大学矿井通风与安全设计

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1、太 原 科 技 大 学 课 程 设 计- 1 -矿 井 通 风 课 程 设 计第 一 章 总 论1.1 课 程 设 计 的 性 质 与 目 的 ： 矿 井 通 风 与 安 全 课 程 设 计 是 学 生 学 习 该 课 程 结 束 后 进 行 的 一 项 实 践 教 学环 节 ， 是 课 程 体 系 的 主 要 组 成 部 分 。 通 过 课 程 设 计 加 深 对 矿 井 通 风 与 安 全 和其 它 课 程 所 学 专 业 理 论 知 识 的 理 解 ， 综 合 应 用 理 论 解 决 实 际 问 题 ， 培 养 学 生 计 算 、绘 图 和 设 计 能 力 ， 为 毕 业 设 计 奠 定

2、 基 础 。1.2 课 程 设 计 内 容 ：1.2.1 设 计 概 述设 计 题 目 为 ： 矿 井 通 风 设 计 。 由 指 导 老 师 提 供 设 计 矿 井 的 开 采 技 术 条 件 、矿 井 巷 道 布 置 及 巷 道 断 面 、 采 掘 工 作 面 位 置 和 数 目 、 巷 道 的 支 护 形 式 、 通 风 方 式和 其 他 设 计 所 需 要 的 已 知 条 件 。1.2.2 根 据 已 知 条 件 确 定 矿 井 通 风 系 统矿 井 通 风 方 式 、 采 区 通 风 方 式 、 主 要 通 风 机 的 工 作 方 式 等 。1.2.3 矿 井 风 量 计 算 及 风

3、 量 分 配 。1.2.4 矿 井 通 风 阻 力 计 算 。1.2.5 风 机 选 型 。1.2.6 通 风 费 用 的 比 较 。太 原 科 技 大 学 课 程 设 计- 2 -第 二 章 题 目 选 择题 目 2：某 煤 矿 井 田 东 西 走 向 长 约 3Km， 南 北 倾 向 宽 约 1.7Km， 井 田 面 积 约 4.5519Km2，井 田 总 体 呈 单 斜 构 造 ， 煤 层 倾 角 大 部 分 小 于 15 ， 属 缓 倾 斜 煤 层 。 顶 板 为 黑 色泥 岩 ， 致 密 而 均 一 ， 底 板 为 灰 白 色 细 中 粒 砂 岩 ， 煤 层 厚 度 0.84 6.6

4、9米 ， 平均 5.9米 ， 以 镜 煤 、 亮 煤 为 主 ， 含 黄 铁 矿 ， 煤 层 夹 矸 0 3层 ， 倾 角 10 14 。矿 井 煤 层 自 燃 发 火 期 为 1个 月 ， 自 燃 趋 势 较 突 出 的 是 2月 3月 。 煤 尘 具 有 爆 炸性 ， 爆 炸 指 数 为 40.3%。 矿 井 属 低 瓦 斯 矿 井 。 设 计 生 产 能 力 为 90 万 t/年 。矿 井 属 于 低 瓦 斯 矿 井 ， 采 用 斜 井 单 水 平 上 下 山 开 拓 ， 矿 井 的 采 煤 方 法 为 走 向长 壁 ， 采 煤 工 艺 为 综 采 放 顶 煤 。 采 用 中 央 边 界

5、 式 通 风 方 式 。 风 井 设 在 采 区 的 边 界 。主 、 副 井 进 风 ， 风 井 回 风 。 矿 井 通 风 难 易 时 期 的 系 统 示 意 图 见 后 。 采 区 采 用 轨 道上 山 、 运 输 上 山 进 风 ， 专 用 回 风 巷 回 风 。 工 作 面 采 用 U型 后 退 式 开 采 ， 采 煤 工 作面 风 流 流 动 形 式 是 上 行 通 风 。 综 放 面 平 均 控 顶 距 为 3.96m， 实 际 采 高 4.1 m， 工作 面 面 长 150米 ， 工 作 面 温 度 20 ， 回 采 工 作 面 同 时 作 业 人 数 最 多 90人 。 矿

