矿井通风方案设计书

矿井通风设计第_节矿井通风系统的确定一、选择矿井通风系统的原则和基本要求（1） 每个矿井至少有二个通向地面的安全出口，井下每个水平到上一水平和每个采区至少有二个出口，并和通向地面的出口相连通。（2） 进风井口要避免污风尘土、炼焦气体、矸石、燃烧气体等侵入，回风井的设置地点必须在稳定的地质层且便于防洪的位置。（3） 箕斗井一般不作为进风井或回风井，皮带斜井部的兼作回风井，如果斜井的风速不超过4m/s，有可靠的降尘措施，保证粉尘浓度符合卫生标准，皮带斜巷可兼作进风井。（4） 所有矿井都要采用机械通风，主要通风机必须安装在地面。（5） 不宜把两个可以独立通风的矿井合并为一个通风系统，若有几个出风井，则自采区流动到各个出风井的风流需要保证独立；各工作面的回风进入采区回风道之前，各工作面的回风在进入回风水平之前都不能任意贯通；下水平的回风风流和上水平的进风风流必须严格隔开。在条件允许时，要尽量使进风井风量早分开。（6） 次用多台主通风机通风时，为了保证联合运转的稳定性，主进风道的断面不宜过小，尽可能减少公共风路、风阻。（7） 要充分注意降低通风费用，尽可能少用通风构筑物，同时重视降低基建费用。（8） 要符合采区通风和掘进通风的若干要求，要满足防止瓦斯、火、煤尘和水对矿井通风系统的特殊要求。二矿井通风方式的选择新建矿井多数是在中央并列式、中央分列式、两翼对角式和分区域式中选择并进行技术经济的比较。下面对这几种通风方式的特点及优缺点适用条件列表比较，见表4-1-1。方案一：中央并列式

主斜井、副斜井都位于井田上部边界，主、副井进风，斜井回风。方案二：两翼对角式进风井位于井田的中央，回风井设在井田两翼的上部边界。表4-1-1通风方式比较通风方式方案一中央并列式方案二两翼对角式通风阻力较小，内部漏风风路较小，增加了一个安全出口，短，阻力优工业广场没有较小，米主要通风机的空区的漏点噪音影响；从风较小，回风系统铺设比中央并防尘洒水管路列」式安全系统比较方便。性更好缺点建井期限略建井期限长，有时初期略长,有投资稍大时初期投

资稍大煤层倾角较煤层走向较大，井适小，埋藏较型较大，用浅，走向长度煤层上部条不大，而且瓦距地表较件斯、自然发火浅，瓦斯比较严重和自然发火严重的新矿井通过上述方案的比较，本井田只能考虑中央并列式通风。但考虑到井田走向长的缘故，提出了两种通风方案。即甲方案：采用中央并列式，乙方案：采用两翼对角式。甲乙两种方案对比（1） 通风方式对比1） 甲方案该方案采用中央并列式，抽出式通风，副斜井作为辅助进风井，主斜井主进风；回风斜井回风。中央风井大致位于井田中部、主斜井位于煤矿选煤厂附近、副斜井位于工业广场附近。先后需要掘进中央总回风巷、西总回风巷、南回风上山。该方案从井田地质储量出发六采区储量大，开采条件好。所以在设计时应该注意满足其通风的能力足够大。2） 乙方案该方案采用两翼对角式，抽出式通风。副井进风，中央边界风井回风。先后需要掘进总回风巷、回风上山、回风巷。杜家垣风井布置在一采区和二采区的中间；副井风井布置在中央上部采区。该方案的出发点是该矿综采机械化程度高，只有两个工作面同时生产，因此只要将风井位置布置在合理位置就可以足够的满足通风需要。（2） 甲乙方案技术对比1）甲方案

