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河南理工大学万方学院《矿井通风》课程设计班级：安全15升1班学号：1516250011姓名：任盛昌指导教师：张攀河南理工大学万方学院目录1绪论..............................................12矿井基本概况.......................................13矿井通风系统的选择.................................44矿井风量计算及风量配...............................75通风阻力的计算....................................106主要通风机........................................127概算矿井通风费用及评价............................168设计心得.........................................18河南理工大学万方学院11绪论矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，它包括矿井进、回风和工作面进、回风巷道布置形式，矿井通风路线的连接方式，以及矿井通风设施和设备等基内容。它与矿井巷道布置和采煤方法在一定程度上相互制约。矿井通风设计分为新建矿井通风设计和生产矿井通风设计，新建矿井在进行开拓、开采设计的同时，必须根据矿井当前的需要和长远的发展进行矿井通风设计；生产矿井随着开拓、开采的发展变化，需要根据矿井生产的特点和发展规划，在原有通风系统的基础上，设计出更为完善、合理、安全、可靠的通风系统；这两类通风设计的内容和方法基本相似。新建矿井通风设计的基本内容和步骤是：拟定矿井通风系统、矿井总风量的计算与分配、矿井通风阻力的计算、选择矿井通风设备。矿井通风设计应符合下列规定：（1）将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证安全生产和良好的劳动环境；（2）井下通风巷道必须风流稳定可靠，井下环境符合规定；（3）发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出。2矿井基本概况1、煤层地质概况煤层倾角25°，单一煤层，煤层厚3.8m。该矿属低瓦斯矿井，矿井相对瓦斯涌出量为8m3/t，煤尘有爆炸危险，煤层自然发火期4～6个月。地温为20℃。2、井田范围设计第一水平开采深度240m，走向长度为6000m，每翼长3000m。3、矿井生产能力：设计年产量为0.45Mt，矿井第一水平服务年限为23年。4、井田开拓与开采：矿井采用立井开拓，开拓系统见图1，采区划分见图2，在每翼两采区中央上部边界开风井，采用对角式通风，通风系统图见图3。矿井同时生产两个采区，每个采区一个综采工作面，一个备用面，两个掘进面，可满足矿井产量要求。5、井下同时工作最多人数280人，一个采煤工作面最多50人，一个掘进工作面最多24人。6、井巷尺寸及支护情况：见表1。7、领近条件相近矿井资料：矿井为一级煤矿，采煤工作面风排瓦斯量4.6m3/min，采煤工作面进风温度22°，掘进风排瓦斯量2.4m3/min，掘进一次河南理工大学万方学院2爆破最大炸药用量5.6kg。图1开拓系统布置图2采区划分河南理工大学万方学院3图3通风系统布置示意井巷尺寸及支护情况井巷名称支护形式断面形状净断面积（m2）井巷特征备注副井混凝土砌碹圆形19.6井筒直径5.0m罐笼提升有梯子间进风石门料石砌碹半圆14.0L=200m大巷混凝土砌碹半圆10.0不抹灰浆3～4段200m河南理工大学万方学院4运输机上山工字钢梯形9.0支架纵口径△＝5203～204，80m201～202，300m202～203，80m轨道上山工字钢梯形9.0支架纵口径△＝5203～204，20m208～209，80m209～210，220m区段（工作面）机巷工字钢梯形8.0支架纵口径△＝5203～204，20m采煤工作面工字钢矩形单体液压支柱，一次采全高，支架整齐，控顶距2～4mL=140m区段回风巷工字钢梯形7.5支架纵口径△＝5回风斜巷、联络巷工字钢梯形8.0支架纵口径△＝5L=30m采区总回风巷锚喷半圆8.0回风石门锚喷半圆8.0L=50m回风井混凝土砌碹圆形井筒直径D＝3.5m，有梯子间风硐R取0.02NS2/m83矿井通风系统的选择矿井通风系统应根据矿井设计生产能力，煤层赋存条件、表土层厚度、地温、矿井瓦斯涌出量、煤层自燃倾向性等条件，在确保矿井安全，兼顾中、后期生产需要的前提下，通过对多个可行的矿井通风系统方案进行技术经济比较后确定。