矿井通风系统毕业设计word格式

PAGEPAGE20四川科技职工大学毕业设计(论文)题目:矿井通风系统姓名:魏吉专业:矿井通风与安全班级:10级安全3班指导教师:吕利刚完成日期:2013摘要本设计矿井为鹤岗矿业集团峻德煤矿240万吨/年新矿井设计，共有2层可采煤层17#、21#。煤层工业牌号为1/3焦煤，设计井田的可采储量20700Mt，服务年限为61a。设计采用以双立井为主的联合开拓方式，划分两个水平，六个采区。达产时采区为一采区和二采区，各布置一个工作面，联合布置，17#、21#层单独开采。采煤方法为走向长壁下行垮落采煤法，采煤工艺为综合机械化放顶煤工艺，顶板处理方法为全部垮落法。矿井通风方式为分区式，通风方法为抽出式，采区通风系统为轨道上山和运输上山进风，回风上山回风，采煤工作面采用“U”型上行式通风，掘进工作面采用压入式通风，矿井容易时期设计需风量为139m3/s，困难时期设计需风量为146m3/s。进而选出矿井主要通风机型号为BDNO-22，电动机型号为YB355M2-8，且对矿井所需通风构筑物进行布置。关键词：通风设计矿井通风系统通风阻力第1章井田概况及地质特征 71.1井田概况 71.1.1井田位置及范围 71.1.2交通位置 71.1.3地形地势 71.1.4气候雨量风向风速 81.1.5河流 91.2地质特征 91.2.1矿区范围内的地层情况 91.2.2煤层赋存状况及可采煤层特征 91.2.3瓦斯煤尘煤的自燃性 9第2章井田境界储量服务年限 102.1井田境界 102.1.1井田周边状况 102.1.2井田境界确定的依据 102.2井田储量 102.2.1井田储量的计算 102.2.2储量计算方法 112.2.4储量计算的评价 112.3矿井生产能力、服务年限 112.3.1矿井生产能力的确定 112.3.2矿井服务年限的确定 12第3章井田开拓 133.1选定开拓方案的系统描述 133.1.1井硐形式和数目 133.1.2采区划分 133.2开采顺序 143.2.1沿井田走向的开采顺序 143.2.2沿井田倾向的开采顺序 14第4章采区通风 144.1采区概况设计 144.1.1采区的地质和煤层情况 144.1.2采区的生产能力储量及服务年限 154.2采区通风 154.2.1采区概况 154.2.2采区通风设计原则及要求 154.2.3采区上山通风系统选择 164.2.4回采工作面通风系统 164.3掘进通风 194.3.1局部通风系统的设计原则 194.3.2局部通风方法 194.3.3风筒及局部通风机选择 20第5章矿井通风系统 215.1矿井通风系统的选择 215.1.1选择矿井通风系统的原则 215.1.2矿井通风系统的选择 225.1.3矿井通风方式的选择 255.2矿井需风量的计算 265.2.1风量计算的标准和原则 265.2.2矿井风量计算 285.2.3矿井总风量计算 325.2.4矿井风量分配 325.2.5风量分配后的风速校核 335.3矿井通风阻力的计算 355.3.1图纸和编制数据 365.3.2风网图的绘制 385.3.3摩擦阻力的计算 385.3.4局部阻力的计算 405.3.5自然风压 405.3.6矿井通风总阻力 435.3.7矿井等积孔 435.4扇风机的选择 455.4.1选择原则及步骤 455.4.2扇风机的选择 465.4.3主扇工况点 475.5概算矿井通风费用 475.5.1计算主扇运转耗电量 475.5.2吨煤通风电费计算 485.6通风构筑物 485.6.1通风构筑物 485.6.2主要通风机附属设备 49结论 51致谢辞 52参考文献 53附录1 54第1章井田概况及地质特征1.1井田概况1.1.1井田位置及范围峻德煤矿位于黑龙江省鹤岗市。为鹤岗煤田最南部的一个井田。其地理坐标为：东经，北纬。井田的北部边界与兴安煤矿相邻。其界限为：纬线为界。纬线两端分别与断层和第十三层勘探线相交。由它们的连线的垂直截面组成北部的人文边界。南止煤系地层与上复第三系地层的标高不整合接触线。西起煤系地层基盘。东止号煤层的标高铅直截面。全区走向长，宽,面积。1.1.2交通位置矿区西部有鹤岗市至佳木斯和双鸭山的鹤大公路，并且与矿区公路相连均是白色的二，三级水泥路面，东部也有哈萝公路最后与鹤大公路相连，矿区铁路与至鹤岗的国有铁路在集配站接轨，交通十分便利。1.1.3地形地势本区属于丘陵地形，峻德煤矿井田的地势东高西洼，洼地面积占三分之二左右，中部原受鹤立河的侵蚀地势较低洼，区内最高标高，一般在之间。1.1.4气候雨量风向风速矿区属于大陆性气候，年最高气温，最低气温零下，年降水量左右，冻结期由月至次年月末，冻结深度一般在左右，风向多西风，最大风速为.1.1.5河流区内只有鹤立河在井田上方流过后经人工改造从西部边界通过。最高洪水位。最大流最为。地下水原始流向与地表河流流向一致。水力坡度2‰左右。年平均降雨量为左右，雨季集中在六，七，八三个月。1.2地质特征1.2.1矿区范围内的地层情况本区地层基本与鹤岗区域性地层一致。根据1975年东北地区区域地层表的统一对比，区内自下而上有：前古生界，上侏罗统：石头河子组石头庙子组。下白垩统东山组，第三系和第四系地层。