甲方案采用中央分列式抽出式通风，可以很快形成中央采区的回风系统。这样很大程度上提高了整个矿井的通风能力，同时提高了矿井抗灾能力，使通风系统简单可靠。因为本矿区第四系冲积层很厚，凿井需要特殊凿井法，因此在凿井上存在已定困难，原则上尽量少凿井凿小井。2）乙方案乙方案采用两翼对角式抽出式通风，同样可以很快形成中央采区的回风系统。但该方案延长了西一和西二采区的回风路线。因为该矿井设计的单位工作面产量高，整个矿井只需要两个工作面就可以了。所以通风系统本身就很简单。所以如示意图所示只要把西风井位置布置恰当了通风路线并不太长，而且可以足够满足矿井生产的需要。在施工技术上也需要采用特殊凿井法。对比结论：两种方案在施工技术上都需要特殊凿井法，以现在的技术是完全可行的。（3）甲乙方案安全性对比表4-1-3 安全性比较表通对风比通对风比系项统通风主风机工作阻力参数的合理分布性的合通风系统的抗灾性完备性理性系阻力甲统小、可以在所选通风系统具方土完分布风机的合理有很好的抗案整合理区域工作灾能力阻力系乙统稍可以在所选通风系统有方土大、风机的合理可靠的抗灾案完分布区域工作能力整合理对比结论：两种方案都可以形成完整的通风系统，甲的通风阻力比乙的稍小一点。两种方案都可以选到合适的风机。甲乙两种方案的抗灾能力都很可靠，相对而言甲的抗灾能力稍强一点。两种方案均可以达到安全可靠的通风系统。（4）甲乙方案经济对比1）设备购买经费对比根据《煤矿安全规程》每个风井必须配置两台风机，一台工作一台备用。因此甲方案需要6台风机，乙方案需要4台风机。设备购买经费对比如表4-1-4所示。

表4-1-4经费对比表对比方案数目单价（万兀/台）合计（万元）甲方案风机6100600乙方案风机41004002）建造费用对比建造费用对比如表4-1-5所示。表4-1-5 建造费用对比表对比项名称长度（m）单位长度造价（万兀/m）工程费（万元）甲方-案风井主斜井3040.9288副斜井2040.9207风井附属建筑回风石门750.322.5风井地面建筑150回风巷总回风巷29790.3893.7工程费合计（万）1849.2乙方案风井主斜井3200.9288副斜井2300.9207回风巷总回风巷14800.3444西专用回风巷26350.3790.5风井附属建巩回风石门500.315风井地面建筑100工程费合计（万）1844.5综合1、2两项对比可以得出甲方案需要2449.2万工程费，乙方案需要2244.5万工程费。从经济角度出发乙方案更合理。甲乙方案对比结论综合一二三项的方案对比，结合本矿井世纪情况和可行、安全高效、经济的原则，本次设计通风方案选用乙方案。二、主要通风机工作方法的选择新建矿井多数是在抽出式、压入式、和混合式中选择并进行技术经济的比较。下面对这几种通风方式的特点及优缺点适用条件列表比较，见表4-1-6。方案一：抽出式主要通风机安装在地面。方案二：压入式主要通风机安装在地面。方案三：混合式

