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1、4 矿井通风系统设计一、矿井通风设计的内容与要求 其基本任务是建立一个安全可靠、技术先进和经济合理的矿井通风系统。矿井通风设计一般分为两个时期，即基建时期与生产时期，分别进行设计。1、基建时期的通风：多采用局扇通风，当进、回风井贯通后，主要通风机安装完毕后，可采用全风压通风。2、矿井生产时期的通风：指矿井正常投产后，全矿井开拓、采煤、准备及其他井巷的通风。矿井服务年限不长时（1520年）只做一次设计，初期为容易时期，后期为困难时期，根据这两个时期选择通风设备。矿井服务年限较长时，可分两期或更多设计，一般为第一水平为第一期，对根据该时期的通风容易和困难时期来选择通风设备。第二期的通风设计一般只做
2、原则上规划。一、矿井通风设计的内容与要求 3、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。4、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配；矿井通风阻力计算；选择通风设备；概算矿井通风费用；特殊的矿井还要进行矿井空气温度调节的计算。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
3、、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体侵入的地方。3)箕斗提升井或装有胶带输送机的井筒不应兼作进风井，如果兼作回风井使用，必须采取措施，满足安全的要求。4)多风机通风系统，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。5)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。6)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。7)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。、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，
4、通过优化或技术经济比较后确定矿井通风系统。第一节 矿井通风系统的拟定矿井通风系统是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路、通风动力和通风控制设施的总称。一、矿井通风系统按进、回井在井田内的位置不同，通风系统可分为中央式、对角式、区域式及混合式。1、中央式 进、回风井均位于井田走向中央。根据进、回风井的相对位置，又分为中央并列式和中央边界式（中央分列式）。中央并列式：进风井和回风井大致并列在井田走向的中央，两井底可以开掘到第一水平，也可将回风井只掘至回风水平。中央边界式：进风井大致位于在井田走向的中央，回风井大致位于井田浅部边界沿走向中央、在倾斜方向上两井相隔一段距离，回风井井底高
5、于进风井井底。中央并列式中央边界式2、对角式 1）两翼对角式进风井大致位于井田走向的中央，两个回风井位于井田边界的两翼（沿倾斜方向的浅部），称为两翼对角式，如果只有一个回风井，且进、回风分别位于井田的两翼称为单翼对角式。 2、对角式 2）分区对角式进风井位于井田走向的中央，在各采区开掘一个不深的小回风井，无总回风巷。3、区域式在井田的每一个生产区域开凿进、回风井，分别构成独立的通风系统。如图。4、混合式 由上述诸种方式混合组成。例如，中央分列与两翼对角混合式，中央并列与两翼对角混合式等等。二、通风动力及通风方法机械通风的工作方式有三种：抽出式、压入式、压抽混合式。 1、 抽出式 主要通风机安装
6、在回风井口，在抽出式主要通风机的作用下，整个矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力提高，比较安全。2、压入式 主要通风机安设在入风井口，在压入式主要通风机作用下，整个矿井通风系统处在高于当地大气压的正压状态。在冒落裂隙通达地面时，压入式通风矿井采区的有害气体通过塌陷区向外漏出。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力降低。3、压抽混合式 在入风井口设一风机作压入式工作，回风井口设一风机作抽出式工作。通风系统的进风部分处于正压，回风部分处于负压，工作面大致处于中间，其正压或负压均不大，采空区通连地表的漏风因而较小。其缺点是使用的通风机设备多，管理
7、复杂。三、矿井通风系统的选择根据矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、矿井瓦斯涌出量、煤层自燃倾向性等条件，在确保矿井安全、兼顾中、后期生产需要的前提下，通过对多种个可行的矿井通风系统方案进行技术经济比较后确定。中央式通风系统具有井巷工程量少、初期投资省的优点。因此，矿井初期宜优先采用。有煤与瓦斯突出危险的矿井、高瓦斯矿井、煤层易自燃的矿井及有热害的矿井，应采用对角式或分区对角式通风；当井田面积较大时，初期可采用中央通风，逐步过渡为对角式或分区对角式。矿井通风方法一般采用抽出式。当地形复杂、露头发育老窑多、采用多风井通风有利时，可采用压入式通风。第二节 矿井风量的计算和分
