河南理工大學礦井通風課程設計實用文檔河南理工大學采礦工程專業（本科）礦井通風課程設計說明書姓名：張志巍學號：311402010526學院：能源科學與工程學院班級：1405指導教師：王明中職稱：講師TIME\@"EEEE年O月"二〇二三年十一月

《礦井通風》課程設計評閱參考標準項目分值參考標準優秀良好中等及格不及格評分設計態度15刻苦努力，態度認真，遵守紀律，按時完成設計。15-1413-1211-1098－0技術水平與實際能力40設計方案合理、理論分析與計算正確，動手能力、分析能力較強。40－3635－3231－2827－2423－0設計說明書規范25設計說明書及插圖繪制規范，文字流暢，書寫工整或打印成文25－2322－2019－1716-1514－0基礎理論與專業知識20對問題能做合理分析，反映出很好的掌握了礦井通風基礎理論與專業知識。20－1817－1615－1413－1211－0評分合計

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u目錄 0摘要 11礦井基本概況 21.1煤層地質情況 21.2井田范圍 21.3礦井生產任務 21.4礦井開拓與開采 21.5自然風壓 21.6部分井巷尺寸及支護情況 21.7采區分布圖 31.8采區巷道布置圖 42礦井通風方式及安全技術 72.1礦井通風方式與通風系統的選擇 72.2礦井總風量計算與分配 83礦井通風總阻力計算 153.1礦井通風總阻力的計算原則 153.2礦井通風總阻力的計算方法 153.3礦井通風網絡圖 174礦井通風設備選擇 204.1選擇礦井通風設備的基本要求 204.2主要通風機的選擇 205通風耗電費用概算 235.1通風的耗電量 235.2通風電費 24致謝 25參考文獻 26摘要本次設計礦井地質特征為單一煤層，傾角18°，煤層平均厚度3.5m，為Ⅲ級不易自燃煤層，相對瓦斯涌出量為3m3/t,煤塵有爆炸危險。回采工作面最多人數為40人，溫度t=20℃，瓦斯絕對涌出量0.004m3/min。設計第一水平深度540m,走向長度L為11250m，傾斜長度為1600m。采用立井單水平上、下山開拓，用豎井主要石門開拓，在底板巖層中開掘巖石大巷，按照“一井一面”布置生產，采區內采掘比為1:2。走向長壁采煤法，經濟技術上綜合考慮，擬初期采用中央邊界式（中央并列式）通風方式。采用副井進風，風井回風。中后期采用兩翼對角式，即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）。根據Q通=92.61m3/s，H通靜小=163.45Pa，H通靜大=390.93Pa，可選定通風機型號為2k-58-4No25型軸流式通風機。設計中嚴格遵守和認真貫徹《煤炭工業設計政策》、《煤礦安全規程》、《煤礦工業礦井設計規范》以及國家制定的其它有關煤炭工業的方針政策，設計力爭做到了分析論證清楚，論據確鑿，并積極采用切實可行的先進技術，力爭使自己的設計達到較高水平。1礦井基本概況1.1煤層地質情況單一煤層，傾角18°，煤層平均厚度3.5m，為Ⅲ級不易自燃煤層，相對瓦斯涌出量為3m3/t,煤塵有爆炸危險。1.2井田范圍設計第一水平深度540m,走向長度L為11250m，傾斜長度為1600m。1.3礦井生產任務設計年產量A為90萬t。1.4礦井開拓與開采立井單水平上下山開拓，用豎井主要石門開拓，在底板巖層中開掘巖石大巷，按照“一井一面”布置生產，采區內采掘比為1:2。井下同時工作的最多人數為200人。回采工作面最多人數為40人，溫度t=20℃，瓦斯絕對涌出量為5.7m3/min。1.5自然風壓阻力最大和最小時自然風壓分別為50Pa和150Pa。主要通風機裝置（含風硐）阻力取120Pa。