为本矿井的主要含煤地层，煤层总厚度51.37M，含煤率4.7%。煤层厚度总趋势为由北向南增厚，煤层层间距由北向南变薄，同时出现合并和尖灭。矿区主要含煤层有23层，划归给本设计矿井的可采煤层共二层。1.2.2煤层赋存状况及可采煤层特征本井田内的所有煤层都富集在石头河子组地层之中，本设计矿井在该组内共有可采煤层层，以下将各煤层的厚度、结构、煤容重和煤层顶底板情况说明如下(附煤层特征表)：1.号煤层：煤层厚度，平均煤层厚度，煤层结构为单斜构造，煤层平均倾角为，赋存稳定，有夹矸，煤层能够发育到地面露头，容重，顶板为中细砂岩，伪顶为的煤泥岩或含炭泥岩，底板为细砂岩。2.号煤层：煤层厚度，平均煤层厚度，平均倾角，煤层发育到地面露头，贮存稳定的煤层，单斜结构，容重，顶板为细砂岩，底板为粉砂岩。1.2.3瓦斯煤尘煤的自燃性峻德煤矿只开采了四个煤层，其中11号层只局部开采，就3、9、17号煤层经历年来瓦斯鉴定，该井为高瓦斯矿井。峻德煤矿对以开采的3、9、17煤层分别做了煤尘爆炸性鉴定，结论是三个煤层均存在爆炸性。爆炸试验中其火焰长为：3号层300～400㎜、9号层320～530㎜、17号层20～500㎜。煤层自然发火期，3号层为18个月、9号层无发火史、17号层为9个月。煤层自然倾向性分类：11、17、21号煤层为Ⅰ类，其余煤层均为Ⅲ类。本矿自建井到现在无瓦斯、煤尘等重大灾害发生。第2章井田境界储量服务年限2.1井田境界2.1.1井田周边状况本区属于丘陵地形，峻德煤矿井田的地势东高西洼。区内原有鹤立河河流，因此井田中部受鹤立河侵蚀地势较低洼。井田南北均由落差很大的断层为边界，与临近的矿井没有采动影响。峻德煤矿仅北部与兴安煤矿相邻。该矿同我矿接壤处。峻德矿仅浅部4个层进行了开采。2.1.2井田境界确定的依据1.以井田内的地理地形和地质条件作为划分井田境界的依据；2.边界所确定的井田范围要有利于对井筒位置的选择．安排地面生产系统和各建筑物；3.划分的井田境界要尽量为矿井发展留有一定的空间；4.如果地质条件可以，井田要有合理的走向长度，以利于井型的扩大和机械化程度的不断提高；根据以上原则，结合峻德矿井田的实际地质情况可知：井田走向长度：m左右，倾向长度：m左右。2.2井田储量2.2.1井田储量的计算在峻德矿井田范围内，参加储量计算的煤层有，和共2层，各煤层储量计算边界与井田境界大致相同，矿井储量可分为矿井地质储量，矿井工业储量和矿井可采储量。矿井储量计算的标准以《储量管理规程》和《煤炭资源地质勘探规范》的规定和我国能源政策，资源状况及目前煤矿开采技术条件为依据。本设计矿井井田内绝大部分为炼焦用煤，和少量的优质动力煤。2.2.2储量计算方法矿井储量的计算标准要以《储量管理规程》为依据，计算的方法这里采用底板等高线水平投影分水平块段法。1.工业储量的计算方法计算公式如下【2】：块段储量＝块段水平投影的面积/平均倾角余切×块段平均厚度×容重根据矿井煤层储量计算图，结合以上公式计算出本设计矿井的工业储量大约为万吨。各个煤层的工业储量见表可采煤层储量计算总表。2.可采储量的计算公式如下：（2-1）式中：—可采储量，—工业储量，—永久煤柱损失，；—采区回采率。对回采率的要求：中厚煤层不应小于，薄煤层不应小于。经过对各个煤层的可采储量进行计算，得出本井田可采储量为。2.2.4储量计算的评价该设计矿井所有的储量计算过程，均是严格按照有关规定进行的。由于技术水平有限和资料的不很全面，所以各种储量的结果可能与实际有点误差。2.3矿井生产能力、服务年限2.3.1矿井生产能力的确定井田的储量、煤层赋存的状况、地质条件和开采技术等因素是确定矿井设计生产能力大小的依据，除此之外还应考虑到今后市场对煤炭的需求量。根据以上各因素结合本设计矿井的实际情况，确定本设计矿井为年设计生产能力。2.3.2矿井服务年限的确定矿井服务年限的确定和矿井生产能力的确定是息息相关的，受很多相同因素的影响，根据本设计矿井的实际情况和矿井服务年限的计算公式，（2-2）式中：—矿井设计可采储量，—生产能力，—矿井储量备用系数，K值取1.当矿井的设计生产能力为3.0Mt/a时，2.当矿井的生产能力为2.4Mt/a时，3.当矿井的设计生产能力为1.5Mt/a时，参照《煤矿工业矿井设计规范》，再通过以上计算可知，矿井的设计生产能力为2.4Mt/a比较合理。服务年限，符合要求。第3章井田开拓1.井田内外及附近生产矿井开拓方式概述峻德矿周边有些小井和小窑，都是片盘斜井，他们的生产情况和开采状况都已经基本查明。呈单斜构造，属高瓦斯矿井。本设计矿井采用双立井两水平开拓，井田范围内只有中部有一个大的正断层，煤层的倾角在33°左右，煤层都呈单斜构造，通风方式为分区式通风。2.影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况由勘探的精查报告所描述的煤层自然产状，构造困素，煤层顶底板的条件，冲积层结构，地形及水文地质条件等，其中井田内煤层的赋存深度和冲积层水文地质的条件对开拓方式的影响是最大的。峻德矿的所有设计建设的基本程序必须严格按照有关国家法规，设计规程，规范来进行，选取开拓方式的时候要及时的查阅和学习现有的最先进的开拓方式方法，对现有的最先进的机械化设备也要有一定的了解。