矿井通风设计

精选文档——精选文档——河南理工高校采矿工程专业（本科）矿井通风课程设计说明书姓名：张志巍学号：311402010526学院：能源科学与工程学院班级：1405指导老师：王明中职称：讲师TIME\@"EEEE年O月"二〇二〇年八月

《矿井通风》课程设计评阅参考标准项目分值参考标准优秀良好中等及格不及格评分设计态度15刻苦努力，态度认真，遵守纪律，按时完成设计。15-1413-1211-1098－0技术水平与实际力量40设计方案合理、理论分析与计算正确，动手力量、分析力量较强。40－3635－3231－2827－2423－0设计说明书规范25设计说明书及插图绘制规范，文字流畅，书写工整或打印成文25－2322－2019－1716-1514－0基础理论与专业学问20对问题能做合理分析，反映出很好的把握了矿井通风基础理论与专业学问。20－1817－1615－1413－1211－0评分合计

名目TOC\o"1-2"\h\z\u名目 0摘要 11矿井基本概况 21.1煤层地质状况 21.2井田范围 21.3矿井生产任务 21.4矿井开拓与开采 21.5自然风压 21.6部分井巷尺寸及支护状况 21.7采区分布图 31.8采区巷道布置图 42矿井通风方式及平安技术 72.1矿井通风方式与通风系统的选择 72.2矿井总风量计算与安排 83矿井通风总阻力计算 153.1矿井通风总阻力的计算原则 153.2矿井通风总阻力的计算方法 153.3矿井通风网络图 174矿井通风设备选择 204.1选择矿井通风设备的基本要求 204.2主要通风机的选择 205通风耗电费用概算 235.1通风的耗电量 235.2通风电费 24致谢 25参考文献 26摘要本次设计矿井地质特征为单一煤层，倾角18°，煤层平均厚度3.5m，为Ⅲ级不易自燃煤层，相对瓦斯涌出量为3m3/t,煤尘有爆炸危急。回采工作面最多人数为40人，温度t=20℃，瓦斯确定涌出量0.004m3/min。设计第一水平深度540m,走向长度L为11250m，倾斜长度为1600m。接受立井单水平上、下山开拓，用竖井主要石门开拓，在底板岩层中开掘岩石大巷，依据“一井一面”布置生产，采区内采掘比为1:2。走向长壁采煤法，经济技术上综合考虑，拟初期接受中心边界式（中心并列式）通风方式。接受副井进风，风井回风。中后期接受两翼对角式，即进风井大致位于井田走向的中心，两个回风井位于井田边界的两翼（沿倾斜方向的浅部）。依据Q通=92.61m3/s，H通静小=163.45Pa，H通静大=390.93Pa，可选定通风机型号为2k-58-4No25型轴流式通风机。设计中严格遵守和认真贯彻《煤炭工业设计政策》、《煤矿平安规程》、《煤矿工业矿井设计规范》以及国家制定的其它有关煤炭工业的方针政策，设计力争做到了分析论证清楚，论据确凿，并乐观接受切实可行的先进技术，力争使自己的设计达到较高水平。1矿井基本概况1.1煤层地质状况单一煤层，倾角18°，煤层平均厚度3.5m，为Ⅲ级不易自燃煤层，相对瓦斯涌出量为3m3/t,煤尘有爆炸危急。1.2井田范围设计第一水平深度540m,走向长度L为11250m，倾斜长度为1600m。1.3矿井生产任务设计年产量A为90万t。1.4矿井开拓与开采立井单水平上下山开拓，用竖井主要石门开拓，在底板岩层中开掘岩石大巷，依据“一井一面”布置生产，采区内采掘比为1:2。井下同时工作的最多人数为200人。回采工作面最多人数为40人，温度t=20℃，瓦斯确定涌出量为5.7m3/min。1.5自然风压阻力最大和最小时自然风压分别为50Pa和150Pa。主要通风机装置（含风硐）阻力取120Pa。1.6部分井巷尺寸及支护状况表1-1井巷尺寸及其支护状况井巷名称井巷特征及支护状况巷长m断面积m2副井两个罐笼，有梯子间，风井直径D=5m54020井底车场巷道拱形，混凝土碹，壁面抹浆12016主要运输石门拱形，混凝土碹，壁面抹浆20016主要运输巷拱形，混凝土碹，壁面抹浆281216轨道上山拱形，锚网100014皮带上山拱形，锚网100014工作面平巷梯形，锚杆，巷道宽度3.5m140613采煤工作面矩形，液压支架，控顶距4.2m，综采15016回风石门梯形，锚喷408主要回风道拱形，混凝土碹，壁面抹浆27008回风井混凝土碹（不平滑），风井直径D=4m230131.7采区分布图采区分布图1-11.8开拓系统图开拓系统图1-21.8采区巷道布置图采区巷道布置图1-3采区、巷道布置图1-42矿井通风方式及平安技术2.1矿井通风方式与通风系统的选择2.1.1矿井通风系统符合要求1.每一个生产矿井必需至少有两个能行人的通达地面的平安出口，各个出口之间的距离不得少于30m。2.进风井口必需布置在不受粉尘、灰尘、有害和高温气体浸入的地方。3.箕斗提升或装有皮带运输机的井筒不应兼作回风井。假如兼作回风井使用时，必需遵循下列规定：1)箕斗提升兼作回风井时，井上下装卸井塔都必需有完善的封闭措施，其漏风率不超过15％，并应有牢靠的降陈措施，但装有皮带输送机的井筒不得兼作回风井。2)箕斗提升井或装有皮带运输机的井筒兼作进风井时，箕斗提升井筒中的风速不得超过6m/s；装有皮带运输机的井筒的风速不得超过4m/s，并都有牢靠的防尘措施，保证粉尘浓度符合工业卫生标准。皮带运输机的井筒中还应有装有专用的消防管路。4.全部矿井都必需接受机械通风，主要扇风机必需安装在地面。同一井口不宜选用几台主扇并联运转，主扇要用符合要求的防爆门。5.每个矿井必需有完整的独立的通风系统。6.接受多台分区主扇通风时，总进风道的断面不宜过小。