礦井通風課程設(shè)計

1、<p>　　“礦井通風”課程設(shè)計</p><p>　　一 設(shè)計條件及原始數(shù)據(jù) </p><p>　　某礦井，井田走向長度3.89km，傾斜長度1.98km，單一煤層，煤層厚度2.6m，煤層傾角8°～15°，相對瓦斯涌出量10.4m3/t，采煤工作面絕對瓦斯涌出量5.6m3/min，掘進工作面絕對瓦斯涌出量1.8m3/min，煤層無自燃發(fā)火和煤塵爆炸危險。<

2、;/p><p>　　礦井設(shè)計能力60萬t/a,服務(wù)年限34a，采用斜井單水平開拓方式，上山階段劃分為兩個采區(qū)，服務(wù)年限18a，下山階段劃分為兩個采區(qū)，服務(wù)年限16a，四個采區(qū)布置基本相同。達到設(shè)計產(chǎn)量時，礦井開拓工程量已完畢。生產(chǎn)采區(qū)有一個綜采工作面生產(chǎn)，一個備用綜采工作面，兩個綜掘工作面；準備采區(qū)有一個綜掘工作面。每個掘進工作面都采用雙巷交替掘進，利用一臺局部聽風機進行通風，均為獨立回風。需要獨立通風的硐室有中央變

3、電所、爆破材料庫（容積1080m3）、采區(qū)配電室和軌道上山絞車房各一個。</p><p>　　附表1 巷道規(guī)格表</p><p>　　注:工字鋼棚梁截面高度16cm，支柱間距0.8m。</p><p>　　井下同時工作的最大人數(shù)為380人，其中綜采工作面最大人數(shù)為30人，綜掘工作面最多人數(shù)為20人，采煤工作面最高氣溫為18°

4、;C。礦井自燃風壓變化范圍為50±Pa。</p><p>　　二 擬定礦井通風系統(tǒng)</p><p>　　2.1 礦井通風方法</p><p>　　由于該礦井相對瓦斯涌出量10.4m3/t，故為高瓦斯礦井，因此礦井中采用抽出式通風，抽出式通風風量比壓入式大，抽出式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)處在低于當?shù)卮髿鈮毫Φ呢搲?/p>

5、狀態(tài)。當主要通風機因故停止運轉(zhuǎn)時，井下風流的壓力增高，在短時間內(nèi)可以抑制采空區(qū)和煤壁瓦斯涌出，有利于安全。并且抽出式通風的應(yīng)用無需在主要進風道安設(shè)控制風流的通風構(gòu)筑物，便于運輸，行人和通風管理工作。</p><p>　　2.2 礦井通風方式</p><p>　　礦井通風方式采用中央并列式,該方式地面建筑集中，占地少，節(jié)省工業(yè)場地，管理方便；初期開拓工程量小，投資少，投產(chǎn)快；兩個井筒集中，便

6、于開掘，井筒延深工作方便，井筒安全煤柱少，易于實現(xiàn)礦井反風。</p><p>　　三 計算和分配礦井總風量</p><p>　　3.1 采煤工作面所需風量</p><p>　　3.1.1 按瓦斯涌出量計算</p><p>　　Q綜采=100×Q瓦采×K瓦采＝100×5.6×1.4＝784m3/min&l

7、t;/p><p>　　式中： Q綜采———一個綜采工作面需要分量，m3/min；</p><p>　　Q瓦采———一個采煤工作面瓦斯絕對涌出量，m3/min；</p><p>　　K瓦采 ———一個采煤工作面瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù)，取1.4；</p><p>　　3.1.2 按工作面進風流溫度計算</p><p>

8、　　Q綜采 = 60×V采×S采·K采 ＝60×0.8×7×1.2＝403.2</p><p>　　m3/min </p><p>　　式中 V采———一個采煤工作面的風速，按其進風流溫度從表2</p><p>　　中取，取0.8m／s;

9、 </p><p>　　S采———一個采煤工作面有效通風斷面，取最大和最小空 </p><p>　　頂距時有效斷面的平均值，㎡；</p><p>　　K采 ———一個工作面的長度分量系數(shù)，按表3取1.2；表2 采煤工作面進風流氣溫、風速對應(yīng)表</p><p>　　表3 采煤工作面長度風量系數(shù)表

10、</p><p>　　3.1.3 按工作人員計算 </p><p>　　Q綜采=4×n采=4×30=120m3/min</p><p>　　式中 4———每人每分鐘供給的最低風量，m3/min；</p><p>　　n采———一個工作面同時工作的最多人數(shù)，個；</p><p>　　3.1.