先进的煤炭开采技术对矿井开拓开采方式的选择有很大影响。3.1选定开拓方案的系统描述3.1.1井硐形式和数目根据井田范围内的地形地势，煤层赋存情况和地质构造等自然因素，经过上面对井筒的形式确定方案的技术分析和经济比较，该矿井采用双立井两水平开拓，上山开采，共有两个风井。3.1.2采区划分本设计矿井是有三部分组成的，南半部分的走向长度不大，可以布置一个单翼采区进行回采，中部和北部大部分的走向长度较大，需要划分为一个双翼采区进行回采，布置单翼采区的目的是为了增加工作面的推进长度，从而减少了工作面的搬家次数，提高生产效率。根据采区的划分原则，再结合本设计矿井的具体情况，本设计矿井将井田的第一水平划分为6个采区。3.2开采顺序开采顺序是指对划分的采区进行回采的顺序，矿井的采掘接续工作要有计划、按步骤进行，保证采掘关系的平衡，因此，要研究掌握采煤和掘进的关系特点，了解有关法规政策和规程、规范的有关规定。3.2.1沿井田走向的开采顺序根据该设计矿井的地质煤层分布及采区划分的具体情况可知，在走向方向上先把南部的西半部分开采完毕后，再对井田的东部和北部进行回采，这样就减少了建井的初期工程量和基建投资，并且投产快，可以投资少，采出煤炭后，用矿井的净收益去开拓另外的大巷和上山。采区通风4.1采区概况设计4.1.1采区的地质和煤层情况本采区位于鹤立的南部，采区地面标高在标高左右。采区范围内没有断层，除边界之外，地质构造比较简单，煤层呈单斜构造，采区内的地层整体向南倾斜，有三层可采煤层，、、煤质以焦煤和瘦煤为主，煤层的倾角大致在左右。平均，本区沉积地层的基底为侏罗纪上统城元古界的花岗岩及花岗片麻岩。采区内所有煤层均无岩浆岩侵入，煤层都处在石头庙组。煤层顶底板为砂岩，为中等坚硬程度，巷道支护比较容易。4.1.2采区的生产能力储量及服务年限本采区内可采煤层就是17#号煤层，通过计算本设计采区工业储量为31.95Mt,可采储量28.76Mt。本采区为一个综合机械化放顶煤工作面达到设计的1.2Mt/a，采区服务年限为24a。4.2采区通风4.2.1采区概况本采区为鹤岗矿业集团峻德矿一采区。本采区煤层上边界为+200水平，下边界为-300水平。采区共有煤层数两层，分别为17#、21#。各煤层间距、倾角、厚度、顶底板等特征见一采区煤层特征表如表4-3。本采区瓦斯等级为高瓦斯，采区采区瓦斯抽放后绝对瓦斯涌出量为9.375m３∕min。有自燃发火危险，发火期为9个月。本采区采用上山开拓，开拓水平在-300m，布置采用三条上山山，一条轨道上山负担采区进风，一条皮带运输机上山负担采区煤炭运输，一条回风上山负担采区回风。本采区布置1个采煤工作面，分别位于17#层左一回采工作面，两个采煤工作面均采用综合机械化放顶煤采煤法，采用液压支架支护。工作面最大拉顶距为4.51m，最小拉顶距为3.98m。顶板管理方式为全部垮落法管理顶板。本采区还布置了两个掘进工作面，分别位于17#层右零片顺槽，17#层右零片顺槽。表4-3一采区煤层特征表序号煤层名称煤层厚度（m）煤层间距（m）倾角（º）顶板岩性底板岩性117#9.5711833砂岩砂岩221#3.8633砂岩砂岩4.2.2采区通风设计原则及要求采区通风系统是矿井通风系统的基本组成部分。它主要取决于采区巷道和采煤方法，同时要满足通风的特殊要求。如高瓦斯或地温很高，有时是决定采区通风系统的主要条件，在确定采区通风系统时应满足的条件如下：1.在采区通风系统中，保证风流流动的稳定性，尽可能避免对角风路，尽量减少采区漏风量，并有利于采区瓦斯的合理排放及采空区浮煤自燃，使新鲜风流在其流动路线上被加热与污染的程度最小。2.回采工作面和掘进工作面都应采取独立通风。3.煤层倾角大于12º的回采工作面都应采取上行通风，如采用下行通风时，必须报矿总工程师批准，并遵守下列规定：（1）回采工作面的风速不得低于1m/s；（2）机电设备设在风道时，回采工作面回风道风流中瓦斯浓度不得超过1%，并应装瓦斯自动检测报警断电器；（3）应有能够控制逆转风流、防止火灾气体涌入风流的安全措施。在有煤和瓦斯突出的危险的、倾角大于12º的煤层中，严禁采用下行通风；（4）开采有煤尘爆炸危险的矿井，在井下的两翼、相邻的采区和相邻的煤层，都必须用水棚隔开，在所有运输巷道和回风巷道中，必须散布岩粉或冲洗巷道。（5）必须保证通风设施规格质量要求。（6）要保证风量按需分配，尽量使用通风阻力小而且风流畅通。（7）机电硐室必须在进风流中。（8）采空区必须及时封闭。（9）要设置管线、避灾路线、避灾硐室和局部反风系统。4.2.3采区上山通风系统选择结合本矿的地质条件、煤层赋存情况及矿井生产能力等具体因素，本采区根据技术条件做如下布置，一条回风上山，一条轨道上山，一条输送机上山。采区通风方式主要有三种：输送机下山进风，轨道下山回风;轨道下山进风，输送机下山回风;轨道下山、运输机下山进风，回风上山回风。4.2.4回采工作面通风系统1.回采工作面通风系统的基本要求（1）回采工作面与掘进工作面都应独立通风；（2）风流稳定。回采工作面分支应尽量避免处在角联分支或复杂网络的内联分支上；（3）当无法避免时，应有保证风流稳定的措施；（4）漏风小。应尽量减小回采工作面的内部及外部漏风，特别应避免从外部向回采工作面的漏风；（5）回采工作面的调风设施可靠；（6）保证风流畅通。