采礦工程通風課程設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 礦井概述1</p><p>　　§1.1 井田地質(zhì)概況1</p><p>　　§1.2 礦井開采技術(shù)條件1</p><p>　　第二章 礦井通風系統(tǒng)3</p><p><b>　　

2、§2.1 概述3</b></p><p>　　§2.2 礦井通風方式3</p><p>　　§2.3 礦井通風系統(tǒng)的選擇及比較4</p><p>　　§2.4 采區(qū)通風系統(tǒng)5</p><p>　　§2.5 采區(qū)通風系統(tǒng)的選擇及比較9</p><p>

3、;　　§2.6 工作面通風系統(tǒng)的選擇及比較10</p><p>　　第三章 礦井風量計算和風量分配11</p><p>　　§3.1 礦井風量計算11</p><p>　　§3.2 礦井風量分配表13</p><p>　　第四章 礦井通風阻力的計算15</p><p>　　&

4、#167;4.1 通風容易時期通風阻力計算15</p><p>　　§4.2 通風困難時期通風阻力計算17</p><p>　　§4.3 礦井等積孔的計算20</p><p>　　第五章 礦井通風設(shè)備的選擇21</p><p>　　§5.1 通風設(shè)備的選型與計算21</p><p

5、>　　§5.2 通風機附屬裝置23</p><p>　　§5.3 礦井災(zāi)害防治25</p><p><b>　　參考文獻27</b></p><p><b>　　第一章 礦井概述</b></p><p>　　§1.1 井田地質(zhì)概況</p>

6、<p>　　某礦地處平原，地面標高+150m，井田走向長5 km，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，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t。根據(jù)開采條件、煤層供求狀況及“規(guī)程”規(guī)定，確定此礦井型為年產(chǎn)150萬t，服務(wù)年限為72 a。</p><p>　　§1.2 礦井開采技術(shù)條件</p><p>

7、　　井田內(nèi)有兩個開采煤層，自上而下為K1、K2。在井田范圍內(nèi)，煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角15°，各煤層厚度、間距及頂?shù)装鍘r性參見綜合柱狀圖（見圖1－1）。礦井相對瓦斯涌出量為6.6m3/t，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>　　根據(jù)開拓開采設(shè)計確定，采用立井多水平上下山開拓（見附圖三、四）。第一水平標高-380m，傾斜長為825×2m，服

8、務(wù)年限為27a。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五個區(qū)段回采，每區(qū)段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)量在K1 煤層時為1620 t/d，在K2 煤層時1935 t/d，日進6刀，截深0.6m。高檔普采工作面產(chǎn)量K1 煤層為1080 t/d，K2 煤層為1290 t/d，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

9、備的部分機電設(shè)備如表2所示，采區(qū)巷道采用集中聯(lián)合布置（見附圖三、四）。</p><p>　　采區(qū)軌道上山均布置在K2 煤層的底板穩(wěn)定細砂巖中，區(qū)段回風平巷與運輸上山、區(qū)段運輸平巷與軌道上山均采用平石門連接。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，立井為箕斗井提煤用

10、，副井為罐籠井升降人員、材料、矸石，也作為進風井用，并設(shè)有梯子間。</p><p><b>　　圖1－1</b></p><p>　　第二章 礦井通風系統(tǒng)</p><p><b>　　§2.1 概述</b></p><p>　　本礦井瓦斯主要來源于回采工作面、掘進工作面；礦井相對瓦斯涌出

11、量為6.6m3/t，屬于低瓦斯礦井；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>　　§2.2 礦井通風方式</p><p>　　礦井通風系統(tǒng)的類型，按進回風井在井田內(nèi)的位置不同，可分為以下幾種方式：</p><p><b>　?。?）中央式。</b></p><p&

12、gt;　　進、回風井均位于井田走向的中央。根據(jù)進、回風井的相對位置，又分為中央并列式和中央邊界式。</p><p><b>　　1）中央并列式</b></p><p>　　進風井和回風井大致并列在井田的中央，兩井底可以開掘到第一水平，也可將回風井只掘至回風水平。后者一般使用于較小型礦井。適用于煤層傾角大，埋藏深、井田走向長度小于4km，瓦斯與自然發(fā)火都不嚴重的礦井。&

13、lt;/p><p><b>　　2）中央邊界式。</b></p><p>　　進風井大致位于井田走向的中央，回風井大致位于井田淺部邊界沿走向中央，在傾斜方向上兩井相隔一段距離，回風井的井底高于進風井的井底。適用于煤層傾角較小、埋藏較淺，井田走向長度不大，瓦斯與自然發(fā)火比較嚴重的礦井。</p><p><b>　　（2）對角式</b&

14、gt;</p><p>　　1）兩翼對角式：進風井大致位于井田走向的中央，兩個回風井位于井田邊界的兩翼（沿傾斜方向的淺部），稱為兩翼對角式。如果只有一個回風井，且進、回風分別位于井田的兩翼成為單翼對角式。適用于煤層走向大于4km，井型較大，瓦斯與自然發(fā)火嚴重的礦井；或低瓦斯礦井，煤層走向較長，產(chǎn)量較大的礦井。</p><p>　　2）分區(qū)對角式：進風井位于井田走向的中央，在各采區(qū)開掘一個回

