矿井通风课程设计

中国矿业大学应用技术学院矿井通风与平安课程设计小组成员：设计题目新三矿120万t/a新井通风设计班级指导教师成绩日期目录TOC\o"1-2"\h\u249041矿井设计概况 1136261.1矿区概述及井田地质特征 1119701.2井田开拓 1250301.3巷道布置与采煤方法 2109672矿井通风系统拟定 398502.1通风系统拟定原那么和要求 3305892.2矿井通风方式的选择 480372.3矿井通风方案技术经济比拟 7252852.4矿井主要通风机工作方法 89063带区通风 9194553.1带区进、回风上山的通风系统 9286753.2回采工作面通风方式选择 10211774掘进通风系统设计 11106294.1掘进通风系统的设计原那么 1199314.2掘进通风方法选择 11283314.3掘进工作面所需风量计算 13189114.5掘进通风技术管理和平安措施 1725495矿井风量计算与分配 18220325.1矿井总风量的计算 1821405.2矿井风量分配 21250645.3风速验算 2298436矿井通风阻力计算 2330006.1通风阻力的计算原那么 24233376.2通风容易时期和困难时期确实定 24264396.3矿井通风阻力计算 27110226.4矿井通风总阻力 29248327矿井通风设备选型 30200357.1矿井通风设备选型要求 30246767.2矿井自然风压 31181057.3通风机选择 31323207.4电动机选择 3356387.5矿井主要通风设备要求 34229947.6通风附属装置及其平安技术 35231768矿井通风费用概算 36275918.1吨煤通风电费 36222298.2通风设备的折旧费和维修费 37282818.3专用通风巷道的维护费 38157658.4通风员工工资费用 38278668.5吨煤通风本钱 38115689结论 3821993参考文献 391矿井设计概况1.1矿区概述及井田地质特征1〕矿区概述峰峰集团新三矿位于河北省邯郸市西南部，隶属邯郸市峰峰矿区管辖。矿井北以技术边界与泉头井田相邻；南至F26号断层与梧桐庄井田分界；西至技术边界与三矿井田相隔；东至F8号断层与九龙矿相望。井内的气象参数按表1所列的平均值选取。表1空气平均密度一览表季节地点进风井筒〔kg/m3〕出风井筒〔kg/m3〕冬1.181.16夏1.251.202〕井田地质特征井田南北平均长4.9km，东西平均宽3.7km，井田面积18.13km2。3〕煤层特征本矿井可采煤层有2煤层，其煤层平均厚度为4.2m，具体参见图1综合地质柱状图。根据精查地质报告的瓦斯地质资料，新三矿瓦斯绝对涌出量32m3/min，相对涌出量10.82m3/t，因此，本煤层按高瓦斯煤层设计。据煤芯煤样爆炸性实验：煤尘爆炸指数9.74%,不具有爆炸危险性。据煤芯煤样测定结果，本煤层都没有自然发火倾向。煤层自燃等级属于不易自燃。1.2井田开拓1〕井田境界与储量矿井地质资源量：2#煤110.55〔Mt〕，矿井工业储量108.34〔Mt〕，矿井可采储量80.63〔Mt〕，本矿井设计生产能力为120万t/年。工业广场的尺寸为300m×400m的长方形，工业广场的煤柱量为335(万t)。2〕矿井工作制度、设计生产能力及效劳年限本矿井设计生产能力按年工作日330天计算，“三八”工作制，即二班生产，一班准备，每班净工作时间为8小时，净提升时间为16小时。本矿井的设计生产能力为120万吨/年,矿井效劳年限为51.69年。图1综合地质柱状图3〕井田开拓工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中央。根据工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为12公顷，形状为矩形，长边平行于井田走向，长为400m，宽为300m。选用立井单水平开拓暗斜井延深，一水平划分为两个带区，二水平划分为四个带区。井底车场为梭式车场，井口标高为+166m。立井井口设在井田中央即井田储量中央，一水平布置三条主要运输岩石大巷，二水平采用暗斜井延深至-370m水平后，设置二条主要运输巷、一条回风巷，两条运输大巷均布置在煤层底板岩石中，回风大巷在煤层中沿煤层地板走向布置。主副井井筒设在井田中央靠近煤层的上部。设主副井、风井各一个。矿井通风方式为中央并列式，主、副井进风，回风井回风，通风机工作方式为抽出式。1.3巷道布置与采煤方法1〕带区巷道布置及生产系统设计首采带区〔一带区〕位于井田北翼，大巷西部。开拓巷道布置三条大巷，三条大巷采用两进一回的通风方式。工作面采用”U”型通风，分带运输斜巷出煤兼进风，与带区运输大巷、轨道大巷相连，分带回风斜巷运料兼回风，与带区回风大巷相连。上分带运输斜巷与下分带回风斜巷间距12m。三条大巷之间间距30m。两侧留设30m保护煤柱。首采带区走向长度1600米，倾向平均2080米，煤层厚4.2m，倾角6～10°，属近水平煤层或缓斜煤层。由于煤层较厚，采用综合机械化采煤法。根据《煤炭工业设计标准》规定：综采工作面长度一般不小于150m。但结合本矿井的实际情况，带区工作面的长度为175m可以满足产量的要求，又因设备技术先进，故确定带区工作面的长度为180m。各条带之间留设12m保护煤柱，采用双巷掘进的方法掘进回采巷道。根据新三矿煤层的赋存条件，适宜建设高产高效矿井，因此本设计采用一矿一面达产。开采首带区时，在其相邻北侧开掘准备及回采巷道，为工作面接替做好准备。待首采带区一分带全部采完后，相邻北侧分带工作面已经准备出来，可以投入生产，依次类推。因此，设计的工作面接替顺序为顺采。2〕采煤方法主采煤层选用综采开采工艺，倾斜长壁全部垮落一次采全高的采煤方法。工作面的推进方向确定为后退式。