6、井掘 进 工 作 面 平 均 瓦 斯 涌 出 量 为 3.2m3/min， 掘 进 工 作 面 一 次 炸 破 所 用 的 最 大 炸 药量 7.2kg， 掘 进 工 作 面 同 时 工 作 的 最 多 人 数 40人 。太 原 科 技 大 学 课 程 设 计- 3 -第 三 章 设 计 正 文3.1 局 部 通 风 设 计 ：选 择 合 理 的 局 部 通 风 方 法 、 风 筒 类 型 与 直 径 ， 计 算 局 部 通 风 阻 力 、 选 择 局 部通 风 机 及 掘 进 通 风 安 全 技 术 措 施 、 装 备 。3.1.1 设 计 原 则 、 步 骤 及 掘 进 通 风 方 法 的

7、 选 择一 、 设 计 原 则根 据 开 拓 、 开 采 巷 道 布 置 、 掘 进 区 域 煤 岩 层 的 自 然 条 件 以 及 掘 进 工 艺 ， 确 定合 理 的 局 部 通 风 方 法 及 其 布 置 方 式 ， 选 择 风 筒 类 型 和 直 径 ， 计 算 风 筒 出 入 口 风 量 ，计 算 风 筒 通 风 阻 力 ， 选 择 局 部 通 风 机 。局 部 通 风 是 矿 井 通 风 系 统 的 一 个 重 要 组 成 部 分 ， 其 新 风 取 自 矿 井 主 风 流 ， 其污 风 又 排 入 矿 井 主 风 流 。 其 设 计 原 则 可 归 纳 如 下 ：(1)矿 井 和

8、 采 区 通 风 系 统 设 计 应 为 局 部 通 风 创 造 条 件 ；(2)局 部 通 风 系 统 要 安 全 可 靠 、 经 济 合 理 和 技 术 先 进 ；(3)尽 量 采 用 技 术 先 进 的 低 噪 、 高 效 型 局 部 通 风 机 ；(4)压 人 式 通 风 宜 用 柔 性 风 筒 ， 抽 出 式 通 风 宜 用 带 刚 性 骨 架 的 可 伸 缩 风 筒 或完 全 刚 性 的 风 筒 。 风 筒 材 质 应 选 择 阻 燃 、 抗 静 电 型 ；(5)当 一 台 风 机 不 能 满 足 通 风 要 求 时 可 考 虑 选 用 两 台 或 多 台 风 机 联 合 运 行

9、。二 、 设 计 步 骤(1)确 定 局 部 通 风 系 统 ， 绘 制 掘 进 巷 道 局 部 通 风 系 统 布 置 图 ；(2)按 通 风 方 法 和 最 大 通 风 距 离 ， 选 择 风 筒 类 型 与 直 径 ；(3)计 算 风 机 风 量 和 风 筒 出 口 风 量 ；(4)按 掘 进 巷 道 通 风 长 度 变 化 分 阶 段 计 算 局 部 通 风 系 统 总 阻 力 ；(5)按 计 算 所 得 局 部 通 风 机 设 计 风 量 和 风 压 ， 选 择 局 部 通 风 机 ；(6)按 矿 井 灾 害 特 点 ， 选 择 配 套 安 全 技 术 装 备 。三 、 掘 进 通

10、风 方 法 的 选 择太 原 科 技 大 学 课 程 设 计- 4 -掘 进 通 风 方 法 分 为 利 用 矿 井 内 总 风 压 通 风 和 利 用 局 部 动 力 设 备 通 风 的 方法 ， 局 部 通 风 机 通 风 是 矿 井 广 泛 采 用 的 掘 进 通 风 方 法 ， 它 是 由 局 部 通 风 机 和 风 筒（ 或 风 障 ） 组 成 一 体 进 行 通 风 ， 按 其 工 作 方 式 可 分 为 ： （ 1） 压 入 式 通 风 （ 2） 抽出 式 通 风 （ 3） 混 合 式 通 风 压 入 式 通 风 新 风 经 过 风 机 ， 安 全 系 数 高 ， 可 用 柔性

11、风 筒 ， 柔 性 风 筒 重 量 轻 ， 易 于 贮 存 和 搬 运 ， 连 接 和 悬 吊 也 简 单 ， 胶 布 和 人 造 革风 筒 防 水 性 能 好 ， 是 大 多 数 矿 井 局 部 通 风 的 选 择 ， 结 合 本 设 计 故 选 择 压 入 式 通 风 。3.1.2 掘 进 工 作 面 所 需 风 量 计 算 及 设 计一 、 掘 进 工 作 面 实 际 需 要 风 量应 按 矿 井 各 个 需 要 独 立 通 风 掘 进 工 作 面 实 际 需 要 风 量 总 和 （ Qb） 计 算 ：Qb= Qbi 式 中 Qb 第 i个 掘 进 工 作 面 实 际 需 要 的 风 量

