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1、矿井通风与安全课程设计目录1矿井通风系统的确定31.1 概述31.2 矿井通风系统32 矿井风量计算及确定82.1 采煤工作面需风量的计算82.2 矿井风量的分配123 矿井通风阻力计算133.1 绘制通风系统图133.2 矿井通风总阻力计算134 通风机选型164.1 自然风压164.2 选择主要通风机164.3 选择电动机185 概算矿井通风费用及评价196 矿井灾害防治措施21参考文献231矿井通风系统的确定1.1 概述某煤矿井田范围走向长7.42km，倾斜宽0.661.47km，井田面积约8.53 km2。位于背斜南翼，为一般平缓的单斜构造，地层产状走向近东西向，倾向南，倾角10-25
2、。，一般为16。左右。矿井生产能力为90万t/a。矿井采用中央竖井，煤层分组采区上山布置的开拓方式，单翼对角式通风。矿井通风难易时期的系统示意图见后。井田设三个井筒：主井、副井、风井。地面标高+200m。全矿井划分为两个水平，第一水平标高150m，第二水平标高350m，回风水平标高+45+50m。第一水平东西运输大巷布置在煤层的底板岩石中，距煤层30m，通过水平大巷开拓煤层的全部上山采区。矿井采用走向长壁开采方式。该矿是高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，为安全起见，用“品”字形布置三条上山。采用综合机械化放顶煤采煤。采煤工作面的平均断面积8.1 m2，回采工作面温度一般在21，回风巷风流中瓦斯（或二
3、氧化碳）的平均绝对涌出量为5.65m3/min，三四班交接时人数最多66人；掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量3.75m3/min，掘进工作面同时工作的最多人数18人，一次爆破炸药用量4.3kg。1.2 矿井通风系统1.2.1 矿井通风方式根据前述矿井的地质概况，开拓方式及开采方法，提出本矿井前25年左右的矿井通风系统方案为：中央边界式、两翼对角式和分区对角式。表1-1 通风方式图示适用条件及优缺点中央边界式通风阻力较小，内部漏风较小。工业广场不受主要通风机噪声的影响及回风风流的污染风流在井下的流动线路为折返式，风流线路长，阻力较大适用于煤层倾角较小、埋藏较浅，井田走向长度不大，瓦斯与自然发火比较严
4、重的矿井两翼对角式风流在井下的流动线路是直向式，风流线路短，阻力小。内部漏风少中。安全出口多，抗灾能力强。便于风量调节，矿井风压比较稳定。工业广场不受回风污染和通风机噪声的危害井筒安全煤柱压煤多，初期投资大，投产较晚煤层走向大于4km，井型较大，瓦斯与发火严重的矿井；或低瓦斯矿井，煤层走向较长，产量较大的矿井分区式每个采区有独立通风线，互不影响，便于风量调节，安全出口多，抗灾能力强，建井工期短，初期投资少，出煤快占用设备多，管理分散，矿井反风困难煤层埋藏浅，或因地表高低起伏大，无法开掘总回风巷经过上表的粗略的技术比较，考虑到本矿井为高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，和粗略的经济比较，所以综上述考虑采
5、用单翼对角式比较合理。1.2.2 采区通风方式1、确定采区的通风方式并作技术比较采区应该有足够的供风量，并按需分配到各个采、掘工作面。为此采区通风系统就满足以下要求：一个采区，都必须布置回风巷，实行分区通风。采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风。采煤工作面和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区和冒落区。本矿井各采区设置三条上山即运输机上山、回风上山及轨道上山。 由于本矿井是高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，为了安全起见，用“品”字形布置三条上山。即轨道上山、运输机上山进风，回风上山回风。2、采煤工作面通风方式确定采煤工作面的通风方式并作技术比较：工作面的回采顺序有前进式和后退式，前进式与后退式
6、相比，回采时不用提前掘出回采巷道，可以边采边掘，但是回采巷道的上、下顺槽的维护费用多。并且新鲜风流首先通过采空区，漏风严重，且风流会带着采空区涌出的瓦斯进入工作面，容易使瓦斯超限。考虑到本矿井是高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，前进式通风更容易引起瓦斯超限，增加通风管理难度，故考虑采用后退式回采顺序。由于本矿井的准备巷道是三条上山，故采用U型通风，再加上本矿井的煤层倾角16，属于中等，并且本矿井瓦斯绝对涌出量为5.65m3/min，属于中等偏上，由于瓦斯比空气轻，为了减少在上隅角产生瓦斯积聚，因此采用上行通风方式。1.2.3 主要通风机工作方法确定主要通风机的工作方法并做技术比较：主要通风机的工作方
7、式有抽出式、压入式和压抽混合式通风方式分为抽出式、压入式和混合式。采区通风必须满足煤矿安全规程的规定。每一个生产水平和每一个采区，都必须布置回风道，实行分区通风。回采工作面和掘进工作面都应采用独立通风。对于煤层倾角大的回采工作面应采用上行通风。采煤工作面和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区和冒落区。表12通风方式图示适用条件及优缺点抽出式是当前常用的通风方式，适应性强，有利于瓦斯管理，适用于矿井走向长，开采面积大的矿井。井下风流处于负压状态，漏风量小，管理简单。当有塌陷区或于别的采区沟通时，会把有害气体带到井下，使矿井有效风量减少压入式低瓦斯矿的第一水平，矿井地面地形复杂，高差起伏，无法
