矿井通风设计范例

44－.2.3矿井等积孔及通风难易程度评价矿井通风风阻初期、容易时期：R1=h产Q1=732:462=0.346NS2/m8后期、困难时期：R2=h2：Q2=1037：532=0.399NS2/m8矿井等积孔A=1.19Qh式中：A——等积孔，m2；Q矿井总风量，m3/s；h——矿井负压Pa。初期、容易时期：入=口9岁=2.02m21<732后期、困难时期：4=上94=1.88m22<1037.3通风难易程度评价矿井通风难易程度根据“《采矿设计手册》第八篇、第四章中矿井通风阻力分类”进行判断。见表4-2-3。表4-2-3矿井通风阻力等级分类等积孔(A)(m2)风阻(R)(N・s2/m8)矿井通风阻力等级矿井通风难易程度评价小于1大于1.416大阻力矿难1-21.416〜0.354中阻力矿中大于2小于0.354小阻力矿易经计算，该矿井初期通风阻力等级属小阻力矿井，通风难易程度为容易，矿井后期通风阻力等级属中阻力矿井，通风难易程度为中等。4.3掘进通风掘进通风方法和设备矿井掘进工作面全部实行独立通风，采用局部通风机压入式供风，利用矿井全负压回风。全矿井有2个掘进工作面。各掘进工作面的局部通风机均采用双风机，双电源，并实现自动切换，保持局部通风机连续运转、均衡供风，风流稳定。局部通风机选型计算如下：1、局部通风机工作风量Qa=pqQh式中：Q——局部通风机工作风量,m3/min；aQh——掘进工作面需风量，取计算最大值，双龙炭取139m3/min(2.32m3/s),正炭和臭炭取120m3/min(2.0m3/s)；p——风筒漏风系数。qp1=1/(1-nn)=1：(1-17x0.005)=1.10qjp2=1/(1-nn)=1：(1-17x0.005)=1.10qj式中：n——风筒接头数；最长送风距离取650m。送风距离过长时应掘回风联络巷，以缩短通风路线。设计接头17个(50m一节11节，30m一节2节，10m一节4节)；n——每个接头的漏风率；插接时L=0.01〜0.02,螺圈反边接头ji时Li=0.005,采用螺圈反边接头Li取0.005。Q1=p1Qh1=1.10x2.32=2.56m3/sqQ2=p2Qh2=1.10x2.0=2.20m3/sq2、局部通风机全风压HtHt1=RfQQh+hv0=RfQQh+。用皿D=221x2.32x2.56+40.5=1354PaHt2=221x2.20x2.00+30,1=1003pa式中：D——风筒直径，选用直径为600mm风筒；Rf-压入式风筒的总风阻，单位为N・S2/m8,600mm风筒百米风阻取34.0NS/m8。Rf=34x6.5=221N-S2/m8。3、局部通风机选型根据计算，矿井双龙煤层掘进工作面选用FBDN25.6/2X11型局部通风机，全风压500〜3800Pa,风量210〜350m3/min,功率2x11Kw,选用①=600mm,胶质风筒，满足掘进通风要求；矿井正炭和臭炭掘进工作面选用FBDNa5.0/2x5.5型局部通风机，全风压350〜3000Pa,风量150〜240m3m1口，功率2x5.5Kw,选用中=600mm,胶质风筒，满足掘进通风要求。防止局部通风机产生循环风的措施1、加强局部通风管理，矿井掘进巷道都必须采用局部通风机通风，每一采区、每一掘进巷道开工前，均应编制局部通风设计，内容包含局部通风布置方式和局部通风机型号和能力、供风量、风筒直径等多种参数。2、煤巷、半煤岩巷、岩巷均应采用压入式通风方式。