2.回采工作面的通风系统选择按回采工作面的回风方向进行选择，对上、下行通风的优缺点进行比较。上、下行风比较见表4-5。表4-4采区上山通风系统比较通风系统下山数目适用条件及优缺点输送机上山进风，轨道上山回风2条1.输送机上山进风，其风流与运煤路线相同而方向相反，所以风门较少.比较容易控制风流；2.由于风流与运煤方向相反，风流与煤的相对速度增2条加，造成大量的煤尘飞扬;同时，煤在运输过程中不断涌出瓦斯.使进风中是煤尘和瓦斯浓度增加；3.输送机上山电器设备散热，使进风温度增高；4.轨道上山下部车场需安设进风门，不易管理。轨道上山进风，输送机上山回风2条1.轨道上山下部车场可不设进风门、车辆通过方便；2.上山绞车房便于得到新鲜风流；3.进风风流不受上山运煤和瓦斯污染，含煤尘较少；4.当采用煤层双巷布置时，作为回风、运料用的各区段中部车场、上山下部车场内均须设置风门，不易管理，漏风大。轨道上山、输送机上山进风，回风上山回风3条采区生产能力大，所需风量多，瓦斯涌出量大，上、下阶段同时生产。是目前大中型矿井普遍采用的通风系统；避免了上述两种系统的缺点，同时具备两者的优点，但需增加一条上山，工程量较大。表4-5回采工作面上、下行通风适用条件及优缺点通风系统适用条件及优缺点上行通风在煤层倾角大于12º回采工作面，都应采用上行通风。优缺点如下：1.瓦斯自然流动方向和风流方向一致，有利于较快的降低工作面的瓦斯浓度；2.风流方向与运煤方向相反，引起煤尘飞扬，增加了回采工作面进风流中煤尘的浓度；同时，煤炭在运输中放出的瓦斯又随风流带到回采工作面，增加了工作面的瓦斯浓度；3.运输设备运转时所产生的热量随风流散发到回采工作面，使工作面气温升高。下行通风在没有煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险的、倾角小于12º的煤层中，可考虑采用下行通风；工作面下行通风，除了可以降低瓦斯浓度和工作面温度外，还可以减少煤尘含量，降低水砂充填工作面的空气温度，有利于提高工作面的产量，但运输设备处于回风流中，不太安全。根据本采区的实际情况，本采区煤层倾角均大于12°，因此采用上行通风。4.3掘进通风根据开拓、开采巷道布置、掘进区域煤岩层的自然条件以及掘进工艺，确定合理的局部通风方法及其布置方式，选择风筒类型和直径，计算风筒出入口风量，计算风筒通风阻力，选择局部通风机。4.3.1局部通风系统的设计原则局部通风机是矿井通风系统的一个重要组成部分，其新风取自矿井主风流，其污风又排入矿井主风流。其设计原则可以归纳如下：(1)矿井和采区通风系统设计应为局部通风创造条件；(2)局部通风系统要安全可靠、经济合理和技术先进；(3)尽量采用先进技术先进的低噪、高效型局部通风机；(4)压入式通风易采用柔性风筒，抽出式通风易采用带刚性骨架的可伸缩风筒或完全刚性的风筒。风筒材质应选择阻燃、抗静电型；(5)当一台风机不能满足通风要求时可考虑选用两台或多台风机联合运行[5]。4.3.2局部通风方法掘进通风方法分为利用矿井总风压通风和利用局部动力设备通风的方法。当总风压不能满足掘进通风的要求时，必须借助专门的动力设备对掘进巷道进行局部通风，其中按动力源分为引射器和局部通风机通风。局部通风机通风是矿井广泛采用的掘进通风方法，是由局部通风机和风筒组成一体进行通风。按工作方式分为，压入式通风与抽出式通风。压入式通风的局部通风机和启动装置都位于新鲜风流中，运转较为安全。风筒出口风速和有效射程大，排烟能力强，工作面通风时间短，有利于巷道排烟。抽出式有效吸程短，通风效果差，且局部通风及布置在回风流中。所以本采区掘进通风采用压入式。采区掘进巷道局部通风系统布置如图4-1；图4-1采区掘进巷道局部通风系统布置4.3.3风筒及局部通风机选择1.风筒选择根据本采区得实际情况和风筒的特点，本采区采用的是帆布风筒。因为帆布风筒应用广泛，最大的优点时轻、拆装方便，不通风时可占空间小。根据实际情况和规程规定，选择直径为400mm的帆布风筒30个(通风距离300m)。柔性风筒的Pq值可以用下式计算（4-2）式中：n——接头数；——每个接头的漏风率，插接=0.01～0.02；螺旋反接=0.005。掘进长度按最长的算由图可量出来1200m,换算可得n为=1/(1-40×0.005)=1.252.局部通风机的选型根据掘进工作面所需风量Qh和风筒的漏风情况，用下式计算风机的工作风量：本矿井采用压入式通风，设风筒出口动压损失为hvo，则局部通风机全风压Ht(Pa)；（4-3）根据需要的Qa、Ht值在各类局部通风机特性曲线上，结合本采区实际情况,选取型号为YBT-30/2×22的局部通风机，一个掘进工作面2台。FBD系列风机主要技术参数见表4-6。表4-6YBT系列风机主要技术参数风机型号额定风量(m3/min)YBT-11130-24YBT-18.5195-300YBT-22240-370YBT-30250-425第5章矿井通风系统5.1矿井通风系统的选择5.1.1选择矿井通风系统的原则1必须符合《煤矿安全规程》和《煤炭工业矿井设计规范》的有关规定：（1）每个矿井必须有完整的独立通风系统。