t合理。2 .采煤方式和井田开采、开拓采煤方式矿井采纳立井开拓，倾斜长壁采煤法，综采工艺，全数垮落法操纵顶板，中央并列式通风，副井进风，主井回风。矿井为低瓦斯矿井，各煤层煤尘爆炸危险性不大，不易自燃。井田的开采依照该矿井

11、的赋存条件将井田分为两个水平，以标高-3751n为界，-375nl以上为第一时期，-375nl以下为第二时期。在地质、煤层赋存条件、煤质适合的情形下，采纳下山开采能充分利用开采水平的井巷和设施，省了开拓工程量和基建的费用，延长了水平的效劳年限，推延了向下一水平延伸的期限，提高了矿井的经济效益。该井田的走向长度为km,为提高工作面的产煤率，提高第一水平的效劳年限和降低设备的本钱。决定采纳沿煤层走向开采顺序，而且在井田划分时采纳中央排列式开采。井筒位于沿走向的中央，将井田分为两部份。在走向开采的进程中有前进式和后退式两种。由于后退式开采可进一步把握煤层情形及地质转变，采掘相互干扰较小，采空区不易漏

12、风，巷道支护方便，决定采纳后退式的开采顺序。井田的开拓由于张集矿井煤层埋藏较深，冲积层较厚，且倾角较小，因此，本矿井采纳立井开拓方式。设计为建井初期1个主井、1个副井、2个风井，工业广场和主副井井口布置在井田走向的中央，关于本矿井井田走向中央也大致是井田储量中央。3 .矿井通风系统的确信各类通风系统的优缺点及适用条件4 .1.1中央并列式优势：进回风井均布置在中央工业广场内，地面建筑和供电集中，建井期限较短，便于贯通，初期投资少，出煤快，护井煤柱较小。矿井反风容易，便于治理。缺点：风流在井下的线路为折返式，风流线路大，阻力大，井底车场周围漏风大。工业广场受要紧通风机噪声的阻碍和回风风流的污染。

13、适用条件：煤层倾角大，埋藏深，井田走向长度小于4km,瓦斯与自燃发火都不严峻的矿井。5 .1.2中央边界式优势：通风阻力较小，内部漏风较小，工业广场不受要紧通风机噪声的阻碍及回风风流的污染。缺点：风流在井下的流动线路为折返式，风流线路长，阻力大。适用条件：煤层倾角较小，埋藏较浅，井田走向长度不大，瓦斯与自燃发火比较严峻的矿井。6 .1.3两翼对角式优势：风流在井下的流动线路是直向式，风流线路短，阻力小。内部漏风小，平安出口多，抗灾能力强，便于风量调剂，矿井风压比较稳固。工业广场不受回风污染和通风机噪声的危害。缺点：井筒平安煤柱压煤较多，初期投资大，投产较晚。适用条件：煤层走向大于4km,井型较

14、大，瓦斯和自燃发火严峻的矿井，或低瓦斯矿井，煤层走向较长，产量较大的矿井。7 .1.4分区对角式优势：每一个采区有独立通风线路，互不干扰，便于峋调剂，平安出口多，抗灾能力强，建井期短，初期投资少，出煤快。缺点：占用设备多，治理分散，矿井反风困难。适用条件：煤层埋藏浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘总回风巷。8 .1.5区域式优势：既可发送通风条件，乂能利用风井预备采区，缩短建井工期。风流线路短，阻力小。漏风少，网络简单，风流易于操纵，便于要紧通风机的选择。缺点：通风设备多，治理分散。适用条件：井田面积大，储量丰硕或瓦斯含量大的大型矿井8.1. 6混合式优势：回风井数量较多，通风能力大，布置较灵

15、活，适应性强。缺点：通风设备多。适用条件：井田范围大，地质和地面地形复杂，或产量大，瓦斯涌出量大的矿井。依照张集矿的生产实际：产量为240万吨/年。为保证井下生产时有足够的风量，且每一个采区（带区）的通风线路都不太长。本矿井采纳两翼对角式通风。选择通风机的工作方式矿井要紧通风机的工作方式有三种：抽出式、压入式、压抽混合式。该矿井要紧通风机的工作方式采纳抽出式，要紧通风机别离安装在两个回风井口，在抽出式要紧通风机的作用下，整个矿井通风系统处于低于本地大气压的负压状态。当要紧通风机因故停止运转时，井下风流的压力提高，比较平安。确信通风系统3.3.1矿井通风系统由于煤层倾角较大，埋藏深，瓦斯与自然发

16、火都不太严峻，因此应选择中央排列式。其简单示用意如下所示：中央边界式由于该矿井属于中厚的缓倾斜煤层，采纳倾斜长壁采煤法。因此采纳运输机上山进风，轨道上山回风的通风系统。3.3.2采区工作面通风系统采区进风上山与回风上山的选择。采区进风上山与回风上山有两种方式：轨道上山进风，运输机上山回风和运输机上山进风，轨道上山回风。本设计采区采纳运输机上山进风，轨道上山回风。运输机上山进风时，风流与煤流方向相反。运输机上山的下部与进风大巷间设联络巷入风，禁止从溜煤眼上风，运输机上山的中部，上部与回风巷或回风上山连接的巷道中设置风门或风墙。轨道上山回风，它与各区段回风巷或回风石门连通，与进风巷道连接地址，设置

