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1、2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,1,自我介绍,郭玉森 龙岩学院副教授 从事专业：矿井通风与安全 资源工程学院副院长 龙岩学院安培中心副主任 联系方式： 手 机： 办公室：05972793713,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,2,通风设计部分,要求：1、完成通风设计说明书一份 2、绘制困难时期、容易两时期通风系统图及网络图（可画在同一张）各一张（2号图纸）。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,3,通风系统图的主要内容：,1、绘制矿井主要巷道、硐室，并标注其名称 2、按图例标明风机和井下通风构筑物（栅栏、密闭、风门、风桥等）、风井和主要进
2、风井的名称及井口坐标。风机应画出主要通风机的图形符号，并标明型号，电动机功率，风机台数等。 3、标明新鲜风流和污浊风流的方向、路线；标明主要巷道的风流方向、设置的测风站，并注明风量Q、断面S和风速V(用引出线在方框里表示）。 4、井下安装局扇的位置应标明上局扇的图形符号、型号及电动机功率。 5、标注采区名称。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,4,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,5,指北针绘制：,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,6,矿井通风设计 一、矿井通风设计的内容与要求 、矿井通风设计的内容 确定矿井通风系统； 矿井风量计算和风量分
3、配； 矿井通风阻力计算； 选择通风设备； 概算矿井通风费用。 、矿井通风设计的要求 将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和良好的劳动条件； 通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力； 发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出； 有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施； 通风系统的基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,7,二、优选矿井通风系统 1、矿井通风系统的要求 1)每一矿井必须有完整的独立通风系统。 2)进风井囗应按全年风向频率，必须布置在不受粉尘、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体侵入的地方。 3)多风机通风系统，
4、在满足风量按需分配的前提下，各主要通风机的工作风压应接近。 4)每一个生产水平和每一采区，必须布置回风巷，实行分区通风。 5)井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。 6)井下充电室必须单独的新鲜风流通风，回风风流应引入回风巷。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,8,、确定矿井通风系统 根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产需要等条件，提出多个技术上可行的方案，通过优化或技术经济比较后确定矿井通风系统。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,9,
5、三、矿井风量计算(分别计算两时期的风量） （一）、矿井风量计算原则 矿井需风量，按下列要求分别计算，并必须采取其中最大值。 （）按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3； （）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。 (二）矿井需风量的计算 1、采煤工作面需风量的计算 采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算，取其最大值。 (1)按瓦斯涌出量计算： 式中：Qwi第i个采煤工作面需要风量，m3/min Qgwi第 i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min kgwi第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，通常机采工作面取kgwi=1.21.6 炮采工作面取k
6、gwi=1.42.0,水采工作面取kgwi=2.03.0,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,10,（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中的要求： 采煤工作面的需要风量按下式计算： 式中 vwi第i个采煤工作面的风速，按其进风流温度从表中取；m/s, Swi第i个采煤工作面有效通风断面，取最大和最小控顶时有效断面的平均值，m2 ； kwi第i 个工作面的长度系数。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,11,3）按使用炸药量计算： 式中 25每使用1kg炸药的供风量，m3/m
7、in； 第i个采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。 4） 按工作人员数量计算： 式中 4每人每分钟应供给的最低风量，m3/min nwi第i 个采煤工作面同时工作的最多人数,个。 5)按风速进行验算 按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量： 按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,12,、掘进工作面需风量的计算： 煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面的风量，应按下列因素分别计算，取其最大值。 （）按瓦斯涌出量计算： 式中 Qhi第i个掘进工作面的需风量，m3/min Qghi第i个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量；m3/min kghi第i个掘进工