15、風井，無總回風巷。適用于煤層埋藏淺，或因地表高低起伏較大，無法開掘總回風巷。</p><p><b>　　（3）區(qū)域式</b></p><p>　　在井田的每一個生產(chǎn)區(qū)域開鑿進、回風井，分別構(gòu)成獨立的通風系統(tǒng)。適用于井田面積、儲量豐富或瓦斯含量大的大型礦井。</p><p><b>　?。?）混合式</b></p&g

16、t;<p>　　由上述諸種方式混合組成。例如：中央分裂和兩翼對角混合式，中央并列和兩翼對角混合式。適用于井田范圍大、地質(zhì)和地面地形復(fù)雜；或產(chǎn)量大，瓦斯涌出量大的礦井。</p><p>　　§2.3 礦井通風系統(tǒng)的選擇及比較</p><p>　　礦井通風系統(tǒng)的選擇：因為該礦井地處平原地區(qū)；井田走向長度為5km，大于4km，且屬于低瓦斯礦井；但煤層有自然發(fā)火危險，煤塵具

17、有爆炸性，所以根據(jù)以上各種通風方式的使用條件，并結(jié)合該礦井的實際條件，宜采用兩翼對角式礦井通風系統(tǒng)（見圖2－1）。</p><p>　　兩翼對角式礦井通風系統(tǒng)較其他類型的通風系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：風流在井下的流動線路是直向式，風流線路短，阻力小。內(nèi)部漏風少。安全出口多，抗災(zāi)能力強。便于風量調(diào)節(jié)，礦井風壓比較穩(wěn)定。工業(yè)廣場不受回風污染和通風機噪聲的危害。</p><p>　　但是兩翼對角式礦井通

18、風系統(tǒng)的缺點是:井筒安全煤柱壓煤較多，初期投資大，投產(chǎn)較晚。</p><p><b>　　圖2－1</b></p><p>　　礦井主要通風機的工作方式采用抽出式通風。主要通風機安裝在回風井口，在抽出式主要通風機的作用下，整個礦井通風系統(tǒng)處在低于大氣壓力的負壓力狀態(tài)。當主要通風機因故停止運轉(zhuǎn)時，井下風流的壓力提高，比較安全。</p><p>　

19、　§2.4 采區(qū)通風系統(tǒng)</p><p>　　該礦井東翼、西翼各有一個采區(qū)同時生產(chǎn)，東翼還另布置一備用的高檔普采工作面，每個采區(qū)上山部分和下山部分各分五個區(qū)段回采，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。故采煤工作面、掘進工作面、硐室(采區(qū)變電所和絞車房)及其它用風地點，是礦井通風的主要對象。同時，采區(qū)又是井下人員最集中的地點。

20、因此，搞好采區(qū)通風是保證礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。</p><p>　　1 采區(qū)通風系統(tǒng)的基本要求</p><p>　　采區(qū)通風系統(tǒng)是采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分。它包括采區(qū)主要進、回風道和工作面進、回風巷道的布置方式，采區(qū)通風路線的連接形式，工作面通風方式，以及采區(qū)內(nèi)的通風設(shè)施等內(nèi)容。</p><p>　　采區(qū)通風系統(tǒng)主要決定于采區(qū)巷道布置和采煤方法，同時要滿足通風的特殊

21、要求。如瓦斯大或地溫高，有時是決定通風系統(tǒng)的主要條件。在確定采區(qū)通風系統(tǒng)時，應(yīng)遵守安全、經(jīng)濟、技術(shù)先進合理的原則，滿足下列基本要求：</p><p>　?。?）采區(qū)必須實行分區(qū)通風。</p><p>　　準備采區(qū)，必須在采區(qū)構(gòu)成通風系統(tǒng)以后，方可開掘其它巷道。</p><p>　　采煤工作面必須在采區(qū)構(gòu)成完整的通風、排水系統(tǒng)后，方可回采。</p>&l

22、t;p>　?。?）高瓦斯礦井、有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險的礦井的每個采區(qū)和開采容易自燃煤層的采區(qū)，必須設(shè)置至少1 條專用回風巷；</p><p>　?。?）低瓦斯礦井開采煤層群和分層開采采用聯(lián)合布置的采區(qū)，必須設(shè)置1條專用回風巷。</p><p>　　采區(qū)的進、回風巷必須貫穿整個采區(qū)，嚴禁一段為進風巷、一段為回風巷。</p><p>　　采、掘工作面

23、應(yīng)實行獨立通風。</p><p>　?。?）在采區(qū)通風系統(tǒng)中，要保證風流流動的穩(wěn)定性，采掘工作面盡量避免處于角聯(lián)風路中。</p><p>　?。?）在采區(qū)通風系統(tǒng)中，應(yīng)力求通風系統(tǒng)簡單，以便在發(fā)生事故時易于控制風流和撤退人員。</p><p>　?。?）對于必須設(shè)置的通風設(shè)施(風門、風橋、擋風墻等)和通風設(shè)備(局部通風機、輔助通風機等)，要選擇好適當位置，嚴把規(guī)格質(zhì)

