煤矿矿井通风设计

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1、目录一）矿井概况二）拟定矿井通风系统三）矿井总风量计算与分配1、矿井需风量计算原则2、矿井需风量计算方法3、矿井总风量的分配四）矿井通风总阻力计算1、矿井通风总阻力计算的原则2、矿井通风总阻力的计算方法3、绘制矿井通风网络图五）选择矿井通风设备1、选择矿井通风设备的要求2、主要通风机的选择六）通风耗电费用概算1、主要通风机的耗电量2、局部通风机的耗电量3、通风总耗电量4、吨煤通风耗电量5、吨煤通风耗电成本七）矿井通风系统评述1、系统的合理性2、阻力分布的合理性3、主要通风机工作的安全性、经济性、八 前言矿井通风设计是学完矿井通风课程后学生理论联系实际 的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合

2、性专业设计训练。通 过课程设计使学生获得以下几个方面能力，为毕业设计打下基础。1、进一步巩固和加深我们所学矿井通风理论知识，培养我们设计 计算、工程绘图、计算机应用、文献查阅、运用标准与规范、报告撰 写等基本技能。2、培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际的能力。3、培养学生创新意识、严肃认真的治学态度和理论联系实际的工 作作风。依照老师精心设计的题目，按照大纲的要求进行，要求我们在规定 的时间内独立完成计算，绘图及编写说明书等全部工作。设计中要求严格遵守和认真贯彻煤炭工业设计政策、煤矿安全 规程、煤矿工业矿井设计规范以及国家制定的其它有关煤炭工业 的方针政策，设计力争做到分析论证清楚，

3、论据确凿，并积极采用切 实可行的先进技术，力争使自己的设计达到较高水平，但由于本人水 平有限，难免有疏漏和错误之处，敬请老师指正。一）矿井基本概况1、 煤层地质概况单一煤层，倾角25，煤层厚4m，相对瓦斯 涌出量为13ma/1,煤尘有爆炸危险。2、井田范围 设计第一水平深度140m，走向长度7200m，双翼开 采，每翼长 3600m。3、矿井生产任务设计年产量为0.6Mt，矿井第一水平服务年限 为 23a。4、矿井开拓与开采 用竖井主要石门开拓，在底板开围岩平巷， 其开拓系统如图1-1 所示。拟采用两翼对角式通风，在7、8 两采区中 央上部边界开回风井，其采区划分见图1-2。采区巷道布置见图

4、1-3。 全矿井有 2 个采区同时生产，分上、下分层开采，共有 4 个采煤工作 面，1 个备用工作面。为准备采煤有 4 条煤巷掘进，采用 4 台局部通 风机通风，不与采煤工作面串联。井下同时工作的最多人数为 380 人。 回采工作面最多人数为38人，温度t=20C，瓦斯绝对涌出量为 3.2m3/min,放炮破煤，一次爆破最大炸药量为2.4kg。有1个大型火药 库，独立回风。5、开拓系统图、采区布置图、巷道布置图、以及井巷尺寸及其。图1-2采区布置图附表1-1井巷尺寸及其支护情况mm212副井两个罐笼，有梯子间，风井直径D=5m24023主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆1209.534主要

5、运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆809.545主要运输巷三心拱，混凝土碹，壁面抹浆4507.056运输机上山梯形水泥棚1357.067运输机上山梯形水泥棚1357.078运输机顺槽梯形木支架d=22cm,A =24204.889联络眼梯形木支架d=18cm,A=4304.0910上分层顺槽梯形木支架d=22cm,A =2804.81011采煤工作面采高2m控顶距24m,单体液压，机采1106.01112上分层顺槽梯形木支架 d=22cm，A =2804.81213联络眼梯形木支架 d=18cm,A =4304.01314回风顺槽梯形木支架 d=22cm,A =24204.81415回风石门梯

6、形水泥棚307.51516主要回风道三心拱,混凝土碹,壁面抹浆27007.51617回风井混凝土碹（不平滑），风井直径D=4m70（二）拟定矿井通风系统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，矿井主要回风井位于第七采 区和第八采区的上部边界。矿井主要通风机采用抽出式通风方式。大 巷位置位于负 240 米处石门揭煤地带的岩石巷道中。在第一采区有一个备用工作面，一个采煤工作面，两个掘进工作 面，在第二采区有两个采煤工作面，两个掘进工作面所以矿井总共有 4 个采煤工作面，4 个掘进工作面。回采工作的采煤方法采用单一走向 长壁采煤法，采煤工作面推进