17、通风构筑物。将轨道上山与采区进风巷隔离，其下部车场中应设两道以上风门，风门距离不小于一列列车长度。采煤工作面通风分上行通风和下行通风。本设计采纳上行通风。当采煤工作面进风巷道水平低于回风巷时，采煤工作面的风流沿倾斜向上流动，称上行通风。如图示：采煤工作面上行风示意图工作面通风系统可分为：U型,Z型,Y型,W型，双Z型,H型通风系统。本设计采纳U型通风系统。工作面通风系统只有一条进风巷道和一条回风巷道。如图示：4.矿井风量计算和风量分派风量计算4.1.1采煤工作面的需风量每一个回采工作面实际需要风量应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量和工作面气温、风速和人数等规定别离进行计算然后取其

18、最大值。采煤工作面的需要风量由于本采区的相对瓦斯涌出量为5m7min,故按低瓦斯矿井的实际需要风量计算。低瓦斯矿井的采煤工作面按瓦斯涌出量的计算公式为Q乘二Q大体XK朱高XK米面氏XK过Q大体一一工作面需要的大体风量，它的计算公式是Q大体:工作面控顶距X工作面实际采高X70%X适宜风速在该采区中，控顶距取于采区的回采方式是综采，工作面实际采高取；适宜风速应不小于lm/s,在本采区中取s。即Q大体=XXX=sKm回采工作面采高调整系数，在本采区中K取；K.长一一回采工作面长调整系数，在本采区中K取；K«回采工作面温度调整系数，在本采区中K取；q祈XXX=33.3m7s=2000m7mi

19、n按工作面温度选择适宜的风速进行计算：Q采=60乂丫采义$果式中V；采煤1：作面风速，m/s;S.k一一采煤工作面平均断面积，ml按回采工作面同时作业人数和火药量计算：每人供风4m3/minQ.>4N=4X25=100mVmin每千克火药供风>25m3/minQ门>25A=25X=90mVmin其中N工作面最多人数，A一次爆破火药最大用量，单位kg按风速进行验算：15S<Q,;<240S式中S工作面平均断面积，n?Q；的最大值为2000n?/inin,在上述范围内，因此回采面供风量是合理的。备用工作面亦应知足按瓦斯、二氧化碳、气温等规定计算的风量且最少不得低于采煤

20、工作面实际需风量的50%。Q.>|Q.=1000m3/min4.1.2掘进工作面的需风量计算按瓦斯涌出量计算：Q/lOOXq/k嗝式中Q单个掘进工作面需要风量mVminq(,掘进工作面回风流中瓦斯的绝对涌出量mVmin(取2.1mVmin)k.一一瓦斯涌出不均衡通风系数，取因此Q二100XX=315m7min按掘进工作面同时作业人数和火药量计算需要风量：每人供风>4m3/min>4N=4X25=100mVmin每kg火药供风>25m3/min0K>25A=25X=90m3/min式中N掘进工作面最多人数，A一次爆破火药最大用量，kg按风速进行验算：岩巷掘进最低风量

21、Q>9Sju9XmVmin煤巷掘进最低风量Q.lf>15S,：=15X=78mVmin岩巷掘进最高风量0<24(区掘=240X=1248mVmin式中Sy*掘进工作面的断面积£Q的最大值为315m7min,符合作业要求。y掘4.1.3井下洞室需要风量矿井井下碉室配风原那么：井下爆炸材料库配风必需保证每小时4次换气量，大型矿井100150mVmin,中小型矿井60100m3/min。Q=4V/60=(m7min)式中Q,井下爆炸材料需风量，m3/minV井下爆炸材料库的体积，m3井下充电室，应按其回风风流中氢气浓度小于%计算风量，规定风量不小于100m3/mino机电

22、碉室规定风量在6080n?/inin的范围内。选取碉室风量，须保证机电嗣室温度不超过3（rc,其他碉室不超过26EQ网=QnJQw+（2=80+60+60+60+70+80+70+80=500m3/min式中EQ阐一一所有独立碉室需要总风量，m7minQjHnn个独立胴室需风量。4.1. 4其它井巷实际需风量应按矿井各个其它巷道用风量的总和计算：EQ儿它=（2总+Q脂式中QyQy各其它井巷风量，mVmin按瓦斯涌出量计算：Q）；i-100Xqra1XK其式中Q.y一第i个其它井巷实际用风量，m7minqcHi第i个其它井巷最大瓦斯绝对涌出量，m7minKb瓦斯涌出不均衡系数，取一由于无其它井巷