24、量，嚴格管理制度，保證通風設(shè)備安全運轉(zhuǎn)。盡量將主要風門開關(guān)、局部通風機開停等狀態(tài)參數(shù)和風流變化參數(shù)納入到礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)中，以便及時發(fā)現(xiàn)和處理問題。</p><p>　?。?）在采區(qū)通風系統(tǒng)中，要保證通風阻力小，通風能力大，風流暢通，風量按需分配。因此，應(yīng)特別注意加強巷道的維護，及時處理局部冒頂和堵塞，支護良好，保證有足夠的斷面。</p><p>　?。?）在采區(qū)通風系統(tǒng)中，盡量減少采區(qū)漏

25、風量，并有利于采空區(qū)瓦斯的合理排放及防止采空區(qū)浮煤自燃，使新鮮風流在其流動路線上被加熱與污染的程度最小。</p><p>　　（9）設(shè)置消防灑水管路、避難硐室和災(zāi)變時控制風流的設(shè)施。明確避災(zāi)路線和安全標志。必要時，建立瓦斯抽放系統(tǒng)、防滅火灌漿系統(tǒng)。</p><p>　　采區(qū)絞車房和變電所，應(yīng)實行分區(qū)通風。</p><p>　　2采區(qū)進、回風上（下）山的布置</

26、p><p>　　采區(qū)進、回風上（下）山，是采區(qū)通風系統(tǒng)的主要風路，是由采區(qū)巷道布置所決定的。在確定采區(qū)巷道布置時，要同時考慮采區(qū)的通風問題。上（下）山的數(shù)目，低瓦斯單一煤層開采可采用兩條上（下）山，有時采用三條上（下）山；多煤層開采、高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井以及開采容易自燃煤層的采區(qū)一般為三條甚至四條上（下）山。具體布置如下：</p><p>　　1) 單一煤層開采時的布

27、置</p><p><b>　　⑴ 兩條上（下）山</b></p><p>　　采用兩條上山時，一條進風，另一條回風?？梢圆捎密壍郎仙竭M風、運輸上山回風，也可采用運輸上山進風、軌道上山回風。</p><p>　?、?軌道上山進風、運輸上山回風</p><p>　　這種通風的好處是新鮮風流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱

28、的影響，工作面衛(wèi)生條件好；軌道上山的絞車房易于通風；下部車場不設(shè)風門。但軌道上山的上部和中部車場凡與回風巷相連處，均要設(shè)風門與回風隔開，為此車場巷道要有適當?shù)拈L度，以保證兩道風門之間有一定的間距，以解決通風與運輸?shù)拿堋?lt;/p><p>　?、?運輸上山進風、軌道上山回風</p><p>　　這種通風的特點是運煤設(shè)備處在新風中，比較安全。由于風流方向與運煤方向相反，容易引起煤塵飛揚，煤炭在

29、運輸過程中釋放的瓦斯，可使進風流的瓦斯和煤塵濃度增大，影響工作面的安全衛(wèi)生條件；輸送機設(shè)備所散發(fā)的熱量，使進風流溫度升高；此外，須在軌道上山的下部車場內(nèi)安設(shè)風門，易造成風流短路，同時影響材料的運輸。</p><p><b>　?、?三條上（下）山</b></p><p>　　為單一煤層三條上山的采區(qū)通風系統(tǒng)。上山均布置在煤層中，其中一條為膠帶輸送機上山，一條為軌道上山

30、，一條為專用回風上山。</p><p>　　這種采區(qū)通風系統(tǒng)，是采用膠帶輸送機上山與軌道上山作采區(qū)主要進風巷，回風上山作采區(qū)專用回風巷。這樣使專用回風上山中沒有機械和電器設(shè)備，而且絞車運輸與膠帶運輸又互不干擾，比較安全，采區(qū)通風系統(tǒng)簡單，通風管理容易。</p><p>　　2）多煤層開采時的布置</p><p>　　為聯(lián)合開采兩個近距離煤層的三條上山采區(qū)通風系統(tǒng)。在

31、下煤層的底板巖石中，布置集中輸送機上山和集中軌道上山，在上煤層中布置集中專用回風上山。上、下煤層中的區(qū)段平巷與集中輸送機上山、集中軌道上山之間，用區(qū)段石門及溜煤眼連接，區(qū)段回風平巷與集中專用回風上山直接連接。</p><p>　　這種多煤層聯(lián)合布置的采區(qū)通風系統(tǒng)，采用集中輸送機上山與集中軌道上山作采區(qū)主要進風巷，風流經(jīng)區(qū)段石門進入各煤層采掘工作面；集中回風上山作采區(qū)專用回風巷，各煤層流出的污風，經(jīng)集中回風上山流入