12、 ， m3/min每 个 独 立 通 风 的 掘 进 工 作 面 实 际 需 要 风 量 ， 应 按 瓦 斯 或 二 氧 化 碳 涌 出 量 、 炸药 用 量 、 局 部 通 风 机 实 际 吸 风 量 、 风 速 和 人 数 等 规 定 要 求 风 别 进 行 计 算 ， 并 必 须采 取 其 中 最 大 值 。1） 按 瓦 斯 （ 或 二 氧 化 碳 ） 涌 出 量 计 算Qbi =100 qbi Kbi式 中 qbi 第 i 个 掘 进 工 作 面 回 风 流 中 的 瓦 斯 （ 或 二 氧 化 碳 ） 绝 对 涌 出 量 ，m3/minKbi 第 i个 掘 进 工 作 面 瓦 斯 涌

13、出 不 均 衡 的 风 量 系 数 （ 正 常 生 产 条 件 下 ，连 续 观 察 1个 月 ， 日 最 大 绝 对 瓦 斯 涌 出 量 与 月 平 均 日 瓦 斯 绝 对 涌 出 量 的 比 值 ） ，一 般 取 Kbi=1.5-2.此 处 取 Kbi=2.因 此 ： Q 掘 = Qbi=100 qbi Kbi=100 3.2 2=640m3/min=10.667 m3/s2） 按 炸 药 量 计 算 掘 进 工 作 面 实 际 需 要 的 风 量 （ Qbi）每 千 克 炸 药 供 风 25 m3/min：Q 掘 =Qbi 25 Ai= 25 7.2= 180(m3/min)=3 m3/

14、s式 中 ： 25 使 用 1 炸 药 的 供 风 量 ， m3/s； A 掘 掘 进 工 作 面 一 次 炸 破所 用 的 最 大 炸 药 量 ， 。 所 以 ： Q 掘 =180(m3/min)=3 m3/s3)按 工 作 人 员 数 量 计 算 掘 进 工 作 面 实 际 需 要 的 风 量 （ Qbi） ：每 人 供 风 4 m3/min：Qbi=Q掘 4 Ni太 原 科 技 大 学 课 程 设 计- 5 -式 中 ： N 掘 掘 进 工 作 面 同 时 工 作 的 最 多 人 数所 以 ： Q掘 =4 40=160(m3/min)=2.667 m3/s根 据 上 述 计 算 ， 应

15、选 取 所 有 风 量 中 的 最 大 值 ， 故 按 排 瓦 斯 所 需 风 量 为 该 掘进 巷 道 的 需 风 量 ， 大 小 为 640 m3/min（ 10.667 m3/s） 。4)按 风 速 进 行 验 算 按 最 低 风 速 验 算 :各 个 岩 巷 掘 进 工 作 面 的 最 低 风 量 （ Qybi） ：Qybi q Sybi式 中 Sybi 第 i个 岩 巷 掘 进 工 作 面 的 断 面 积 ， m2各 个 煤 巷 或 半 煤 岩 巷 掘 进 工 作 面 的 最 低 风 量 （ Qmbi） :Qmbi 15 Smbi式 中 Smbi 第 i个 煤 巷 掘 进 工 作 面

16、 的 断 面 积 。由 题 意 可 选 取 Smbi=8.5 m2故 Qmbi 15 Smbi=15 8.5=127.5(m3/min)=2.125 m3/s 按 最 高 风 速 验 算 ：各 个 岩 巷 、 煤 巷 或 半 煤 巷 掘 进 工 作 面 的 最 高 风 量 （ Qbi）Qbi 240 Smbi =240 8.5=2040(m3/min)=34 m3/s式 中 Smbi 第 i个 掘 进 工 作 面 的 断 面 积 ， m2综 上 所 述 ， 掘 进 工 作 面 的 最 小 风 量 为 127.5(m3/min)掘 进 工 作 面 的 最 大 风 量 为 2040(m3/min) 127.5(m3/min) 100015002000 60 70250500 6008001000 2BKJ56 52BKJ56 62BKJ56 6 JBT 62