所有局部通风机和启动装置均应安设在进风巷道中，距回风口均不得小于10m，并且全风压供给该处的风量大于局部通风机的吸入风量，局部通风机安装地点到回风口之间的巷道中的最低风速必须符合《煤矿安全规程》的有关规定，以防止局部通风机吸循环风。3、掘进工作面必须安装瓦斯传感器，并保证其准确度良好运行；瓦斯检查员应按《煤矿安全规程》第149条的规定对工作面的瓦斯浓度进行检查，防止瓦斯超限，一旦超限，必须及时处理。4.4硐室通风1、独立通风硐室的通风系统为确保安全，改善硐室工作环境，投产时井下采区变电所设置了单独的进回风系统，实行独立通风，需风量按计算配风，满足要求。井下新鲜风流由+1690m运输石门进入采区变电所，乏风汇入采区回风上山后排出。2、独立通风硐室的安全措施（1）采区变电所应设在围岩稳定、地压小、通风良好、无淋水地点及用电负荷中心；（2）硐室两端必须装设向外开的防火栅栏两用门，全部敞开时，不得妨碍巷道交通；（3）硐室内各种设备同墙壁之间，应留出0.5m以上的通道，各种设备相互之间，应留出0.8m以上的通道。如果不需从两侧或后面进行检修的设备，可不留通道；（4）硐室和从硐室出口的防火栅栏两用门起5m内的巷道应砌碹或用其他不燃性材料支护；（5）硐室通道的尺寸以能通过最大件设备及安装标准标准防火栅栏两用门为原则，宽可取2.0m，高可取2.3〜2.5m；（6）硐室地面应高出邻近巷道底板0.3〜0.5m，应采用混凝土或其他不燃性材料铺底，厚100mm，并设3%。的向外流水坡度。3、井下消防材料库设在进风风流中，其深度小于6m,入口宽度大于1.5m，无瓦斯涌出，采用扩散通风。4.5井下通风设施及构筑物1、风门为了保证矿井的正常通风，确保井下风流按规定的方向流动，在进、回风井之间，主要进风巷和主要回风巷之间的联络巷安设2道联锁的正向风门和2道反向风门。风门设置应满足以下技术要求：(1)避免在弯道和倾斜巷道中设置风门；(2)门前后5m内支架完好，门墙厚不小于0.45m,四周掏槽深0.2〜0.3m；(3)结构严密，漏风少，向关门方向倾斜80°〜85°；(4)风门应迎风流开启，行机车巷道，两门间距应大于一列车长度；(5)风门水沟要设反水池或挡风帘，通车风门要设底坎，电管路孔要堵严。风门前后各5m内巷道支护良好，无杂物、积水、淤泥。(6)每组风门要求设置两道以上，通车风门间距不小于一列车长度，行人风门间距不小于5m。入排风巷道之间需要设风门处同时设反向风门，其数量不少于两道。两道正向风门之间要实行联锁。2、挡风墙(密闭)挡风墙是隔断风流的通风构筑物，设置在需隔断风流、也不需要通车行人的巷道中。为防止漏风、截断风流或防止瓦斯自采空区向工作区扩散，需要在井下适当位置设置挡风墙。临时挡风墙用木板、木段等修筑，并用黄泥、石灰抹面。永久性挡风墙用料石、砖、水泥等不燃性材料修筑。井下井下永久性挡风墙设置要求：(1)挡风墙两帮、顶、底需掏槽，槽深在煤中不得小于1m,岩石中不小于0.5m；(2)密闭前无瓦斯积聚；5m内支架完好，无片帮、冒顶，无杂物、积水和淤泥；(3)用不燃性材料建筑，墙无裂缝、无漏风；(4)永久性挡风墙应设U防水管；(5)密闭前要设栅栏、警标、说明牌板和检查箱。3、调节风门矿井在需要调节风量处设一组双向调节风门,主要调节风门设两组双向调节风门，以增加局部阻力的方式调节井下风量的地点需安设调节风门，其技术要求与风门相同。4、测风站为了准确地测量风量，应在矿井各主要进、回风巷和回采工作面进、回风巷的适宜位置设置测风站。测风站的技术要求是：必须设在直线段巷道中；测风站长度不小于4m；其附近10〜15m断面没有变化无障碍物；测风站不得设在风流汇合处附近，站内不得有障碍，周壁应为光滑平面。