根据工作面的关键参数选用配套设备：液压支架ZZ4000/18/38、，ZC186—ZZ38的采煤机、刮板输送机SGZ—764/264A、SZB-764/132型转载机、PCM110型破碎机、SSJ1000/2×160型带式输送机。采煤机截深0.6m，其工作方式为双向割煤，追机作业，工作面端头进刀方式。工作面用先移架后推溜的及时支护方式。3〕回采巷道布置工作面回采巷道采用单巷布置；两斜巷设计均为矩形断面，采用沿空掘巷施工。采用1000mm宽的胶带输送机运煤；无极绳绞车斜巷运料、运设备；辅助运输巷铺设轨道，通过设备车辆。4〕局部井巷特征参数表2局部井巷特征参数〔其他井巷参数自行设计、计算或在相关图纸上提取〕井巷名称长度(m)断面〔m2〕周长〔m〕副井33.1720.41井底车场15.615轨道大巷15.615带区车场15.615分带进风斜巷15.615分带运输斜巷13.215.2工作面19.3217.6分带轨道斜巷13.215.2回风道13.215.2回风大巷15.615矿井回风石门15.615风井19.6315.72矿井通风系统拟定2.1通风系统拟定原那么和要求1〕通风系统拟定原那么拟定矿井通风系统应严格遵循平安可靠、投产较早、出煤较多，通风基建费用和经营费用之总和最低以及便于管理。矿井通风网络结构合理：集中进回风线路要短，通风总阻力要小，多阶段同时作业时，主要人行运输巷道和工作点上的污风不串联。(1)内外部漏风少。(2)通风构筑物和风流调节设施及辅助通风机要少。(3)充分利用一切可用的通风井巷，使专用通风井巷工程量最少。(4)通风动力消耗少，通风费用低。2〕通风系统拟定根本要求〔1〕每个矿井和阶段水平之间都必须有2个平安出口。〔2〕进风井巷与采掘工作面的进风流的粉尘浓度不得大于0.5mg/m3。〔3〕新设计的箕斗井和混合井禁止作进风井，已作进风井的箕斗井和混合井必须采取净化措施，使进风流的含尘量符合上述要求。〔4〕主要回风井巷不得作人行道，井口进风不得受矿尘和有毒有害气体污染，井口排风不得造成公害。〔5〕矿井有效风量率应在60%以上。〔6〕采场、二次破碎巷道和电耙道，应利用贯穿风流通风，电耙司机应位于风流的上风侧，有污风串联时，应禁止人员作业。〔7〕井下硐室和炸药库，必须设有独立的回风道。〔8〕主要通风机一般应设反风装置，要求10min内实现反风。2.2矿井通风方式的选择1〕选择通风方案的因素选择通风方式应根据矿井的实际情况，结合各种通风方式的特点及使用条件，并考虑以下两种因素：(1)自然因素：煤层赋存条件、埋藏深度、冲击层深度、瓦斯等级。(2)经济因素：井巷工程量、通风运行费用、设备装备费用。2)矿井通风方案矿井通风方式根据回风井的位置的不同,可分为中央并列式、中央分列式、两翼对角式、采区式和混合式通风方式，以下为前四种方案的示意图。方案一：中央并列式风井主副井都位于中央工业广场上，副井进风，风井回风，如图2.1。图2.1中央并列式通风方式1——主井2——副井3——运输大巷4——回风大巷5——回风石门方案二：中央分列式两回风井位于井田边界的两翼，副井进风，风井回风，如图2.2。图2.2中央分列式通风方式1——主井2——副井3——运输大巷4——回风大巷5——回风石门方案三：两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，如图2.3。图2.3两翼对角式通风方式1——主井2——副井3——运输大巷4——回风大巷5——回风石门方案四：采区式通风方式每一个分区域均设置进风井及回风井，构成独立的通风系统，如图2.4。图2.4采区式通风方式1——主井2——副井3——运输大巷4——回风石门3〕通风方式的选择各种通风方式的特点、优缺点及适用条件进行比照，见表2.1。表2.1各种通风方式比照类型通风系统适用条件及优缺点中央式中央并列式进风井与回风井沿井田走向及倾斜均大致并列于井田的中央，两井底可以开掘到同一水平，也可将回风井只掘至回风水平〔一般适用于较小型矿井〕。投产初期暂未设置边界平安出口，煤层倾角大，走向长度不长〔一般小于4km〕，埋藏深，而且瓦斯、自然发火不严重的矿井。1.初期投资少，出煤快，采区生产集中，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.便于井筒延伸，为深部通风提供有利条件；4.风流折返流动路线长，通风阻力大，且进出风井之间的漏风较大，通风费用高；5.工业场地风机噪音大。中央分列式进风井大致位于井田走向中央，回风井大致位于井田浅部边界沿走向的中央，在倾斜方向上两井相隔一段距离，回风井的井底高于进风井的井底煤层倾角较小，埋藏较浅，走向长度不大而瓦斯和自然发火较严重的矿井。1.与并列式相比，这种方式较平安，2.建井期两井深部延伸，通风不困难，风流路线短，风阻小；内部漏风小，有利对瓦斯、自然发火的管理。3.工业广场没有噪音和污风的污染，回风井系统设备防尘管理比拟方便。4.多一个风井场地，压煤较多对角式两翼对角式进风井大致位于井田走向的中央，回风井位于沿浅部走向的两翼附近〔沿倾斜走向的浅部〕。如果只有一个回风井，且进、回风分别位于惊天的两翼称为单翼对角式。适用于走向长度较大〔一般大于4km〕，井田面积大，产量高，煤层上部距地表浅，瓦斯和自然发火严重的矿井。1.由于风流路线较短，阻力和漏风小，所以各采区风阻比拟稳定；2.矿井总风压稳定，工业广场不受污染，比中央分列式平安性更好；3.但初期投资较大，建井期较长，管理相对分散，发生事故时反风较困难。注：对有瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出矿井，应采用对角式的通风系统。分区对角式通风井大致位于井田走向的中央，每个采区各有一个回风井，无总回风巷。适用于煤层距地表浅，地表上下起伏较大，无法开采浅部总回风巷，而且表土层没有沙层，便于开掘小风井。1.各分区与独立的通风线路，互相不影响而且通风阻力小，建井工期段；2.利于平安生产；分区风井多，占场地多，通风机管理分散。