（2）应根据矿井的灾害类型及等级选择适宜的通风系统。（3）箕斗提升井或胶带运输井不应兼作进风井，如果兼作进风井使用时，必须遵守《煤矿安全规程》的有关规定：当箕斗或胶带运输井兼作进风井时，箕斗井风速不得大于6m/s、胶带井风速不得大于4m/s，应有可靠的降尘措施，保证粉尘浓度符合卫生标准，胶带井还应设有消防设施。当采用箕斗井回风时，井上、下卸载装置和井塔必须有完善的封闭设施，其漏风率不得大于15%，应有可靠的降尘设施，胶带井不得兼作回风井。2通风系统的选择应有利于加快矿井建设速度，有利于矿井高产高效、安全生产，整个系统技术经济合理。3还应综合考虑以下因素：（1）风井位置要在洪水位标高以上(大中型矿井考虑百年一遇、小型矿井考虑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500m。（2）井口工程地质及井筒施工地质条件简单。（3）占地少，压煤少，交通方便，便于施工。（4）通风系统简单，风流稳定，易于管理。（5）发生事故时，风流易于控制，井下每一水平到上一水平和每个采区至少要有两个通往地面的安全出口，以便于人员撤出。（6）使专用通风巷道的数目最少，风路最短，贯通距离短，井巷工程量省。（7）尽可能使每个采区的产量均衡，阻力接近，避免过多的风量调节，尽量少设置通风构筑物，以免引起大量漏风。（8）多风机抽出式通风时，为了保证风机联合运转的稳定性，应尽量降低总进风道公共风路段的风阻(一般要求公共区段的负压不超过任何一个通风机负压的30%)。（9）新设计矿井不宜在同一井口采用多台主要通风机串、并联运转。（10）井下爆破材料库必须有单独的进风流，回风必须直接引入矿井主要回风道。井下充电硐室必须独立通风，回风可引入采区回风道；（11）应满足防治瓦斯、煤层自燃、煤尘爆炸及火灾对矿井通风系统的特殊要求。（12）后期通风合理。5.1.2矿井通风系统的选择按进、回风井的相对位置分为中央式(包括中央并列与中央分列)、对角式、混合式(包括中央并列与对角、中央分列与对角、中央并列与分列式等)，以及分区式(分区进风和回风的独立通风系统)【9】。1选择通分系统主要考虑因素：（1）自然因素：煤层赋存状态、埋藏深度、冲积层厚度、矿井瓦斯等级、煤层爆炸性、煤层自然发火性、矿井地形条件、井田尺寸及矿井年生产能力等。（2）经济因素：井巷工程量大、通风运营费、设备运转、维修和管理条件等。另外根据开采技术条件，要考虑灌浆、注水以及瓦斯抽放等要求。（3）各种通风系统的适用条件及优缺点分析见表5-1。表5-1各种通风系统的适用条件及优缺点分析分类通风系统适用条件及优缺点中央式中央并列式出风井与进风井大致并列于井田中央适用于煤层倾角较大，走向不长(一般小于4km左右)，投产初期暂未设置边界安全出口。且自然发火不严重的矿井1．初期投资少，采区生产集中，并便于管理；2．节省风井工业场地，占地少，比在井田内打边界风井压煤少；3.进出风井之间的漏风较大，风路较长，阻力较大4.工业场地有噪音影响中央分列式进风井与出风井大致位于井田走向的中央，沿井田倾斜方向有一定的距离适用于煤层倾角小，走向长不大的矿井1.比中央并列式安全性要好；2.矿井通风阻力较小，内部漏风少，有利于对瓦斯、自然发火的管理；3.工业场地没有噪音影响；4.多一个风井场地、压煤较多对角式进风井大致位于井田走向的中央出风井位于沿倾斜浅部走向的两翼一般适用于煤走向长(超过4km)、井田面积大，产量较大的矿井。其优缺点与中央并列式相反，不中央分列式安全性要好，但初期投资大，建井期较长对于瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出的矿井，应采用对角式的通风系统混合式进风井与出风井由三个以上井筒按中央式与对角式混合组成。其中有中央分列与对角混合式，中央并列与对角混合以及中央并列与中央分列混合等混合式是前几种的发展，适用于：1.矿井走向距离很长以及老矿井的改扩建和深部开采；2.多煤层多井筒的矿井。有利于矿井分区分期投产；3.大型矿井井田面积大，产量大或采用分区开拓的矿井分区式分区回风进风井大致位于井田走向的中央，在采区开掘回风井，并分别安设通风机分区抽出适用于煤层距地表较浅，或因地表高低起伏较大，无法开凿浅部的总回风道。在开采第一水平时，能采用这种分区回风方式。另外矿井走向长，多煤层开采，高温矿井，亦有采用次方式对有瓦斯瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出的矿井应采用分区通风系统，除适用于上述条件外，还适用于高瓦斯矿井和具备一定条件的大型矿井分区通风各分区有独立的进回风系统。但与中央进风系统大巷没有通风设施隔绝1.各分区有独立的通风路线，互不影响是此方法的优点，便于管理；2.建井工期短；3.安全生产好；4.分区进风井多，需增加风井场地，通风机管理分散经对表5-1中的各种通风系统的对比，结合本设计矿井实际情况，根据本矿地质报告，并参照相邻矿井实际资料，可知本矿井为高瓦斯矿井，煤尘无爆炸危险及煤层自燃发火倾向。同时结合矿井开拓布置及首采区位置，设计初期采用分区式通风系统，后期采用中央并列与对角式混合通风系统。5.1.3矿井通风方式的选择主要通风机的工作方法有压入式、抽出式和压抽混合式三种，三种通风方法的优缺点比较见表5-2。