8、作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量系数。一般可取1.52.0。 （2）按炸药量计算 式中 25使用1kg炸药的供风量，m3/min; Ahi第i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,13,（3）按局部通风机吸风量计算 式中 第i个掘进工件面同时运转的局部通风机额定风量的和。 khfi为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般取1.21.3；进风巷道中无瓦斯涌出时取1.2，有瓦斯涌出时取1.3 （）按工作人员数量计算 式中 nhi第i个掘进工作面同时工作的最多人数，人。 （）按风速进行验算 按最小风速验算，岩巷掘进面最小风量： 各个煤巷或半
9、煤岩巷掘进面的最小风量； 按最高风速验算，掘进面的最大风量： 式中 shi第i个掘进工作面巷道的净断面积，m2,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,14,、硐室需风量计算 独立通风硐室的供风量，应根据不同类型的硐室分别进行计算： （）机电硐室 发热量大的机电硐室，按硐室中运行的机电设备发热量进行计算： 式中 Qri第个机电硐室的需风量，m3/min 机电硐室中运转的电动机（变压器）总功率，KW 机电硐室的发热系数， 空气密度，一般取1.25kg/m3 cp空气的定压比热，一般可取1KJ/kgk t机电硐室进、回风流的温度差， 采区变电所及变电硐室，可按经验值确定需风量 m3/m
10、in,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,15,（2）爆破材料库 式中 v库房空积，m3 （3）充电硐室 按其回风流中氢气浓度小于0.5%计算 式中 qrhi第个充电硐室在充电时产生的氢气量，m3/min 5、矿井总风量计算 矿井的总进风量，应按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和: 式中Qwl采煤工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min； Qhl掘进工作面所需风量之和，m3/min； Qrl硐室所需风量之和，m3/min； km矿井通风系统（包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素）备用系数，宜取1.151.25。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,1
11、6,四、矿井通风总阻力计算 (一) 矿井通风总阻力计算原则 1、矿井通风设的总阻力，不应超过2940Pa。 2、矿井井巷的局部阻力，新建矿井按井巷摩擦阻力的10%计算，扩建矿井宜按井巷摩擦阻力的15%计算。 （二）矿井通风总阻力计算 矿井通风总阻力：风流由进风井口起，到回风井口止，沿一条通路（风流路线）各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和，简称矿井总阻力，用hm表示。 对于矿井有两台或多台风主要通风机工作，矿井通风阻力按每台主要通风机所服务的系统分别计算。 矿井通风系统总阻力最小时称通风容易时期。通风系统总阻力最大时亦称为通风困难时期。 对于通风困难和容易时期，要分别画出通风系统图。按照采掘工作
12、面及硐室的需要分配风量，再由各段风路的阻力计算矿井总阻力。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,17,计算方法： 沿着风流总阻力最大路线，依次计算各段摩擦阻力 hf，然后分别累计得出容易和困难时期的总摩擦阻力 hf1 和 hf2。 通风容易时期总阻力 ： 通风困难时期总阻力： hf 按下式计算： 式中,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,18,五、矿井通风设备的选择 矿井通风设备是指主要通风机和电动机。 （一）矿井通风设备的要求： 1、矿井必须装设两套同等能力的主通风设备，其中一套作备用。 2、选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化，并使通风设备长期高效
13、率运行。 3、风机能力应留有一定的余量。 4、进、出风井井口的高差在150m以上，或进、出风井井口标高相同，但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压。 （二）主要通风机的选择 1、计算通风机风量Qf 式中 Qf主要通风机的工作风量，m3/s; Qm矿井需风量，m3/s； k漏风损失系数，风井不提升用时取1.1；箕斗井兼作 回砚用时取1.15；回风回升降人员时取1.2。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,19,2、计算通风机风压 离心式通风机（提供的大多是全压曲线）： 容易时期 困难时期 轴流式通风机（提供的大多是静压曲线）： 容易时期 困难时期 hm通风系统的总阻力； hd
14、通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力；(20mmH2O) hvd 扩散器出口动能损失； N自然风压，当自然风压与通风机风压作用相同时取“+”；自然风压与通风机负压作用反向时取“-”。（取15mmH2O),2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,20,3、初选通风机 根据计算的矿井通风容易时期通风机的Qf、Hsdmin(或Htdmin)和矿井通风困难通风机的Qf、Hsdmax(或Htdmax)在通风机特性曲线上，选出满足矿井通风要求的通风机。 4、求通风机的实际工况点 因为根据Qf、Hsdmin(或Htdmin)和Qf、Hsdmax(或Htdmax)确定的工况点，但设计工况点不一定恰
15、好在所选择通风机的特性曲线上，必须根据通风机的工作阻力，确定其实际工况点。步骤： 1）计算通风机的工作风阻 用静压特性曲线时： 用全压特性曲线时：,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,21,2）确定通风机的实际工况点 在通风机特性曲线上作通风机工作风阻曲线，与风压曲线的交点即为实际工况点。 5、确定通风的型号和转速 根据通风机的工况参数（Qf 、Hsd 、N）对初选的通风机进行技术、经济和安全性比较，最后确定通风机的型号和转速。,(Hmin,Qfmin),(Hmax,Qfmax),Rmax,Rmin,Mmax,Mmin,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,22,6、电动机选择 （）通风机的输入功率按通风容易和困难时期，分别计算风所需的输入功率Nmin ，max 。 或 （）、电动机的台数及种类 当Nmin0.6Nmax时，可选一台电动机，电动机功率为： 当Nmin0.6Nmax时，选二台电动机，其功率分别为： 初期： 后期按选一台电机公式计算。e ：电机效率，tr：传动效率。,