注：对有瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出矿井，应采用对角式的通风系统。混合式混合式进风井与回风井有3个以上井筒，有中央并列式和对角式混合、中央并列和分列式混合、中央分列式和对角式混合等适用于走向距离很长以及老矿井的深部开采与扩建；多煤层、多井筒、多水平开采，有利于矿井分区分期投资；大型矿井井田范围较大，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，或地表上下起伏较大，无法开凿浅部的总回风道。在开采第一水平时，只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，亦有采用此方式对有瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出的矿井应采用分区通风系统此外，还适用于高瓦斯矿井和具有一定条件的大型矿井分区回风各分区有独立的进回风井系统。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线路，互不影响，便于管理2.建井工期短3平安生产好4分区进风井多，需增加风井场地，通风机管理分散2.3矿井通风方案技术经济比拟1〕技术比拟由于该矿为高瓦斯矿井,煤层不具有自燃倾向性且煤层走向长度较大,通过初步的技术比拟,方案一和方案三比方案二和方案四有更明显的优势。2〕经济比拟方案一和方案三两通风方案的经济主要从巷道开拓工程量、费用及巷道维护费用、通风设施购置费用和通风电费等方面考虑，巷道开拓及维护费用只比拟两个方案中不同或多出的局部，相同局部不作比拟。(1)井巷掘进费用比拟中央并列式：方案工程两翼对角式中央并列式工程工程工程量〔m〕单价〔元/m〕费用〔万元〕工程量〔m〕单价〔元/m〕费用〔万元〕回风大巷5523.4840002209.3924271.3340001708.532回风井1054.56100001054.56527.2810000527.28合计3263.9522235.812(2)井巷维护费用比拟方案工程两翼对角式中央并列式工程工程工程量〔m〕单价〔元/m〕费用〔万元〕工程量〔m〕单价〔元/m〕费用〔万元〕回风大巷5523.489049.714271.339038.44回风井1054.5612012.66527.281206.33合计62.3744.77(3)通风设施购置费用比拟方案工程两翼对角式〔万元〕中央并列式〔万元〕通风设备费250×2250(4)通风总费用比拟方案工程两翼对角式〔万元〕中央并列式〔万元〕井巷掘进费3263.952235.81井巷维护费62.3744.77通风设备费500250总费用3826.322530.58从上表中可以看出，中央并列式在经济上要优于两翼对角式。综合技术和经济两方面的比拟，总体上中央并列式通风方式优于两翼对角式通风方式，故本矿井采用中央并列式通风系统。2.4矿井主要通风机工作方法空气之所以能在矿井巷道中流动，是因为分流的始末点间存在能量差，假设这种能量差有通风机提供，那么称为机械通风；假设是由矿井自然条件产生的，那么称为自然通风。但自然风压一般较小且随季节变化，难以满足矿井通风的要求，因此《煤矿平安规程》第一百二十一条规定：矿井必须采用机械通风。按通风机的工作方式将矿井通风系统分为压入式、抽出式、抽压混合式3类，其使用条件和优缺点分析见表2-6。表2.6通风方式比拟通风方式优点缺点适用条件及优缺点抽出式1．井下风流处于负压状态，当主要通风机因故障停止运转时，井下的风流压力提高可能使采空区瓦斯涌出量减少，比拟平安。2．漏风量小，通风管理较简单。3．与压入式比拟，不存在过度到下水平时期通风系统和风量变化的困难。当地面有小窑塌陷区并和采空区沟通时，抽出式会把小窑积存的有害气体抽到井下使有效风量减少。是当前通风方式的主要形式，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。压入式能用一局部回风把小窑塌陷区的有害气体压到地面。1．进风线路漏风大，管理困难。风阻大、风量调节困难。2.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。3.通风机使井下风流处于正压状态，当通风机停止转动时，风流压力降低，又可能使采空区瓦斯涌出量增加。低瓦斯矿的第一水平，矿井地面比拟复杂，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混合式可产生较大的通风，能适应大阻力矿井需要压力。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伸或改建的低瓦斯矿井。根据精查地质报告的瓦斯地质资料，井田中各煤层沼相对瓦斯涌出量10.82m3/t，属高瓦斯矿井；又根据鉴定结果，2#煤煤尘不具有自燃倾向性且矿井为中型矿井，而通风机的抽出式工作方式有漏风量少和通风管理简单，不存在过渡到下水平时期通风系统和风量变化的困难等优点，所以选择通风机的工作方式为抽出式。3带区通风带区通风系统是矿井的根本组成局部，它包括带区进回风和工作面进回风巷道的布置方式，带区通风路线的连接方式以及采区通风设备的和通风构筑物的设置等根本内容。它主要取决于带区巷道布置和采煤方法，同时要满足通风的特殊要求。在通风系统中，要能保证采区风流的稳定性，尽量防止角联风路，尽量减少采区漏风量，并有利于采空区瓦斯的合理排放及防止采空区浮煤自燃，新鲜风流在风路上被加热和污染的程度小，回采工作面和掘进工作面都应该独立通风。带区布置独立的回风道，实行分带通风。带区通风系统既要保证质量，平安可靠，又要经济合理。带区通风系统的合理与否不仅影响采区内的风量分配，发生事故时的风流控制，工作面的平安生产，而且影响到全矿的通风质量和平安状况。