表5-2三种通风方式的比较通风方式适用条件及优缺点抽出式是当前通风方式中的主要形式,适应性较广泛,尤其对高瓦斯矿井,更有利于对瓦斯的管理,也适用于矿井走向长,开采面积大的矿井优点:①井下风流处于负压状态，一旦主扇因故停止运转时，井下风流的压力提高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全；②漏风量小，通风管理较简单；③与压入式比，不存在过渡到下水平时期通风系统和风量变化的困难;缺点:当地面有小窖塌陷区分布较广，并和采区相沟通的条件下，会把小窖积存的有害气体抽到井下，同时使通过主扇的一部分风流短路，总进风量和工作面有效风量都会减少压入式低瓦斯矿井的第一水平,矿井地面地形复杂高差起伏，无法在高山上设置通风机。总回风巷无法连通或维护困难的条件下优缺点：①压入式的优缺点与抽出式相反，能用一部分回风把把小窖塌陷区的有害气体带到地面；②进风线路漏风大，管理困难；③风阻大、风量调节困难；④由第一水平的压入式过渡到深部水平的抽出式有一定困难；⑤通风机使井下风流处于正压状态，当通风机停止运转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加抽压混合式可产生较大的通风压力，能适应大阻力矿井需要，但通风管理困难，一般新建矿井和高瓦斯矿井不宜采用，只是个别用于老井延深或改建的低瓦斯矿井通过对三种通风方法优缺点的比较，并结合本矿井的地质条件：倾角较小（平均33°）煤层瓦斯含量高，煤层埋藏深度大。设计确定该矿井采用抽出式通风。5.2矿井需风量的计算本设计采用由里往外计算风量的计算方法，即先算矿井总风量后算井下用风点的需风量。将根据基本原则：以采、掘、开工作面为计算单位，备用工作面按同样要求满足瓦斯、二氧化碳、风流温度等规定计算需风量，而且不低于其回采时需风量的50%，取各种计算方法的风量的最大值。5.2.1风量计算的标准和原则1风量计算的标准供给煤矿井下任何工作面风地点的新鲜风量，必须依据下述各种条件进行计算，并取其最大值，作为该工作用风地点的供风量。（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小于4m3。（2）按该用风地点的风流中瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气体浓度，风速以及温度等都符合《煤矿安全规程》的有关各项规定要求分别计算，取其最大值。表5-3回风巷类型比较类型适用条件及优缺点一进一回U型后退式：应用普遍，优点是结构简单，巷道维修量小，工作面漏风小，风流稳定，易于管理。但上隅角瓦斯容易超限，工作面、回风巷要提前掘进。适用于低瓦斯矿井。U型前进式：可缓和采、掘紧张关系，采空区瓦斯不涌相工作面而涌相回风顺槽。缺点是采空区漏风不易管理，且需沿空护巷。这种通风系统适用于推进距离短、低瓦斯、自燃倾向性弱的煤层。Z型前期掘进巷道工程量小，风流比较稳定，采空区漏风介于U型前进式和U型后退式之间，但需沿空护巷和控制经过采空区的漏风，其难度较小一进两回Y型在U型的基础上增设了一条尾巷，改变了采空区瓦斯在上隅角处流动方向，使上隅角瓦斯不易超限，但需沿空护巷并做边界会风上山。应用广泛。U型+尾巷排放，优点同上，不需边界回风上山，但要另作一条专用回风顺槽二进一回二进二回双Z型后退式通风系统，工作面风量较U型可增加一倍；漏风带涌出的瓦斯不进入工作面，比较安全，但工作面漏风较大，需沿空护巷和设置边界回风上山双Z型前进式通风系统，工作面风量较U型可增加一倍；工作面漏风较大，需在采空区同时维护两条巷道W型后退式：是高瓦斯矿井综采工作面的主要通风系统。工作面的风量较U型通风可增加一倍，产量可显著提高，缺点是巷道工程量较大，且中间巷和工作面联结处支护较困难。W型前进式：较后退式可缓和采、掘紧张关系，但巷道均维护在采空区内，不易保证巷道有足够的断面积，且漏风大，采空区的瓦斯涌出量也较大。H型后退式：采空区内瓦斯不涌相工作面，上隅角瓦斯不易超限，增加了工作面安全出口，机电设备均在进风巷汇总，通风阻力小，缺点是有两条巷道需沿空维护且可能影响风流的稳定性，管理复杂三进二回此型通风系统风排瓦斯能力大，上隅角瓦斯不易超限，机电设备均进风巷中，风流稳定，适合于高产高效的矿井，但巷道工程量较大，维护巷道多（3）风量计算原则无论矿井或采区的供风量，均按该地区各个实际用风地点，按照风量计算标准，分别计算出各个地点的实际最大需风量，从而求出该地区风量总和，再考虑一定的备用风量系数后，作为该地区的供风量。即“由里往外”的计算原则，由采掘工作面、硐室和其他用风地点计算出各采区风量，最后求出全矿井总风量。5.2.2矿井风量计算采区实际需风量按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算，最后总和【10】。即：m3/min（5-1）式中：∑Q采——采煤工作面实际需风量总和，m3/min；∑Q掘——掘进工作面实际需风量总和，m3/min；∑Q硐——独立通风硐室实际需风量总和，m3/min；∑Q其它——除采掘硐室外其它需风量总和，m3/min；1采煤工作面需风量计算：采煤工作面应按瓦斯（或者二氧化碳）涌出量、工作面温度、炸药用量、同时工作的最多人数分别计算，取其中最大值，并验算风速。