主要通风机安装在地面。表4-1-6技术比较X程序号通风方法优点缺点方案一抽出式矿井主要进风巷无需安设风门，便于运输、行人和通风管理，当矿井主要通风机因故停止运转，井下风流压力提高，在短时间内可以防止瓦斯从采空区涌出，比较安全。容易将塌陷区内的有害气体吸入井下，当发生火灾时，如不及时改变风流方向可将有害气体抽到巷道中。方案二压入式该通风方法一般适用于低瓦斯矿井使用。矿井主要进风巷中要安设风门，使运输、行人不方便，漏风较大，通风管理工作比较困难。方案三混合式能产生较大的通风压力，通风系统的进风部分处于正压，回风部分处于负压，工作面大致处于中间状态，其正压或负压均不大，矿井内部漏风小。矿井使用的风机设备多，动力消耗大，通风管理复杂。表4-1-7经济比较X程序号通风方式风机台数价格（万）方案一抽出式2200方案二压入式2200方案三混合式4400方案对比结论综合一二项的方案对比，结合本矿井实际情况和可行、安全高效、经济的原则，本次设计通风机工作的方法选用抽出式。四、确定矿井通风容易时期和困难时期矿井在初期开采4#煤一采区时通风路径短，矿井总风阻较小，处于容易时期；当矿井后期在开采5#煤一采区时，工作面将在井田边界进行布置，这样加大了通风路径，使得矿井总风阻增加，导致矿井通风处于困难时期。第二节矿井风■计算与分配一,矿井风量计算采掘工作面4621综采工作面：（1）工作面用风A、按瓦斯涌出量计算：根据相关资质部门测量结果作为计算依据。q回=940x0.29%=2.73ma/minq尾=1379x1.1%=15.17ma/minQ回=100q回xk采=100x2.73x1.5=410ma/min。尾=q尾/2.5%xk尾=15.17/2.5%x1.5=910ma/min4621综米工作面所需风量为：。采=Q回+Q尾=410+910=1320ma/minB、按人员计算：Q=4N=4x(19x2)=152ma/min^按工作面气候条件计算：Q=60VS=60x1x9.1=546ma/minD、风速验算：V=Q/60S=1a20/60/9.1=2.42m/s0.25<2.42<4符合规程要求故：4621综采工作面1a20ma/min为宜。本工作面采用U+L型通风方法，为确保621专用排瓦斯巷，风速达到规定要求，瓦斯浓度降到2.5%以下，根据采掘现有条件，用624巷给621巷配风，确保安全生产。(2)4621尾巷配风：根据掘进时稀释瓦斯浓度变化情况，配650ma/min为宜。按风速验算：V=Q/60S=650/60x12=0.9m/s0.25<0.9<4符合要求故：4621尾巷配风650ma/min为宜。625、626综掘工作面A、 按瓦斯涌出量计算：根据623、624顺槽掘进测风量结果作为计算依据。q掘=1584x0.42%=6.65ma/min。掘=100qxk掘=100x6.65x1.4=931ma/minB、 按局扇吸风量计算：掘进选配FBNO7.1型，37KW的风机两台。。掘=2Q局+15S=2x650+15x12=1480ma/minC、 按人员计算：Q=4Nx4=4x13x4=208ma/minD、 风速验算：V=Q/60S=1480/60x12=2.06m/s0.25<2.06<4符合规程要求故本掘进取1480ma/min为宜2、机电硐室、水仓、绞车房(1)中央变电所、采区变电所根据机电峒室温度要求,中央变电所取180ma/min;采区变电所取180ma/min;(2)集中水仓A、 按瓦斯涌出量计算Q=100qxk=100x426x0.5%x1.3=277ma/min巷B、 按最低风速计算Q=15S=15x12=180m3/min故集中水仓风量取277m3/min为宜(3)218绞车房218绞车房，根据实际情况，可按巷道用风最低风速计算Q=15S=15x8=120m3/min故208绞车房取120m3/min为宜3、其它巷道用风：东上山运煤大巷按最低风速计算：Q=15S=15x14.8=222m3/min故：东上山运煤大巷风量为222m3/min东上山运料巷独头按最低风速计算：Q=15S=15x12=180m3/min故：东上山运料巷独头取180m3/min为宜。(3)专用回风巷独头按最低风速计算:Q=15S=15x14=210ma/min故：取210ma/min为宜。全矿井计划风量为：Q=(Q4621综采+Q配+Q综掘+Q峒室+Q巷)xK=(1320+650+1480+757+612)x1.2=4819x1.2=5783ma/min(96.4ma/s)备注：Q:风量V:风速，：断面N:工作面最多人数q掘：掘进工作面回风绝对瓦斯涌出量q回：回采工作面回风绝对瓦斯涌出量q尾：回采工作面尾巷绝对瓦斯涌出量k^：回采工作面回风瓦斯涌出量不均匀系数1.5采k尾：第二回风瓦斯涌出量不均匀系数1.5灯尸：掘进工作面瓦斯涌出量不均匀系数1.4掘k巷：巷道瓦斯涌出不均匀系数1.3k:矿井通风系数1.2二矿井风量分配（一） 、矿井风量分配方法，从矿井总风量中减去独立硐室，把剩余风量按矿井通风系数对各用风地点进行分配，最后剩余风量全部分配到掘进工作面1、 4621综采面：1584ma/min2、 4621尾巷：780ma/min3、 625、626掘进：1777ma/min4、 中央变电所：216ma/min5、 采区变电所：216ma/min6、 集中水仓：aa2ma/min7、 218绞车房：144ma/min8、 东上山运煤巷：266ma/min9、 东上山运料独头216ma/min10、 南专用回风巷独头：252ma/min（二） 、风速验算：1、 4621综采面：V=Q/60S=1584/60/9.1=2.9m/s0.25<2.9<4符合规程要求.2、 4621尾巷：V=Q/60S=780/60x12=1.08m/s0.25<1.08<4符合要求a、625、626掘进：V=Q/60S=1777/60x12=2.47m/s0.25<2.47<4符合规程要求第三节矿井通风阻力计算一、矿井通风阻力最大线路的选择矿井第一水平通风容易与矿井第二水平通风困难两个时期的通风系统立体示意图和矿井最大阻力路线根据矿井通风网络图可以得出各时期最大通风阻力路线。(1)通风容易时期副斜井-副井底-西运料巷一南运料巷-东上山进风巷-4621工作面-南专用回风巷-西专用回风巷-回风立井。用节点表示为：1—2—3—4—5—6—7—8—9—10—11—12—13—14—15—16—17—18-19-20。(2)通风困难时期副斜井—副井底—西运料巷—南运料巷—西下山进风巷—5601工作面—下山专用回风巷2—南专用回风巷—西专用回风巷—回风立井。用节点表示为1—2—3—4—5—6—7—8—9—10—11—12—13—14—15—16—17—18—19—20。各段通风阻力通风阻力计算公式：Hrf=aLUQ/S3式中，Hrf—巷道摩檫阻力；L、U、S一分别是巷的长度、周长、净断面积；Q一分配给井巷的风量；a—各巷道的摩擦阻力系数。根据前面设计巷道的长度、周长、净断面、巷道的支护方式查出a值，代入式，可以算出最大阻力路线内各井巷的通风摩擦阻力，通风容易时期的计算结果见表，通风困难时期见表。二计算矿井通风总阻力沿着风路，将各段的摩擦阻力累加，并考虑适当的局部阻力系数，即可分别算出通风容易时期和通风困难时期的井巷通风总阻力hrmin和hrmax。容易时期通风总阻力：hmin=1-15xZhrfmin困难时期通风总阻力：hrmax=1-2xIhrfma式中：1.15、1.2为考虑风路上有局部阻力的系数；〉hrfmin、才rfmax是矿井通风困难和容易时期的阻力之和。风井通风容易时期的总阻力：h.=1.15x3267.4=3758Pa