7、方向采用后退式，附矿井通风系统图如 下：l17GW7（三）矿井总风量计算与分配一、矿井需风量计算原则（1）矿井需风量应按照“由里往外”的计算原则，由采、掘工作 面、硐室和其他用风地点的实际最大需风量总和，再考虑一定的备用 风量系数后，计算出矿井总风量。（2）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 4 m3。（3）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矿=4X380X1.15=174

8、8m3/min式中Q” 矿井总需风量，m3/min矿N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 1.201.25;采用对角式 或区域式通风时，可取1.101.15。上述备用系数在矿井产量T2 0.90Mt/a 时取大值。（2）按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算 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 、按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算：Q采=10Q瓦K瓦=100X3.2X1.6=512m3/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

9、量， m3/min； 瓦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 瓦系数，即该工作面炮采工作面可取 1.42.0;水采工作面可取 2.03.0。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。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 1 的要求表 3-1 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/c采煤工作面风速/ (m/s)150.30.515180.50.818200.81.020231.01.523261.51.8采煤工作面的需风量按下

10、式计算：Q =60v S K ， m3/min采 采 采 采=60X1.0X6X1=360 m3/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，m?,按最大和最小控顶有效断面积的平均值计算；K 采采煤工作面长度风最系数，按表 2 先取采表 3-2 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 1801.301.403、按炸药使用量计算：Q 采 =25A 采， m3/min=25 X 2.4=60 m3/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， kg4、按工作人员数量计算：Q 采=4n 采，m3/min

11、=4X 38=152 m3/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：Q 一 2 60X0.25S, m3/min采采=60X 0.25X 6=90 m3/min按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：Q 一 W 60 X 4S 一，m3/min采采=60X 4X 6=1440 m3/min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，取其最大值。1 、按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算：Q =100Q K掘 瓦 瓦=100X1.2X2=240 m3/

12、min2、按炸药量使用最计算：Q =25A ，m3/min掘掘=25X 2.4=60 m3/min3、按局部通风机吸风量计算：Q 掘=Q 通 IK 通m3/min=200X1X1.3=260 m3/min式中 Q 通掘进工作面局部通风机额定风量(表 3)通I掘进工作面同时运转的局部通风机台数，台：K 通防止局部通风机吸循球风的风量备用系数一般取1 . 2 1 .3,进风巷中无瓦斯涌出时取1 . 2 ，有瓦斯涌出时取 1.3。表3-3局部通风机额定风量Q通风机型号额定风量/ (m3/min)JBT-51 (5.5KW)150JBT-52(11KW)200JBT-61(14KW)250JBT-62

13、(28KW)3004、按工作人员数量计算：Q =4n ， m3/min掘掘=4X15=60 m3/min5、按风速进行验算；岩巷掘进工作面的风量应满足：60X0.15XS 冲 WQ 冲 W60X4XS 冲 掘 掘 掘由上式得 43.2 m3/min = Q 掘=1152 m3/min掘煤巷、半煤岩巷掘进工作面的风量应满足：60X0.25XS 冲 WQ 冲 W60X4XS 冲掘掘掘=72 m3/min = Q 掘=1152 m3/min根据上面的计算掘进工作面的风量应取其最大值。Q 掘=260 m3/min72 m3/min = Q 掘=1152 m3/min所以，Q掘=260 m3/min符合

14、上述要求。掘硐室需风量各个独立通风的硐室供风量，应根据不同的硐室分别计算。1 、井下爆破材料库按经验值计算，小型矿井一般80100m3/min，大型矿井一般100150m3/min。2、充电硐室通常充电硐室的供风量不得小于 100m3/min。3、机电硐室采区小型机电硐室，可按经验值确定风量，一般为6080m3/min。表 3-4 机电硐室发热系数表机电硐室名称发热系数（0 ）0.150.230.010.040.020.04空气压缩机房水泵房变电所、绞车房4、其它巷道需风量计算新建矿井，其他用风巷道的总风量难以计算时，也可按采煤 掘进，硐室的需风量总和的 3%5%估算。5、矿井总风量计算；=4

15、066 m3/min。其他通过计算所得；矿井总风量为 4066 m3/min矿进总风量的分配（1）分配原则矿井总风量确定后，分配到各用风地点的风量，应不得低于其计 算的需风量；所有巷道都应分配一定的风量；分配后的风量，应保证 井下各处瓦斯及有害气体浓度、风速等满足规程的各项要求。（2）分配的方法首先按照采区布置图，对各采煤、掘进工作面、独立回风硐室按 其需风量配给风量，余下的风量按采区产量、采掘工作面数目、硐室 数目等分配到各采区，再按一定比例分配到其它用风地点，用以维护 巷道和保证行人安全。风量分配后，应对井下各通风巷道的风速进行验算，使其符合规程对风速的要求。一、矿井通风总阻力的计算原则（