按瓦斯（或者二氧化碳）涌出量计算：Q采=100q采Kc（5-2）式中：Q采——采煤工作面需要风量，m3/min；q采——采煤工作面绝对瓦斯涌出量，9.375mKc——工作面因瓦斯涌出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。通常，机采工作面可取1.2～1.6；炮采工作面可取1.4～2.0；水平工作面可取2.0～3.0；本设计取1.2。这里的q采为9.375m3/min，这个值是根据峻德矿原来采17层煤时，采区采取瓦斯抽放之后工作面的绝对瓦斯涌出量的经验数据。工作面风量：Q采=100×9.375×1.2=1500m（2）按工作面温度计算：采煤工作面应有良好的气候条件，其进风气流温度和风速符合表5-6要求。采煤工作面的需要风量可按下式计算：Q采=60×Vc×Sc×Ki（5-3）式中：V采——采煤工作面风速，工作面实测温度为25°，按试行办法查得其风速为1.7m/s。S采——采煤工作面的平均断面积，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，根据工作选取的ZFSB-3600/16/28型液压支架相关数据：最小控顶距为支架顶梁长3710+端面距270=3980mm，最大控顶距为最小控顶距3980+截深630=4610mm，高度2500-5000mm,本设计取平均控顶S采=12.5m2Ki——工作面长度系数。Q采=60×1.7×12.5×1.0=1275m3表5-4采煤工作面气温、风速表采煤工作面进风流气温(0C)采煤工作面风速(m/s)＜150.3～0.515～180.5～0.818～200.8～1.020～231.0～1.523～261.5～1.8表5-5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＜500.850--800.980--1201.0120--1501.0150--1801.0＞1801.30--1.40（3）按工作人员数量和炸药需要量计算Q采=4nc（5-4）式中：4——每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；nc——采煤工作面同时工作的最多人数。在这里nc取40人，根据前面第4章里的4.2.2工作面劳动组织表可知一班20人，在交接班时人最多，所以取40人Q采=4×40=160m（4）按风速验算根据《煤矿安全规程》规定，回采工作面最低风速为0.25m/s，最高风速为4m/s的要求进行验算。即回采工作面风量满足要求：15×Sc≤Q采≤240×Sc（5-5）式中：Sc——回采工作面平均有效断面，12.5m²；15×12.5=187.2≤Q采(1875)≤240×12.5=3000即:Q采=1500m3/min2掘进工作面需风量计算煤巷、半煤巷和岩巷独头通风掘进工作面的风量，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Q掘=100×q掘×kd=100×1.9×1.6=304m3式中：Q掘—掘进工作面实际需风量，m3/min；q掘—掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量，1.9m3kd—掘进工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数。即掘进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1.5～2.0；炮掘工作面取1.8～2.0。本设计取2。（2）按掘进工作面回风流中二氧化碳的浓度不超过1%的要求计算：Q掘=100×q掘×K掘通（5-7）=100×0.5×0.3=150m3式中：Q掘—单个掘进工作面需要风量，m3/minq掘—掘进工作面回风流中二氧化碳的绝对涌出量，m3/minK掘通—二氧化碳涌出不均衡通风系数。（正常生产条件下，连续观测1个月，日最大二氧化碳绝对涌出量与月平均日二氧化碳涌出量的比值，取0.5）（3）按工作面人员数量计算Q采=4nc（5-9）式中：4——每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；nc——采煤工作面同时工作的最多人数。Q采=4×5=20m（4）按局扇的吸风量计算根据上述三项确定出掘进工作面风筒末端风量，再考虑掘进工作面的长度和风筒漏风情况确定掘进工作面的供风量Q掘。按据局部通风机的实际风量Q掘计算：（5-10）式中：-掘进工作面同时通风的局部风机台数，1台；-局部通风机实际吸风量，425m3-为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般取1.2-1.3，进风巷中无瓦斯涌出事取1.2，有瓦斯涌出取1.3。