《通風安全學》課程設計

1、<p>　　《礦井通風》課程設計</p><p>　　學　　院：能源科學與工程學院</p><p>　　班　　級：采礦工程09-01班</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一節(jié) 礦井概況3</p><p>　　第二節(jié) 礦井通風系統(tǒng)3</p&

2、gt;<p>　　一、礦井通風系統(tǒng)要符合下列要求。6</p><p>　　第三節(jié) 礦井風量計算與分配7</p><p>　　一、 礦井需風量的計算原則7</p><p>　　二、礦井需風量的計算方法7</p><p>　　第四節(jié) 礦井通風阻力及等積孔計算9</p><p><b>

3、　　一、計算原則9</b></p><p><b>　　二、計算方法12</b></p><p>　　三、計算礦井總風阻12</p><p>　　四、計算礦井等積孔12</p><p>　　第五節(jié) 主要通風機選型16</p><p><b>　　一、選型依據(jù)16&

4、lt;/b></p><p>　　三、通風機運行工況18</p><p>　　四、電動機選型18</p><p>　　五、通風機電動機的校驗19</p><p>　　第六節(jié) 礦井反風措施20</p><p>　　一、反風目的和意義20</p><p>　　二、反風方式、反風系統(tǒng)

5、及設施20</p><p>　　第七節(jié) 礦井通風費用21</p><p>　　一、礦井通風費用21</p><p>　　二、風阻與等積孔21</p><p><b>　　三、綜合評價21</b></p><p>　　第八節(jié) 礦井災害防治措施22</p><p>

6、;<b>　　參考文獻24</b></p><p><b>　　第一節(jié) 礦井概況</b></p><p><b>　　1.1礦井概況</b></p><p>　　某礦地處平原，地面標高＋150m，井田走向長度5km，傾斜方向長度3.3km。井田上界以標高-165m為界，下界以標高-1020m為界，

7、兩邊以斷層為界，井田內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定，井田可采儲量約1.08億噸。根據(jù)開采條件，煤炭供求狀況及“規(guī)程”規(guī)定，確定此礦為年產(chǎn)150萬噸的大型礦井，服務年限為72年。</p><p>　　1.2 礦井開采技術條件</p><p>　　井田內(nèi)有兩個開采煤層，為k1、k2，在井田范圍內(nèi)，煤層賦存穩(wěn)定，煤層15°，各煤層厚度、間距及頂?shù)装鍘r性參見綜合柱狀圖。礦井相對瓦斯涌出量為6.6m3/T

8、，煤層有自然發(fā)火危險，發(fā)火期為16-18個月，煤塵有爆炸性，爆炸指數(shù)為36％。</p><p><b>　　綜合柱狀圖</b></p><p>　　根據(jù)開拓開采設計確定。采用立井多水平上下山開拓（見圖1、圖2、），第一水平標高-380m，傾斜長為825×2m，服務年限為27年，因走向較短，兩翼各布置一個采區(qū)。每個采區(qū)上山部分和下山部分各分為五個區(qū)段回采。每采

9、區(qū)各布置一個綜采工作面和一個高檔普采工作面，工作面長度150m，區(qū)段平巷及區(qū)段煤柱15m，綜采工作面產(chǎn)量為在k1煤層時為1620噸/日，在k2煤層時1935噸/日，日進6刀，截深0.6m，高檔普采工作面產(chǎn)量為k1煤層時為1080噸/日，k2煤層時1290噸/日，日進4刀，截深0.6m，東翼還另布置一備用的高檔普采工作面，綜采工作面裝備的部分機電設備如表1所示，采區(qū)巷道采用集中聯(lián)合布置（圖1、圖2）。</p><p&g

10、t;　　表1綜采工作面部分機電設備一覽表</p><p>　　采區(qū)軌道上山均布置在k2煤層的底板穩(wěn)定細砂石中，區(qū)段回風平巷與運輸上山，區(qū)段運輸平巷與軌道上山采用石門連接，為了保證生產(chǎn)正常接替，前期東西兩翼各安排兩個獨立通風的煤層平巷掘進頭，后期東西兩翼各安排兩個獨立通風的煤層平巷掘進頭和一個巖石下山掘進頭。東西兩翼各有一個絞車房、變電所、火藥庫，亦需獨立通風。井為箕斗井提煤用，井為罐籠井升降人員、材料、矸石，也作

11、為進風井用，并設有梯子間。</p><p>　?。ù颂幉迦胍粋€圖一）</p><p>　　部分巷道名稱、長度、支護形式，斷面幾何特征參數(shù)列入表2。</p><p><b>　　表2井巷特征參數(shù)</b></p><p>　　井內(nèi)的氣象參數(shù)按表3所列的平均值選取，除綜采工作面采用4-6工作制外，其它均采用三八工作制。<

12、/p><p>　　表3 空氣平均密度一覽表</p><p>　　井下同時作業(yè)的最多人數(shù)為700人，綜采工作面同時作業(yè)最多人數(shù)40人，高檔普采工作面同時作業(yè)最多人數(shù)60人。</p><p>　　第二節(jié) 礦井通風系統(tǒng)</p><p>　　2.1 礦井通風系統(tǒng)布置原則</p><p>　　1、每一個生產(chǎn)礦井，必須至少有兩個能

13、行人的通達地面的安全出口。各個出口之間的距離不得小于30m。如果采用中央式通風系統(tǒng)時，還要在井田境界附近設置安全出口。井下每一個水平到上水平和每個采區(qū)至少都要有兩個便于行人的安全出口，并同通到地面的安全出口相連通。保證有一個井筒進新鮮空氣，另一個井筒排出污濁的空氣。</p><p>　　2、進風井口，必須布置在不受粉塵、灰土、有害和高溫氣體侵入的地方，距離產(chǎn)生煙塵、有害氣體的地點不得小于500m。進風井筒冬季結