11、4 按風速進行驗算</p><p>　　Q綜采≥60×0.25×S采=60×0.25×7=105m3/min；</p><p>　　Q綜采≤60×4×S采=60×4×7=1680m3/min；</p><p>　　經(jīng)驗算均符合要求；故Q綜采=784m3/min；</p>&

12、lt;p>　　∑Q綜采=Q綜采﹢Q綜備=Q綜采﹢½Q綜采=784＋½×784=1176m3/min</p><p>　　3.2 掘進工作面所需風量</p><p>　　3.2.1 按瓦斯涌出量計算</p><p>　　Q掘=100×Q瓦掘×K瓦掘=100×1.8×1.8=324m3/min&

13、lt;/p><p>　　式中 Q掘———一個掘進工作面的需風量，m3/min；</p><p>　　Q瓦掘———一個掘進工作面的絕對瓦斯涌出量，m3/min；</p><p>　　K瓦掘———一個掘進工作面的瓦斯涌出不均勻和備用風量</p><p>　　系數(shù)，一般可取1.5—2.0；</p><p>　　3.2.2

14、 按局部通風機吸風量計算</p><p>　　本設(shè)計預選型號為BKJ66—11系列局部通風機，參考按瓦斯涌出量計算的結(jié)果取Q局=325，Q掘=Q局×K局通=325×1.2=360m3/min</p><p>　　式中 Q局———一個掘進工作面局部通風機的額定風量；</p><p>　　K局通———為防止局部通風機吸循環(huán)風的風量備用系數(shù)，&

15、lt;/p><p>　　進風巷道中無瓦斯涌出取1.2；</p><p>　　3.2.3 按工作人員數(shù)目計算</p><p>　　Q掘=4×n掘=4×20=80m3/min</p><p>　　式中 n掘———一個掘進工作面同時工作的最多人數(shù)，個；</p><p>　　3.2.4 按風速進行驗算&

16、lt;/p><p>　　各個巖巷掘進工作面風量應(yīng)滿足：</p><p>　　60×0.15×S掘≤Q掘≤60×4×S掘 90m3/min≤Q掘≤2400m3/min</p><p>　　各個煤巷或半煤巷掘進工作面風量應(yīng)滿足：</p><p>　　60×0.25×S掘≤Q掘≤60

17、5;4×S掘 150m3/min≤Q掘≤2400m3/min</p><p>　　式中 S掘———一個掘進工作面巷道的凈斷面積，取10㎡。</p><p>　　經(jīng)驗算均符合要求，故Q掘=360m3/min；由于礦井有3個綜掘工作面而且裝備相同，故 ∑Q掘=3×Q掘=3×360=1080m3/min</p><p>　　3.3

18、硐室所需風量</p><p>　　中央變電所按經(jīng)驗值取120m3/min，采區(qū)配電室按經(jīng)驗值取72m3/min，軌道上山絞車房按經(jīng)驗值取60m3/min.</p><p><b>　　爆破材料庫需風量</b></p><p>　　Q硐爆=4V／60=4×1080／60=72m3/min</p><p>　　式中

19、 Q硐爆———井下爆破材料庫需風量，m3/min；</p><p>　　V ———井下爆破材料庫的體積，m3。</p><p>　　∑Q硐=Q硐中﹢Q硐采﹢Q硐軌﹢Q硐爆=120﹢72﹢60﹢72=324m3/min</p><p>　　該礦井不考慮其他巷道所需風量，故其他巷道中所需風量為0.</p><p>　　3.4 礦井總風量計

20、算</p><p>　　Q礦=（∑Q綜采﹢∑Q掘﹢∑Q硐）×K備=（1176﹢1080﹢324）</p><p>　　×1.2=3096m3/min</p><p>　　式中 ∑Q綜采———采煤工作面和備用工作面所需風量之和，</p><p><b>　　m3/min；</b></p&g