7.回采工作面的掘进工作面都应接受独立通风。8.井下火药库，井下充电峒室必需有单独的进风风流。2.1.2矿井通风方式与通风系统本设计井田单一煤层，倾角18°，煤层平均厚度3.5m，综采工作面瓦斯相对涌出量为3m3/t，瓦斯确定涌出量为5.7m3/min为Ⅲ级不易自燃煤层，走向长度L为11250m，倾斜长度为1600m；立井单水平上下山开拓，用竖井主要石门开拓，在底板岩层中开掘岩石大巷，依据“一井一面”布置生产。接受立井单水平上、下山开拓，走向长壁采煤法，经济技术上综合考虑，拟初期接受中心边界式（中心并列式）通风方式。即进风井大致位于井田走向的中心，回风井大致位于井田浅部边界，在走向方向上两井相隔一段距离，回风井的井底标高高于进风井的井底。接受副井进风，风井回风。中后期接受两翼对角式，即进风井大致位于井田走向的中心，两个回风井位于井田边界的两翼（沿倾斜方向的浅部）。2.2矿井总风量计算与安排2.2.1矿井需风量计算原则1、矿井需风量应依据“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，再考虑肯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，每人每分钟供应风量不得少于4m3。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。2.2.2矿井需风量的计算2.2.2.1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、按瓦斯涌出量计算：Q采=100Q瓦K瓦=100×5.1×1.6=816m3/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）确定涌出量，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，通常机采工作面可取1.2~1.6；炮采工作面可取1.4~2.0;水采工作面可取2.0~3.0。生产矿井可依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，其进风流温度可依据风流温度猜测方法进行计算。其气温与风速应符合表2-1的要求。表2-1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/℃采煤工作面风速/（m/s）＜1515~1818~2020~2323~260.3~0.50.5~0.80.8~1.01.0~1.51.5~1.8采煤工作面的需风量按下式计算：Q采=60v采S采K采=60×1.0×16×1.1=1056m3/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积，㎡，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2-2先取表2-2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﹤5050~8080~120120~150150~180﹥1800.80.91.01.11.21.30~1.40该矿井设计工作面长度150m，K采本式取1.1；S实行16m23、按炸药使用量计算：Q采=25A采，m3/min=25×2.4=60m3/min式中25——每使用1kg炸药的供风量，m3/min；A采——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：Q采=4n采，m3/min=4×40=160m3/min式中4——每人每分钟供应的最低风量，m3/min；n采——采煤工作面同时工作的最多人数，人；5、按风速验算：1）按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：Q采≥60×0.25S采，m3/min=60×0.25×16=240m3/min2）按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：Q采≤60×4S采，m3/min=60×4×16=3840m3/min2.2.2.2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、按瓦斯涌出量计算：Q掘≥100Q瓦K瓦=100×0.6×2.0=120m3/min式中：Q掘—第I个掘进工作面的需风量，m3/min；Q瓦—第I个掘进工作面的确定瓦斯涌出量，m3/min；K瓦—第I个掘进工作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量系数，一般可取1.5～2.0，本式取2.0。2、按炸药量使用最计算：Q掘=25A掘，m3/min=25×2.4=60m3/min式中：A掘—掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg；25—每公斤炸药爆破后需要供；3、按局部通风机吸风量计算：Q掘=Q通IK通，m3/min=200×1×1.3=260m3/min式中：Q通——掘进工作面局部通风机额定风量（表2-3）；I——掘进工作面同时运转的局部通风机台数，台；K通——防止局部通风机吸循球风的风量备用系数，一般取1.2~1.3,进风巷中无瓦斯涌出时取1.2，有瓦斯涌出时取1.3；表2-3局部通风机额定风量Q通风机型号额定风量/（m3/min）JBT-51（5.5KW）JBT-52(11KW)JBT-61(14KW)JBT-62(28KW)1502002503004、按工作人员数量计算：Q掘=4n掘，m3/min=4×13=52m3/min5、按风速进行验算依据《煤矿平安规程》规定各掘进工作面的风量应满足：1）岩巷掘进工作面的风量应满足：60×0.15×S掘≤Q掘≤60×4×S掘由上式得43.2m3/min≤Q掘≤1152m3/min。