矿井通风与安全《通风部分》通风设计

自我介绍郭玉森龙岩学院副教授从事专业：矿井通风与平安资源工程学院副院长龙岩学院安培中心副主任联系方式：手机公室：0597－279371311/6/20241.

通风设计局部要求：1、完成通风设计说明书一份2、绘制困难时期、容易两时期通风系统图及网络图〔可画在同一张〕各一张〔2号图纸〕。11/6/20242.通风系统图的主要内容：1、绘制矿井主要巷道、硐室，并标注其名称2、按图例标明风机和井下通风构筑物〔栅栏、密闭、风门、风桥等〕、风井和主要进风井的名称及井口坐标。风机应画出主要通风机的图形符号，并标明型号，电动机功率，风机台数等。3、标明新鲜风流和污浊风流的方向、路线；标明主要巷道的风流方向、设置的测风站，并注明风量Q、断面S和风速V(用引出线在方框里表示〕。4、井下安装局扇的位置应标明上局扇的图形符号、型号及电动机功率。5、标注采区名称。11/6/20243.11/6/20244.指北针绘制：11/6/20245.矿井通风设计一、矿井通风设计的内容与要求１、矿井通风设计的内容确定矿井通风系统；矿井风量计算和风量分配；矿井通风阻力计算；选择通风设备；概算矿井通风费用。２、矿井通风设计的要求将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和良好的劳动条件；通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力；发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；有符合规定的井下环境及平安监测系统或检测措施；通风系统的基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。11/6/20246.二、优选矿井通风系统

1、矿井通风系统的要求1)每一矿井必须有完整的独立通风系统。2)进风井囗应按全年风向频率，必须布置在不受粉尘、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体侵入的地方。3)多风机通风系统，在满足风量按需分配的前提下，各主要通风机的工作风压应接近。4)每一个生产水平和每一采区，必须布置回风巷，实行分区通风。5)井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。6)井下充电室必须单独的新鲜风流通风，回风风流应引入回风巷。11/6/20247.２、确定矿井通风系统根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产需要等条件，提出多个技术上可行的方案，通过优化或技术经济比较后确定矿井通风系统。11/6/20248.三、矿井风量计算(分别计算两时期的风量〕〔一〕、矿井风量计算原那么矿井需风量，按以下要求分别计算，并必须采取其中最大值。〔１〕按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3；〔２〕按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。(二〕矿井需风量的计算1、采煤工作面需风量的计算采煤工作面的风量应该按以下因素分别计算，取其最大值。(1)按瓦斯涌出量计算：式中：Qwi——第i个采煤工作面需要风量，m3/minQgwi——第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/minkgwi——第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，通常机采工作面取kgwi=1.2~1.6炮采工作面取kgwi=1.4~2.0,水采工作面取kgwi=2.0~3.011/6/20249.〔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。其进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。其气温与风速应符合表中的要求：采煤工作面的需要风量按下式计算：式中vwi—第i个采煤工作面的风速，按其进风流温度从表中取；m/s,Swi—第i个采煤工作面有效通风断面，取最大和最小控顶时有效断面的平均值，m2；kwi——第i个工作面的长度系数。11/6/202410.3〕按使用炸药量计算：式中25——每使用1kg炸药的供风量，m3/min；——第i个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：

式中4——每人每分钟应供给的最低风量，m3/minnwi——第i个采煤工作面同时工作的最多人数,个。5)按风速进行验算按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：

11/6/202411.２、掘进工作面需风量的计算：煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面的风量，应按以下因素分别计算，取其最大值。〔１〕按瓦斯涌出量计算：

式中Qhi——第i个掘进工作面的需风量，m3/minQghi——第i个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量；m3/minkghi——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。〔2〕按炸药量计算

式中25——使用1kg炸药的供风量，m3/min;Ahi——第i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg11/6/202412.〔3〕按局部通风机吸风量计算式中——第i个掘进工件面同时运转的局部通风机额定风量的和。khfi——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；进风巷道中无瓦斯涌出时取1.2，有瓦斯涌出时取1.3〔４〕按工作人员数量计算式中nhi——第i个掘进工作面同时工作的最多人数，人。〔５〕按风速进行验算按最小风速验算，岩巷掘进面最小风量：

