通风设计专项---矿井风量

1《矿井通风与安全》课程设计目录1矿井通风系统的确定..................................................21.1概述...............................................................21.2矿井通风系统.......................................................22矿井风量计算及风量分配..............................错误!未定义书签。2.1采煤工作面需风量的计算.............................................72.2矿井风量的分配.....................................................113矿井通风阻力计算...................................................143.1绘制通风系统图....................................................143.2矿井通风总阻力计算................................................144通风机选型.........................................................174.1自然风压..........................................................174.2选择主要通风机....................................................174.3选择电动机........................................................185概算矿井通风费用及评价.............................................206矿井灾害防治措施...................................................22参考文献.............................................................2421矿井通风系统的确定1.1概述某煤矿井田范围走向长7.42km，倾斜宽0.66—1.47km，井田面积约8.53km2。位于背斜南翼，为一般平缓的单斜构造，地层产状走向近东西向，倾向南，倾角10-25。，一般为16。左右。矿井生产能力为90万t/a。矿井采用中央竖井，煤层分组采区上山布置的开拓方式，单翼对角式通风。矿井通风难易时期的系统示意图见后。井田设三个井筒：主井、副井、风井。地面标高+200m。全矿井划分为两个水平，第一水平标高－150m，第二水平标高－350m，回风水平标高+45～+50m。第一水平东西运输大巷布置在煤层的底板岩石中，距煤层30m，通过水平大巷开拓煤层的全部上山采区。矿井采用走向长壁开采方式。该矿是高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，为安全起见，用“品”字形布置三条上山。采用综合机械化放顶煤采煤。采煤工作面的平均断面积8.1m2，回采工作面温度一般在21°，回风巷风流中瓦斯（或二氧化碳）的平均绝对涌出量为5.65m3/min，三四班交接时人数最多66人；掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量3.75m3/min，掘进工作面同时工作的最多人数18人，一次爆破炸药用量4.3kg。1.2矿井通风系统1.2.1矿井通风方式根据前述矿井的地质概况，开拓方式及开采方法，提出本矿井前25年左右的矿井通风系统方案为：中央边界式、两翼对角式和分区对角式。3表1-1通风方式图示适用条件及优缺点中央边界式通风阻力较小，内部漏风较小。工业广场不受主要通风机噪声的影响及回风风流的污染风流在井下的流动线路为折返式，风流线路长，阻力较大适用于煤层倾角较小、埋藏较浅，井田走向长度不大，瓦斯与自然发火比较严重的矿井两翼对角式风流在井下的流动线路是直向式，风流线路短，阻力小。内部漏风少中。安全出口多，抗灾能力强。便于风量调节，矿井风压比较稳定。工业广场不受回风污染和通风机噪声的危害井筒安全煤柱压煤多，初期投资大，投产较晚煤层走向大于4km，井型较大，瓦斯与发火严重的矿井；或低瓦斯矿井，煤层走向较长，产量较大的矿井分区式每个采区有独立通风线，互不影响，便于风量调节，安全出口多，抗灾能力强，建井工期短，初期投资少，出煤快占用设备多，管理分散，矿井反风困难煤层埋藏浅，或因地表高低起伏大，无法开掘总回风巷经过上表的粗略的技术比较，考虑到本矿井为高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，和粗略的经济比较，所以综上述考虑采用单翼对角式比较合理。41.2.2采区通风方式1、确定采区的通风方式并作技术比较采区应该有足够的供风量，并按需分配到各个采、掘工作面。为此采区通风系统就满足以下要求：⑴一个采区，都必须布置回风巷，实行分区通风。⑵采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风。⑶采煤工作面和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区和冒落区。本矿井各采区设置三条上山即运输机上山、回风上山及轨道上山。由于本矿井是高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，为了安全起见，用“品”字形布置三条上山。即轨道上山、运输机上山进风，回风上山回风。2、采煤工作面通风方式确定采煤工作面的通风方式并作技术比较：工作面的回采顺序有前进式和后退式，前进式与后退式相比，回采时不用提前掘出回采巷道，可以边采边掘，但是回采巷道的上、下顺槽的维护费用多。并且新鲜风流首先通过采空区，漏风严重，且风流会带着采空区涌出的瓦斯进入工作面，容易使瓦斯超限。