21、t;<p>　　∑Q掘———掘進工作面所需風量之和，m3/min；</p><p>　　∑Q硐———硐室所需風量之和，m3/min；</p><p>　　K備———礦井通風系統(tǒng)（包括礦井內(nèi)部漏風和配風不均</p><p>　　勻等因素）備用系數(shù)，取1.2；</p><p><b>　　3.5 風量分配</b>

22、;</p><p>　?。?）Q余=Q礦-（∑Q掘﹢∑Q硐）=3096﹣（1080+324）=1692m3/min</p><p>　　式中 Q余———采煤工作面和備用工作面分配的總風量；</p><p>　　一般情況下，備用采煤工作面分配的風量為采煤工作面的½，故：</p><p>　　Q采=2／3·Q余=2／3

23、×1692=1128 m3/min</p><p>　　Q備采=1／3·Q余=1／3×1692=564 m3/min</p><p>　　Q采≥60V低S=60×0.25×7=105 m3/min</p><p>　　Q采≤60V高S=60×4×7=1680 m3/min</p>&

24、lt;p>　　符合要求，為了方便進行下一步通風阻力的計算，將以上各項風量的單位均換成m3/s,如下：</p><p>　　礦井總風量：3096m3/min=51.6m3/s</p><p>　　綜采工作面風量：1128m3/min=18.8m3/s</p><p>　　備用工作面風量：564m3/min=9.4m3/s</p><p>

25、　　掘進工作面風量：360m3/min=6m3/s</p><p>　　中央變電所風量：120m3/min=2m3/s</p><p>　　爆破材料庫風量：72m3/min=1.2m3/s</p><p>　　采區(qū)配電室風量：72m3/min=1.2m3/s</p><p>　　絞車房風量：60m3/min=1m3/s</p>

26、<p>　　四 計算礦井通風總阻力</p><p>　　4.1 井巷摩擦阻力的計算</p><p>　　由于礦井服務(wù)年限較長（34年），所以只對上山階段（服務(wù)年限為18年）進行礦井通風總阻力計算。上山階段只有兩個采區(qū)且布置相同，礦井達到設(shè)計產(chǎn)量后，在開采每個采區(qū)的最上面一個區(qū)段時通風路線最長，風量也比較集中，此時礦井通風阻力最大，即為通 風困難時期，最大阻力路線為：1→

27、2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→13→14→15→16→17→18→19→20→21.</p><p>　　當?shù)V井在開采每個采區(qū)最下面一個區(qū)段的最后一個工作面時，采區(qū)上山巷道縮短，而且備用工作面和兩個綜掘工作面已轉(zhuǎn)入新采區(qū)準備，生產(chǎn)采區(qū)風量減少，此時礦井通風阻力最小，即為通風容易時期，最大阻力路線為：1→2→3→4→5→6→9→10→11→13→16→17→18→19→20→21.</p>

28、<p>　　分別沿著兩個時期阻力最大的路線用下式計算各段井巷的摩擦阻力并填入表4、表5中：h摩=αLUQ²／S³,Pa;</p><p>　　然后將各段井巷的摩擦阻力累加起來，求得兩個時期的摩擦阻力∑h摩難和∑摩易，再乘以考慮局部阻力的系數(shù)，即可得出兩個時期礦井通風總阻力。</p><p>　　表4 礦井通風困難時期阻力計算表<

29、/p><p>　　h阻難=1.15∑h摩難=1.15×696.31=800.7565(Pa)</p><p>　　表5 礦井通風容易時期阻力計算表</p><p>　　h阻易=1.20∑摩易=1.20×276＝331.2(Pa)</p><p>　　4.2 計算礦井總風阻和等積孔 </p>&

30、lt;p>　　通風困難時期：R難=R阻難/Q2=800.7565/51.62=0.3(kg/m7)</p><p>　　A難=1.19/難=1.19／=2.17(㎡)</p><p>　　通風容易時期：R易=R阻易/Q2=331.21/51.62=0.1244(kg/m7)</p><p>　　A易=1.19/易=1.19／=3.37(㎡)</p>