14、冰，對工人身體健康、提升和其它設施有危害時，必須裝設暖風設備，保持進風井口以下的空氣溫度在2℃以上。進風井與出風井的設備地點必須地層穩(wěn)定且有利于防洪?？偦仫L道不得作為主要行人道，礦井的回風流和主要通風機的噪音不得造成公害。</p><p>　　3、箕斗提升或裝有皮帶運輸機的井筒不應兼作風井。如果兼作風井使用時，必須遵守下列規(guī)定：</p><p>　　(1)箕斗提升兼作回風井時，井上下裝、卸

15、井塔都必須有完善的封閉措施，其漏風率不超過15%，并應有可靠的降塵設施，但裝有皮帶運輸機的井筒不得兼作回風井。</p><p>　　(2)箕斗提升井或裝有皮帶運輸機的井筒兼作進風井時，箕斗提升井筒中的風速不得超過6m/s；裝有皮帶運輸機的井筒中的風速不得超過4m/s，并都應有可靠的防塵措施，保證粉塵濃度符合工業(yè)衛(wèi)生標準。皮帶運輸機的井筒中還應裝有專用的消防管路。</p><p>　　4、

16、所有礦井都必須采用機械通風，主要主要通風機(供全礦、一翼或一個分區(qū)使用)必須安裝在地面。同一井口不宜選用幾臺主要通風機并聯(lián)運轉(zhuǎn)，主要通風機要有符合要求的防爆門，反風設備和專用的供電線路。</p><p>　　5、每一個礦井必須有完整的獨立的獨立通風系統(tǒng)，不宜把兩個可以獨立通風的礦井合并一個通風系統(tǒng)，若有兩個出風井，則自采區(qū)流到各個出風井的風流需保持獨立；各工作面的回風在進入采區(qū)回風道之前，各采區(qū)的回風在進入回風

17、水平之前都不能任意貫通，下水平的回風流和上水平的進風流必須嚴格隔開，在條件允許時，要盡量使總進風早分開，總回風晚匯合。</p><p>　　6、采用多臺分區(qū)主要通風機通風時，為了保持聯(lián)合運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，總進風道的斷面不宜過小，盡可能減少公共風路的風阻；各分區(qū)主要通風機的回風流，中央主要通風機和每一翼主要通風機的回風流都必須嚴格隔開。</p><p>　　7、采煤工作面的掘進工作面都應采用

18、獨立通風。采煤工作面和其相連接的掘進工作面，在布置獨立通風有困難時，可采用串聯(lián)通風，但必須符合《煤礦安全規(guī)程》第114條的有關規(guī)定。</p><p>　　8、井下火藥庫必須有單獨的進風風流，回風風流必須直接引入礦井的總回風道或主要回風道，井下充電硐室必須有單獨的風流通風，回風風流可以引入采區(qū)回風道中。</p><p>　　2.2 通風方式的確定</p><p>　

19、　通風方式一般可分為中央式，對角式，混合式三種?，F(xiàn)分別分析如下，并從技術和經(jīng)濟兩方面比較其優(yōu)缺點，擇優(yōu)選用。</p><p><b>　　1.中央式</b></p><p><b>　　中央并列式</b></p><p>　　在地形條件許可時，進風井和出風井大致并列在井田走向的中央，二井底都開掘到第一水平，主要通風機設在出

20、風井的井口附近，將污風抽到地表，出風井的井底必須和總進風流隔開，出風井的井口一般用防爆門緊閉；還要在巖石中做條回風石門m—n，煤層傾角越大、總回風石門越短，反之越長。</p><p>　　圖2-1 中央并列式</p><p>　　注：用斜井開拓時，可以大致在走向的中央開掘一對并列斜井。</p><p>　　中央并列式的適用條件</p><

21、p>　　煤層傾角大、埋藏深，但走向長度不大(≤4km)，瓦斯、自然發(fā)火都不嚴重，在此條件下，采用中央并列式是比較合理的。這種通風方式(和其它方式相比)，盡管存在著風路較長，阻力較大，采空區(qū)的漏風較大的缺點，但對于瓦斯、自然發(fā)火不嚴重的礦井來說，這并不很重要。同時，由于產(chǎn)生的阻力較大，通風電力費較大，進風與出風兩井筒之間的漏風較大，箕斗井回風時外部漏風較大等，這些缺點對走向不大的礦井來說也不是一個很大的問題。相反，由于煤層傾角大，總

22、回風石門長度小，開掘費小，兩個井筒(立井或斜井)集中，便于開掘，開掘費也較少，便于貫通，建井期限較短，采用中央并列式通風方式，具有初期投資較少、出煤較快的優(yōu)點。同時它的護井煤柱較小，且便于延深井筒，為深部通風的準備工作提供有利條件。</p><p>　　3）中央分列式(又名中央邊界式)</p><p>　　進風井大致位于井田走向的中央，出風井大致位于井田淺部邊界沿走向的中央，在沿傾斜方向上

23、，出風井和進風井相隔—段距離，出風井的井底高于進風井的井底，主要通風機設在出風井口附近；在井田走向的中央開鑿主井和副井。</p><p>　　圖2-2 中央分列式</p><p>　　中央分列式的適用條件</p><p>　　一般地說，這種通風方式適用于煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長度不大(≤4km) ，而且瓦斯，自然發(fā)火比較嚴重的新建礦井。與中央并列式相比，這種

24、通風方式的安全性要好，建井期限略長，有時初期投資稍大(多打一個出風井，少掘一條總回風石門)，但相差不懸殊。如果中央有兩個井筒，以后在延深井筒、做深部通風的準備工作時，也就不會困難，這種方式由于多打一個直通地面的回風井，所以礦井的通風阻力較小，內(nèi)部漏風小，這對于瓦斯，自然發(fā)火的管理工作是比較有利的，增加了一個安全出口，工業(yè)廣場設有主要通風機的噪音影響，從回風系統(tǒng)鋪設防塵灑水管路系統(tǒng)都比較方便。</p><p>&l