表5-6YBT系列局扇风机型号额定风量(m3/min)YBT-11130-24YBT-18.5195-300YBT-22240-370YBT-30250-425=395.2m3因而取局扇为FBT-30。（5）按风速进行验算按《煤矿安全规程》规定的岩巷掘进工作面的风量应满足：9×Sj≤Q掘≤240×Sj（5-11）煤巷、半煤巷掘进工作面的风量应满足：15×Sj≤Q掘≤240×Sj（5-12）式中：Sj——掘进工作面巷道过风断面，6.3m2；9×6.3=56.7m3/min≤Q掘≤240×6.3=15×6.3=94.5m3/min≤Q掘≤240×6.3=所以：Q掘=395.2m3/min3硐室需风量计算（1）各个独立通风硐室实际需风量的总和按矿井各个独立通风硐室实际需风量的总和计算，即（5-13）式中：Q硐——为第i个独立通风的硐室的实际需要风量，m3/min；根据经验，井下变电所取120m3/min，爆破材料库取150m3/min充电室取150m3/min，水泵房取120m3/min，采（带）区变电所、采区车场及绞车房配风各为80m3/min并装设瓦斯监测报警自动断电仪器，加强瓦斯监控保证安全生产。则：Q硐=120+150+150++120+80×6=1020m3/min（2）其他井巷实际需要风量按矿井其他用风量的总和计算（5-15）式中：Q其它——其他井巷的用风量，m3/min。新矿井设计其他用风巷道所需风量难以计算时，也可以采取按采煤、掘进、硐室的总和的3%～5%进行考虑。则Q其它=0.05×（1500×2+1500×0.5+395.2×6+1170）=306.06m3/min5.2.3矿井总风量计算∑Q总=Ka（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q其它）（5-15）式中：Ka为考虑矿井通风系数，包括内部漏风和分配不均匀等因素。根据《采矿工程设计手册》可知：当采用压入式或中央并列式通风时 Ka=1.20～1.25当采用中央分列式或混合式通风时 Ka=1.15～1.20当采用对角式或分区式通风时Ka=1.10～1.15Ka的取值在矿井产量T≥0.9Mt/a时，取小值；在T≤0.9Mt/a时，取大值。本矿井设计产量2.4Mt/a，且采用分区式通风，取1.1；容易时期：∑Q总=1.1×(1500×2+1500×0.5+395.2×6+1170+306.06)=8357m3/min=139困难时期：∑Q总=1.15×(1500×2+1500×0.5+395.2×6+1170+306.06)=8747m3/min=1465.2.4矿井风量分配1分配原则及方法（1）分配原则矿井总风量确定后，应将其分配到各用风点，其主要分配原则是：分配到各用风地点(包括回采面、掘进面、硐室)的风量，应不低于上面所计算出的风量；风量分配后，应保证井下各处瓦斯浓度，有害气体，风速等满足《煤矿安全规程》的各项要求.（2）分配方法当矿井总风量确定后，首先按照采区布置图给各回采工作面、掘进面、硐室分配用风量；从总风量中减去各回采工作面、掘进面、硐室用的风量，余下的风量按按采区产量、采掘面数目、硐室数目等分配到各采区。再按一定比例将这部分风量分配到其他用风点。用于维护巷道和保证行人安全。（3）风量分配本设计在风量按需分配时运用了矿井通风仿真系统，根据上述风速不超限，不低于下限的原则，将总风量分配各巷道，即将各个巷道固定风量，从而求得南北两翼最大阻力路线，根据最大阻力路线，进行增阻调节，将巷道内的增加的阻力有构筑物的加在构筑物上，没有构筑物的加在巷道的阻力上，从而使整个风网达到平衡。经过调节后使整个网络自然分风满足人们的意愿。并且经过仿真系统模拟后，可以肯定实际生产中的风量就是这样分配的，对实际生产具有重要的指导意义。5.2.5风量分配后的风速校核1.规程要求根据《煤矿安全规程》供给井下空气的质量主要有一下要求：(1)采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于20%，瓦斯或二氧化碳浓度不超过0.5%。每人每分钟供风量不少于4m3(2)有害气体的浓度不超过表(5—7)规定。表5—7矿井有害气体最高允许浓度名称最高允许浓度(%)一氧化碳0.0024氧化氮(换算成二氧化氮NO2)0.00025二氧化硫SO20.0005硫化氢H2S0.00066氨NH30.004注:矿井中所有气体的浓度均按体积的百分比计算。(3)作业场所空气中粉尘(总粉尘、呼吸性粉尘)浓度应符合表5—8要求。(4)进风井口以下的空气的温度(干球温度，下同)必须在2℃以上。(5)生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，机电设备硐室得空气温的不得超过30℃、机电设备硐室得空气温度超过34℃时必须停止作业。(6)井巷中的风流速度应符合表5—9要求。表5—8粉尘最高允许浓度粉尘中游离含量最高允许浓度(mg/m3)总粉尘呼吸性粉尘<10103.510～〈502150～〈8020.5≥8020.3表5—10井巷中的允许风流速度允许风速(m/s)最低最高无提升设备的风井和风硐15专为升降物料的井筒12风桥10升降人员和物料得井筒8主要进、回风巷8架线电机车巷道1.08运输机巷，采区进、回风巷0.