rmin风井通风困难时期的总阻力：hrmax=1.2x8361.4=10034Pa矿井通风难易程度分级矿井通风难易程度矿井总风阻(Ns2/m8)等级孔A(m2)容易<0.355>2中等0.355-1.4201~2困难>1.420<1

同德煤矿等级孔计算表矿井通风难程度风量Q(ma/s)总风阻h(Pa)计算公式等级孔A(m2)容易132.93758A=11^4h2.59困难79.910034A=1-1924h0.959.17X—IoLnrnrn9.rnx—IOCNW8.171:ornrnCNX—lrnCNocxix—ICN.rnx—Iwrnx—I9.X—lx—IE)n墓蚩似ox—loCN0LH9X—IoLnLnx—I00Z08Ln170CNE)_l60rn9919CNX—IIrnx—I(寸EMSNMOX—IxcuIW型IW型IW型IW型IW型XIW型ftto区ffistto区ffis加区驾廿出

加区驾廿出

掣i

掣i赛ttoftCNX—I

II

——ox—Iox—I——66——8Z—99——LHLn——寸寸——rnrn——CNICN——I盅凶ttoft12—134621工作面锚喷796356015.413—14622回风巷锚喷147449513.814—15622回风巷锚喷970481514.615—16南专用回风巷锚喷140515613.016—17西专用回风巷锚喷150542611.717—18西专用回风巷锚喷129593217.218—19回风大巷锚喷133613217.219—20回风立井锚喷212626220.2冈超1=52——33——44——55——66——77——88——91。——11——124t0®]^^is