3.1带区进、回风上山的通风系统两种通风方式比拟工作面运料斜巷进风，新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热影响，运料斜巷的绞车房易于通风。工作面运输斜巷进风，由于风流方向与运煤方向相反，易于引起煤尘飞扬，运输煤炭释放大量瓦斯，可使进风流的煤尘和瓦斯浓度增大，影响工作面的平安卫生条件；输送机设备所散发的热量，使风流温度增高。此外须在运料斜巷的下部车场内安设风门，此外运输矿车来往频繁，需要加强管理，防止风流短路。该矿井各煤层均无煤尘爆炸危险，各煤层均属不自燃发火煤层，所以没有太大的平安隐患。因此在该矿井的设计中两种通风方式都可以使用，一般采用工作面运输斜巷进风。3.2回采工作面通风方式选择采煤工作面通风系统要求〔1〕回采工作面与掘进工作面都应独立通风。〔2〕风流稳定。在矿井通风系统中，回采工作面分支应尽量防止处在角联分支或复杂网络的内联分支上；当无法防止时，应有保证风流稳定的措施。〔3〕漏风少。应尽量减小回采工作面的内部及外部漏风，特别应防止从外部向回采工作面的漏风。〔4〕回采工作面的调风设施可靠。〔5〕保证风流畅通。1〕长壁采煤工作面的通风方式工作面的通风方式视瓦斯涌出量、开采工作条件和开采技术而异，按工作面进回风巷的数量和位置，可分为U形、Y形、E形、W形、Z形等通风方式，其中U形应用最为普遍。表3.1回风工作面主要通风系统比拟通风系统示意图优缺点及适用条件U型在采区后退式回采方式中,这种通风方式具有风流系统简单、漏风小等优点，但风流线路长，变化大，工作面上隅角易积聚瓦斯，工作面进风巷一次掘进，维护量大，这种通风方式，如果瓦斯不太大，工作面通风能满足要求，即可采用。Y型当采煤工作面产量大和瓦斯涌出量大时，采用这种方式可以稀释回风流中的瓦斯。对于综采工作面，上下平巷均进新鲜风流有利于上下平巷安装机电设备，可以防止工作面上隅角瓦斯聚集及保证足够的风量。这种通风方式使用于瓦斯涌出量大的工作面，但需要边界准备专用回风巷上山，增加了巷道掘进、维护费用。“U”型通风系统布置方便，通风简单，工作面可采用后退式回采。上、下顺槽在煤体中维护，漏风量小，风流流动为上行方向，上、下顺槽布置于煤体中，漏风量小；瓦斯自然流动方向和风流方向一致，有利于较快降低工作面瓦斯浓度。开掘井巷费用低，同时结合煤层的储存形式，本设计在回采工作面应用“U”型通风系统。4掘进通风系统设计开掘井巷时，为了稀释和排除自煤〔岩〕体涌出的有害气体、爆破产生的炮烟和矿尘以及保持良好的气候条件，必须利用其他动力对掘进工作面进行不间断的通风，该矿井设计达产时，配备两个掘进头。4.1掘进通风系统的设计原那么〔1〕矿井和采区通风系统设计应为掘进通风创造条件。〔2〕掘进通风系统要平安可靠、经济合理、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〕压入式通风宜采用柔性风筒，抽出式宜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。4.2掘进通风方法选择向独头掘进巷道进行通风的方法按照动力形式不同，可分为局部通风机通风、矿井全压通风和引射器通风。由掘进通风系统的设计原那么，采用局部通风机通风的掘进通风方式。局部通风机通风方式利用局部风机做动力，通过风筒导风的方法，是目前掘进通风的主要的方法。局部通风机的常用通风方式有压入式、抽出式和压抽混合式。局部通风机通风的三种通风方式布置方式、优缺点见下表4-1。表4.1掘进头通风方式及其优缺点局部通风机通风方式布置方式示意图优缺点适用条件压入式1.压入式通风时，局部通风井巷及其附属电器设备布置在新鲜风流中，污风不通过局部通风机，平安性好。2.压入式通风风筒出口风速和有效射程均比拟大，可防止瓦斯层状聚集及提高散热效果。3.压入式通风时，污风沿井巷缓慢流动，掘进巷道越长，排污风俗越慢，受污染时间越久。4.压入式通风可采用柔性风筒，其本钱低，质量轻，便于运输。当以排除瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进通风。抽出式1.抽出式通风时，喊瓦斯的污风通过局部风机，假设局部风机防爆性出现问题，那么非常危险。2.抽出式通风有效吸程小，掘进施工中难以保证风筒吸入口到工作面的距离在有效吸程之类，抽出式风量少，工作面排污风所需时间长，速度慢。3.抽出式通风时，巷道壁面涌出的瓦斯随风流流向工作面，平安性差。4.抽出式通风时，新鲜风流沿巷道进入工作面，整个井巷空气清新，劳动环境好。5.抽出式通风的风筒承受负压作用，必须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒，本钱高，质量大，运输不便。当以排除粉尘为主的井巷掘进通风。压抽混合式1.混合式通风兼有压入式和抽出式两者优点。2.混合式通风的主要的缺点是降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量。3.容易出现循环风。大断面长距离岩巷掘进通风。本矿井因是带区布置，较三条大巷的岩巷掘进量，区段巷道的煤巷掘进量大，因此掘进通风主要煤巷的掘进通风，对应上述三种掘进通风方式的优缺点及使用条件，我们选定压入式局部通风机通风方式。4.3掘进工作面所需风量计算每个独立通风的掘进工作面实际需要风量，应按照瓦斯或者二氧化碳涌出量、炸药用量、局部风机实际吸风量、风速和人数等规定要求分别进行计算，并取其中最大值。1〕按压入式通风方式通风时〔4-1〕式中：—采用压入式通风时，稀释、排出掘进巷道炮烟所需风量，；A—为同时爆破的炸药量，；最大为6.5；S—掘进巷道的净断面积，；15.60；L—从工作面至炮烟浓度稀释至平安浓度的距离，可用下式计算，那么，L=400×6.5/15.60=166.67mt—掘进巷道的通风时间，一般取20-30，这里取20。