25、t;b>　　2. 對角式</b></p><p><b>　　1) 兩翼對角式</b></p><p>　　進風井筒大致位于井田走向的中央，兩個出風井筒分別位于兩翼邊界采區(qū)中央的淺部，主要通風機設在出風井口附近。為了開采深水平，有時把兩翼風井設在兩翼沿傾斜的中央和沿走向的邊界附近。用斜井和平峒開拓時，可把下圖中的立井改為斜井和平峒。</p>

26、;<p>　　圖2-3 兩翼對角式 </p><p>　　2) 兩翼對角式適用條件</p><p>　　一般認為，這種布置方式(指對角風井位于淺部邊界附近者)適用于煤層走向較大(超過4km)、井型較大、煤層上部距地面較淺、瓦斯和自然發(fā)火嚴重的新建礦井。它的優(yōu)缺點，完全和中央并列式相反，比中央分列式的安全性更好，但初期投資更大。如果能夠進行相向掘進，就能適當減輕建井期限長，投

27、產(chǎn)較晚的缺點。有些瓦斯等級不高，但煤層走向較長、產(chǎn)量較大的新礦井，也可采用這種通風方式。 </p><p><b>　　3)分區(qū)對角式</b></p><p>　　進風井大致位于井田走向的中央，在每個采區(qū)各掘一個小回風井，并分別安設抽出式分區(qū)主要通風機，可不必做總回風道。在圖9—5中也可以用斜井代替立井，或者進風用垂直于走向(或平行于走向)的平峒，出風用斜井；或者進風

28、和出風都用平峒。 </p><p>　　圖2-4 分區(qū)對角式</p><p>　　4)分區(qū)對角式適用條件</p><p>　　煤層距地表淺，或因地表高低起伏較大，無法開掘淺部的總回風道(因會穿出地面)，在此條件下，開采第一水平時，只能采用這種小風井(立井、斜井或平峒)分區(qū)通風的布置方式。每個采區(qū)各有獨立的通風路線，互不影響，是這種通風方式的主要優(yōu)點。</p&

29、gt;<p><b>　　3. 混合式</b></p><p>　　進風井與出風井由三個以上井筒按上述各種方式混合組成，其中有中央分列與兩翼對角混合式和中央并列與中央分列混合式等。以中央分列與兩翼對角混合式通風系統(tǒng)為例簡單說明。</p><p>　　1) 中央分列與兩翼對角混合式</p><p>　　為了縮短基建時間，在初期采用中

30、央分列式通風系統(tǒng)，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，當開采到兩翼邊界時，則用中央分列與兩翼對角混合式的通風系統(tǒng)。總之，要在初期通風系統(tǒng)的基礎上，根據(jù)煤層賦存條件和生產(chǎn)發(fā)展情況等進行分析確定。 </p><p>　　圖2-5 中央分列與兩翼對角混合式</p><p>　　2) 混合式適用條件</p><p>　　這種通風方式適用于井田范圍大，多煤層，多水平開采的礦井。大多用于老礦井的改

31、造和擴建。</p><p>　　2.3 通風方式的確定</p><p>　　根據(jù)礦井概況可知該礦井的年產(chǎn)量為150萬噸的大型礦井，由于該井田走向長度為5KM，大于中央并列式走向長度不大于4KM的設計要求，且該井田的瓦斯相對涌出量為6.6 m3/T屬于低瓦斯礦井，井田上界標高-165m屬埋藏較淺的礦井，初期考慮中央分列式通風方式和兩翼對角式作比較：</p><p>&

32、lt;b>　　1） 技術比較：</b></p><p>　　中央邊界式使用于走向不大的礦井（井田長度小于4000米），兩翼對角式適合于走向較大、井型較大的礦井，與中央邊界式相比，安全性更好，多一個通往地面的安全出口，發(fā)生事故時兩翼不相互影響，便于控制通風，阻力較小。</p><p><b>　　2） 經(jīng)濟比較：</b></p><

33、p>　　因進風、采掘、運輸部分所需費用相差不大，主要考慮回風部分的費用。</p><p>　　風井的斷面為12.8，總回風平巷的斷面為9.62，故假設開掘1m總回風平巷需5000元，1m風井需6500元，兩翼對角式風機一臺200萬元，中央邊界式風機一臺300萬元。</p><p>　　故在不考慮通風電費和井巷的維修費的條件下</p><p>　　采用中央邊界式

34、通風系統(tǒng)時回風部分的費用為：</p><p>　　1245×2×0.5+（165+150）×0.65+300=1749.75萬元</p><p>　　采用兩翼對角式通風系統(tǒng)時回風部分的費用為：</p><p>　?。?65+150）×0.65×2+200×2=809.5萬元</p><p

35、>　　綜上分析，應選用兩翼對角式的通風方式。</p><p><b>　　2．通風方法的確定</b></p><p>　　通風方法，即礦井主通風機的工作方法。煤礦主要通風機的工作方法基本上分為抽出式與壓入式兩種。</p><p><b>　　兩種方法的比較：</b></p><p><b

36、>　　1) 抽出式</b></p><p>　　抽出式通風是主要通風機安裝在回風井口，在抽出式通風機的作用下，整個礦井通風系統(tǒng)處于低于當?shù)卮髿鈮旱母眽籂顟B(tài)。</p><p>　　抽出式優(yōu)點：井下風流處于負壓狀態(tài)，當主扇因故停止運轉(zhuǎn)時，井下的風流壓力提高可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全；漏風量小，通風管理較簡單；與壓入式比，不存在過渡到下水平時期通風系統(tǒng)和風量變化的困難

37、。</p><p>　　抽出式缺點：當?shù)孛嬗行「G塌陷區(qū)井和采區(qū)溝通時，抽出式會不小窯積存的有害氣體抽到井下使有礦井效風量減少。主要通風機使井下風流處于負壓狀態(tài)。一旦主要通風機因故停止運轉(zhuǎn)，井下風流的壓力提 高，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全；壓入式主要通風機使井下風流處于正壓狀態(tài)，當主要通風機停轉(zhuǎn)時，風流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加。</p><p><b>　