is

is

is

HITEffil冥owl

HITEffil冥owl5。25。25601Zu-Tfrsl喜IB

割

割

割ax104zs2/m4)131129126176166309115104103L(m)u(m)2049・5474614734158418842784368454819・512.712.411.613.613.212.014.8132601613.6231796769614.6787615.41313—14503回风巷锚喷147817613.814—15503回风巷锚喷970962614.615—16下山专用回风巷锚喷1401175613.016—17南专用回风巷锚喷1501373811.717—18西专用回风巷锚喷1291601317.218—19回风大巷锚喷1331687517.219—20回风立井锚喷2121730520.2三、评价矿井通风难易程度据以上计算结果得，本矿井采用抽出式通风，设计风井在整个服务年限内通风阻力较小，矿井等级孔大于3，属于通风容易，风机运转平稳，通风都比较容易，吨煤通风成本低，比较经济，所选用的轴流式风机效率高，电耗少，用反风道反风安全可靠。每个采区工作面都有独立的通风系统，通风系统较为简单。本矿采用注氮防灭火技术有利于防止自然火灾，矿井抗灾能力强。通风安全设施：主要有风门、调节风门、防爆水棚、回风井井口防爆门、进风井井口防火铁门等。矿井采掘工作面独立通风，井下硐室实现了独立通风。矿井按规定进行反风实验和反风演习，符合煤矿安全规程规定。综上所述，矿井通风系统简单、合理、稳定，通风方式合理，配风满足需要，通风设施齐全有效，抗灾能力强。第四节矿井通风设备的选择一、主要通风机的选择选择通风选择通风机的基本原则1）通风机一般应满足第一水平各个时期的阻力变化要求，并适当照顾下一水平通风机的需要。当阻力变化较大时，可考虑分期选择电动机，但初装电机械的使用年限不宜小于10a。2）留有一定的余量，轴流式通风机在最大设计风量和风压时，叶片安装角度一般比最大允许使用值小5°，离心式通风机的转数一般不大于允许值的90%;通风机的服务年限内，其矿井最大和最小阻力的工作点均应在合理工作范围内；虑风量调节时，应尽量避免采用风硐闸门调节。矿井自然风压矿井进回风井的空气柱的容量差(容量差主要由温度差造成)以及高差和其他自然因素形成的压力差称为自然风压。当立井开采井什超过400m，它对矿井的主要通风机的工况点会产生一定的影响。因此，在设计中应考虑自然风压对主要通风机的影响。由科马洛夫公式计算自然风压：hN=P0H(1/T1-1/T2)(1+H/10000)/R式中：hN——自然风压，Pa；P0——井口地面大气压，Pa；R 矿井空气常数，干燥空气取287J/(kgk)，水蒸气气体常数R=461J/(kgk)；H 井深，m；T1——进风井平均温度，K；T2——回风井平均温度，K；其中P0=101325Pa同德矿：夏季进风井平均温度为 20^,回风井平均温度为28°C冬季进风井平均温度为-5C,回风井平均温度为10C夏季 hN=101325 x176 x ( 1/293-1/303 ) x(1+176/10000)/287=6.32冬季 hN=101325 x176 x ( 1/268-1/288 ) x(1+176/10000)/287=12.65选择通风机计算通风机风量由于外部漏风(即井口防爆门及主要通风机附近的反风门等处的漏风)，风机风量Qf应大于矿井风量Qm。Qf=Qmxk式中：Qf——主要通风机的工作风量，ma/s;Qm 矿井需风量，ma/s；k——漏风系数，取可k=1.1。则容易时期：Qf=1.1x84.54=92.99ma/s困难时期：Qf=1.1x133.2=146.52ma/s计算通风机负压和风阻对于采用抽出式通风的矿井来说，在计算矿井15年服务年限内通风容易时期和困难时期通风阻力的基础上，同时考虑进回风井之间自然风压的作用，计算主要通风机在通风容易时期和困难时期所需的负压七林和七哑。容易时期：hrf林="rf+七+匕式中：hrfmn——通风容易时期通风机所需负压，Pa；hf——通风容易时期矿井总阻力，Pa;h——局部阻力，Pa;dhN——夏季矿井自然风压，Pa。贝Uh^min=1710+285-6.32=1988.7Pa困难时期：hmax=h+hd+"n式中：匕—通风困难时期通风机所需负压，Pa；rfmaxh——通风困难时期矿井总阻力，Pa;rfh——局部阻力，Pa;dh——冬季矿井自然风压，Pa。Nh=2289+12.65=2301.7Pafsmax选择风机综上：通风机容易时期设计工况点为(92.99,1988.7)，困难时期设计工况点为(146.52,2301.7)；通风机在容易时期和困难时期的设计工况点很接近，因此风机可以选用的型号为。根据工况点选取FBCDZ-8-NO28B。主要通风机实际工况点参数见表，其特性曲线见图。主要通风机实际工况点参数静压静压扩散器风量静压全压轴功率输出功工况点效率噪声m3/spa KWKW率%dBKW179.72024.2057.1507.1363.9 71.884.3369172.52536.2567.2536.6437.7 81.685.1930146.53359.2301.3586.3492.3 81.086.32874 92.994116.1988.624.6382.8 61.387.3工况4210.83.5774279.64.6784319.50.49

0163.82941.4217.4284.4321.2969.631.5655.7660.2579.0351.9276.8218.1482.055.742.233.083.283.482.984.385.0通风机性能曲线图二顿机的选择按通风容易时期和困难时期分别计算出通风机的功率N,即电动机的功率。N="易kW易伊H1n=f难kW若N易>0.6，可只选一台电动机10否则要两台。彻机通风容易时期：风量Q=133.2m3/s，风压H=2050Pa，门=83%，由上述公式得n=300kW通风困难时期： 易1风量Q=84.54m3/s，总风压H=2650Pa四=82%，由上述公式得N难=330kWN300-易= =0.