2）煤巷、半煤岩巷掘进工作面的风量应满足：60×0.25×S掘≤Q掘≤60×4×S掘=72m3/min≤Q掘≤1152m3/min依据上面的计算掘进工作面的风量应取其最大值。Q掘=260m3/min72m3/min≤Q掘≤1152m3/min所以，Q掘=260m3/min符合上述要求。2.2.2.3硐室需风量计算各个独立通风的硐室供风量，应依据不同的硐室分别计算。1、机电硐室采区小型机电硐室，可按阅历值确定风量，一般为60~80m3/min。该矿井取70m3/min。表2-4机电硐室发热系数表机电硐室名称发热系数（）空气压缩机房水泵房变电所、绞车房0.15~0.230.01~0.040.02~0.042、爆破材料库按阅历值计算，小型矿井一般80~100m3/min，大型矿井一般100~150m3/min。该矿井取120m3/min。3、充电硐室通常充电硐室的供风量不得小于100m3/min。该矿井取120m3/min。2.2.2.4其它巷道需风量计算可按采煤，掘进，硐室的需风量总和的3%~5%估算。按5%计算。即：（1056+260+310）×5%=81.3m3/min。2.2.2.5矿井总风量计算矿井总进风量，应依据采煤、掘进、硐室及其他地点实际所需要风量的总和计算：Q矿=（∑Q采+∑Q掘∑Q硐室∑Q其他）×km式中：∑Q采—采煤工作面和备采工作面所需风量之和，m3/min；∑Q掘—掘进工作面所需风量之和，m3/min；∑Q硐室—硐室所需风量之和，m3/min；∑Q其他—其他巷道所需风量之和，m3/min；Km—矿井通风（包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素）系数，可取1.15～1.25。即：Q矿=（1056+260+310+81.3）×1.2=2048.76m3/min。通过计算所得矿井总风量为：2048.76m3/min2.2.3矿进总风量的安排1、安排原则矿井总风量确定后，安排到各用风地点的风量，应不得低于其计算的需风量；全部巷道都应安排肯定的风量；安排后的风量，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、安排的方法首先依据采区布置图，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、硐室数目等安排到各采区，再按肯定比例安排到其它用风地点，用以维护巷道和保证行人平安。风量安排后，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。表2-5采区及全矿的风量安排3矿井通风总阻力计算3.1矿井通风总阻力的计算原则1、矿井通风总阻力不应超过2940Pa。2、矿井井巷的局部阻力，新建矿井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。3.2矿井通风总阻力的计算方法沿矿井通风简洁和困难两个时期通风阻力最大的风路，分别用下式计算各段井巷的磨擦阻力；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。即表3-1矿井通风（简洁）时期井巷磨擦阻力计算表1、计算矿井通风简洁时期的通风总阻力表3-2矿井通风（困难）时期井巷磨擦阻力计算表2、矿井通风困难时期通风总阻力3.3矿井通风网络图通风网络图3-1通风网络图3-24矿井通风设备选择4.1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力量的通风设备，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，应依据矿井分期时间及节牟状况，分期选择电动机动。3、通风机力量应留有肯定的余量。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。4.2主要通风机的选择4.2.1计算通风机的风量Q通=41m3/s式中：Q通——通风机的风量，m3/s；Q矿——矿井需风量，m3/s；K——漏风损失系数，风井不做提升用时取1.1；箕斗井兼做回风井用时取1.15；回风井兼做升降人员时取1.2。本式取1.2。4.2.2计算通风机的风压H通全（或H通静）轴流式通风机：简洁时期Hsdmin=h阻易+hd-HN=193.45+120-150=163.45Pa困难时期Hsdmax=h阻难+hd+HN=220.93+120+50=390.93Pa4.2.3选择通风机依据计算的矿井通风简洁时期通风机的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。依据Q通=92.61m3/sH通静小=163.45PaH通静大=390.93Pa可选定通风机型号为FBCDZ-6-No15型轴流式通风机。风机工况点图4-14.2.4选择电动机1、计算通风机输入功率。按通风简洁