2〕按瓦斯涌出量计算根据《矿井平安规程》规定，按工作面回风风流中沼气的浓度不得超过1%的要求计算，即：〔4-2〕式中：—掘进工作面实际需风量，；—该掘进工作面瓦斯的平均绝对涌出量，5；—该掘进工作面的瓦斯涌出不均衡的风量系数，根据实际观测1.5—矿井瓦斯抽放率，为80%。工作面需风量：3〕按人数计算按每人每分钟所需风量和掘进工作面的最多人数计算工作面所需风量计算：〔4-3〕式中：4—每人每分钟供应4的规定风量，；N—该掘进工作面同时工作的最多人数，取40人。故连采机掘进工作面风量：4〕按炸药量计算岩石大巷的掘进一般采用炮掘，所以风量计算要按照炸药量计算：〔4-4〕式中：25—使用一千克炸药的供风量，；A—该掘进工作面一次爆破所使用的最大炸药量，取6.5。由以上四种方法计算的掘进巷道所需风量最大值为：5〕按风速进行验算〔1〕按《煤矿平安规程》规定煤巷掘进工作面的风量满足：式中：S为煤巷掘进巷道断面积，13.2；由风速验算可知，不符合风速要求。根据配风经验取300。〔2〕按照《煤矿平安规程》规定岩巷掘进工作面的风量满足：式中：S为岩巷掘进巷道断面积，15.60；按照以上方法1、3、4可以计算出岩巷掘进最大需风量180，不满足风速验算要求。4.4掘进通风设备选型1〕风筒选择的原那么：选用风筒要与局部通风机选型一并考虑。原那么是：(1)风筒直径能保证最大通风长度时，局部通风机供风量能满足工作面通风的要求。(2)风筒直径主要取决于送风量及送风距离。2〕风筒的选择因我们选择的是压入式通风，所以我们选择的是柔性风筒，掘进通风的柔性风筒有帆布、胶布、人造革等，柔性风筒重量轻，易于储运和搬运，连接和悬吊比拟方便，胶布和人造革风筒防水性能好，且胶布风筒造价比拟低，因此原那么胶皮风筒，其具体参数见表4.2。表4.2胶皮风筒参数风筒类型风筒直径〔〕接头方法百米风阻节长壁厚风筒质量胶皮风筒1000双反边2301.24.0(1)风筒风阻风筒的风阻包括摩擦风阻和局部风阻，由其百米风阻值得风筒风阻为：式中：—风筒长度，取；—风筒百米风阻，取那么：(2)风筒的漏风率柔性风筒的漏风风量备用系数值可用下式计算：〔4-5〕式中：—柔性风筒的漏风风量备用系数；—局部通风机的供风量，；—风筒末端的风量，；—风筒100m长度的漏风率，取0.5%，百米漏风率可以从表4.3中查取；—风筒总长度，m。表4.3柔性风筒百米漏风率风筒接头类型风筒100m漏风率%胶接0.1~0.4多反边0.4~0.6多层反边插接3.0512.8那么：3〕局部通风机选型〔1〕局部通风机工作风量〔4-6〕式中：—风筒的漏风风量备用系数，根据上面计算为；—掘进工作面所需风量，；那么局部通风机工作风量为：。〔2〕局部通风机工作风压压入式局部通风机工作全风压为：〔4-7〕式中：—局部通风机工作全风压，；—风筒总风阻，根据上面计算取；—局部通风机工作风量，根据上面计算为；—掘进工作面所需风量，根据上面计算为—空气密度，—风筒直径，。那么局部通风机的工作风压为：局部通风机的选择局部通风机分为轴流式和离心式两种，轴流式通风机具有体积小，便于安装和串联运转，效率高等优点。根据上述计算所得的局部通风机风量和工作全风压选取型矿用防爆压入式对旋轴流式局部通风机，主要技术参数如表4.3表4.4型矿用防爆压入式对旋轴流式局部通风机主要技术参数型号规格功率风量全压最高全压效率噪声4.5掘进通风技术管理和平安措施〔1〕保证工作面有足够的新鲜风流=1\*GB3①局部通风机通风时，无论是工作和交接班都不准停风或减少风量。=2\*GB3②提高有效风量。应减少导风设施的漏风，减低导风设施的风阻，要采用接头严密漏风小的反边接头法，及时修补风筒和堵补风筒针眼，选用大直径风筒，提高设备的安装质量。〔2〕保证局部通风机的平安运转=1\*GB3①局部通风机必须有专人负责管理，局部通风机和启动装置必须装在进风道中，距回风口不小于10m，局部通风机吸风量必须小于全风压供应该处的风量，以免发生循环风。=2\*GB3②防止局部通风机电动机烧坏，采用QC83-80型磁力启动器。=3\*GB3③局部通风机和机电设备须配有延时风电闭锁装置。=4\*GB3④安设瓦斯自动检测报警断电装置，局部通风机应采用双回路供电，以保证局部通风机连续运转。〔3〕局部通风机的管理工作，主要是保证局部通风机平安正常运转，减少漏风，降低风筒阻力，提高工作面的有效风量，加强局部通风机管理及检查。5矿井风量计算与分配5.1矿井总风量的计算矿井总风量是井下各个工作地点的有效风量和各条风路上的漏风的总和。本设计采用按实际需要由里往外细致配风的算法。生产矿井总进风量按以下要求分别计算，并取其中的最大值。1)按井下同时工作的最多人数计算：式中：——井下同时工作的最多人数，700人；——矿井通风系数，一般可取1.2～1.25，本设计取1.25。本矿井井下同时作业的最多人数为700人，那么〔〕2)按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算：首先计算出各用风地点的风量，再乘以一定的系数，得出总风量。即：式中：——回采工作面所需风量之和，；——掘进工作面所需风量之和，；——备用工作面所需风量之和，；——独立通风硐室所需风量之和，——其他巷道所需风量之和，——矿井通风系数，抽出式矿井取1.2～1.25，本设计取1.25。〔1〕回采工作面的需风量回采工作面用风量应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别计算，然后取其中的最大值。①按瓦斯涌出量计算：根据《规程》规定，按采煤工作面回风流中瓦斯浓度不超过1%的要求计算，公式如下：式中：——第个回采工作面需风量，；——回采工作面回风流中的平均瓦斯绝对涌出量，6——瓦斯涌出不均衡系数，取1.5；②按工作面温度选择适宜的风速计算采煤工作面应有良好的气候条件，其进风流气温和风速应符合表5.1的要求，由煤矿《规程》规定，井下采掘工作面的气温须不高于26。那么取该矿工作面气温为25。采煤工作面风速取。