31、<p>　　計算結(jié)果表明:兩個時期的總風阻都小于0.35N·㎡／m8,等積孔都大于2㎡，因此可認為本礦井屬于通風容易礦井。</p><p>　　五 選擇礦井通風設(shè)備（選型）</p><p>　　5.1 計算主通風機風量</p><p>　　Q通=1.05×Q礦=1.05×51.6=54.18 m3/s</p>

32、<p>　　式中 1.05———礦井外部漏風系數(shù)，回風井無提升時取1.05；</p><p>　　5.2 計算主通風機風壓</p><p>　　h通靜難=h阻難＋h自=800.7565﹢50＝850.7565Pa=86.81（㎜H2O）</p><p>　　h通靜易=h阻易-h自=331.2-50=281.2Pa=28.7（㎜H2O）</

33、p><p>　　式中 h通靜難、h通靜易———分別為礦井通風容易和困難時期通風機</p><p><b>　　靜壓，Pa；</b></p><p>　　h阻難、h阻易———分別為礦井通風容易和困難時期通風總阻</p><p><b>　　力，Pa;</b></p><p>

34、　　h自———主要通風機工作的自然分壓，Pa;</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)在通風機性能特性曲線上選擇合適的通風機，本設(shè)計經(jīng)比較選62A14-11No24型軸流式通風機，其主要技術(shù)特征如表6；</p><p>　　表6 主通風機主要技術(shù)特征</p><p>　　5.3 選擇配套電動機</p><p><b

35、>　　計算通風機輸入功率</b></p><p>　　P通入易=h通靜易·Q通／η通易×10-3=637×65／0.72×10-3=57.51（kw） </p><p>　　P通入難=h通靜難·Q通／η通難×10-3=1290×65／0.85×10-3=98.65（kw）</p>

36、;<p>　　式中 P通入易、P通入難———通風容易時期和困難時期主要通風機 </p><p><b>　　的輸入功率，KW;</b></p><p>　　Q通———主要通風機風量，m3/s；</p><p>　　η通易、η通難———通風容易時期和困難時期主要通風機</p><p>　　的效率，取0

37、.7—0.75.</p><p>　　計算電動機的輸出、輸入功率：</p><p>　　由于P通入易＜0.6P通入難，原則上兩個時期應(yīng)各選一臺電動機。但考慮到本設(shè)計條件下礦井達到設(shè)計產(chǎn)量時就是通風困難時期，通風容易時期較短，不久又轉(zhuǎn)入通風困難時期。因此，兩個時期都用一臺功率較大的電動機。</p><p>　　P電出=P通入難／η傳=98.65／1=98.65（kw）

38、</p><p>　　P電入=1.1×P電出／η電=1.1×98.65／0.92=117.95（kw）</p><p>　　式中 η傳———傳動效率，直接取1；</p><p>　　1.1———電動機容量備用系數(shù)，軸流式通風機取1.1；</p><p>　　η電——電動機效率，一般取0.92—0.94。，本設(shè)計取0.

39、92； </p><p>　　根據(jù)以上計算所得數(shù)據(jù)和主要通風機所要求的轉(zhuǎn)數(shù)，在有關(guān)電動機技術(shù)特征手冊上選擇合適的電動機。</p><p><b>　　六 結(jié)論</b></p><p>　　該礦井通風方法采用抽出式，通風方式采用中央并列式；</p><p>　　礦井的總風量為51.6m3/s；</p>

40、<p>　　礦井通風容易時期和困難時期的礦井總風阻分別為331.2Pa、 800.7565Pa；</p><p>　　經(jīng)計算數(shù)據(jù)和分析比較礦井選涌62A14-11No24型軸流式通風機；</p><p>　　與其通風機配套的電動機的輸出功率和輸入功率分別為98.65kw、117.95kw；</p><p><b>　　七 心得體會</b&

41、gt;</p><p>　　通過設(shè)計更加明確了明確了礦井通風設(shè)計的方法和步驟，增強了分析問題的能力。尤其對礦井風量計算、風量分配及礦井總風阻計算更加系統(tǒng)化，通從礦井風壓和礦井總風阻能獨立分析、選定礦井的主要通風機，并能簡述通風機的通風特性。為之后的畢業(yè)設(shè)計、上崗工作打下了牢固的專業(yè)基礎(chǔ)； </p><p><b>　　八 參考文獻</b></p><