32、回風大巷。這種布置的優(yōu)點是：巷道布置集中，通風系統(tǒng)簡單，通風管理容易，采區(qū)主要進風巷布置在巖石中，漏風少，專用回風上山中無任何設(shè)備，比較安全。</p><p>　　3 采、掘工作面的串聯(lián)通風及要求</p><p>　　井下采、掘工作面是人員比較集中的作業(yè)區(qū)域，也是瓦斯涌出和煤塵飛揚比較集中的地方，因此要求采掘工作面要有良好的通風條件，實行獨立通風，形成并聯(lián)風路。這種通風系統(tǒng)可以保證采掘工作

33、面有穩(wěn)定的新鮮風流供給，網(wǎng)路總阻力也較工作面串聯(lián)時小，采掘工作面的污風風流直接排到采區(qū)回風巷或主要回風巷，通風更為安全可靠。此外，一旦本工作面發(fā)生事故，事故的災(zāi)害氣體將直接排向回風巷，不會波及其它工作面，減少事故的危害范圍。因而是一種良好的通風系統(tǒng)。</p><p>　　然而，采區(qū)通風系統(tǒng)往往會受許多條件的影響，如采區(qū)巷道布置、采煤方法以及地質(zhì)條件等。在某些特殊情況下，如果工作面之間不能形成獨立通風，經(jīng)申報批準，

34、也可以采用串聯(lián)通風。采、掘工作面串聯(lián)通風時，前工作面排出的污風流入后工作面，使后工作面風流中的煤塵和瓦斯量增加，這對礦井的安全生產(chǎn)是不利的，前工作面一旦發(fā)生事故，將會波及到后工作面，擴大了災(zāi)害范圍。此外，串聯(lián)通風使風路長度增加，阻力增大，影響采區(qū)供風量，因此它是一種不良的通風系統(tǒng)。</p><p>　　鑒于上述原因，《規(guī)程》對采掘工作面的串聯(lián)通風及要求作了如下規(guī)定：</p><p>　?。?/p>

35、1）采、掘工作面應(yīng)實行獨立通風。</p><p>　?。?）同一采區(qū)內(nèi)，同一煤層上下相連的2個同一風路的采煤工作面、采煤工作面與其相連的掘進工作面、相鄰兩個掘進工作面，布置獨立通風有困難時，在制定措施后，可采用串聯(lián)通風，但串聯(lián)的次數(shù)不能超過1次。</p><p>　?。?）采區(qū)內(nèi)為構(gòu)成新區(qū)段通風系統(tǒng)的掘進巷道或采煤工作面遇到地質(zhì)構(gòu)造而重新掘進巷道，布置獨立通風確有困難時，其回風可以串入采煤

36、工作面，但必須制定安全措施，且串聯(lián)通風的次數(shù)不超過1次，構(gòu)成獨立通風系統(tǒng)后，必須立即改為獨立通風。</p><p>　?。?）采用串聯(lián)通風時，必須在進入被串聯(lián)工作面的風流中裝設(shè)甲烷斷電儀，且瓦斯和二氧化碳的濃度不得超過0.5%，其他有害氣體濃度都應(yīng)符合《規(guī)程》第100條的規(guī)定。</p><p>　?。?）開采有瓦斯噴出和煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險的煤層時，嚴禁任何2 個工作面之間串

37、聯(lián)通風。</p><p>　　采區(qū)進風上山與回風上山的選擇：采區(qū)進風上山與回風上山有兩種方式：軌道上山進風，輸機上山回風和運輸機上山進風，軌道上山回風。</p><p>　　§2.5 采區(qū)通風系統(tǒng)的選擇及比較</p><p>　　因為采區(qū)軌道上山均布置在K2 煤層的底板穩(wěn)定細砂巖中，區(qū)段回風平巷與運輸上山、區(qū)段運輸平巷與軌道上山均采用平石門連接，東西兩翼各

38、有一個絞車房、變電所、火藥庫，需獨立通風，礦井煤層有自然發(fā)火危險，煤塵有爆炸性，故綜合以上因素，采區(qū)通風系統(tǒng)宜選取軌道上山進風，運輸機上山回風。新鮮風流由進風大巷、流經(jīng)采區(qū)進風石門、下部車場到軌道上山，故下部車場繞道中不設(shè)風門。軌道上山的上部及中部車場凡與回風巷連接處，均設(shè)置風門與回風隔離，為此車場巷道要有適當?shù)拈L度，以保證兩道風門間距有一定的長度，已解決通風與運輸?shù)拿堋?lt;/p><p>　　軌道上山進風，運輸

39、機上山回風較運輸機上山，軌道上山進風有以下的優(yōu)點：軌道上山進風，新鮮風流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱影響，軌道上山的絞車房易于通風；變電所設(shè)在兩上山之間，其回風口設(shè)調(diào)節(jié)風窗，利用兩上山間風壓差通風。</p><p>　　采煤工作面通風分上行通風和下行通風。當采煤工作面進風巷道水平低于回風巷時，采煤工作面的風流沿傾斜向上流動，稱上行通風，否則是下行通風。本設(shè)計采用上行通風（見圖2－2）。</p>