风门、密闭、调节风门等通风构筑物应设在围岩坚固，地压稳定地段，并加强管理，经常检查维修，防止漏风。每天设专人对井下各地点通风设施进行巡回检查，发现问题，及时进行处理。5、防爆门根据《煤炭工业矿井设计规范》及《煤矿安全规程》的相关规定，为防止爆炸性气体冲击主要通风机，在回风井井口设置防爆门，引风道长度比防爆门至井筒内引风道开口位置至少长10m。防爆门布置在出风井同一轴线上，其断面积不小于出风井的断面积；防爆门要依靠主要通风机的负压保持关闭状态；防爆门的结构必须有足够强度，并有防腐和防抛出的设施。防爆门要封闭不漏风。防爆门外侧设有门杠，正常通风时门杠由专人取下保管好，反风时由人工杠上门杠。防爆门必须6个月检查维修一次。4.6矿井主通风机及矿井反风矿井为高瓦斯矿井，按煤与瓦斯突出矿井设计，采用抽出式通风方法。矿井由主平硐（+1689.471m）和副平硐（+1724.91m）进风，回风平硐（+1788.867m）回风。通风设备选型回风平硐通风设备选型1、设计依据通风容易时期风量46m3/s通风困难时期风量51m3/s通风容易时期阻力：732Pa通风困难时期阻力：1037Pa自然风压：根据矿井开拓布置方式，通风容易时期自然风压忽略不计，通风困难时期自然风压为41Pa。2、设计选型矿井主要通风设备应具备的通风风量及通风风压如下：（1）通风机工作风量Q=k义QXK式中Q-主要通风机必需风量（m3/s）。XQ-矿井的计算风量（m3/s）。Kk-外部漏风系数，取1.05。通风容易时期风量：Qx1=1.05x46=48.3m3/s通风困难时期风量：Qx2=1.05x51=53.55m3/s（2）通风机工作风压：H=h+h+h+h+hXkzhzrxsd式中H-主要通风机必需风压（Pa）。Xh-矿井的计算风压（Pa）。Kh-通风装置静压及风道阻力损失，取150Pa。zhh-矿井自然通风风压（Pa），该矿自然风压忽略不计。zrh-消声装置阻力损失（Pa）。取50Pa。xsh-扩散器的动压损失（Pa）。该矿通风机的特性以静压表示，d此阻力不计入。矿井地处山区，考虑海拔高度影响，对矿井风压进行校正。根据《采矿工程设计手册》，按下式校正：7760义13.6义9.87h=hiP1经计算，矿井通风容易时期负压H11=9nPa；矿井通风困难时期负压H12=1290Pa。通风容易时期：Hx1=911+150+50-0=1111Pa通风困难时期：Hx2=1290+150+50+41=1531Pa（3）主要通风机风阻计算①通风网路阻力系数计算R=H/Q2X式中R-通风网路阻力系数。通风容易时期：弓二1111/48.32=0.47623通风困难时期：R2=1531/53.552=0.5339②通风网路特性曲线方程通风容易时期：H1=R1Q2=0.47623Q2通风困难时期：H2=R2Q2=0.5339Q2（4）确定主要通风机型号根据上述风量与静压的计算结果选取FBCDZ-6-NE7(II)型防爆对旋轴流式通风机，其技术特征见表4-6-1。表4-6-1矿井主要通风机技术特征表内容工作通风机风机型号FBCDZ-6-N917(II)风量范围(m3/s)26.8〜70静压范围旧)560〜2900配套电机型号YBFe315S-6电机额定功率(kW)2x75工作电压(V)380叶片安装角(°)36/42—51/39转速(rpm)980(5)主要通风机正常、反风工况点①主要通风机正常运行工况点通风容易时期风机运行工况点M1及其工况点参数见图4-6-1。