38、　2) 壓入式</b></p><p>　　壓入式通風是主要通風機安裝在進風井口，作壓入式工作，井下風流處于正壓狀態(tài)。 </p><p>　　在低瓦斯礦的第一水平，礦井地面地形復雜、高差起伏，無法在高山上設置扇風機。總回風巷無法連通或維護困難的條件下選用。</p><p>　　優(yōu)缺點：1.壓入式的優(yōu)缺點與抽出式相反，能用一部分回風把小窯塌陷區(qū)的有害氣體

39、壓入到地面；2.進風線路漏風大,管理困難；3.風阻大、風量調(diào)節(jié)困難；4.由第一水平的壓入式過渡到深部水平的抽出式有一定的困難；5.通風機使井下風流處于正壓狀態(tài)，當通風機停止運轉(zhuǎn)時，風流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌量增加。</p><p>　　因此，正因為抽出式有著獨自的優(yōu)點，井下風流處于負壓狀態(tài)，當主要通風機因故停止運轉(zhuǎn)時，井下的風流壓力提高可能使采空區(qū)沼氣涌出量減少，比較安全；漏風量小，通風管理較簡單。由于該

40、礦井采用上下山交替開采，抽出式與壓入式相比，不存在過渡到下水平時期通風系統(tǒng)和風量變化的困難。因此本設計選用抽出式通風方法。</p><p>　　第三節(jié) 礦井風量計算與分配</p><p>　　礦井需風量的計算原則</p><p>　　礦井需風量應按照“由里往外”的原則，由采、掘工作面、硐室和其他用風地點的實際最大需風量總和，再考慮一定的備用風量系數(shù)后，計算出礦井總

41、風量。</p><p>　　二、礦井需風量的計算方法</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，礦井需要的風量應按照下列求分別計算，并選取其中的最大值。</p><p>　　本礦井初期投產(chǎn)區(qū)域位于瓦斯風化帶中，瓦斯涌出量相對較小，但考慮通風設備的服務年限、通風安全等諸多因素，風量計算仍采用瓦斯帶的參數(shù)。</p><p>　　1、按井下

42、同時工作的最多人數(shù)計算</p><p>　　Q=4NK （３-1）</p><p>　　式中：Q——礦井總風量，m3/s</p><p>　　4——每人每分鐘供風標準，m3/min·人</p><p>　　N——井下同時工作的最多人數(shù)，245人</p><p&

43、gt;　　K——礦井通風系數(shù)，兩翼對角式取1.15</p><p>　　則Q=4×120×1.15=552m3/min=9.2m3/s</p><p>　　2、按采煤、掘進、硐室及其他地點實際需風量的總和進行計算即：</p><p>　　Q=（ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其他）×K （３-2）</p>

44、<p>　　式中：Q——礦井總風量，m3/s</p><p>　　ΣQ采——采煤工作面風量之和</p><p>　　ΣQ掘——掘進工作面風量之和</p><p>　　ΣQ硐——獨立通風硐室需風量之和</p><p>　　ΣQ其他——其他用風地點需風量之和</p><p>　　K——礦井通風系數(shù)，兩翼對角式

45、取1.15</p><p>　?。?）采煤工作面實際需風量</p><p>　　由題目條件：相對瓦斯涌出量11m3／t，礦井生產(chǎn)能力為0.9Mt/a，礦井有兩個采區(qū)同時生產(chǎn)，共3個采煤工作面，其中兩個生產(chǎn)，一個備用。計算出工作面的瓦斯絕對涌出量。</p><p>　　忽略掘進工作面和備用工作面的出煤量，忽略掘進工作面和備用工作面涌出的瓦斯，每個采煤工作面的瓦斯絕對涌

46、出量為：</p><p>　　Q采瓦=11×（0.9×1000000/（330×16×60））/ 2=15.625 m3／min</p><p><b>　　①瓦斯涌出量計算：</b></p><p>　　Q采風=100×Q采瓦×K （３-3

47、）</p><p>　　式中：Q采——工作面實際需要的風量，m3/min</p><p>　　Q采——工作面的瓦斯絕對涌出量，取1m3/min</p><p>　　K——工作面瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù)，取1.2</p><p>　　Q采風=100×q采瓦×K=100×15.625×1.2=1875m

48、3/min=31.25 m3/s</p><p><b>　?、诎垂ぷ髅鏈囟扔嬎?lt;/b></p><p>　　Q采=60×Vc×Sc×Kc，m3/min （３-4）</p><p>　　式中：Vc——采煤工作面風速，當采長壁工作面穩(wěn)定在18℃時，工作面風速應在0.8-1.0m3/s之間，

49、取1.0m3/s</p><p>　　Sc——采煤工作面的平均斷面積，（4.2+3.2）/2×2.2=8.14㎡</p><p>　　Kc——采煤工作面長150m,長度系數(shù)，取1.1</p><p>　　Q采風=60×1.0×8.14×1.1=537.24m3/min</p><p>　　③按人數(shù)計算實

50、際需風量</p><p>　　Q采=4×N，m3/min （３-5）</p><p>　　式中：N——工作面同時工作的最多人數(shù)，26人</p><p>　　Q采=4×26=104m3/min</p><p><b>　　④、按風速驗算</b></p>

51、;<p>　　60×0.25×S采≤Q采≤60×4×S采 （2-6）</p><p>　　式中：S采——采煤工作面的平均斷面積，采煤工作面8.14㎡</p><p>　　采工作面：122.1m3/min≤Q采≤1953.6m3/min</p><p>　　根據(jù)以上計算，設計采工作面配風量

52、取其中最大值，即：</p><p>　　Q采風=1875m3/min=31.25 m3/s</p><p>　　備用工作面一般按回采工作面需風量的50﹪計算，</p><p>　　即：Q備風=1/2 Q采風 =937.5 m3/min =15.625m3/s</p><p>　?。?）掘進工作面實際需風量</p><p&g

