矿井压风系统设备选型及设计

压风系统设备选型及设计一、设计依据1、我矿地面海拔+1312m，设计年产量60Mt/a，达到设计产量时，共有7个采掘工作面，按照7个采掘头计算，如气动机具配置表1，通过计算选择空压机型号、台数，确定输气管路直径。表1.气动机具配置表名称数量（台）耗气量（m³/min）工作压力/Mpa使用地点气动泵860.4~0.65采掘工作面混凝土喷射机580.4采掘工作面风镐101.30.63采掘工作面气腿式凿岩机630.4采掘工作面气动锚杆钻机84.50.4~0.63采掘工作面气动注浆泵211.53采掘工作面2、因本矿井属高瓦斯矿井，除井下风动工具使用压缩空气外，根据《煤矿安全规程》的有关规定，还必须在采掘工作面附近及工作面回风系统中有人作业的地点，设置供给压缩空气设施的避难峒室或压风自救系统。因此本设计采用地面集中空压机站向井下风动工具和压风自救系统供风。二、选型计算1、计算矿井所需的供气量全矿供气量是变化的，一般以三班中可能出现的最大用气量一班为依据，即最大班次确定为早班，最大同时使用气动机具台数为：风镐2台（耗气量2×1.3=2.6m³/min），凿岩机4台（4×3=12m³/min），混凝土喷射机2台（2×8=16m³/min），气动泵4台（4×6=24m³/min）；查《总工程师设计手册》表8-3-25得海拔高修正系数为1.15；由系统布置查得供气管路为1240m，查《总工程师设计手册》表8-3-24，取管路漏气系数a1=1.15；风镐、凿岩机、气动泵磨损后耗气量增加系数为1.13，混凝土喷射机磨损后耗气量增加系数为1.1；查《总工程师设计手册》表8-3-26得，风动设备同时工作系数为0.98.（1）2台风镐的实际耗气量为：Q1=a1a2y∑nqk=1.15*1.13*1.15*2*1.3*0.98=3.80m³/min（2）4台凿岩机的实际耗气量为：Q2=a1a2y∑nqk=1.15*1.13*1.15*4*3*0.98=17.57m³/min（3）2台混凝土喷射机的实际耗气量为：Q3=a1a2y∑nqk=1.15*1.1*1.15*2*8*0.98=22.81m³/min（4）4台气动泵的实际耗气量为：Q4=a1a2y∑nqk=1.15*1.13*1.15*4*6*0.98=35.14m³/min总耗气量为：Q=3.80+17.57+22.81+35.14=79.32m³/min式中：a1——沿管路全长的漏气系数；a2——气动机具磨损后，耗气量增加的系数，一般取1.10~1.15；y——海拔高度修正系数；n——一天中可能出现的最大用气量时，使用的同型号起动机具的台数；q——气动机具的耗气量；k——同型号气动机具的同时工作系数。2、选择输气管径本矿井压风管路沿副斜井井筒敷设，管路输送长度1240m，需要输送的自由空气量为79.32m³/min,通过下式计算为：d=6.5L^0.2Q^0.37=6.5*1240^0.279.32^0.37=6.5*4.15*5.04=135.95mm干管选用标准为￠146×4.5mm的无缝钢管。压风管路以焊接为主，以管接头连接为辅。井下压风管路一般采用快速接头连接。至井底±1225m水平后分别沿一采区轨道下山、主井皮下山敷设至各掘进头及各采煤工作面，各段支管径根据相应的输气量及输送距离通过查表可获得。其规格分别为：①地面至井底￠146×4.5mm的无缝钢管，1240m②井底至1采区掘进头φ108×6mm，1300m③压风自救管路2吋，3000m3、确定空压机型号和台数根据以上计算，选择SA250A-10K型风冷式空压机（排气量：41m³/min，额定/最大排气压力：0.8/0.85Mpa）3台，其中两台工作，一台备用。所选空压机配套使用排气量、额定排气压力，满足要求。4、估算空压机必须的出口压力地面空压机房到最远工作面的距离为1240m，取每公里管长损失为0.03Mpa。4种气动机具中，风镐的额定压力最高，为0.63Mpa，根据下式计算空压机必要的出口压力为：P=Pe+∑△P+0.1=0.63+1.240×0.03+0.1=0.767Mpa式中：P——空压机必要的出口压力，Mpa；Pe——所用气动机具中最大的额定工作压力，Mpa；∑△P——矿井达产时，输气管道中最远一路的所有压力损失之和，估算时￠146×4.5无缝钢管取每公里管长损失为0.03Mpa。5、计算管路总压力损失为：△P=1.15×10-12d5LQ1.85=1.15×10-121465124079.321.85=0.0127Mpa式中：d——管路的实际直径，m；L——管路的实际长度，m；Q——通过该管路的自由空气量，m³/min计算压力损失小于估计的损失压力1.24×0.03=0.0372Mpa，空压机的额定排气压力能满足要求。三、压风自救系统压风自救按MT390-1995《矿井压风自救装置技术条件》的规定，在压力管道供气压力为0.3~0.7Mpa时，每个装置的排气量应在100~150L/min范围内，能够满足正常人吸气60~80L/min的标准要求。1）压风自救风量和风压要求：风压不小于0.4MPa，风量不低于Q=K1K2∑总q自=1.2*1.2*15*0.1=2.16m3/min≥Q源2）压风自救管选择压风自救管选用￠50无缝钢管，对破损的压风管必须更换或进行相应的处理，保证不漏气。3）压风自救站设置掘进期间：每隔50米安装一组压风自救，个数不少于5个，最后一组压风自救距掌子头25—40米，个数不少于15个，压风自救安装在支护良好且无杂物处，安装高度距离巷道底板1.6—1.8米。回采期间：（1）机巷安装一组压风自救，安装位置机巷切眼外100m处，个数25个。（2）风巷○1在切眼往外25～40m处安装一组压风自救，个数20个，○2在回风口以里5m处安装一组压风自救，个数5个。○3在风巷每组绞车处安装两个压风自救。4）压风自救管理施工单位指定专人对压风管路进行检查，确保管路不漏气及压风自救完好，并及时移动压风自救，保证压风自救与掘进工作面保持合适的距离，要对气水分离器进行及时的放水和排油，保证管路的畅通和风流的清洁。5）在井下硐室、井底车场、采掘工作面及流动人员较多的地段，安装压风自救装置，每个自救装置数量为5~8个/组，每个单体自救耗气量100~150L/min，保证避灾人员足够风量。四、附属设备为方便压风设备的检修与维护，空压机房内配备SDQ-3型手动单梁悬挂起重机一台。五、配电与控制空压机采用智能控制系统，可根据空气需求量自动调节空压机载荷，节能高效，低维护，并具有完善的故障诊断及保护功能，使空压机运行更加可靠。