Qg1=51m3/sHg1=1238.7Paag1=42°/30°ng1=79%通风困难时期风机运行工况点M2及其工况点参数见图4-2-2。Qg2=54.8m3/sHg2=1603.4Paag2=45°/33°ng2=81%根据运行工况点可以看出，所选通风机在通风各个时期均在高效区域稳定、可靠地运行，通风机满足矿井的通风需要。②主要通风机反风的工况点该风机厂家未提供反风性能曲线，但根据厂家资料表明，该风机的反风风量能达到正常通风风量的60%以上，故其反风工况点风量按正常运行时工况点风量的60%计算。通风容易时期：Qfg1=30.6m3/s,Hfg1=445.9Pa,nfg1=30%通风困难时期：Qfg1=32.88m3/s,Hfg1=577.2Pa,nfg1=30%

7075图4-6-1通风容易时期通风机运行工况点Pst(Pa)33003000270024002100180015000.812000.90060030042°/30°27°36°/24015202530354045505560657075806Q(m3/s)n=980r/minFBCDZ-6-N°17（n7075图4-6-1通风容易时期通风机运行工况点Pst(Pa)33003000270024002100180015000.812000.90060030042°/30°27°36°/24015202530354045505560657075806Q(m3/s)n=980r/minFBCDZ-6-N°17（n）风机性能曲线图§1^/36°M148°/33°45°。39°Q(Q(mQ(Q(m3/s)n=980r/minFBCDZ-6-N017（11）风机性能曲线图图4-6-2通风困难时期通风机运行工况点（6）通风设备的电机功率校验kxQxHN=fgg102x"x"xgm式中N-电动机计算功率^亚）。Qg-主要通风机工况点风量（m3/s）。Hg-主要通风机工况点风压（Pa）。"-主要通风机工况点效率（%）。"m-机械传动效率，主要通风机采用联轴节，取0.98。kf-富裕系数，取1.2。

①主要通风机正常运行时电动机功率校验通风容易时期：N=人*51*1238.7二97.9ZWi102x0.79x0.98x9.81通风困难时期：=132.8kW1.2x54.8通风困难时期：=132.8kW102x0.81x0.98x9.81根据上述计算，通风容易、困难时期均选择同等能力的电动机。②主要通风机反风时电动机功率校验通风容易时期电机所需功率：Nf1=Nf1=1.2x30.6x445.9102x0.3x0.98x9.81=55.7kW通风困难时期电机所需功率：N=1.2xfN=1.2xf232.88x577.2102x0.3x0.98x9.81=77.5kW根据上述验算，配用电机能满足正常工作和反风时的要求。工况点调节结合设计所选通风机以及控制设备的情况，调节工况点以采用改变叶轮转速为主，改变叶轮叶片安装角为辅的调节法。1、改变叶轮转速调节法按照通风机的比例定律，改变风机转速，可以调节风量，且效率基本不变，但风压及功率分别与转速的平方及立方成正比变化。变更通风机转速，可以获得较宽广的调节范围，是一种比较经济的调整方式，在煤矿中得到广泛的应用。改变通风机转速的方法很多，由于设计主要通风机选用变频器控制，可以根据矿井生产需求调整电机转速来调节风量，既节约大量电能，又减少机械和风的噪音，为工况点调节首选方法。2、改变叶轮叶片安装角调节法这种调节法实质上是改变通风机的特性曲线。