23、，因此EQ其它=04.1.5矿井总需风量的确信按采煤、掘进、碉室及其它地址需风量的总和计算EQ矿进之（EQ采+EQ据+LQ（h+EQ备+EQ其）xK犷通之（2000义2+315X4+315XX4+500+1000X2+0）义=m7minK鹏）一一矿井通风系数（抽出式取一）风量分派风量分派表序号用风地点个数（个）单位配风量总配风量m3/minm3/smVminm3/s1回采工作面2200040002备用回采面2100020003掘进面43151260214备用掘进面46305爆破材料库180806采区变电所2701407机电碉室2801608绞车房260112029井下充电碉室1601601合计

24、2084505 .通风阻力的计算通风风流流向新鲜风流自地面一一进风立井一一进风石门一一进风大巷一一进风联络巷一一运输机上山一一区段运输平巷一一采煤工作面一一区段回风平巷一一回风石门一一总回风巷一一回风立井一一地面。矿井通风阻力采纳下式计算h=X(aLUQ7S3)式中：h矿井通风阻力，Pa：a井巷摩擦阻力系数，kgs7nAL井巷长度，m：U井巷净断面周长，m：S井巷净断面积，m:；Q通过井巷的风量，m7s；通风容易时期通风阻力计算通风容易时期的通风阻力的计算：矿井的第一水平划分为四个采区，可按煤层的走向别离标定为采区1,采区2,采区3,采区4。每一个采区长度为1350m,其中有两个采区同时工作，

25、每一个采区有一个采煤工作面和一个预备工作面。当采区2和采区3同时工作时，通风线路最短，通风阻力最小，现在为通风容易时期。通风容易时期通风阻力计算如下表示：通风容易时期通风阻力计算表序号巷道名称断面形状支护形式aU(m)S(m2)L(m)Q(m3/s)h(Pa)V(m/s)1进风立井圆砌石宣253602进风石门半圆拱锚喷20651353进风大巷半圆拱锚喷14136754进风联络巷半圆拱锚喷1413805运输机上山下部半圆拱锚喷14132506运输机上山中部半圆拱锚喷14132507区段运输平巷梯形锚杆6758工作面梯形液压支架2409区段回风平巷梯形锚杆67510采区上部车场半圆拱锚喷13801

26、1回风石门半圆拱锚喷14136512总回风巷半圆拱锚喷141367513回风立井脚砌硝2526013514局部阻力X2O%=15合计+=通风困难时期通风阻力计算通风困难时期通风阻力计算：当采区1和采区4同时工作时，通风线路最长，现在为通风困难时期。通风困难时期的通风阻力计算如下表示：通风困难时期通风阻力计算表产；巷道名称断而形状支护形式aU(m)S(m2)L(Hl)Q(m3/s)h(Pa)V(m/s)1进风立井圆砌石宣253602进风石门半圆拱锚喷20651353进风大巷半圆拱锚喷141320254进风联络巷半圆拱锚喷1413805运输机上山下部半圆拱锚喷14132506运输机上山中部半圆拱锚

27、喷14132507区段运输平巷梯形锚杆6758工作面梯形液压支架2409区段回风平巷梯形锚杆67510上部车场半圆拱锚喷138011回风石门半圆拱锚喷14136512总回风巷半圆拱锚喷1413202513回风立井圆砌硝2526013514局部阻力X20%=15合计+=6 .矿井通风设备的选择概述矿井通风设备要紧包括要紧通风机和电动机。矿井通风设备的要求：矿井必需设计两套一样能力的要紧通风设备，其中一套备用。选择通风机应知足第一开采水平各个时期工况转变，并使设备长期高效率运行，当工况转变较大时.，依照矿井分期时刻及节能情形，应分期选择电动机。通风性能力应留有必然的余量，轴流式通风机在最大设计负压

28、和风量时，轮叶运转角度应比许诺范围小5。;离心式风机的选择设计转速不宜大于许诺最高转速的90%：进、出风井井口的高差在150米以上，或进、出风井井口标高相同，但井深400米以上时，宜计算矿井的自然风压。要紧通风机的选择6. 2.1通风机风量Qf由于外部漏风，风机风量Qf大于矿井风量Qf=kQx=X=(m3/s)其中Qf要紧通风机的工作风量，m3/s；Qu矿井需风量，m3/s；K漏风损失系数，在本采区中取6. 2.2计算风机风压通风机全压Hsd和矿井自然风压上一起作用克服矿井通风系统的总阻力hm和通风机附属装置的阻力hdo通风机在容易的时期自然风压与通风机风压作用相同，通风机有较高效率的，故从通风机系统阻力中减去自然风压，即取HN“-”值。计算公式是：Hsdmin=hm+hd-Hn依照第四节计算结果可知，hm二Pa取通风机附属装置的各部份阻力hd=90Pa取矿井通风系统在阻力最小时的自然风压为60Pa,即上二60Pa.Hsdmin=hm+hd-Hn=+90-60=困难时期自然风压与通风机风压作用相反，通风性能力知足，故从通风系统阻力中加上自然风压，即取H、为“+”值。计算公式是：Hsdmax=hm+hd+Hn其中hm=