40、<p><b>　　圖2－2</b></p><p>　　§2.6 工作面通風系統(tǒng)的選擇及比較</p><p>　　工作面通風系統(tǒng)可分為：U型,Z型,Y型,W型,雙Z型,H型通風系統(tǒng)。</p><p>　　U型與Z型通風系統(tǒng)，工作面通風系統(tǒng)只有一條進風巷道和一條回風巷道。</p><p>　　Y型、

41、W型、及雙Z型通風系統(tǒng)，這三種采煤工作面通風系統(tǒng)均為兩進一回或一進兩回的采煤工作面通風系統(tǒng)。</p><p>　　H型通風系統(tǒng)，該通風系統(tǒng)有兩進兩回和三進一回兩種。</p><p>　　根據(jù)該礦的巷道布置，礦井屬于低瓦斯礦井，并結(jié)合采區(qū)通風系統(tǒng)的設(shè)計，該設(shè)計采用U型通風系統(tǒng)。工作面通風系統(tǒng)只有一條進風巷道和一條回風巷道（見圖2－3）。U型工作面通風系統(tǒng)較其它的工作面通風系統(tǒng)有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)

42、簡單，巷道施工維修量小，工作面漏風小，風流穩(wěn)定，易于管理。</p><p><b>　　圖2－3</b></p><p>　　第三章 礦井風量計算和風量分配</p><p>　　§3.1 礦井風量計算</p><p>　　.生產(chǎn)礦井按各采煤、掘進工作面、硐室及其他地點實際需要風量的總和計算:</p>

43、;<p>　　Q總＝（∑Q采＋∑Q掘＋∑Q硐+∑Q備+∑Q其它）·K礦通 （m3/min;</p><p>　　式中：∑Q采—采煤工作面實際需要風量的總和，m3/min;</p><p>　　∑Q掘—掘進工作面實際需要風量的總和，m3/min;</p><p>　　∑Q硐—硐室實際需要風量的總和，m3/min;</p><

44、p>　　∑Q備—備用工作面實際需要風量的總和，m3/min;</p><p>　　∑Q其它—除采煤、掘進和硐室地點外的其它井巷需要進行通風的風量總和，m3/min。</p><p>　　K礦通—礦井通風系數(shù)，由于是抽出式通風，故K取1.15；</p><p>　　1．采煤工作面需要風量計算：</p><p>　　1）按瓦斯涌出量計算&l

45、t;/p><p>　　K2煤層綜采工作面絕對瓦斯涌出量為8.88m3/min，高檔普采工作面絕對瓦斯涌出量為5.91，按瓦斯涌出量計算：</p><p>　　Qwi＝100×Qgwi×Kgwi</p><p>　　式中 Qwi—第i個采煤工作面需要風量，m3/min；</p><p>　　Qgwi—第i個采煤工作面瓦斯絕對涌出

46、量，m3/min；</p><p>　　Kgwi—第i個采煤工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù)，它是該工作面瓦斯絕對涌出量的最大值與平均值之比。綜采工作面取1.5，高檔普采工作面取1.3。</p><p>　　即綜采工作面Qwi＝100×8.88×1.5＝1332m3/min；</p><p>　　高檔普采工作面Qwi＝100×5.9

47、1×1.3＝768.3m3/min。</p><p>　　2）按工作面進風流溫度計算</p><p>　　采煤工作面的需要風量按下式計算：</p><p>　　Qwi＝60×Vwi×Swi×Kwi</p><p>　　式中 Vwi—第i個采煤工作面的風速，在本采區(qū)中取1.5m/s；</p>

48、<p>　　Swi—第i個采煤工作面有效通風斷面，取最大和最小控頂時有效斷面的平均值，綜采面為7.8m2，普采面為9.4m2；</p><p>　　Kwi—第i個采煤工作面的長度系數(shù)，綜采和普采的工作面長度均為150m，故取系數(shù)為1.1。</p><p>　　即綜采工作面Qwi＝60×1.5×7.8×1.1＝772.2 m3/min；</p&

49、gt;<p>　　高檔普采工作面Qwi＝60×1.5×9.4×1.1＝930.6 m3/min。</p><p>　　3）按工作人員數(shù)量計算</p><p><b>　　Qwi＝4×Nwi</b></p><p>　　式中 4—每人每分鐘應(yīng)供給的最低風量；</p><p&

50、gt;　　Nwi—第i個采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，個；在本采區(qū)中綜采工作面為40人，普采為60人。</p><p>　　即綜采工作面Qwi＝4×40＝160 m3/min；</p><p>　　高檔普采工作面Qwi＝4×60＝240 m3/min。</p><p><b>　　4)按風速進行驗算</b></p>

51、;<p>　　按最低風速驗算各個采煤工作面的最小風量：</p><p>　　Qwi≧60×0.25×Swi</p><p>　　即綜采工作面Qwi≧60×0.25×7.8＝117m3/min；</p><p>　　高檔普采工作面Qwi≧60×0.25×9.4＝141m3/min。</p&