8、配一、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。(1)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；(2)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每个回采工作面实际需要风量，应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值。 (1)、低瓦斯矿井的采煤工作面按气象条件或瓦斯涌出量（用瓦斯涌出量计算，采用高瓦斯计算公式）确定需要风量，其计算公式为：Q采=Q基本K采高K采面长K温 式中: Q采采煤工作面需要风量，m3/min；Q基本不同采
9、煤方式工作面所需的基本风量，m3/min。Q基本工作面控顶距工作面实际采高工作面有效断面70%适宜风速（不小于1m/s）；K采高回采工作面采高调整系数（见下表）；K采面长回采工作面长度调整系数（见下表）；K温回采工作面温度调整系数（见下表）。 K K采高采高回采工作面采高调整系数回采工作面采高调整系数采 高200长度调整系数(K长)1.01.01.31.31.5K K温温回采工作面温度与对应风速调整系数回采工作面空气温度（）采煤工作面风速（m/s）配风调整系数K温 4N （m3/min）每千克炸药供风25m3/min：Q采25A （m3/min）式中：N工作面最多人数，A一次爆破炸药最大用量，
10、Kg。(5)、按风速进行验算：15S4N （m3/min）每千克炸药供风25m3/min：Q采25A （m3/min）式中：N工作面最多人数，A一次爆破炸药最大用量，Kg。(4)、按风速进行验算:岩巷掘进最低风量， Q岩掘9S掘 （ m3/min）煤巷掘进最低风量， Q煤掘15S掘 （m3/min）岩煤巷道最高风量， Q掘100m3/min 小60m3/min )（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/min5、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
11、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。第三节 矿井通风设备选择矿井通风设备是指主要通风机和电动机。一、选择矿井通风设备的要求1、矿井必须装设两套同等能力(同型号)的主要通风设备，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率运行。3、风机能力应留有一定的余量，轴流式其叶片安装角度要比允许角度小5，离心式的转速不大于最高允许转速的90%。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
12、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。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通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力；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“-”。3、初选通风机根据计算的矿井
13、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：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。Q(m3/s)H (Pa)(Hmin,Qfmin)(Hma
14、x,Qfmax)Rmax RminMmaxMmin5、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。三、主要通风机的电动机的选择(1)、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(2)、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(0.9 0.94)，tr传动效率(直联时取1，皮带传动取0.95)，ke：电动机容量备用系数，(1.1
15、1.2间)。电动机功率在400500kw以上时，宜选用同步电动机。其优点是在低负荷运转时，可用来改善电网功率因数，使矿井经济用电，缺点是这种电动机的购置和安装费用较高。第四节 生产矿井的通风系统改造生产矿井的通风改造，涉及范围较广，例如增设新采区、开拓新水平、改变主要通风机的工作方法、改变矿井的通风系统、扩大矿井通风能力等，都要进行通风设计。一、生产矿井通风改造的特点和要求生产矿井的通风设计和新建矿井的通风设计在设计内容、步骤和方法等方面 基本类似，但生产矿井的通风设计比新建矿井的通风设计要复杂些。这是因为 ；要在老区正常生产的基础上发展新区，新区设计必须紧密联系老区生产的发 展情况，不仅要保
16、证新区施工和投产过程中的安全生产，而且要保证老区在这 一过程中的安全生产，既要挖掘现有通风的潜力，充分利用现有的通风井巷， 又要使它们和新建通风井巷和新选的通风设备协调起来。 二、生产矿井通风设计的基本内容和步骤根据通风设计的服务范围，确定通风困难和通风容易两个时期，分别按以下内容和步骤进行具体设计： 1) 拟定矿井通风系统 在生产矿井的通风设计中，通风系统的变化幅度很不相同。例如需要增加新采区，但瓦斯变化不大、增产任务不大时，矿井的通风系统不会有太大的变化，也不致增开新风井。但如果新开的采区在边远地区或在较深的水平，而且产量和瓦斯量有较大的增加，现有的通风能力不能满足时、或者因为井田重新划分、井型变化时，矿井通风系统往往发生较大的变化，可由中央并列式变为中央并列和中央分列混合式，或由中央并列式变为中央并列和两翼对角混合式，或由一