叶片安装角的调整方法：根据风机的特性曲线及矿井的通风要求，选定所需要的安装角。打开轮毂盖板，松开叶柄螺母（不要将螺母卸掉，以免错位，失去平衡），在轮毂鼓面的刻度上，按选定的安装角，把叶片的前面对准刻度线，紧固叶柄螺母，锁紧螺母，盖好盖板，即调整完毕。这种调节方法具有调节范围大、效率较高等优点，被广泛应用于轴流式通风机的调节中。辅助设施1、风机闸门在风硐与每台风机集流器之间设置2道电动蝶阀。轴流式通风机的集风器前和扩散器侧壁应设置密闭性能良好的检修风门，其位置应便于处入，并不得与内部设施相妨碍。2、起重、润滑、液压、冷却散热（1）起重每台风机沿轴线设置起重梁，并配置1t手动单梁起重机，以便安装、维修。（2）润滑通风机在运行过程中，定期检查润滑油量，要按要求的牌号每周加入适量的二硫化钼锂基润滑油或与轴承特殊配套的润滑脂二次。（3）液压设计所选通风机配套有专用制动手刹。当需要反风时，先切断电源，手刹制动。制动时要缓慢用力，不得一次用力闸死，等叶轮停止转动后方可进行反转，否则有可能烧毁电器设备。（4）冷却、散热主要通风机选用隔爆型电动机，并置电动机于通风机的隔流腔内，保证了风流与风机流道中含瓦斯的乏风相互隔绝，同时起到了散热导流作用，其风流管使电动机周围与大气想通，既增加了电动机的安全性能，又使电动机的热量散发到大气中，增加了通风机运行的安全性；而且所选通风机具有占地面积小，且不用设风机房，只考虑简易雨篷、配电房及值班室即可，因此通风机通风、散热条件良好。3、消音设计所选通风机在扩散器后安装有消音器，并在扩散塔内加设消音结构，把通风机噪声降到环境噪声标准以下；同时在通风机与基础间安设减振构件，以减轻通风机振动产生的噪声。4、测压风机房在风道或扩散器的适当位置处的断面上设置通风机装置性能测试的静压感受管和动压测试支撑物，并应符合下列规定：（1）测压处前后的风道，应保持一定长度的直线段。前距风硐转弯处不小于风硐直径或其高度的四倍，后距风硐转弯处不小于风硐直径或其高度的二倍。（2）当风道长度满足测试精度要求时，可在同一断面设置相对静压测试感受管和动压测试支撑物，静压感受管不得小于3个，并应与值班室水柱计相连接。（3）当风道长度不符合测试要求时，可在不同的较为适当的断面处分别设置相对降压感受管和数量足够的动压测试支撑物。（4）宜设置不停产测试通风机装置性能的测风设施。5、灭火器具主要通风机房配置CO2灭火器2个、干粉灭火器（8kg）2个；同时通风机房设有消火栓。安装布置方式1、主要通风机房安装两套同等能力的主要通风机装置，其中一套作备用。2、设计所选通风机具有占地面积小，且不用设风机房，只考虑简易雨篷、配电房及值班室即可。3、两套主要通风机装置呈平行并列布置，通风机及其扩散塔等配件放在坚实地面铺设的钢轨上。风机与风硐连接处设置预埋件，保证连接牢固，不漏风。4、在主要通风机房内按要求配备水柱计、轴承温度计、电流表、电压表等仪表，有反风操作示意图，司机岗位责任制和操作规程。反风方式、反风系统及设施1、反风方式矿井采用抽出式通风方法，由主要通风机电机反转实现反风。所选防爆轴流式主要通风机在各种工况下风机反转反风量均大于正常供风量的40％，符合《煤矿安全规程》规定。其操作方式为调换电动机电源的任意两项接线，使电动机改变转向，从而改变通风机叶(动)轮的旋转方向，使井下风流反风。2、反风系统及设施每台风机风道上均设有一组风门，用以形成正常通风、事故反风所的风路。通风设备及设施选型合理性和运行安全、可靠性分析通风设备及设施选型合理性分析1、回风平硐设计选择2台FBCDZ-6-N217(II)型防爆对旋轴流式通风机。