8、在高山上设置通风机。总回风巷无法连同或维护困难的条件下。与抽出的优缺点相反，进风路线漏风大。管理困难，风阻大，风量调节困难。井下风流处于正压状态，通风机停止运转时，采空区瓦斯会涌向工作面。混合式可产生较大的通风阻力，适应大阻力矿井，但通风管理困难，一般新建矿井和高瓦斯矿井不宜采用。但是个别用于老井延深或改建的低瓦斯矿井。抽出式：主要通风机安设在回风井口，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。压入式：主要通风机安设在入风井口，在压入式通风机的作用下，整个矿井通风系统处在高于当地大气的正压状态。在冒落裂
9、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停止漏出。当主要通风机运转时，井下风流的压力降低。采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干通风构筑物，使通风管理难度加大，且漏风严重。所以，通过比较并且考虑到该矿井为高瓦斯矿井，选择抽出式通风，通风管理较容易，安全可靠性好。2 矿井风量计算及确定2.1 采煤工作面需风量的计算1、采煤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（规程2010第一百三十六条） (2-1)其中：第i个采煤工作面需要风量, m3/min;第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min；第i个采煤工作面瓦斯涌出不均匀的风量备用系数，它是该工作
10、面瓦斯绝对涌出量的最大值和平均值的比值。生产矿井可以根据各工作面正常生产条件时，至少进行5昼夜的观测，得出5个值，取其最大值。通常机采工作面取=1.21.6；炮采工作面取=1.42.0；水采工作面取=2.03.0。综合考虑取1.3 按工作面进风流温度计算回采工作面应有良好的气候条件，其气温和风速的关系应符合下表的要求。表2-1 回采工作面的空气温度（）回采工作面的风速（m/s）150.30.515180.50.818200.81.020231.01.523261.51.8 (2-2)其中 第i个采煤工作面的平均风速，按其进风流温度从上表选，m/s； 第i个采煤工作面有效通风断面，取最大和最小控
11、顶时有效断面平均值，m2；第i个采煤工作面的长度系数，从下表中选择。表2-2采煤工作面的长度/m采煤工作面的长度风量系数1801.31.4 按使用炸药量计算 (2-3)其中： 25每使用1kg炸药的供风量，m3/min；第i个采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。 按工作人员人数计算 (2-4)其中： 4每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；第i个采煤工作面同时工作的最多人数，个。 按风速进行验算（规程2010第一百零一条）按最低风速验算采煤工作面的最小风量： 按最高风速验算采煤工作面的最大风量： 根据风速验算工作面的风量符合要求。用以上四种方法对采区每个独立通风的回采工作面进行计算，
12、选择最值作为回采工作面所需风量即904m3/min。备用工作面亦按上述要求，并满足瓦斯、二氧化碳、风流温度和风速等规定计算需风量，且不得低于其回采时需风量的50%。把这些风量和采区内独立通风的备用工作面所需风量累加起来，就是采区内回采工作面和备用工作面所需的总风量。即（904+904/2）=1356m3/min2、掘进工作面需风量计算： 按瓦斯涌出量计算 (2-5)其中：第i个掘进工作面需要风量，m3/min第i个掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；第i个掘进工作面瓦斯涌出不均匀和风量备用系数，一般取1.52.0。 按炸药量计算 (2-6)其中： 25每使用1kg炸药的供风量，m3/min
13、；第i个掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。 按工作人员数量计算 (2-7)其中： 4每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；第i个掘进工作面同时工作的最多人数。 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小风量： 按最高风速验算各掘进工作面的最小风量：式中 第i个掘进巷道工作面巷道的净断面积，m2。根据风速验算掘进工作面的风量符合要求。用以上几种方法对掘进工作面进行计算，选择最大值作为掘进工作面所需风量即675m3/min3、硐室所需风量的计算采区各硐室的风量可按经验值来确定，即采区变电所、绞车房供风量均不低于60m3/min，其他硐室的供风量不低于30m3/min。又结合本矿为高瓦斯矿的实际情况确定为：采区绞车房、变电所及火药库供风量为80 m3/min，其他硐室的供风量为45m3/min。 4、矿井总风量的计算矿井的总风量，应按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算： Qm=(QwtQhtQrtQot) KWZ (2-8) 式中： Qwt采煤工作面和备用工作所需风量之和，m3/min。Qht 掘进工作面所需风量之和，m3/min。Qrt 硐室所需风量之和，m3/min。Qot 其他用风地点所需风量之和，为以上工作面所需风量的总和的3m3
