采矿工程及安全工程矿井通风设计

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1、1 目录目录 前言 . 3 1、井田概况 . 4 1.1、煤层地质概况： 4 1.2、井田范围： 4 1.3、矿井生产能力： 4 1.4、矿井开拓与开采： 4 1.5、 井下工作条件： 4 2、通风系统选择 . 4 2.1、采区通风方式的选择 5 2.2、采煤工作面通风方式的选择 5 2.3、确定主扇的工作方法 6 2.4、工作面风流方向的确定 6 2.5、采区进风上山选择 6 2.6、掘进工作面通风方式确定 7 3、计算各用风地点的供风量和矿井的总用风量 . 7 3.1、矿井风量的计算原则 7 3.2、按井下同时工作的最多人数计算 7 3.3、各用风地点的风量计算 . 8 3.3.1 单个采

2、煤工作面风量计算 8 3.3.2、单个掘进工作面风量计算 . 9 3.3.3、变电所风量计算 . 10 3.3.4、大型火药库风量计算 . 10 3.3.5、水仓风量计算 . 11 3.3.6、绞车房风量计算 . 11 3.3.7、备采工作面风量计算 . 11 3.4、矿井总风量计算 11 2 4、矿井总风阻的计算 . 12 4.1、矿井总风阻的计算原则 12 4.2、矿井通风困难时期和容易时期的开采位置 12 4.3、通风容易时期和通风困难时期的通风系统立体图和网络图 12 4.3.1、通风容易时期的通风系统立体图：详见见附图一 . 12 4.3.2、通风容易时期的通风系统网络图： . 12

3、 4.3.3、通风困难时期的通风系统立体图：详见见附图二 . 13 4.3.4、通风容易时期的通风系统网络图： . 13 4.4、通风容易时期和通风困难时期的矿井最大通风阻力和等积孔 13 4.4.1、矿井风阻 . 13 4.4.2、矿井等积孔 . 15 5、选择矿井主扇并确定另两个时期的工况点 . 16 5.1、主扇选择的要求： 16 5.2、主扇的选择 16 5.2.1、主扇风量的确定 . 16 5.2.2、主扇风压的计算 . 17 5.2.3、主扇选型 . 17 5.4、风机两个时期工况点的确定 19 5.5、电动机选择 20 5.5.1、通风机功率 . 20 5.5.2、电动机的台数及

4、种类 . 20 结束语 . 21 3 前言前言 矿井通风是保障矿井安全的最主要技术手段之一。 在矿井生产建设过程中， 必须源源不断的将地面空气输送到井下各作业地点，以供给人员呼吸，并稀释 和排除井下有毒有害气体和矿尘，创造良好的矿内工作环境，保障井下作业人 员的身体健康和劳动安全。因此，矿井通风的首要条件就是保证矿井空气质量 符合要求。 矿井通风设计是在矿井开拓，开采设计的基础之上进行的，矿井通风设计 的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 通风设计应符合以下要求：、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；、选择的通风系统和通风方式合理

5、；、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检测系统或监测措施； 、通风系统的基建投资省，营运费用低，综合经济效益好。 随着开采深度和开采强度的增加，采掘机械化、电气程度的提高，整个矿 井的通风量急剧增加，通风任务越来越重，通风难度越来越大。矿井通风设计 在整个矿井设计过程中的重要性也在加大， 一个良好的通风系统是保证矿井安 全生产的首要前提。 本次矿井通风课程设计是在大三学完通风安全学这一核心专业课后进 行的，旨在巩固我们所学的专业知识，并将所学的专业知识熟练的应用到矿井 实际设计建设过程中去，学会利用相

6、关专业知识解决生产建设中遇到的问题， 并掌握查阅相关文献的能力，将所学的知识形成一个整体的系统，达到真正的 学以致用，融会贯通。 4 1、井田概况井田概况 1.1、煤层地质概况：煤层地质概况： 单一煤层，倾角 25，煤层厚 2.5m，属于瓦斯矿井，二氧化碳涌出量 很小，煤尘有爆炸危险，涌水量不大。 1.2、井田范围：井田范围： 设计第一水平深度 380m，走向长度 7200m，双翼开采，每翼长 3600m。 1.3、矿井生产能力：、矿井生产能力： 设计年产量为 120 万吨，矿井第一水平服务年限为 23 年。 1.4、矿井开拓与开采：、矿井开拓与开采： 用竖井主要石门开拓，在底板开岩石平巷，拟