表5.1采煤工作面温度与对应风速调整系数Kap采煤工作面空气温度()采煤工作面风速(m/s)配风调整系数〔Kap〕<180.3～0.80.9018～200.8～1.01.0020～231.0～1.51.00～1.1023～261.5～1.81.10～1.2526～281.8～2.51.25～1.428～302.5～3.01.4～1.6回采工作面实际需风量按下式计算：，式中：——第个回采工作面风速，；——第个采煤工作面的平均断面积，为19.32。〔〕③按工作面同时作业人数就算：，式中：——采煤工作面同时工作的最多人数，综采工作面一般为40人；4——每人最少需要的风量，〔〕综上所述，回采工作面的需风量取最大值为2087④按风速进行验算：按最低风速验算，各个采煤工作面的最低风量〔〕：，按最高风速验算，各个采煤工作面的最低风量〔〕：，那么综采工作面：按最低风速验算：按最高风速验算：可见回采工作面的需风量取为满足要求，该矿井只有一个综采工作面即可达产，那么〔2〕掘进工作面的需风量本设计采区达产时，配备4个煤巷掘进头，其中2个用于带区运输平巷掘进和带区运料平巷掘进，2个用于备采工作面的准备。2个岩巷掘进头，一条辅助运输大巷，一条胶带回风大巷。由前面计算可知煤巷掘进单位需风量为300，岩巷掘进单位需风量为250。那么〔3〕备用工作面所需风量备用工作面的需风量通常取与之产量相同的回采面风量的一半。当采区风量不富裕时也可按工作面不积聚瓦斯为原那么配风，但工作面风速不应小于15。本设计矿井采用第一种，即为与之产量相同的回采面风量的一半：而矿井设一个备用工作面，那么〔4〕各硐室的需风量①火药库：②绞车房：③变电所：中央；采区④充电硐室：⑤机电泵房：〔5〕其他巷道所需风量之和其他巷道需风量主要指对行人斜巷和维护巷道的实际配风量，按经验取回采面、掘进头、硐室风量之和的5%，即〔6〕确实定是矿井漏风系数是反映井下通风构筑物及通风管理水平的一个综合性指标，矿井采用中央并列式通风，由表5.2可以查。表5.2矿井通风系数表通风方式Km取值中央并列式1.20～1.25中央分列式或混合式1.15～1.20对角式或分区式通风1.10～1.15综上所述，按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算得矿井所需风量总和为：5.2矿井风量分配1)分配原那么①各用风地点风量按前述分配。②对于掘进工作面风量，一般根据巷道断面的大小，送风距离，煤岩巷三个因素并按所选拒不通风机性能供风。③井下火药库，变电所，绞车房应单独供风。④分配的风量，各巷道的瓦斯和有害气体的浓度，应根据《规程》要求，不得超过规定限度。2)分配方法①根据矿井总风量按带区布置分配的用风量。②从总风量中减去，余下的风量与漏风量按带区的产量比例进行分配。此局部风量可作为带区内增加新的用风地点或带区接替所需要保存的人行巷和维护巷道用风。3)具体风量分配〔见表5.3〕表5.3风量分配表通风地点数量单位需风量〔m3/min〕总风量〔m3/min〕回采工作面120872087备用工作面11043.51043.5掘进头煤巷43001200岩巷2250500硐室变电所2100/80180绞车房280160火药库1100100充电硐室1150150机电泵房18080∑Q其他241.5总计5742总风量〔包含K〕6316.25.3风速验算根据每条巷道的分风量和巷道的断面积，求出每条巷道内的实际风速，然后与规程规程规定的各类巷道的最大和最下允许风速进行比拟，如果不超限，说明所取风量满足要求。各种巷道的事宜风速表5.4和5.5所示。表5.4巷道适宜风速序号巷道名称适宜风速〔m/s〕1运输大巷、主石门、井底车场4.5～5.02回风大巷、回风石门、回风平硐5.5～6.53采区进风巷、进风上山3.5～4.54采区回风巷、回风上山4.5～5.55采区运输巷、胶带输送机中巷3.0～3.56采煤工作面1.5～2.5表5.5其他各类巷道适宜风速井巷名称允许风速〔m/s〕最低最高无提升设备的风井和井筒-15专为升降物料的井筒-12风桥-10升降人员和物料的井筒-8主要进、回风巷道-8架线电机车巷道1.08运输机巷道、采区进、回风巷道0.256回采工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷0.254掘进中岩巷0.154其他人行巷道0.15-各巷道的实际风速见矿井井巷风速计算表〔表5.4〕，与巷道适宜风速进行比拟，如表5.6，在其范围内，故风速符合要求。表5.6巷道风速验算结果序号巷道名称净断面积风量风速校核SQVm2m3/minm/s1副井井筒33.176316.23.17V<8m/s,满足要求2井底车场15.66316.26.75V<8m/s,满足要求3轨道大巷15.66316.26.75V<8m/s,满足要求4带区车场15.64663.84.98V<6m/s,满足要求5带区运料平巷15.63569.53.81V<6m/s,满足要求6分带轨道斜巷13.220872.640.25≤V≤6m/s,满足要求7工作面19.3220871.800.25≤V≤4m/s,满足要求8分带运输斜巷13.220872.640.25≤V≤6m/s,满足要求9带区运输平巷15.63569.53.81V<6m/s,满足要求10运输大巷15.66316.26.75V<8m/s,满足要求11回风石门15.66316.26.75V<8m/s,满足要求12风井19.636316.25.45V<8m/s,满足要求6矿井通风阻力计算矿井通风阻力的大小是选择通风设备的主要依据,所以,在选择矿井主要通风机之前,必须首先计算通风阻力。按照经过巷道时产生阻力的方式不同，可分摩擦阻力和局部阻力。摩擦阻力一般占通风阻力的90%左右，它是矿井通风设计选择主要通风机的主要参数。主要通风机的选择，工作风压要满足最大的阻力，因此先确定容易、困难时期的最大阻力路线。