通风容易时期效率为79%，通风困难时期效率为81%，符合设计规范“效率不低于70%”的要求。2、FBCDZ-6-N217(I)型防爆对旋轴流式通风机，风机叶片安装角36°/42°〜51°/39°。通风容易时期安装角为42°/30°,通风困难时期主要通风机叶片安装角均为45°/33°，距通风机最大安装角尚有6°可调余量，符合设计规范“轴流式通风机在最大设计风量和负压时，轮叶运转角比设备允许范围小5°”的要求。3、根据验算，电机能满足正常工作和反风时的要求；回风平硐通风机容易时期电耗为0.359kW.h/Mm3・Pa和困难时期电耗为0.35kW・h/Mm3-Pa,小于对轴流式风机的规定电耗指标0.44kW・h/Mm3・Pa,符合节能要求。4、结合设计所选通风机以及控制设备的情况，调节工况点以采用改变叶轮转速为主，改变叶轮叶片安装角为辅的调节法。5、所选防爆轴流式主要通风机在各种工况下风机反转反风量均大于正常供风量的40％，符合《煤矿安全规程》规定。运行安全、可靠性分析1、矿井各生产时期通风设备均选用FBCDZ-6-N217(II)型防爆对旋轴流式通风机2台，其中1台运行，1台备用。备用通风机必须能在10min内开动。2、为了保证主要通风机房供电电源的可靠性，主要通风机采用双回路电源线路供电，其中一路工作，一路备用。当一回路出现故障或检修停止供电时，另一回路能够保证风机房全部设备的运行供电。主要通风机采用具有反转控制功能的变频器控制。3、主要通风机选用隔爆型电动机，并置电动机于通风机的隔流腔内，保证了风流与风机流道中含瓦斯的乏风相互隔绝，同时起到了散热导流作用，其风流管使电动机周围与大气想通，既增加了电动机的安全性能，又使电动机的热量散发到大气中，增加了通风机运行的安全性。4、矿井主要通风机房配备皮托管和风量、风压、风速检测仪等仪器仪表，对通风机的风量、风压、风速等运行参数进行检测，并将数据传至矿井调度室。井筒防冻该矿所在地区属亚热带温湿气候，区内年平均气温14.4℃，1月平均气温5.3℃,7月平均气温24.6℃,全年无霜期260〜280d。低于5℃温度年均不足30天，根据《煤炭工业矿井设计规范》13.7.2，本区域应属于非采暖区域。因此，在设计中不用采取井筒防冻措施。降温措施及设备选型矿井风温预测井下在+1690m高程气温为18.0℃~22℃,平均20℃。无地温异常现象。按国家有关规定，井下安全作业温度小于26℃，因此该矿地温属正常，不会受热害影响。矿井热量按如下公式计算：1、主要热源的总散热量计算：ZQ=Q十Q十Q十Q十Q十Q十QiWRYdht其他式中：ZQ,一风流从环境中吸收（放出）的热量总和，kW；Q—围岩散热，kW；WQ—热水水沟散热，kW；RQ—压缩热，kW；YQ—机电设备散热，kW；dQ—氧化散热，kW；hQ—人体散热，kW；t。甘枯一其它散热，kW。其他（1）围岩散热八L/t+t、Q=axFx(t—t—2)WLB2式中：a一巷道壁面向风流的放热系数，kw/m2.℃；FL—巷道壁面积，m2；tB一巷道壁面平均温度，m2；t1、t2——巷道的起点、终点风流温度，℃；q=0.05x8.2义[21-(20+24):2]=-0.5kwW(2)热水水沟散热矿井地温正常区，无热水散热，Q=0R(3)压缩热Q=GxAx(Z—Z)xEY12式中：G—风流的质量流量，kg/s；A—功热当量，9.81x10-3kJ/kg.m;Z1、Z2——风流的起点，起终标高；mE风流充吸收或放出热量系数，0.9，——Q=61.2x9.81x10-3x(1