各个煤巷或半煤岩巷掘进面的最小风量；

按最高风速验算，掘进面的最大风量：

式中shi——第i个掘进工作面巷道的净断面积，m211/6/202413.３、硐室需风量计算独立通风硐室的供风量，应根据不同类型的硐室分别进行计算：〔１〕机电硐室发热量大的机电硐室，按硐室中运行的机电设备发热量进行计算：式中Qri——第个机电硐室的需风量，m3/min——机电硐室中运转的电动机〔变压器〕总功率，KWθ——机电硐室的发热系数，ρ——空气密度，一般取1.25kg/m3cp——空气的定压比热，一般可取1KJ/kgkΔt——机电硐室进、回风流的温度差，℃采区变电所及变电硐室，可按经验值确定需风量m3/min

11/6/202414.〔2〕爆破材料库

式中v——库房空积，m3〔3〕充电硐室按其回风流中氢气浓度小于0.5%计算

式中qrhi——第个充电硐室在充电时产生的氢气量，m3/min5、矿井总风量计算矿井的总进风量，应按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和:

式中∑Qwl——采煤工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min；∑Qhl——掘进工作面所需风量之和，m3/min；∑Qrl——硐室所需风量之和，m3/min；km——矿井通风系统〔包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素〕备用系数，宜取1.15~1.25。11/6/202415.四、矿井通风总阻力计算(一)矿井通风总阻力计算原那么1、矿井通风设的总阻力，不应超过2940Pa。2、矿井井巷的局部阻力，新建矿井按井巷摩擦阻力的10%计算，扩建矿井宜按井巷摩擦阻力的15%计算。〔二〕矿井通风总阻力计算矿井通风总阻力：风流由进风井口起，到回风井口止，沿一条通路〔风流路线〕各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和，简称矿井总阻力，用hm表示。对于矿井有两台或多台风主要通风机工作，矿井通风阻力按每台主要通风机所效劳的系统分别计算。矿井通风系统总阻力最小时称通风容易时期。通风系统总阻力最大时亦称为通风困难时期。对于通风困难和容易时期，要分别画出通风系统图。按照采掘工作面及硐室的需要分配风量，再由各段风路的阻力计算矿井总阻力。11/6/202416.计算方法：

沿着风流总阻力最大路线，依次计算各段摩擦阻力hf，然后分别累计得出容易和困难时期的总摩擦阻力hf1和hf2。

通风容易时期总阻力：

通风困难时期总阻力：

hf按下式计算：

式中11/6/202417.五、矿井通风设备的选择矿井通风设备是指主要通风机和电动机。〔一〕矿井通风设备的要求：1、矿井必须装设两套同等能力的主通风设备，其中一套作备用。2、选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化，并使通风设备长期高效率运行。3、风机能力应留有一定的余量。4、进、出风井井口的高差在150m以上，或进、出风井井口标高相同，但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压。〔二〕主要通风机的选择1、计算通风机风量Qf式中Qf—主要通风机的工作风量，m3/s;Qm—矿井需风量，m3/s；k——漏风损失系数，风井不提升用时取1.1；箕斗井兼作回砚用时取1.15；回风上升降人员时取1.2。11/6/202418.2、计算通风机风压离心式通风机〔提供的大多是全压曲线〕：容易时期

困难时期轴流式通风机〔提供的大多是静压曲线〕：容易时期

困难时期hm－－通风系统的总阻力；hd－－通风机附属装置〔风硐和扩散器〕的阻力；(20mmH2O)hvd－－扩散器出口动能损失；ＨN－－自然风压，当自然风压与通风机风压作用相同时取“+〞；自然风压与通风机负压作用反向时取“-〞。〔取15mmH2O)11/6/202419.3、初选通风机根据计算的矿井通风容易时期通风机的Qf、Hsdmin(或Htdmin)和矿井通风困难通风机的Qf、Hsdmax(或Htdmax)在通风机特性曲线上，选出满足矿井通风要求的通风机。4、求通风机的实际工况点因为根据Qf、Hsdmin(或Htdmin)和Qf、Hsdmax(或Htdmax)确定的工况点，但设计工况点不一定恰好在所选择通风机的特性曲线上，必须根据通风机的工作阻力，确定其实际工况点。步骤：1〕计算通风机的工作风阻用静压特性曲线时：用全压特性曲线时：11/6/202420.2〕确定通风机的实际工况点在通风机特性曲线上作通风机工作风阻曲线，与风压曲线的交点即为实际工况点。5、确定通风的型号和转速根据通风机的工况参数〔Qf、Hsd、η、N〕对初选的通风机进行技术、经济和平安性比较，最后确定通风机的型号和转速。Q(m3/s)H(Pa)(Hmin,Qfmin)