7、采用两翼对角式通风。 全矿井有两个采区同时生产， 每个采区各布置一个综采工作面， 均采用国 产 ZY-3，4 柱式支撑掩护式支架。为了保证生产的接续，矿井含一个备用 回采工作面， 为准备采煤有四条煤巷掘进， 掘进工作面不与采煤工作面串 联通风。 井下需要独立供风的硐室有： 大型火药库、 水仓、 变电所各一个、 绞车房两个，不考虑自然风压对矿井通风的影响。 1.5、 井下工作条件井下工作条件： 井下同时最多人数为 180 人。 单个采煤工作面绝对瓦斯涌出量 3.4m3/ min，采煤工作面的最多人数为 40 人，进风流温度 t=21c。掘进工作面 最多人数为 15 人，一次使用炸药量 8kg，单

8、个掘进工作面瓦斯绝对涌出 量为 1.4m/min。 2、通风系统选择、通风系统选择 通风系统选择包括采区的通风方式、采煤工作面的通风方式、主扇的工 作方法等方面的内容。 5 2.1、采区通风方式的选择、采区通风方式的选择 根据该矿井属于单一煤层， 煤层倾角 25， 煤层厚 2.5m， 属于瓦斯矿井， 二氧化碳涌出量很小，煤尘有爆炸危险，涌水量不大。设计第一水平深度 380m，走向长度 7200m，双翼开采，每翼长 3600m。设计年产量为 120 万 吨，矿井第一水平服务年限为 23 年。单个采煤工作面绝对瓦斯涌出量 3.4m3/ min 等条件决定了该矿井的走向较长，需风量较大。属于瓦斯矿

9、井，因此，对通风的要求较高。所以，选择两翼对角式通风进风井位于井 田中央，回风井布置在两翼各一个，分别为井田一翼服务。 图 1.1：两翼对角式通风系统图 采区选择两翼对角式通风，其优点有：、风流在井下是直线式，风 流线路段，阻力小；、内部漏风少；、安全出口多，抗灾能力强； 、便于风量调节，矿井风压稳定；、工业广场不受回风污染和通风 噪声的危害。 2.2、采煤工作面通风方式的选择、采煤工作面通风方式的选择 由于该矿单个采煤工作面绝对瓦斯涌出量 3.4m3/ min，所以可以初步断定该矿可能为低瓦斯矿井，根据该矿巷道布置形式等条件，因此，采煤 工作面通风方式选择 U 形后退式通风， 工作面通风系统

10、只有一条进风巷道 和一条回风巷道，工作面巷道布置简单。 图 2.1：U 形后退式通风系统图 工作面选择 U 形通风的优点：、采区漏风少；、结构简单，巷道 施工维修量小；、风流稳定易于管理。目前，在被我国大部分矿井所 采用，但其缺点是，上隅角瓦斯容易聚集，因此，在开采过程中应加强 对上隅角瓦斯的监控和处理，必要时可进行上隅角瓦斯抽放或增加局部 通风，来降低上隅角瓦斯的浓度。 6 2.3、确定主扇的工作方法、确定主扇的工作方法 主要通风机的工作方式有压入式、抽出式、混合式，由于该矿属于瓦斯 矿井，且煤尘有爆炸危险等特点，所以，主要通风机的工作方法选择抽出 式，即将主要通风机布置在回风井口，在抽出式

11、主要通风机的作用下，整 个矿井通风系统处于低于当地大气压的负压状态。 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，目前，在我国大多处矿井中被 广泛应用。 2.4、工作面风流方向的确定、工作面风流方向的确定 按采煤工作面与风流方向的关系而言， 可以分为上行通风、 下行通风。 由于该矿煤尘有爆炸危险， 所以必须尽可能降低工作面煤尘浓度， 故选用 下行通风。 图 2.2：工作面下行通风示意图 选择下行通风的优点：、风流方向与瓦斯自然流向相反，瓦斯与 空气混合能力强； 、 在正常风速条件下， 也不用局部聚集和分层流动； 、风流方向与煤炭运输方向相同，可降低工作面的瓦斯浓度和煤尘浓 度。