中央式通风系统具有井巷工程量少、初期投资少的优点。因此，矿井初期宜优先采用。有煤与瓦斯突出危险的矿井、高瓦斯矿井、煤层易自燃的矿井及有热害的矿井，应采用对角式或分区对角式通风；当井田面积较大时，初期可采用中央式通风，逐步过渡为对角式或分区对角式。矿井通风方法一般采用抽出式，压入式使用较少。当地形复杂、露头发育、老窑多、采用多风井通风有利时，可采用压入式通风。鉴于压入式通风在生产矿井中实际应用情况，故对压入式通风是否适用于高瓦斯矿井并不予以明确规定，河南理工大学万方学院5设计选择通风方法时，可根据矿井的具体条件并通过技术经济比较后确定。本矿井开拓采用立井开拓方式，矿井通风采用两翼对角式通风方式。矿井主要进风井为位于井田中央的副井，通风机采用抽出式通风。1．采区工作面通风系统：新鲜风流从地面经副井（1~2）进入井下，经井底车场(2)、主要运输石门(2~3、3~4)、主要运输大巷（4~5）、采区下部车场（5）、运输上山（5~6、6~7）、区段运输顺槽（7~8）、上层采煤工作面（10~11）。清洗工作面后，污风经区段回风平巷（13~14）、回风石门（14~15）、主要回风巷道（15~16）回风井（16~17）排入大气。2．火药库通风系统：新鲜风流从地面经副井（1~2）进入井下，经井底车场(2)、主要运输石门(2~3)、火药库、轨道上山、回风石门（14~15）、主要回风巷道（15~16）回风井（16~17）排入大气。3．备用工作面通风系统：新鲜风流从地面经副井（1~2）进入井下，经井底车场(2)、主要运输石门(2~3、3~4)、主要运输大巷（4~5）、采区下部车场（5）、运输上山（5~6、6~7）、区段运输顺槽（7~8）、上层采煤工作面（10~11）。清洗工作面后，污风经区段回风平巷（13~14）、回风石门（14~15）、主要回风巷道（15~16）回风井（16~17）排入大气。4.掘进工作面通风系统：新鲜风流从地面经副井（1~2）进入井下，经井底车场(2)、主要运输石门(2~3、3~4)、主要运输大巷（4~5）、采区下部车场（5）、运输上山（5~6）、掘进工作面。清洗工作面后，污风流入轨道上山、回风石门（14~15）、主要回风巷道（15~16）回风井（16~17）排入大气。矿井通风系统示意图见下图河南理工大学万方学院6井巷名称支护形式断面形状净断面积（m2）井巷特征备注副井混凝土砌碹圆形19.6井筒直径5.0m罐笼提升有梯子间进风石门料石砌碹半圆14.0L=200m大巷混凝土砌碹半圆10.0不抹灰浆3～4段200m运输机上山工字钢梯形9.0支架纵口径△＝5203～204，80m201～202，300m202～203，80m轨道上山工字钢梯形9.0支架纵口径△＝5203～204，20m208～209，80m209～210，220m区段（工作面）机巷工字钢梯形8.0支架纵口径△＝5203～204，20m采煤工作面工字钢矩形单体液压支柱，一次采全高，支架整齐，控顶距2～4mL=140m区段回风巷工字钢梯形7.5支架纵口径△＝5回风斜巷、联络巷工字钢梯形8.0支架纵口径△＝5L=30m采区总回风巷锚喷半圆8.0回风石门锚喷半圆8.0L=50m回风井混凝土砌碹圆形井筒直径D＝3.5m，有梯子间风硐R取0.02NS2/m8表1井巷尺寸及支护情况河南理工大学万方学院74矿井风量计算及风量配（一）矿井需风量计算原则对设计矿井的风量，是依据邻近生产矿井的有关资料，按产矿井的风量计算方法进行。其原则是：矿井的供风量应保证符合矿井安全生产的要求，使风流中瓦斯、二氧化碳、氢气和其它有害气体的浓度以及风速、气温等必须符合《规程》有关规定。创造良好的劳动环境，以利于生产的发展。课程设计是在收集实习矿井资料基础上进行的，故可按第二种方法计算矿井风量。