16、1）如果矿井服务年限不长（1020 年），选择达到设计产量后通 风容易和困难两个时期分别计算其通风阻力；若矿井服务年限较长 （3050年），只计算前1525 年通风容易和困难两个时期的通风阻力。 为此，必须先给出这两个时期的通风网络图。（2）通风容易和通风困难两个时期总阻力的计算，应沿着这两个 时期的最大通风阻力风路，分别计算各段井巷的通风阻力，然后累加 起来，作为这两个时期的矿井通风总阻力。最大通风阻力风路可根据 风量和巷道参数（断面积、长度等）直接判断确定，不能直接确定时 应选几条可能最大的路线进行计算比较。（3）矿井通风总阻力不应超过 2940Pa（4）矿井井巷的局部阻力，新建矿井（包括

17、扩建矿井独立通风的 扩建区）宜按井巷摩擦阻力的 10%计算；扩建矿井宜按井巷摩擦阻力 的 15%计算。二、矿井通风总阻力的计算方法沿矿井通风容易和困难两个时期通风阻力最大的风路（入不敷出 风井口到风硐之前），分别用下式计算各段井巷的磨擦阻力；7Q LU小厂h =Q 2, Pa摩 S 3将各段井巷的磨擦阻力累加后并乘以考虑局部阻力的系数即为两个时期的井巷通风总阻力。即h=(1.1 1.15 上 h,Pa阻难摩难h=(1.1 1.151 h,Pa阻易摩易两个时期的摩擦阻力可按表4-1 进行计算表 4-1 矿井通风(容易)时期井巷磨擦阻力计算表aR/(NQ2/(节点巷道/(NsQ/(mhv/(m支护

18、形式L/mU/mS/m2S3/m6s2/m8m6/s2摩序号名称2/m4)3/s)/Pa/s)0.00两个罐笼，有梯0.0019.6755867.745921副井24015.718448.473.45子间，3725.38667.33522主要0.00三心拱，混凝土0.0011.8857.64.7419423.62运输1209.556486.82碹，壁面抹浆34738667.739石门557主要0.00三心拱，混凝土0.0011.8857.398114.93运输809.5376563.16.64碹，壁面抹浆34738.619石门705主要0.04三心拱，混凝土0.0010.137.7142164

19、.64运输450734354535.39碹，壁面抹浆349001.300巷936运输0.0411.037.7142161.55机上梯形水泥棚0.01135734333335.391001.309山819运输0.050.0111.029.0842.43.86机上梯形水泥棚135734320004.1521335943山583运输0.41梯形木支架0.01110.20.5420.173.7机顺4209.114.817164.27d=22cm, =219590022603槽973联络梯形木支架0.010.0610.2105.8308.324646.472.56眼d=18cm, A=458162501

20、06上分0.07梯形木支架0.01110.10.2105.9层顺809.114.884228.242.14d=22cm, =2195950106槽28采煤采高难度 2m 控顶0.220.0410.2105.24.010工作距2-4m,单体液1109.55621685811.717501062面压，机采019上分梯形木支架0.01110.0.0710.2105.11809.114.88.242.14层顺d=22cm, =21959842250106槽联络 梯形木支架12眼 d=18cm, A=413回风顺槽梯形木支架d=22cm, =2回风14石门梯形水泥棚主要三心拱，混凝土15回风道碹，壁面抹

21、浆回风混凝土碹（不平16井单翼滑），风井直径d=4m17总风阻矿井18总风阻0.01308.32464580.014209.114.8110.195911.3421.0.013097.5880.00270010.57.5421.354880.007012.512.519813966.39280.0610.2105.6.472.56162501060.4120.5420.173.171600226034.279730.0042.3179414.58099668.9545.65460.2342.31794423.6093668.95775.652020.0042.317941730668.953.

22、113.375431058.102116.201）计算矿井通风容易时期的通风总阻力h= 1.15h阻易 摩易=1.15 x 623.07=2116.20 Pa表 4-2 矿井通风（困难）时期井巷磨擦阻力计算表aR/(NQ2/(节点巷道/(NsQ/(mhv/(m支护形式L/mU/mS/m2S3/m6s2/m8m6/s2摩序号名称2/m4)3/s)/Pa/s)两个罐笼，有梯)0.0019.675580.0067.745921副井24015.78.473.45子间，3725.3818667.33主要三心拱，混凝土0.0011.8857.0.0064.7419423.62运输1209.56.82碹，壁

23、面抹浆3473856667.739石门主要三心拱，混凝土0.0011.8857.0.00398114.93运输809.563.16.64碹，壁面抹浆3473838.619石门主要运输巷三心拱，混凝土0.00碹，壁面抹浆34运输机上山运输梯形水泥棚0.010.01机上山梯形水泥棚2运输机顺梯形木支架0.01槽d=22cm,19联络梯形木支架0.01眼d=18cm, A=458上分层顺梯形木支架0.01槽d=22cm,19采煤采高难度 2m 控顶0.04工作距2-4m,单体液7面压，机采上分层顺梯形木支架0.01槽d=22cm,19联络梯形木支架0.01眼d=18cm, =458回风梯形木支架0.