53、t;<b>　?、侔赐咚褂砍隽坑嬎?lt;/b></p><p>　　Q掘=100×q掘×K掘 （３-７）</p><p>　　式中：Q掘——掘進工作面實際需要的風量，m3/min</p><p>　　Q掘——掘進工作面的瓦斯絕對涌出量，取0.8m3/min</p><

54、p>　　K掘——掘進工作面瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù)，取1.5</p><p>　　由于忽略了掘進工作面的出煤量和瓦斯涌出量，因此，此步計算結果可予忽略。</p><p><b>　　②按炸藥量計算</b></p><p><b>　　Q掘=25×A</b></p><p>　　式

55、中：25——使用1kg炸藥的供風量，m3/min</p><p>　　A——掘進工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg。</p><p>　　Q掘=25×10=250 m3/min</p><p>　　③按局部通風機吸風量計算</p><p>　　Q掘=Q局扇吸×k=250×1.2=300 m3/min</p

56、><p>　　選擇JBT-61型局部通風機，其額定風量為250 m3/min</p><p>　?、馨慈藬?shù)計算掘進工作面實際需風量</p><p>　　Q掘=4×N （３-８）</p><p>　　式中：N——掘進工作面同時工作的最多人數(shù)，26人</p><p>

57、　　Q采=4×26=104m3/min</p><p><b>　?、莅达L速進行驗算</b></p><p>　　15×S掘≤Q煤掘≤240×S掘 （３-９）</p><p>　　式中：S掘——煤巷掘進工作面的斷面積，6㎡</p><p>　　90m3/min≤

58、Q煤掘≤1440m3/min</p><p>　　綜合考慮，掘進工作面實際需風量為：Q掘=300 m3/min</p><p>　?。?）硐室、爆破材料庫等需風量</p><p>　　①爆炸材料硐室：1m3/s</p><p>　?、诓蓞^(qū)變電所：1m3/s</p><p>　　③絞車硐室：1m3/s</p>

59、<p>　　則硐室、爆破材料庫等實際需風量為：</p><p>　　∑Q硐=1＋1+1=3m3/s</p><p>　　綜合上述計算，礦井需風量為：</p><p>　　Q=（ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐）×K</p><p>　　=（2.5×1875 +4×300+180）×1.25</

60、p><p>　　=6067.5m3/min=101.125 m3/s</p><p>　　以上計算結果取最大值，由于采用兩翼對角通風，兩翼對稱同進開采，則礦井一翼需風量Q=50.6m3/s。</p><p>　　第四節(jié) 礦井通風阻力及等積孔計算</p><p>　　在主要通風機整個服務期限內(nèi)，礦井通風總阻力隨開采深度的增加和走向范圍的擴大及產(chǎn)量的

61、提高而增加。為了扇風機在整個礦井服務期間在合理的效率范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，在選擇扇風機時必須考慮到最大可能的總阻力和最小可能的總阻力，前者對應于扇風機服務期間內(nèi)通風最困難時期礦井總阻力，后者對應通風最容易時期的礦井總阻力，同時還考慮到自然風壓得作用。</p><p><b>　　一、計算原則</b></p><p>　　1、在進行礦井通風總阻力計算時，不要計算每一條巷道的通風阻

62、力，只選擇其中一條阻力最大的風路進行計算。但必須是礦井達到設計年產(chǎn)量以后，通風容易時期和通風困難時期的阻力最大風路。一般，可能兩個時期的通風系統(tǒng)圖上根據(jù)采掘作業(yè)布置情況分別風流路線最長、風量較大的一條線路作為阻力最大的風路。在選定的風路上（分最容易和最困難時期），從進風井口到回風井口逐段編號，對各段井巷進行阻力計算，然后累加起來，得出這兩個時期的各個井巷通風總阻力（h阻易，h阻難）。如果通風系統(tǒng)復雜，直觀上難以判斷哪條風路阻力最大時，則

63、需選擇幾條風路，通過計算比較選出最大值。</p><p>　　如果礦井服務年限較長時，則只計算頭15--25a的通風容易和困難兩個時期的井巷通風總阻力。</p><p>　　附:(礦井平面圖4-1)</p><p>　　(通風網(wǎng)絡圖4-２)</p><p>　　礦井平面示意圖４－１</p><p>　　4-1困難時期通

64、風網(wǎng)絡圖</p><p>　　2、通過主扇的風量Qf必大于通過風井的礦井總風量Q礦，為了計算礦井的阻力，必先算出Qf：</p><p><b>　　對于抽出式：</b></p><p><b>　?。ǎ?1）</b></p><p>　　3、為了經(jīng)濟、合理、安全地使用主扇，應控制h阻難不易太大，礦井

65、通風的總阻力，不應超過2940 Pa。</p><p><b>　　二、計算方法</b></p><p>　　沿著上述兩個時期通風阻力的風路，分別用下式算出各區(qū)段井巷摩擦阻力：</p><p>　　Pa （４-2）</p><p>　　式中：h摩——各段井巷的摩擦阻力；</p

66、><p>　　α——摩擦阻力系數(shù)，可查閱《煤礦通風與安全》一書的附錄；</p><p>　　L——各段井巷的長度，m；</p><p>　　U——各段井巷的周長，m</p><p>　　S——井巷的凈斷面積，m2；</p><p>　　Q——各井巷和硐室所通過的風量分配值，系根據(jù)前面所計算的各井巷硐室所需要的實際風量值再乘

67、以K（考慮井巷的內(nèi)部漏風和配風不均勻等因素）后求得的風量值，/s。</p><p>　　本設計根據(jù)采區(qū)接替安排，礦井投產(chǎn)后至NO.７采區(qū)為初期通風容易時期（即上采面接近停采線位置時，當同一采區(qū)的同一區(qū)段上下煤層同采時，應有３－４個的進尺距離）；之后到NO.１采區(qū)采完為初期通風困難時期。通風容易時期負壓和通風困難時期負壓計算結果見表3-1和表3-2。</p><p>　　其總和為總摩擦阻力：