52、gt;<p>　　按最高風速驗算各個采煤工作面的最大風量：</p><p>　　Qwi≦60×4×Swi</p><p>　　即綜采工作面Qwi≦60×4×7.8＝1872m3/min；</p><p>　　高檔普采工作面Qwi≦60×4×9.4＝2256m3/min。</p>

53、<p>　　根據(jù)以上幾種方法最后可得綜采工作面需要的風量Q綜采＝1332m3/min；高檔普采工作面需要的風量Q普采＝930.6m3/min。</p><p>　　同理可得備采工作面需要的風量Q備采＝930.6 m3/min。</p><p>　　2．掘進工作面需風量的計算</p><p>　　1）按局部通風機吸風量計算</p><p&

54、gt;　　Qhi＝∑Qhfi×Khfi</p><p>　　式中 ∑Qhfi—第i個掘進工作面同時運轉(zhuǎn)的局部通風機額定風量的和。本設(shè)計中選取局部通風機型號為JBT—52(11KW)，則額定風量為200m3/min；</p><p>　　Khfi—為防止局部通風機吸循環(huán)風的風量備用系數(shù)，一般取1.2～1.3；在本設(shè)計中取1.2。</p><p>　　即掘進工

55、作面Qhi＝200×1.2＝240m3/min。</p><p><b>　　3．硐室需風量計算</b></p><p>　　機電硐室一般包括變電所，絞車房，按經(jīng)驗取每個機電硐室的需要風量為80 m3/min。爆破器材庫按經(jīng)驗取值為100 m3/min..。充電硐室按經(jīng)驗取值為80 m3/min；</p><p>　　4．本設(shè)計不考試

56、其他巷道所需風量，取∑Q其他風量為零。</p><p>　　根據(jù)以上對采煤工作面，掘進工作面，備用工作面，井下硐室所需風量的計算，可得：</p><p>　　礦井東翼總風量Q總＝（∑Q采＋∑Q掘＋∑Q硐+∑Q備+∑Q其它+∑Q材料）·K礦通</p><p>　　＝（1332＋2×930.6＋2×240＋340）×1.15<

57、;/p><p>　?。?615.18m3/min</p><p>　　西翼總風量Q總=（∑Q采＋∑Q掘＋∑Q硐+∑Q備+∑Q其它+∑Q材料）·K礦通</p><p>　?。剑?332＋930.6＋2×240＋340）×1.15</p><p>　　＝3544.99m3/min</p><p>

58、　　§3.2 礦井風量分配表</p><p>　　根據(jù)以上計算的結(jié)果，可繪制礦井風量分配表（見表3－1）</p><p><b>　　表3－1</b></p><p>　　第四章 礦井通風阻力的計算</p><p>　　1．通風風流流向：新鮮風流自地面——副井——主石門——運輸大巷——采區(qū)下部車場——軌道上山

59、——區(qū)段運輸平巷——采煤工作面——區(qū)段回風平巷——采區(qū)回風石門——總回風巷——回風立井——地面。</p><p>　　2．礦井通風阻力采用下式計算：</p><p>　　h=∑（α· L·U·Q2 /S3 ） (公式4-1)</p><p>　　式中：h——礦井通風阻力，Pa；</p><p>　　α——井

60、巷摩擦阻力系數(shù)，kg.s2/m4；</p><p>　　L——井巷長度，m；</p><p>　　U——井巷凈斷面周長，m；</p><p>　　S——井巷凈斷面積，m2；</p><p>　　Q——通過井巷的風量，m3/s；</p><p>　　§4.1 通風容易時期通風阻力計算</p>&l

61、t;p>　　因為該礦井第一水平上山東翼和西翼各有一個采區(qū)，每個采區(qū)上山和下山各有五個區(qū)段，因此當上山采最上面區(qū)段時，通風路線最短，通風阻力最小。按照公式4-1計算西翼采區(qū)通風線路的通風阻力，結(jié)果見表4－1</p><p><b>　　表4－1</b></p><p>　　按照公式4-1計算東翼采區(qū)容易時期通風線路的通風阻力，結(jié)果見表4-2</p>

62、<p><b>　　表4-2</b></p><p>　　§4.2 通風困難時期通風阻力計算</p><p>　　因為該礦井第一水平上山東翼和西翼各有一個采區(qū)，每個采區(qū)上山和下山各有五個區(qū)段，因此當下山采最下面區(qū)段時，通風路線最長，通風阻力最大。按照公式4-1計算西翼采區(qū)困難時期通風線路的通風阻力，結(jié)果見表4－3</p><p&

63、gt;<b>　　表4－3</b></p><p>　　按照公式4-1計算東翼采區(qū)困難時期通風線路的通風阻力，結(jié)果見表4-4</p><p><b>　　表4-4</b></p><p>　　§4.3 礦井等積孔的計算</p><p>　　等積孔是用來表示井巷或礦井的通風難易程度。計算公式

64、如下：</p><p>　　R=H/Q；A=1.19/</p><p>　　式中 R－礦井風阻，NS/m；</p><p>　　H－礦井總阻力，Pa；</p><p><b>　　A－等積孔。</b></p><p><b>　　容易時期</b></p><