6.1通风阻力的计算原那么①矿井通风的总阻力不应超过2940Pa。②矿井井巷的局部阻力，新建矿井〔包括扩建矿井独立的扩建区〕宜按井巷摩擦阻力的10%计算，扩建矿井那么宜按井巷摩擦阻力的15%计算。③矿井通风网络中较多的并联系统，计算阻力时，应以其中阻力最大的路线作为依据。④应计算出困难时期的最大阻力和容易时期的最小阻力，使所选用的风机既能满足困难时期的通风需要，又能在通风容易时工况合理。6.2通风容易时期和困难时期确实定所谓矿井通风容易时期和通风困难时期是指在一台主要通风的效劳年限内(15～30年),矿井阻力最小的时期(通常在达产初期)和最大的时期(通常在生产后期)。本矿井采用中央并列式通风方式通风，在开拓时期从煤田中央沿煤层走向开掘二条岩石大巷，再在岩石大巷的两侧划分带区。北一分带为首采面，然后回采南二、北三带区，再回采北五、南四带区。然后南六采区和北九带区交替回采。根据设计要求，通风困难时期为回采北七带区，北十一带区为备采面，同时掘进北十三和南八工作面。(1)通风容易时期路线：副井井底车场轨道石门轨道大巷材料车场带区进风煤门带区运料平巷分带轨道斜巷工作面分带运输斜巷带区运输平巷回风石门东回风井。〔29111519201724262518133〕对应容易时期的通风系统立体示意图〔图6.1〕和通风网络图〔图6.2〕。图6.1通风容易时期通风系统立体图1——主井2——副井3——东回风井4——井底车场5——轨道大巷6——运输大巷7——回风石门8、9——带区运料平巷10——分带轨道斜巷11——分带工作面12——分带运输斜巷13、14——带区运输平巷15——回风斜巷16——绞车房17——煤巷掘进头18——材料车场图6.2通风容易时期通风网络图〔2〕通风困难时期路线：副井井底车场二水平轨道石门二水平轨道大巷二水平材料车场二水平带区进风煤门二水平带区运料平巷二水平分带轨道斜巷工作面二水平分带运输斜巷二水平带区运输平巷二水平回风石门西回风井。〔292933373832394041314228〕对应困难时期的通风系统立体示意图〔图6.3〕和通风网络图〔图6.4〕。图6.3通风困难时期通风系统立体图1——主井2——副井3——西回风井4——二水平井底车场5——二水平轨道大巷6——二水平运输大巷7——二水平回风石门8、9——二水平带区运料平巷10——二水平分带轨道斜巷11——二水平分带工作面12——二水平分带运输斜巷13、14——二水平带区运输平巷15——二水平回风斜巷16——绞车房17——二水平煤巷掘进头18——二水平材料车场图6.4通风困难时期通风网络图6.3矿井通风阻力计算矿井通风阻力包括摩擦阻力和局部阻力。摩擦阻力是风流与井巷周壁摩擦以及空气分子间的扰动和摩擦而产生的阻力，由此阻力引起的风压损失是摩擦阻力损失。摩擦阻力按下式计算：式中：——井巷摩擦阻力系数，；——井巷长度，；——井巷净断面周变长，——通过井巷的风量，；——井巷净断面，。各井巷的摩擦阻力计算结果见表6.1、表6.2。

表6.1矿井通风容易时期井巷通风阻力计算表巷道区段井巷说明支护方式LSUQh合mm2mNs2/m4m3/minPa2——9副井钢筋混凝土砌碹55033.1720.414006316.2136.349——11井底车场锚喷60015.615726316.2189.1511——15轨道石门锚喷51015.615726316.2160.7815——19轨道大巷半圆拱形料石砌碹12015.615856316.244.6619——20材料车场锚喷26815.6151503569.556.2220——17带区运料平巷锚网2015.6151503569.54.2017——24分带轨道斜巷锚网158313.2015.23402087281.8424——26工作面综采支架21419.3217.6150208729.7226——25分带运输斜巷锚网166013.2015.20150208799.0925——18带区运输平巷锚网47315.60151503569.585.6318——13回风石门锚网46415.6015.001506316.2127.3813——3东回风井锚网50819.6315.701506316.2104.25容易时期通风系统最大通风阻力1319.25表6.2矿井通风困难时期井巷通风阻力计算表巷道区段井巷说明支护方式LSUQh合mm2mNs2/m4m3/minPa2——9副井钢筋混凝土砌碹78533.1720.444006947.82235.819——29井底车场锚喷60015.615726947.8281.0129——33二水平轨道石门锚喷2382.1515.615726947.82353.6733——37二水平轨道大巷半圆拱形料石砌碹2679.3215.615856947.82421.1037——38二水平材料车场锚喷186.4215.6151503926.4516.5138——32二水平带区运料平巷锚网221515.6151503926.45247.5232——39二水平分带轨道斜巷锚网161013.215.203402295.797.2139——40工作面综采支架21419.3217.61502295.74.8840——41二水平分带运输斜巷锚网153013.215.201502295.740.7641——31二水平带区运输平巷锚网200015.6151503926.45251.7331——42二水平回风石门锚网136.4015.6015.001506947.8228.9742——28西回风井锚网752.9619.6315.701506947.8285.64困难时期通风系统最大通风阻力2314.656.4矿井通风总阻力沿着通风容易和困难时期的风流路线，依次计算各段路线的摩擦阻力，然后找出通风阻力最大路线，得到容易和困难时期的总摩擦阻力和，再加上局部阻力，因初建矿井局部阻力取擦阻力的10%，扩建矿井取总摩擦阻力的15%，得到两个时期的矿井总阻力和。