68、</p><p>　　∑h摩=h1-2+h2-3+……+hn-(n+1) Pa （４-3）</p><p>　　式中：h1-2、h2-3、……、+hn-(n+1)——為各段井巷之摩擦阻力，Pa。</p><p>　　由表3-1和表3-2的計算知：</p><p>　　h易=600.13Pa</p&

69、gt;<p>　　h難=776.4Pa</p><p><b>　　三、計算礦井總風阻</b></p><p>　　，Ns2m-8 （４-6） </p><p>　　，Ns2m-8 （４-7）</p><p>　　式中：R易、R難

70、------容易時期和困難時期的全礦總風阻</p><p>　　則R易=0.4897Ns2m-8 </p><p>　　R難=0.6337Ns2m-8</p><p><b>　　四、計算礦井等積孔</b></p><p>　　=1.70 （４-8）</p&

71、gt;<p>　　= 1.495 （４-9）</p><p>　　式中：A易，A難-----容易時期和困難時期的全礦等積孔，㎡</p><p>　　根據(jù)礦井通風難易程度分級見表6-3。</p><p>　　表3-3 礦井通風難易程度分級</p><p>　　由等積孔可以看出，礦井通風為中等

72、,所以礦井在生產(chǎn)時期應加大各巷道的掘進斷面，以滿足用風地點所需風量，并避免有關巷道風速超限。</p><p>　　第五節(jié) 主要通風機選型</p><p><b>　　一、選型依據(jù)</b></p><p>　　礦井一翼所需風量：35m3/s</p><p>　　通風容易時期礦井所需風壓：600.13Pa</p>

73、<p>　　通風困難時期礦井所需風壓：776.4Pa</p><p><b>　　二、通風機選型</b></p><p>　　通風機所需風量 由 =</p><p>　　則 =1.15×35</p><p><b>　　=40.25</b></

74、p><p>　　式中 ——風量備用系數(shù)，=1.15；</p><p>　　——礦井所需總風量，。</p><p>　　通風機所需負壓 由 =+H++</p><p>　　則通風容易期 =+H++</p><p>　　=600.13+200</p><p><

75、;b>　　=800.13Pa</b></p><p>　　通風困難時期 =+H++</p><p>　　=776.4+200</p><p><b>　　=976.47Pa</b></p><p>　　式中 ——全礦總阻力，即礦井所需負壓，Pa；</p><p>

76、;　　H——自然風壓，較小可忽略不計，Pa；</p><p>　　——風機裝置阻力，一般取150～200 Pa；</p><p>　　—— 出口動壓損失，由于這里以所需風機的靜壓為依據(jù)利用靜壓特性曲線進行風機選型，故=0 Pa。</p><p>　　1、確定通風機的工況點</p><p>　　（1）計算礦井通風網(wǎng)路阻力系數(shù)</p>

77、<p>　　根據(jù) = </p><p>　　得到 =/</p><p>　　則通風容易時網(wǎng)路阻力系數(shù)</p><p><b>　　=/</b></p><p>　　通風困難時網(wǎng)路阻力系數(shù) </p><p><b>　　=/</b>

78、;</p><p><b>　　（2）網(wǎng)路特性曲線</b></p><p>　　根據(jù)=，利用描點法將礦井通風容易時期及通風困難時期通風網(wǎng)路特性曲線分別描繪在FBCDZ54-6-№15B型風機特性曲線上。根據(jù)所需負壓及風量，取礦井后期網(wǎng)路特性曲線與風機葉片安裝角度為47/39°的性能特性曲線相交于點，為通風容易時的工況點，初期工況值=42， =840Pa，=0

79、.65；取礦井初期網(wǎng)路特性曲線與風機葉片安裝角度為48/40°的性能特性曲線相交于點，為通風困難時的工況點，后期工況值=43， =1074Pa，=0.71。通風容易時風機葉片安裝角度為47/39°，通風困難時風機葉片安裝角度為48/40°，滿足生產(chǎn)及安全要求。通風機特性曲線與工況點，如圖5-1所示。</p><p><b>　　2、通風機性能參數(shù)</b><

80、/p><p>　　FBCDZ54-6-№15B型通風機主要技術參數(shù)如下：</p><p>　　電機型號 15</p><p>　　電機功率 2×37kW</p><p>　　額定電壓 660</p><p>　　風量范圍 16-51</p><

81、;p>　　風壓范圍 98～1746 Pa</p><p>　　根據(jù)礦井所需的風量、負壓及礦井的開拓布置，考慮設施漏風和</p><p>　　各種阻力損失后，經(jīng)計算和比較，選擇兩臺FBCDZ54-6-№15B型防爆對旋軸流式通風機，一臺工作，一臺備用，風機轉(zhuǎn)數(shù)980r/min。每臺風機配備兩臺專用防爆電機，功率2×37kW，電壓660kV。該風采用內(nèi)裝式電機，機

82、電一體化，改變了礦井主通風機長軸或皮帶輪傳動的傳統(tǒng)結構，避免了傳動裝置損壞事故，提高了風機的傳動效率。</p><p><b>　　三、通風機運行工況</b></p><p>　　通風機運行特性曲線見圖5-1。</p><p>　　圖5-1 通風機運行性能曲線</p><p><b>　　四、電動機選型<

83、;/b></p><p>　　后期最小負壓時，所需電動機功率P容易：</p><p>　　P容易=Of×H容易/1000η=50.46KW</p><p>　　前期最大負壓時，所需電動機功率P困難：</p><p>　　P困難=Of×H困難/1000η=56.4KW</p><p>　　因礦井

84、首采區(qū)前期約服務23年，前后期電能損耗所差不多，故前、后期選擇電動機容量一致。</p><p>　　五、通風機電動機的校驗</p><p><b>　　1、起動時容量</b></p><p>　　由于本礦井通風機布置在工業(yè)場地內(nèi)，電動機采用全壓直接啟動，其容量能夠滿足風機正常啟動的要求。</p><p><b>