1.6部分井巷尺寸及支護情況表1-1井巷尺寸及其支護情況井巷名稱井巷特征及支護情況巷長m斷面積m2副井兩個罐籠，有梯子間，風井直徑D=5m54020井底車場巷道拱形，混凝土碹，壁面抹漿12016主要運輸石門拱形，混凝土碹，壁面抹漿20016主要運輸巷拱形，混凝土碹，壁面抹漿281216軌道上山拱形，錨網100014皮帶上山拱形，錨網100014工作面平巷梯形，錨桿，巷道寬度3.5m140613采煤工作面矩形，液壓支架，控頂距4.2m，綜采15016回風石門梯形，錨噴408主要回風道拱形，混凝土碹，壁面抹漿27008回風井混凝土碹（不平滑），風井直徑D=4m230131.7采區分布圖采區分布圖1-11.8開拓系統圖開拓系統圖1-21.8采區巷道布置圖采區巷道布置圖1-3采區、巷道布置圖1-42礦井通風方式及安全技術2.1礦井通風方式與通風系統的選擇2.1.1礦井通風系統符合要求1.每一個生產礦井必須至少有兩個能行人的通達地面的安全出口，各個出口之間的距離不得少于30m。2.進風井口必須布置在不受粉塵、灰塵、有害和高溫氣體浸入的地方。3.箕斗提升或裝有皮帶運輸機的井筒不應兼作回風井。如果兼作回風井使用時，必須遵循下列規定：1)箕斗提升兼作回風井時，井上下裝卸井塔都必須有完善的封閉措施，其漏風率不超過15％，并應有可靠的降陳措施，但裝有皮帶輸送機的井筒不得兼作回風井。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的風速不得超過4m/s，并都有可靠的防塵措施，保證粉塵濃度符合工業衛生標準。皮帶運輸機的井筒中還應有裝有專用的消防管路。4.所有礦井都必須采用機械通風，主要扇風機必須安裝在地面。同一井口不宜選用幾臺主扇并聯運轉，主扇要用符合要求的防爆門。5.每個礦井必須有完整的獨立的通風系統。6.采用多臺分區主扇通風時，總進風道的斷面不宜過小。7.回采工作面的掘進工作面都應采用獨立通風。8.井下火藥庫，井下充電峒室必須有單獨的進風風流。2.1.2礦井通風方式與通風系統本設計井田單一煤層，傾角18°，煤層平均厚度3.5m，綜采工作面瓦斯相對涌出量為3m3/t，瓦斯絕對涌出量為5.7m3/min為Ⅲ級不易自燃煤層，走向長度L為11250m，傾斜長度為1600m；立井單水平上下山開拓，用豎井主要石門開拓，在底板巖層中開掘巖石大巷，按照“一井一面”布置生產。采用立井單水平上、下山開拓，走向長壁采煤法，經濟技術上綜合考慮，擬初期采用中央邊界式（中央并列式）通風方式。即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，在走向方向上兩井相隔一段距離，回風井的井底標高高于進風井的井底。采用副井進風，風井回風。中后期采用兩翼對角式，即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）。2.2礦井總風量計算與分配2.2.1礦井需風量計算原則1、礦井需風量應按照“由里往外”的計算原則，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后，計算出礦井總風量。2、按該用風地點同時工作的最多人數計算，每人每分鐘供給風量不得少于4m3。3、按該用風地點風流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害氣體濃度、風速以及溫度等都符合《規程》的有關規定分別計算，取其最大值。2.2.2礦井需風量的計算2.2.2.1采煤工作面需風量計算采煤工作面的需風量應按下列因素分別計算，并取其中最大值。1、按瓦斯涌出量計算：Q采=100Q瓦K瓦=100×5.1×1.6=816m3/min式中：Q采——采煤工作需要風量，m3/min；Q瓦——采煤工作面瓦斯（二氧化碳）絕對涌出量，m3/min；K瓦——采煤工作面因瓦斯（二氧化碳）涌出量不均勻的備用風量系數，通常機采工作面可取1.2~1.6；炮采工作面可取1.4~2.0;水采工作面可取2.0~3.0。生產礦井可根據各個工作面正常生產條件時，至少進行五晝夜的觀測，得出五個比值，取其最大值。2、按工作面進風流溫度計算：采煤工作面應有良好的氣候條件，其進風流溫度可根據風流溫度預測方法進行計算。其氣溫與風速應符合表2-1的要求。