通风容易时期总阻力：通风困难时期总阻力：矿井等积孔：式中：——矿井风量，；——矿井通风阻力，Pa。矿井通风总风阻用下式计算：式中：——矿井通风容易、困难时期总风阻，；——通风容易、困难时期总风量，；——通风容易、困难时期的总阻力，。矿井通风阻力是选择主要通风机的重要因素，计算出通风阻力的大小，就能确定所需通风压力的大小，并以此作为选择通风设备的依据。可用下表判断矿井通风的难易程度：表6.4矿井通风难易程度评价等积孔〔m2〕风阻〔Ns/m8〕通风阻力等级难易程度评价<1>1.416大阻力矿难1～21.416～0.355中阻力矿中>2<0.355小阻力矿易那么通过计算可知：(1)矿井总阻力：通风容易时期总阻力：通风困难时期总阻力：(2)矿井等积孔通风容易时期：通风困难时期：(3)矿井总风阻通风容易时期：通风困难时期：由表6.4，可知本矿通风容易时期、通风困难时期均为通风容易矿井。7矿井通风设备选型7.1矿井通风设备选型要求矿井通风设备选型的任务是根据通风设计参数，在已有的风机系列产品中选择适合风机型号、转速和与之匹配的电机。所选的风机必须具有平安可靠、技术先进、经济技术指标良好等优点。根据《煤矿工业矿井设计标准》等技术文件的有关规定，进行通风机设备选型时，应符合以下要求：=1\*GB3①风机的效劳年限尽量满足第一水平通风要求，并适当照顾第二水平通风；在风机的效劳年限内其工况点应在合理的工作范围之内。=2\*GB3②当风机效劳年限内通风阻力变化较大时，可考虑分期选择电机，但初装电机的使用年限不小于5年。=3\*GB3③风机的通风能力应留用一定充裕量。在最大设计风量时，轴流式风机的叶片安装角一般比允许的最大值小5。风机的转速不大于额定值的90%。=4\*GB3④考虑风量调节时，应尽量防止使用风硐闸门调节。=5\*GB3⑤正常情况下，主风机不采用联合运转。7.2矿井自然风压矿井进、回风井空气柱的容重差以及高度差和其他自然因素所形成的压力成为自然风压，它对矿井的主要通风机的工况点会产生一定的影响，因此设计中考虑了自然风压的影响。自然风压用下式计算：式中：：矿井自然风压,Pa；：地面与井底车场的标高差，m；：进风井筒与出风井筒空气平均密度差，Kg/m3，见表7.1。为了简化计算，在自然风压计算中，井下各处的空气密度均认为是进风井和回风井的空气密度的平均值表7.1空气平均密度一览表季节地点进风井筒〔Kg/m3〕出风井筒〔Kg/m3〕冬1.181.16夏1.251.20计算得出：通风容易时：冬季自然风压为：夏季自然风压为：通风困难时：冬季自然风压为：夏季自然风压为：可见，冬季和夏季自然风压均有利于矿井自然通风。7.3通风机选择1〕通风机的工作风量由于外部漏风〔即井口防爆门及主要通风机附近的反风门等处的漏风〕，风机风量应大于矿井风量式中：——主要通风机的工作风量，m3/min；——矿井需风量，m3/min；——漏风系数，取1.1。那么：容易时期：困难时期：2〕通风机风压容易时期：困难时期：式中：——轴流式通风机工作风压，Pa；——通风机附属装置阻力，Pa，取100。为了拓宽主要通风机的工作范围，在通风容易时期应选在夏季，通风困难时期应选在冬季。那么：容易时期：困难时期：3〕通风机工作风阻容易时期：困难时期：4〕通风机的选择在通风机特性曲线图上绘制通风机的工作曲线,风阻曲线与通风机特性曲线的交点即为通风机的实际工作点。根据作图可以得到通风机的各个参数，见表7.2。表7.2通风机实际工作参数时期叶片安装角转速〔r/min〕风压〔Pa〕风量〔m3/s〕效率〔%〕输入功率〔kW〕容易40o7501297.06121.5868280困难45o7502623.14119.8578415图7.1通风机装置性能曲线7.4电动机选择1〕电动机功率的计算按通风容易时期和困难时期分别计算通风机所需输入功率，：式中数据均按实际工况点参数计算，代入数据可得：2〕电动机台数及种类确实定当时，可以选一台电动机，电动机功率为：当时，选两台电动机，电动机功率为：初期：后期：式中：——电动机容量备用系数，取1.1～1.2；——电动机效率，取0.9～0.94〔大型电机取较高值〕；——传动效率，电动机与通风机直接连接时取1，皮带传动时取0.95。，故应选两台电动机〔容量备用系数取1.15；电动机效率取0.92；电动机与通风机直接连接，传动效率取1〕，那么电动机功率为：根据以上计算，查阅电动机选型手册，确定选用如下表所示电动机。表7.3通风机电动机选型型号功率〔kW〕定子电流〔A〕效率〔%〕转速(rpm)启动方式Y500-440029.2293.01483直接启动Y500-456039.793.61485直接启动7.5矿井主要通风设备要求①主要通风机必须安装在地面，装有通风机的井口必须封闭严密，其外部漏风率在无提升设备时不得超过5%，有提升设备时不得超过15%；②主要通风机必须保证经常运转；③主要通风机必须装备两套同等能力的通风机，其中一套作备用。在建井期间可装备一套通风机和一部备用电动机。备用通风机或备用电动机和配套通风机，必须能在10min内开动。矿井不得采用局部通风机群作为主要通风机用。在特殊条件下，做临时使用时，必须报主要通风机管理部门，制定措施，报省〔区〕煤炭局批准；④装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门；⑤主要通风机至少每月由矿井机电部门检查一次。改变通风机转数或风叶角度时，必须报矿总工程师批准；⑥进风井口必须布置在不受粉尘、灰土、有害和高温气体侵入的地方；进风井筒冬季结冰，对工人健康和提升设施有一定的危害，必须设暖风设备；⑦回采工作面和掘进工作面都应独立通风，特殊情况下串联通风必须符合《煤矿平安规程》第117条有关规定；⑧完善矿井通风系统，合理分配风量，降低并控制负压，以减少漏风，每个面回采结束，要将其两顺槽就近连通并及时加以密闭，使采空区处于均压状态。7.6通风附属装置及其平安技术1〕风机附属装置矿井反风就