85、;　　2、反風時的容量</b></p><p>　　根據(jù)廠家提供的FBCDZ54-6-№15B型對旋風機反風參數(shù)確定。</p><p>　　檢驗所選電動機容量是否滿足反風要求。</p><p>　　第六節(jié) 礦井反風措施</p><p><b>　　一、反風目的和意義</b></p><p

86、>　　反風裝置就是使正常風流反向的設當進風井筒附近和井底車場發(fā)生火災或瓦斯煤塵爆炸時，為了避免大量的CO 和CO2 等有害氣體進入采掘工作面危及井下工人的生命安全，則利用主要通風機的反風裝置迅速的將風流方向反向。</p><p>　　《規(guī)程》第124條規(guī)定：生產(chǎn)礦井主要通風機必須裝有反風設施，必須能在10min內(nèi)改變巷道中風流方向，當風流方向改變后，主要通風機的供風量不應小于正常風量的40%。</p&

87、gt;<p>　　二、反風方式、反風系統(tǒng)及設施</p><p>　　本設計選用的通風機電機可直接反轉(zhuǎn)，因此設計采用風機反轉(zhuǎn)反風，為配合風機反風，在控制室安裝正反轉(zhuǎn)切換柜，并掛反風操作系統(tǒng)圖及操作規(guī)程。反風時換向操作，可在10min內(nèi)改變巷道中的風流方向，并且風流方向改變后，通風機的供給風量為15m3/s，不小于正常風量（41m3/s）的40%。</p><p>　　同時，為了

88、提高礦井的抗災能力，設計在采區(qū)、工作面布置局部反風系統(tǒng)，即在主要通風機保持正常運行的條件下，通過迅速調(diào)整預設的反風風門開關狀態(tài)，實現(xiàn)采區(qū)內(nèi)部巷道或采煤工作面風流反向，以實現(xiàn)局部反風。</p><p>　　每季度至少要檢查一次反風設施，每年應進行一次反風演習。</p><p>　　第七節(jié) 礦井通風費用</p><p><b>　　一、礦井通風費用</

89、b></p><p>　　噸煤的通風電費為主要通風機年耗電費及井下輔助通風機、局部通風機電費之和除以年產(chǎn)量，可用下公式計算：</p><p>　　W=（E+EA）D/T 元/t</p><p>　　E+EA =8760(P難+22)/ηvηw （７-1） </p><p>　　式中

90、：w——主要通風機年耗電量，元/t</p><p>　　D——電價，0.8元</p><p>　　T——礦井年產(chǎn)量，t</p><p>　　E——礦井主要通風機年耗電量</p><p>　　EA——礦井局部通風機與輔助通風機年耗電量</p><p>　　ηv——變壓器的效率，取0.95；</p><

91、p>　　ηH ——電線的輸出功率，取0.95。</p><p>　　則E=8760×(2×37×2+11×4)/0.95×0.95=1863623(KW.h)/a</p><p>　　W=1863623×0.8/600000=2.4元</p><p><b>　　二、風阻與等積孔</b

92、></p><p>　　礦井通風容易時期和困難時期的等積孔分別為1.7m2和1.495m2，因此兩個時期通風都比較容易。</p><p><b>　　三、綜合評價</b></p><p>　　1、通風方式和通風系統(tǒng)</p><p>　　本礦井為新建礦井，礦井初期采用中央并列式通風系統(tǒng)，由副井進風，中央風井回風，通風

93、方式為抽出式；后期在南翼、北翼各開一對風井，采用副井、南北進風井進風，中央風井和南翼、北翼風井回風，通風系統(tǒng)過渡為分區(qū)式，因此，礦井具有完整的獨立通風系統(tǒng)。</p><p>　　2、礦井開拓、采掘布置</p><p>　　本礦井采用立井開拓方式，副井井筒凈直徑5m，凈斷面19.6m2，風井井筒凈直徑4.0m，凈斷面12.6m2，立井井筒斷面大，礦井風量有適大的余地。井下所有進回風巷道之間的

94、聯(lián)絡巷中均設有雙向雙道風門，在需要調(diào)節(jié)風量處設有調(diào)節(jié)風門，以保證各用風地點的合理風量。</p><p><b>　　3、采掘工作面通風</b></p><p>　　回采工作面采用負壓通風，掘進工作面采用對旋局部通風機配合濕式除塵器正壓通風。</p><p><b>　　4、風量與通風網(wǎng)絡</b></p>&l

95、t;p>　　設計按照《煤礦安全規(guī)程》要求進行了風量計算，按瓦斯涌出量等對采、掘工作面所需風量進行了各種測算，確保井下各用風地點配有足夠的風量。采區(qū)及工作面均有獨立的進回風巷道，風量及通風網(wǎng)絡均可靠。礦井通風容易時期和通風困難時期的礦井等積孔分別為1.7m2和1.49m2，通風難易程度屬通風中等礦井。</p><p><b>　　5、反風系統(tǒng)</b></p><p&g

96、t;　　全礦井反風采用主要通風機反轉(zhuǎn)實現(xiàn)，巷道布置和井下通風設施可滿足全礦井反風的要求。</p><p><b>　　6、通風設備和設施</b></p><p>　　設計選用的FBCDZ54-6-№15B型防爆對旋軸流式通風機二臺，一臺工作，一臺備用，該風機的優(yōu)點是：</p><p>　?、傩阅軆?yōu)良，高效區(qū)寬廣，可以通過改變?nèi)~片角度調(diào)節(jié)運行工況

97、；</p><p>　?、跈C電一體化，兩臺防爆電機安裝在風機內(nèi)部，分別與一、二級葉輪直聯(lián)，提高了傳動效率；</p><p>　　③風機固定在軌道式基礎上，整體結構簡單，安裝方便，采用電機直接反轉(zhuǎn)反風，不需建設反風系統(tǒng)，節(jié)省基建投資；</p><p>　　通風機采用雙回路電源供電，當一回路出故障時，另一回路可保證通風系統(tǒng)正常運行，安全可靠。</p>&l