表2-1采煤工作面空氣溫度與風速對應表采煤工作面進風流氣溫/℃采煤工作面風速/（m/s）＜1515~1818~2020~2323~260.3~0.50.5~0.80.8~1.01.0~1.51.5~1.8采煤工作面的需風量按下式計算：Q采=60v采S采K采=60×1.0×16×1.1=1056m3/min式中：v采——采煤工作面適宜風速，m/s；S采——采煤工作面平均有效斷面積，㎡，按最大和最小控頂有效斷面積的平均值計算；K采——采煤工作面長度風最系數，按表2-2先取表2-2采煤工作面長度風量系數表采煤工作面長度/m工作面長度風量系數﹤5050~8080~120120~150150~180﹥1800.80.91.01.11.21.30~1.40該礦井設計工作面長度150m，K采本式取1.1；S采取16m23、按炸藥使用量計算：Q采=25A采，m3/min=25×2.4=60m3/min式中25——每使用1kg炸藥的供風量，m3/min；A采——采煤工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg；4、按工作人員數量計算：Q采=4n采，m3/min=4×40=160m3/min式中4——每人每分鐘供給的最低風量，m3/min；n采——采煤工作面同時工作的最多人數，人；5、按風速驗算：1）按最低風速驗算各個采煤工作面的最小風量：Q采≥60×0.25S采，m3/min=60×0.25×16=240m3/min2）按最高風速驗算各個采煤工作面的最大風量：Q采≤60×4S采，m3/min=60×4×16=3840m3/min2.2.2.2掘進工作面需風量計算煤巷、半煤巖巷和巖巷掘進工作面的需風量，應按下列因素分別計算，取其最大值。1、按瓦斯涌出量計算：Q掘≥100Q瓦K瓦=100×0.6×2.0=120m3/min式中：Q掘—第I個掘進工作面的需風量，m3/min；Q瓦—第I個掘進工作面的絕對瓦斯涌出量，m3/min；K瓦—第I個掘進工作面的瓦斯涌出不均勻和備用風量系數，一般可取1.5～2.0，本式取2.0。2、按炸藥量使用最計算：Q掘=25A掘，m3/min=25×2.4=60m3/min式中：A掘—掘進工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg；25—每公斤炸藥爆破后需要供；3、按局部通風機吸風量計算：Q掘=Q通IK通，m3/min=200×1×1.3=260m3/min式中：Q通——掘進工作面局部通風機額定風量（表2-3）；I——掘進工作面同時運轉的局部通風機臺數，臺；K通——防止局部通風機吸循球風的風量備用系數，一般取1.2~1.3,進風巷中無瓦斯涌出時取1.2，有瓦斯涌出時取1.3；表2-3局部通風機額定風量Q通風機型號額定風量/（m3/min）JBT-51（5.5KW）JBT-52(11KW)JBT-61(14KW)JBT-62(28KW)1502002503004、按工作人員數量計算：Q掘=4n掘，m3/min=4×13=52m3/min5、按風速進行驗算根據《煤礦安全規程》規定各掘進工作面的風量應滿足：1）巖巷掘進工作面的風量應滿足：60×0.15×S掘≤Q掘≤60×4×S掘由上式得43.2m3/min≤Q掘≤1152m3/min。2）煤巷、半煤巖巷掘進工作面的風量應滿足：60×0.25×S掘≤Q掘≤60×4×S掘=72m3/min≤Q掘≤1152m3/min根據上面的計算掘進工作面的風量應取其最大值。Q掘=260m3/min72m3/min≤Q掘≤1152m3/min所以，Q掘=260m3/min符合上述要求。2.2.2.3硐室需風量計算各個獨立通風的硐室供風量，應根據不同的硐室分別計算。1、機電硐室采區小型機電硐室，可按經驗值確定風量，一般為60~80m3/min。該礦井取70m3/min。表2-4機電硐室發熱系數表機電硐室名稱發熱系數（）空氣壓縮機房水泵房變電所、絞車房0.15~0.230.01~0.040.02~0.042、爆破材料庫按經驗值計算，小型礦井一般80~100m3/min，大型礦井一般100~150m3/min。該礦井取120m3/min。3、充電硐室通常充電硐室的供風量不得小于100m3/min。該礦井取120m3/min。