12、但是，下行通风时若发生火灾，此时产生的火风压与工作面通风的 机械风压相反，会使工作面风量减小，瓦斯浓度增加，起火地点瓦斯爆 炸的可能性大大增加。因此，在生产过程中应积极预防火灾，杜绝一切 可能引发火灾的诱因存在，加强井下监控检测。 2.5、采区进风上山选择、采区进风上山选择 由于进风时路线的不同可分为：输送机上山进风、轨道上山进风。由 于煤尘具有爆炸性，所以应该尽量降低巷道中煤尘浓度，故选用轨道上 山进风，新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热影响。若选用 输送机上山进风，则风流方向与运煤方向相反，容易引起煤尘飞扬，煤 炭在运输过程中所释放的瓦斯，能使进风流中的瓦斯和煤尘浓度增大， 影响工

13、作面卫生和安全条件，此外，输送机设备所散发的热量，使进风 风流温度升高。所以，选用轨道上山进风。 7 2.6、掘进工作面、掘进工作面通风方式确定通风方式确定 在进行巷道掘进时，由于该矿井属于瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性，故 选用局部通风机压入式通风。利用局部通风机作动力，通过风筒导风， 局部通风机及其附属装置安装在离掘进巷道口 10m 以外的进风侧，将新 鲜风流经风筒输送到掘进工作面，污风沿掘进巷道排出。 图 2.3：压入式通风布置图 压入式通风的优点：、局部通风机及其附属电气设备均布置在新 鲜风流中，污风不通过局部风机，安全性好；、压入式通风风筒出口 风速和有效射程均较大，可防止瓦斯层状聚集，且

14、因风速达提高散热效 果；、压入式通风时，掘进巷道涌出的瓦斯向远离工作面方向排走， 安全性较好；、压入式通风可用柔性风筒，其成本低、重量轻，便于 运输。 3、计算各用风地点的供风量和矿井的总用风量计算各用风地点的供风量和矿井的总用风量 3.1、矿井风量的计算原则、矿井风量的计算原则 矿井风量，按下列要求分别计算，并取其中最大值。 、 按井下同时工作的最多人数计算， 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。 3.2、按井下同时工作、按井下同时工作的最多人数计算的最多人数计算 Qm= 4 N K （3-2-1） Qm-矿井所需总风量，m3/min；

15、4-每人每分钟应供给的最低风量，m3/min； N-井下同时工作的最多人数，个； K-矿井通风系数，包括矿井内部漏风和分配不均等因素。采用压 入式和中央并列式通风时，可取 1.201.25;采用对角式或区 域式通风时，可取 1.101.15。上述备用系数在矿井产量 T8 0.90Mt/a 时取大值。 矿井总风量： Qm= 4 180 1.15 = 828m3/min 3.33.3、各用风地点的风量计算各用风地点的风量计算 3.33.3.1.1 单个单个采煤工作面风量计算采煤工作面风量计算 采煤工作面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 Qwi= 100 Qgwi Kgwi

16、 （3-3-1） Qwi-第 i 个采煤工作面的需风量，m3/min; Qgwi-第 i 个采煤工作面的绝对瓦斯涌出量，m3/min; Kgwi-第 i 个采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，它是该工作面瓦斯涌出量的最大值与平均值之比，通常机采工作面取Kgwi = 1.21.6。 采煤工作面所需风量： Qwi= 100 3.4 1.5=510 m3/min 、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，气温与风速对应关系如下表： 采煤工作面进风流气温/ 采煤工作面风速/（m/s） 15 1518 1820 2023 2326 0.30.5 0.50.8 0.81.0 1.01.5 1.51.8 表 3-1 采煤工作面空气温度与风速对应表 Qwi= 60 Vwi Swi Kwi （3-3-2） Vwi-