98、t;p>　　兩翼風井井口設有防爆門，在井下發(fā)生爆炸事故時，可使防爆門靈活打開，有效的降低了爆炸沖擊波對相關設施的破壞。</p><p><b>　　7、安全出口</b></p><p>　　礦井初期一翼設計有副井和風井二個通達地面的安全出口，兩個井筒均裝設玻璃鋼梯子間，可以保證井下發(fā)生事故時，人員經(jīng)副井、風井通達地面。</p><p>　

99、　8、防止漏風及降低風阻的措施</p><p>　　防止漏風的主要措施有：每組風門均為兩道正向和兩道反向風門組成，風門不得設置在斜巷內(nèi)。進、回風巷道之間盡量減少聯(lián)絡巷，采空區(qū)要及時封閉。多有通風設施要牢固可靠，并要加強管理和維修，保證正常使用。為了防止沿空送巷漏風，上、下區(qū)段間留3～6m“煤皮”；但應注意沿空送巷位置，掘巷時采用放小炮，加密支護，盡量減少煤柱損壞，加強巷道維護等。</p><p

100、>　　降低風阻的措施有：在礦井建設和施工過程中，應優(yōu)化井巷支護形式；采用光面爆破，降低巷道摩擦阻力系數(shù)。生產(chǎn)期間應及時清除巷道中的廢棄物和障礙物，保證巷道風流暢通，嚴禁堆放雜物和物料，要及時擴修受壓縮變形的巷道，保證有效的通風巷道斷面，以降低通風阻力。</p><p>　　綜上所述，設計對影響本礦井通風系統(tǒng)的各個因素都進行了詳細的分析，并采取了詳細的分析，并采取了相應的安全措施和對策，生產(chǎn)中要嚴格執(zhí)行國家的

101、有關規(guī)程、規(guī)范，按設計要求和規(guī)章制度進行安全管理，總體上講礦井的通風系統(tǒng)是合理的、可靠的，具有較強的預防災害和抵抗災害的能力。</p><p>　　第八節(jié) 礦井災害防治措施</p><p>　　為了保證礦井安全生產(chǎn)，自阿礦井建設和生產(chǎn)過程中，要重點防范瓦斯煤層、水和火的威脅。本設計采用較先進的設備，并建立了井下環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)，對瓦斯、煤層、水和火等災害進行了早期預防，綜合治理。</

102、p><p><b>　　1、瓦斯管理措施</b></p><p>　?、艊栏駡?zhí)行《安全技術操作規(guī)程》第四章第一節(jié)《煤礦安全規(guī)程》的有關規(guī)定。</p><p>　?、圃O專職瓦斯員對工作面每班巡回檢測，不得少于兩次，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報處理。另外，建立瓦斯的個體巡回檢測和連接檢查的雙重檢測系統(tǒng)，可靠預防和控制瓦斯事故的發(fā)生。</p><

103、p>　?、窃诓擅汗ぷ髅嬉约芭c其相互連接的上下順槽設置瓦斯報警儀，檢測風流中瓦斯含量，并將信息及時傳遞到地面控制室。</p><p>　　⑷嚴格掌握風量分配，保證各個工作面和機電硐室有足夠的新風流。</p><p>　?、砂淳略趦匀藛T配置隔離式自救器。</p><p>　　(6)嚴禁在工作面兩道再掘超過3m的硐室。</p><p>　　

104、⑺按規(guī)程規(guī)定設置反風裝置，風機能在規(guī)定時期內(nèi)反風并達到規(guī)定風量。</p><p>　?、滩珊蟀匆?guī)定時間回收，密閉，注漿。</p><p><b>　　2、煤塵的防治措施</b></p><p>　?、啪蜻M機與采煤機都必須配備有可靠的降塵裝置，掘進頭風機要設防塵器。</p><p>　?、评铆h(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)及時測定風流中

105、的防塵濃度。</p><p>　　⑶獎勵防塵、灑水、降塵系統(tǒng)對煤流各轉(zhuǎn)載點必須經(jīng)常噴霧灑水。</p><p>　　⑷對于容易積存煤塵處，應定期進行清理。</p><p>　?、删旅簜}和溜煤眼應保持一定的存煤，不得放空，防止煤倉和溜煤眼出漏風。</p><p>　　(6)相鄰煤層所有運輸機道和回風道必須設置隔爆木棚。</p>&

106、lt;p>　?、瞬删蚬ぷ髅娴墓と藨匆?guī)定佩帶防護帽和防塵口罩。</p><p><b>　　3、防火措施</b></p><p>　　⑴實行無煤柱沿空掘巷開采，盡量少丟煤，清除煤層自然發(fā)火根源。</p><p>　?、仆晟频V井通風系統(tǒng)合理分配風量，降低并控制負壓，以減少漏風，每個面回采結束，要將其兩順槽就近連通并及時加以密閉，使采空區(qū)處于

107、均壓狀態(tài)。</p><p>　?、菍γ總€工作面及采空區(qū)進行束管監(jiān)測，電子計算機監(jiān)控。及時掌握自然的情況及時采取有效措施。</p><p>　?、让簩哟笙镆愫帽诤蟪涮詈蛧娀炷鈱用簩?，防止煤的風化和自然。</p><p>　?、删略O置完備的消防灑水系統(tǒng)，存放足夠的消防器材。</p><p><b>　　參考文獻</b>

108、</p><p>　　1、煤礦安全規(guī)程，國家煤礦安全監(jiān)察局，2011年</p><p>　　2、孫研，風機產(chǎn)品樣本，機械工業(yè)出版社，1998年</p><p>　　3、張榮立等，采礦工程設計手冊，煤炭工業(yè)出版社，2003年</p><p>　　4、張國樞等，通風安全學，中國礦業(yè)大學出版社，2000年</p><p>