65、;p>　　西翼：R= 1119.95/59.08=0.32 A=1.19/=2.1</p><p>　　東翼：R=1798.06/76.92=0.30 A=1.19/=2.17</p><p>　　以上數(shù)據(jù)都>2,故通風難易程度屬于容易。</p><p><b>　　困難時期</b></p><p>

66、　　西翼：R=1392.48/59.08=0.40 A=1.19/=1.88</p><p>　　東翼：R=2579.29/76.92=0.44 A=1.19/=1.79</p><p>　　以上數(shù)據(jù)都在1～2范圍內(nèi)，故通風難易程度都屬于中等。</p><p>　　第五章 礦井通風設(shè)備的選擇</p><p>　　§5.1

67、 通風設(shè)備的選型與計算</p><p>　　1 礦井通風設(shè)備主要包括主要通風機和電動機。</p><p>　　礦井通風設(shè)備的要求：礦井必須設(shè)計兩套同等能力的主要通風設(shè)備，其中一套備用；選擇通風機應(yīng)滿足第一開采水平各個時期工況變化，并使設(shè)備長期高效率運行，當工況變化較大時，根據(jù)礦井分期時間及節(jié)能情況，應(yīng)分期選擇電動機；通風機能力應(yīng)留有一定的余量，軸流式通風機在最大設(shè)計負壓和風量時，輪葉運轉(zhuǎn)角

68、度應(yīng)比允許范圍小;離心式風機的選擇設(shè)計轉(zhuǎn)速不宜大于允許最高轉(zhuǎn)速的90%；進、出風井井口的高差在150米以上，或進，出風井井口標高相同，但井深400米以上時，宜計算礦井的自然風壓。</p><p>　　2 主要通風機的選擇</p><p>　　1).通風機風量Qf</p><p>　　由于外部漏風，風機風量Qf大于礦井風量Qm</p><p>

69、　　西翼采區(qū)Qf=k×Qm =1.2×59.08=70.90m3/s</p><p>　　東翼采區(qū)Qf=k×Qm=1.2×76.92=92.30 m3/s</p><p>　　其中 Qf----------主要通風機的工作風量， m3/s；</p><p>　　Qm-----------礦井需風量，m3/s；</p>

70、;<p>　　K-----------漏風損失系數(shù)，在本采區(qū)中取 1.2</p><p><b>　　3 計算風機風壓</b></p><p>　　通風機全壓Hsd和礦井自然風壓HN共同作用克服礦井通風系統(tǒng)的總阻力hm和通風機附屬裝置的阻力hd。 </p><p>　　通風機在容易的時期自然風壓與通風機風壓作用相同，通風機有較高效

71、率的，故從通風機系統(tǒng)阻力中減去自然風壓，即取HN “-”值。計算公式是：</p><p>　　Hsd min=hm+hd-HN</p><p>　　礦井在冬季時自然風壓與通風機風壓相同HN=（ρ1－ρ2）gh=（1.28-1.20）×9.8×530=415.52 Pa</p><p>　　西翼采區(qū)Hsd min=hm+hd-HN=1119.95-

72、415.52=704.43Pa</p><p>　　東翼采區(qū)Hsd min=hm+hd-HN=1798.06-415.52=1382.54Pa</p><p>　　困難時期自然風壓與通風機風壓作用相反，通風機能力滿故足，故從通風系統(tǒng)阻力中加上自然風壓，即取HN “+”值。計算公式是</p><p>　　Hsd max= hm+hd+HN</p><

73、;p>　　礦井在在夏季時自然風壓為與通風機風壓相反 HN=（ρ2－ρ1）gh=(1.24-1.20) ×9.8×530=207.76Pa</p><p>　　西翼采區(qū)Hsd max= hm+hd+HN =1392.48+207.76=1600.24Pa</p><p>　　東翼采區(qū)Hsd max= hm+hd+HN =2579.29+207.76=2787.05P

74、a</p><p>　　4 根據(jù)設(shè)計工況點初選通風機</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，該礦井東西兩翼初選風機型號均為：BDNo軸流式通風機。</p><p>　　5 通風機的實際工況點</p><p>　　因為設(shè)計工況點不是恰好在所選風機的特性曲線上，所以應(yīng)根據(jù)通風機的工作阻力，確定其實際工況點</p><p>　　

75、計算通風機的工作風阻：</p><p>　　西翼Rsd min= Hsd min/ Qf2=704.43/ (70.90) =0.1401</p><p>　　西翼Rsd max= Hsd max/ Qf2=1600.24/(70.90) =0.3183</p><p>　　東翼Rsd min= Hsd min/ Qf2=1382.54/(92.30) =0.162

76、3</p><p>　　東翼Rsd max= Hsd max/ Qf2=2787.05/(92.30) =0.3271</p><p>　　在通風機特性曲線圖中做通風機在風阻曲線，與風壓曲線的交點即為實際工況點，即：</p><p><b>　　6 電動機的選擇</b></p><p><b>　?。?）西翼&