24、01顺槽d=22cm,19回风石门梯形水泥棚0.01主要回风三心拱，混凝土0.00道碹，壁面抹浆混凝土碹(不平35回风滑)，风井直径0.00井d=4m39315010.19734311.01351734311.013517343110.4209.114.859308.32464110.809.114.8591109.556216110.809.114.859308.32464110.4209.114.85911.3421.3097.58810.5421.047.58812.512.519817066.3982001.30225.390.0437.7142161.55.3933001.3090.

25、0529.0842.43.84.15203359430.4120.5420.173.4.271700226030.0610.2105.6.472.5616501060.0710.2105.8.242.1484501060.2210.2105.24.01.71865010620.0710.2105.8.242.1484501060.0610.2105.6.472.5616501060.4120.5420.173.4.271700226030.0042.3179414.55.6581668.9540.0042.317940.005.6500668.950.0042.317943.113.37176

26、68.950.31 37.7 1421 452.单翼 总风 阻矿井 总风2600(2)矿井通风困难时期通风总阻力456789101112131415161718h = 1.15xS h摩难 摩难=1.15 x 636.20=2600Pa五）选择矿井通风设备一、选择矿井通风设备的基本要求（1）、矿井每个装备主要通风机的风井，均要在地面装设两套同 等能力的通风设备，其中一套工作，一套备用，交替工作。（2）、选择的通风设备应能满足第一开采水平各个时期的工况变 化，并使通风设备长期高效运行。当工况变化较大时，应根据矿井分 期时间及节牟情况，分期选择电动机动。（3）、通风机能力应留有一定的余量。轴流式、

27、对旋式通风机在 最大设计负压和风量时，叶轮叶片的运转角度应比允许范围小 5； 离心式通风机的选型设计转速不宜大于允许最高转速的 90%。（4）、进、出井井口的高差在150m以上，或进、出风井口标高相同，但井深400米以上时，宜计算矿井的自然风压。二、主要通风机的选择1、计算通风机的风量Q通3/s=1.2 x40662X60=40.66m3/s2、计算通风机的风压H通全（或H通静）轴流式通风机；容易时期H= h + h - H通静小阻易硐自=1058+120=1178Pa困难时期H= h + h + H通静大阻难硐自=1300+120=1420Pa3、选择通风机根据计算的矿井通风容易时期通风机的

28、 Q 、 H 和困难时期通 通通静小风机的 Q 、 H ，在通风机的个体特性图表上选择合适的主要通风 通通静大机。根据Q通 =40.66m3/s H通静小=1178Pa H通静大=1420Pa可选定通风机型号为2k60型轴流式通风机。 选定通风机后，可得出两个时期主要通风机的型号、动轮直径、 动轮叶片安装角、转速、内压、风量、效率和输入功率等技术系数， 并列表整理。4、选择电动机（ 1）、计算通风机输入功率。按通风容易和困难时期，分别计算 通风机输入功率 P 、 P ：通小 电大QHP 二通_通静小,KW通小 1000q40.66 x 11781000 x 0.6=80 KWQHP 二 _通静

29、小,KW通大 1000q通静_ 40.66 x 1420_ 1000 x 0.6二 83KW2）、选择电动机当P电小0-6P通大时两个时期可选一台电动机，电动机功率为PKP = 通大电,KW电 n n电传83x1.10.92x1=99 KW电动机功率在400KW500KW以上时，宜选用同步电动机其优点 是低负荷动转时，可用来改善电网功率因数，使矿井经济用电；其缺 点是这种电动机的购置和安装费较高。（六）通风耗电费用概算一、主要通风的耗电量 通风容易时期和困难时期共选一台电动机时8760P电大K n H电变缆,W - h )/a8760 x 100 小=x 21.1 x 0.95 x 0.90=1863830(kW - h)/ a二、局部通风机的耗电量8760P电大K -h_电变缆(kW h / a )8760x8x41.1 x 0.95 x 0.90=298212(kW - h)/ a三、通风总耗电量E = E + E总A=931915+298212 =2162042(kW - h )/ a四、吨煤通风耗电量W 二(+ EAl(kW h)/1 -a0 T_ 2162042 -600000_ 3.6 (kW h)/1 - a五、吨煤通风耗电成本W _W x D0_ 3.6 x 0.4_ 1.44元