考虑到本矿井是高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，前进式通风更容易引起瓦斯超限，增加通风管理难度，故考虑采用后退式回采顺序。由于本矿井的准备巷道是三条上山，故采用U型通风，再加上本矿井的煤层倾角16°，属于中等，并且本矿井瓦斯绝对涌出量为5.65m3/min，属于中等偏上，由于瓦斯比空气轻，为了减少在上隅角产生瓦斯积聚，因此采用上行通风方式。1.2.3主要通风机工作方法确定主要通风机的工作方法并做技术比较：主要通风机的工作方式有抽出式、压入式和压抽混合式通风方式分为抽出式、压入式和混合式。采区通风必须满足《煤矿安全规程》的规定。每一个生产水平和每一个采区，都必须布置回风道，实行分区通风。回采工作面和掘进工作面都应采用独立通风。对于煤层倾角大的回采工作面应采用上行通风。采煤工作面和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采5空区和冒落区。表1—2通风方式图示适用条件及优缺点抽出式是当前常用的通风方式，适应性强，有利于瓦斯管理，适用于矿井走向长，开采面积大的矿井。井下风流处于负压状态，漏风量小，管理简单。当有塌陷区或于别的采区沟通时，会把有害气体带到井下，使矿井有效风量减少压入式低瓦斯矿的第一水平，矿井地面地形复杂，高差起伏，无法在高山上设置通风机。总回风巷无法连同或维护困难的条件下。与抽出的优缺点相反，进风路线漏风大。管理困难，风阻大，风量调节困难。井下风流处于正压状态，通风机停止运转时，采空区瓦斯会涌向工作面。混合式可产生较大的通风阻力，适应大阻力矿井，但通风管理困难，一般新建矿井和高瓦斯矿井不宜采用。但是个别用于老井延深或改建的低瓦斯矿井。抽出式：主要通风机安设在回风井口，在抽出式主要通风机的作用下，整个矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力提高，比较安全。压入式：主要通风机安设在入风井口，在压入式通风机的作用下，整个矿井通风6系统处在高于当地大气的正压状态。在冒落裂隙通达地面时，压入式通风矿井采区的有害气体通过塌陷区向外停止漏出。当主要通风机运转时，井下风流的压力降低。采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干通风构筑物，使通风管理难度加大，且漏风严重。所以，通过比较并且考虑到该矿井为高瓦斯矿井，选择抽出式通风，通风管理较容易，安全可靠性好。1.2.4局部通风设计选择合理的局部通风方法、风筒类型与直径，计算局部通风阻力、选择局部通风机及掘进通风安全技术措施、装备。（一）设计原则及步骤1、设计原则根据开拓、开采巷道布置、掘进区域煤岩层的自然条件以及掘进工艺，确定合理的局部通风方法及其布置方式，选择风筒类型和直径，计算风筒出入口风量，计算风筒通风阻力，选择局部通风机。局部通风是矿井通风系统的一个重要组成部分，其新风取自矿井主风流，其污风又排入矿井主风流。其设计原则可归纳如下：(1)矿井和采区通风系统设计应为局部通风创造条件；(2)局部通风系统要安全可靠、经济合理和技术先进；(3)尽量采用技术先进的低噪、高效型局部通风机；(4)压人式通风宜用柔性风筒，抽出式通风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。2、设计步骤(1)确定局部通风系统，绘制掘进巷道局部通风系统布置图；(2)按通风方法和最大通风距离，选择风筒类型与直径；(3)计算风机风量和风筒出口风量；(4)按掘进巷道通风长度变化．分阶段计算局部通风系统总阻力；(5)按计算所得局部通风机设计风量和风压，选择局部通风机；(6)按矿井灾害特点，选择配套安全技术装备。3、掘进通风方法掘进通风方法分为利用矿井内总风压通风和利用局部动力设备通风的方法，局部通风机通风是矿井广泛采用的掘进通风方法，它是由局部通风机和风筒（或风障）组成一体进行通风，按其工作方式可分为：（1）压入式通风（2）抽出式通风（3）混合式通风（二）掘进工作面所需风量计算（具体见第二部分，此处不在重复）（三）掘进面的设计1）巷道断面各个掘进头的断面由于巷道的用途、位置不完全相同，则其断面也不完全相同，对于7运输顺槽其巷道断面一般较大，净断面一般在8.0m2左右，掘进断面为9.6m2左右。对于回风顺槽断面较小，净断面一般6.6m2左右，掘进断面一般7.8m2左右，其他各掘进头断面有其净断面确定。2）支护形式在上下顺槽内，巷道支护形式多采用工字钢或锚网支护，对于上下山及大巷、回风采用锚喷支护。2矿井风量计算及风量分配对设计矿井的风量，可按两种情况分别计算：一种是新矿区无邻近矿井通风资料可参考时，矿井需要风量应按设计中井下同时工作的最多人数和按吨煤瓦斯涌出量的不同的吨煤供风量计算，并取其中最大值。在矿井设计中吨煤瓦斯涌出量的计算，根据在地质勘探时测定煤层瓦斯含量，结合矿井地质条件和开采条件计算出吨煤瓦斯涌出量，再计算矿井需风量。另一种是依据邻近生产矿井的有关资料，按生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，故可按此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。2.1采煤工作面需风量的计算1、采煤工作面的风量应按下列因素分别计算，取其最大值ⅰ高瓦斯矿井按瓦斯涌出量计算（《规程2010》第一百三十六条）gwigwiwiK100QQ(2-1)其中：wiQ—第i个采煤工作面需要风量,m3/min;gwiQ—第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min；gwiK—第i个采煤工作面瓦斯涌出不均匀的风量备用系数，它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值和平均值的比值。生产矿井可以根据各工作面正常生产条件时，至少进行5昼夜的观测，得出5个值，取其最大值。通常机采工作面取gwiK=1.2~1.6；炮采工作面取gwiK=1.4~2.0；水采工作面取gwiK=2.0~3.0。综合考虑gwiK取1.38/min847.5m1.565.5100Q3wiⅱ