77、lt;/b></p><p>　　N/N=100/150=0.67>0.6，故可選用同一種異步電動機。</p><p><b>　?。?）東翼</b></p><p>　　N/N=230/380=0.61>0.6，故可選用同一種異步電動機。</p><p>　　§5.2 通風機附屬裝置<

78、;/p><p>　　為了保證主扇運轉(zhuǎn)的安全可靠，除扇風機機體外，仍需設(shè)置一系列附屬裝置，如反風裝置、防爆門、風硐和擴散器等。</p><p><b>　?。?）反風裝置</b></p><p>　　礦井反風就是當?shù)V井發(fā)生突變的時候及時使風流反向，控制災(zāi)害和災(zāi)情的發(fā)展的應(yīng)變措施。反風裝置就是使正常風流反向的設(shè)施。當進風井附近和井底車場發(fā)生火災(zāi)或瓦斯煤

79、塵爆炸時，為了避免大量的CO和CO2等有害氣體進入采掘空間，危及井下工人的生命安全，則利用反風裝置迅速使風流逆轉(zhuǎn)。本設(shè)計選取2K58型軸流風機，這種風機反轉(zhuǎn)后的風量可以達到正常時期風量的40%，故不須設(shè)置反風裝置進行反風。</p><p>　　本礦每年進行反風演習一次，每季度都要檢查反風功能，保證隨時可用。</p><p><b>　?。?）防爆門</b></p

80、><p>　　為保護風機，在風井井口設(shè)置鐘形防爆門。防爆門放入井口圈的凹內(nèi)，槽中盛水以防漏風，深度必須大于防爆門的內(nèi)外壓差。如圖5-1所示</p><p>　　圖 5-1 立井井口防爆蓋示意圖</p><p>　　1-防爆井蓋；2-密封液槽；3-滑輪；4-平衡重錘；5-壓腳；6-風硐</p><p><b>　?。?）擴散器</

81、b></p><p>　　本設(shè)計選用由圓錐形內(nèi)筒和外筒構(gòu)成的環(huán)狀擴散器，它可以將風機出口的大部分速壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，以減少風機出風口的速壓損失，提高風機的靜壓。如圖5-2所示</p><p>　　圖5-2 軸流式通風機擴散器</p><p><b>　?。?）風硐</b></p><p>　　風硐是礦井主扇和出風井

82、之間的一段聯(lián)絡(luò)巷道，風硐通風量很大，其內(nèi)外壓差較大，因此要特別注意減小風硐阻力和防止漏風。</p><p><b>　?。?）消音裝置</b></p><p>　　《規(guī)程》規(guī)定礦井主扇噪音不得超過90dB，本設(shè)計采用主動式消音裝置，把大部分噪音吸收。</p><p>　　§5.3 礦井災(zāi)害防治</p><p>

83、;　　為了保證礦井安全生產(chǎn)，自礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中，要重點防范瓦斯煤層、水和火的威脅。本設(shè)計采用較先進的設(shè)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(zāi)害進行了早期預(yù)防，綜合治理。</p><p><b>　　1、瓦斯管理措施</b></p><p>　?。?）嚴格執(zhí)行《安全技術(shù)操作規(guī)程》第四章第一節(jié)《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。</p>&l

84、t;p>　?。?）設(shè)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(yù)防和控制瓦斯事故的發(fā)生。</p><p>　?。?）在采煤工作面以及與其相互連接的上下順槽設(shè)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。（4）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>

85、　?。?）按井下在冊人員配置隔離式自救器。</p><p>　?。?）嚴禁在工作面兩道再掘超過3m的硐室。</p><p>　　（7）按規(guī)程規(guī)定設(shè)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>　?。?）采后按規(guī)定時間回收，密閉，注漿。 </p><p><b>　　2、煤層的防治措施</b><

86、/p><p>　?。?）掘進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(shè)防塵器。</p><p>　?。?）利用環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)及時測定風流中的防塵濃度。</p><p>　?。?）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>　?。?）對于容易積存煤塵處，應(yīng)定期進行清理。</p><p&g

87、t;　?。?）井下煤倉和溜煤眼應(yīng)保持一定的存煤，不得放空，防止煤倉和溜煤眼出漏風。</p><p>　?。?）相鄰煤層所有運輸機道和回風道必須設(shè)置隔爆木棚。</p><p>　　（7）采掘工作面的工人應(yīng)按規(guī)定佩帶防護帽和防塵口罩。</p><p><b>　　3、防火措施</b></p><p>　?。?）實行無煤柱沿空

88、掘巷開采，盡量少丟煤，清除煤層自然發(fā)火根源。</p><p>　?。?）完善礦井通風系統(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(jié)束，要將其兩順槽就近連通并及時加以密閉，使采空區(qū)處于均壓狀態(tài)。</p><p>　?。?）對每個工作面及采空區(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>　?。?）煤層大巷要搞好壁后充填

89、和噴混凝封層煤層，防止煤的風化和自然。 </p><p>　?。?）井下設(shè)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></p><p>　　[1] 張國樞等.通風安全學.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2007；</p><p>　　[2] 煤礦安全規(guī)程.國家安全生產(chǎn)監(jiān)督總局,201