即按生产矿井实际资料，分别计算设计矿井采煤工作面、掘进工作面、硐室等所需风量，得出全矿井需风量，即“由里往外”计算方法。1．按该用风地点同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3。2．按该用风地点风流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害气体浓度、风速以及温度等都符合《规程》的有关规定分别计算，取其最大值。（二）矿井需风量的计算方法矿井需风量按以下方法计算，并取其中最大值。1．按进下同时工作的最多人数计算Q矿=4NK=4×280×1.12=1243.2m3/min式中Q矿——矿井总需风量，m3/minN——井下同时工作的最多人数，人；4——矿井通风系数，包括矿井内部漏风和分配不均等因素。采用压入式和中央并列式通风时，可取1.20~1.25;采用对角式或区域式通风时，可取1.10~1.15。上述备用系数在矿井产量T≧0.45Mt/a时取大值。2．按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算1）采煤工作面需风量计算采煤工作面的需风量应按下列因素分别计算，并取其中最大值。（1）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1的要求表4-1采煤工作面空气温度与风速对应表采煤工作面进风流气温/℃采煤工作面风速/（m/s）＜1515~1818~2020~2323~260.3~0.50.5~0.80.8~1.01.0~1.51.5~1.8采煤工作面的需风量按下式计算：Q采风=60×Vc×Sc×Kc=60×1.0×8.14×1.31=639.804m3/min式中v采——采煤工作面适宜风速，m/sS采——采煤工作面平均有效断面积，㎡，按最大和最小控顶有效断河南理工大学万方学院8面积的平均值计算；K采——采煤工作面长度风最系数，按表2先取表4-2采煤工作面长度风量系数表采煤工作面长度/m工作面长度风量系数﹤5050~8080~120120~150150~180﹥1800.80.91.01.11.21.30~1.40（2）按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算：根据矿井总产量算出矿井每分钟产煤量为：1.71t，瓦斯绝对涌出量为：1.73×8=13.84m3/minQ采=100Q瓦K瓦=100×13.84×1.5=2076m3/min式中Q采——采煤工作需要风量，m3/min；Q瓦——采煤工作面瓦斯（二氧化碳）绝对涌出量，m3/min；K瓦——采煤工作面因瓦斯（二氧化碳）涌出量不均匀的备用风量系数，即该工作面炮采工作面可取1.4~2.0;水采工作面可取2.0~3.0。生产矿井可根据各个工作面正常生产条件时，至少进行五昼夜的观测，得出五个比值，取其最大值。（3）按炸药使用量计算：Q采=25A采，m3/min=25×10=250m3/min式中25——每使用1kg炸药的供风量，m3/minA采——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：Q采风=4×N，m3/min=4×50=200m3/min式中4——每人每分钟供给的最低风量，m3/minN采——采煤工作面同时工作的最多人数，人。（5）按风速验算：按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：60×0.25×S采≤Q采风，m3/min=60×0.25×8.14=122.1m3/min按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：Q采风≤60×4×S采=60×4×8.14=1953.6m3/min2）掘进工作面需风量计算煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面的需风量，应按下列因素分别计算，取其河南理工大学万方学院9最大值。（1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算：Q掘风=100×Q掘×K掘=100×0.42×1.5=60m3/min（2）按炸药量