2.2.2.4其它巷道需風量計算可按采煤，掘進，硐室的需風量總和的3%~5%估算。按5%計算。即：（1056+260+310）×5%=81.3m3/min。2.2.2.5礦井總風量計算礦井總進風量，應按照采煤、掘進、硐室及其他地點實際所需要風量的總和計算：Q礦=（∑Q采+∑Q掘∑Q硐室∑Q其他）×km式中：∑Q采—采煤工作面和備采工作面所需風量之和，m3/min；∑Q掘—掘進工作面所需風量之和，m3/min；∑Q硐室—硐室所需風量之和，m3/min；∑Q其他—其他巷道所需風量之和，m3/min；Km—礦井通風（包括礦井內部漏風和配風不均勻等因素）系數，可取1.15～1.25。即：Q礦=（1056+260+310+81.3）×1.2=2048.76m3/min。通過計算所得礦井總風量為：2048.76m3/min2.2.3礦進總風量的分配1、分配原則礦井總風量確定后，分配到各用風地點的風量，應不得低于其計算的需風量；所有巷道都應分配一定的風量；分配后的風量，應保證井下各處瓦斯及有害氣體濃度、風速等滿足《規程》的各項要求。2、分配的方法首先按照采區布置圖，對各采煤、掘進工作面、獨立回風硐室按其需風量配給風量，余下的風量按采區產量、采掘工作面數目、硐室數目等分配到各采區，再按一定比例分配到其它用風地點，用以維護巷道和保證行人安全。風量分配后，應對井下各通風巷道的風速進行驗算，使其符合《規程》對風速的要求。表2-5采區及全礦的風量分配3礦井通風總阻力計算3.1礦井通風總阻力的計算原則1、礦井通風總阻力不應超過2940Pa。2、礦井井巷的局部阻力，新建礦井宜按井巷摩擦阻力的10%計算；擴建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計算。3.2礦井通風總阻力的計算方法沿礦井通風容易和困難兩個時期通風阻力最大的風路，分別用下式計算各段井巷的磨擦阻力；將各段井巷的磨擦阻力累加后并乘以考慮局部阻力的系數即為兩個時期的井巷通風總阻力。即表3-1礦井通風（容易）時期井巷磨擦阻力計算表1、計算礦井通風容易時期的通風總阻力表3-2礦井通風（困難）時期井巷磨擦阻力計算表2、礦井通風困難時期通風總阻力3.3礦井通風網絡圖通風網絡圖3-1通風網絡圖3-24礦井通風設備選擇4.1選擇礦井通風設備的基本要求1、礦井每個裝備主要通風機的風井，均要在地面裝設兩套同等能力的通風設備，其中一套工作，一套備用，交替工作。2、選擇的通風設備應能滿足第一開采水平各個時期的工況變化，并使通風設備長期高效運行。當工況變化較大時，應根據礦井分期時間及節牟情況，分期選擇電動機動。3、通風機能力應留有一定的余量。軸流式、對旋式通風機在最大設計負壓和風量時，葉輪葉片的運轉角度應比允許范圍小5°；離心式通風機的選型設計轉速不宜大于允許最高轉速的90%。4、進、出井井口的高差在150m以上，或進、出風井口標高相同，但井深400米以上時，宜計算礦井的自然風壓。4.2主要通風機的選擇4.2.1計算通風機的風量Q通=41m3/s式中：Q通——通風機的風量，m3/s；Q礦——礦井需風量，m3/s；K——漏風損失系數，風井不做提升用時取1.1；箕斗井兼做回風井用時取1.15；回風井兼做升降人員時取1.2。本式取1.2。4.2.2計算通風機的風壓H通全（或H通靜）軸流式通風機：容易時期Hsdmin=h阻易+hd-HN=193.45+120-150=163.45Pa困難時期Hsdmax=h阻難+hd+HN=220.93+120+50=390.93Pa4.2.3選擇通風機根據計算的礦井通風容易時期通風機的Q通、H通靜小和困難時期通風機的Q通、H通靜大，在通風機的個體特性圖表上選擇合適的主要通風機。根據Q通=92.61m3/sH通靜小=163.45PaH通靜大=390.93Pa可選定通風機型號為FBCDZ-6-No15型軸流式通風機。風機工況點圖4-14.2.4選擇電動機1、計算通風機輸入功率。按通風容易和困難時期，分別計算通風機輸入功率N通小、N通大：2、選擇電動機當P電小≤6P通大時，兩個時期分選電動機，初期電動機功率為：后期電動機功率為：電動機功率在400KW~500KW以