小康礦通風(fēng)系統(tǒng)與集中降溫設(shè)計說明

1、 PAGE109 / NUMPAGES117 中文題目：小康礦通風(fēng)系統(tǒng)與集中降溫設(shè)計外文題目： MINE VENTILATION SYSTEM AND CONCENTRATE COOLING OF THE XIAOKANG MINE 畢業(yè)設(shè)計（論文）共108頁（其中：外文文獻(xiàn)與譯文22頁）圖紙共4完成日期2015年6月答辯日期2015年6月摘要首先，本設(shè)計依據(jù)小康礦實際的井田概況、地質(zhì)地層特征等基本條件，計算礦井儲量、確定礦井產(chǎn)量與服務(wù)年限；為井田合理的劃分了采區(qū)，并選擇了科學(xué)的開拓方式、采煤方法與回采工藝。其次，根據(jù)礦井的實際條件確定了小康礦的通風(fēng)方式和通風(fēng)系統(tǒng)，按照礦井各用風(fēng)地點所需風(fēng)量，

2、對礦井容易和困難時期的需風(fēng)量進(jìn)行計算和合理的分配，通過計算通風(fēng)阻力確定了最大阻力路線，通過計算選擇主要通風(fēng)機和工況點，進(jìn)行費用概算。設(shè)計的專題部分為小康礦集中降溫設(shè)計，通過對集中降溫技術(shù)原理與應(yīng)用的研究并結(jié)合小康礦的實際情況選擇了合適的集中降溫系統(tǒng)，通過計算礦井的冷負(fù)荷為礦井選擇了合理的降溫設(shè)備。為小康礦井安全生產(chǎn)提供技術(shù)支持，為礦井的合理化開采奠定良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：通風(fēng)系統(tǒng)；礦井風(fēng)量；通風(fēng)阻力；集中降溫；礦井安全；AbstractFirstly, this design calculates mine reserves, and determines the mine production

3、 and length of service based on the actual field survey, geological formation characteristics and other basic conditions of Xiao Kang mine.The design divides mining area for field reasonably, and chooses the scientific development method, mining method and thecoal miningtechnology. Secondly, the sub

4、ject determines the ventilation type and ventilation system of Xiao Kang mine based on the actual mining condition, calculates and divides air required reasonably in mining easy times and difficult times, and it determines the maximal route of resistance through calculating airflow resistance and se

5、lects the main ventilator and operating point for expense budget. The project section of design is centralized cooling design of Xiao Kang mine, through the research of the principle and application of centralized cooling technology and combined with Xiao Kang mines actual situation, it selects prop

6、er centralized cooling system. Through the calculation of cooling load of the mine, it selects the reasonable cooling equipment for mine. The design offers the technical support for safety production of Xiao Kang mine, this also establishes a good foundation for the rationalization mining. Key words

7、:Ventilation system; Air flow rate; Ventilation resistance; Centralized cooling; Mine safety;目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc422129954前言 PAGEREF _Toc422129954 h 1HYPERLINK l _Toc4221299551礦井概況與地質(zhì)特征 PAGEREF _Toc422129955 h 2HYPERLINK l _Toc4221299561.1井田概況 PAGEREF _Toc422129956 h 2HYPERLINK l _Toc

8、4221299571.1.1交通位置 PAGEREF _Toc422129957 h 2HYPERLINK l _Toc4221299581.1.2行政隸屬與設(shè)計開發(fā)史 PAGEREF _Toc422129958 h 3HYPERLINK l _Toc4221299591.1.3地形地勢 PAGEREF _Toc422129959 h 3HYPERLINK l _Toc4221299601.1.4氣象與地震 PAGEREF _Toc422129960 h 3HYPERLINK l _Toc4221299611.2地質(zhì)概況 PAGEREF _Toc422129961 h 3HYPERLINK l

9、 _Toc4221299621.2.1地質(zhì)地層 PAGEREF _Toc422129962 h 3HYPERLINK l _Toc4221299631.2.2地質(zhì)構(gòu)造與煤層特征 PAGEREF _Toc422129963 h 5HYPERLINK l _Toc4221299641.2.3瓦斯與煤的自燃性 PAGEREF _Toc422129964 h 5HYPERLINK l _Toc4221299651.2.4水文地質(zhì) PAGEREF _Toc422129965 h 5HYPERLINK l _Toc4221299662井田境界、儲量計算、服務(wù)年限與工作制度 PAGEREF _Toc4221

10、29966 h 6HYPERLINK l _Toc4221299672.1井田境界 PAGEREF _Toc422129967 h 6HYPERLINK l _Toc4221299682.1.1井田劃分的原則 PAGEREF _Toc422129968 h 6HYPERLINK l _Toc4221299692.1.2小康礦井田邊界 PAGEREF _Toc422129969 h 6HYPERLINK l _Toc4221299702.2礦井儲量計算 PAGEREF _Toc422129970 h 7HYPERLINK l _Toc4221299712.2.1井田的工業(yè)儲量計算原則 PAGER

11、EF _Toc422129971 h 7HYPERLINK l _Toc4221299722.2.2井田的工業(yè)儲量計算方法 PAGEREF _Toc422129972 h 7HYPERLINK l _Toc4221299732.3礦井設(shè)計生產(chǎn)能力與服務(wù)年限 PAGEREF _Toc422129973 h 11HYPERLINK l _Toc4221299742.3.1礦井設(shè)計生產(chǎn)能力確定依據(jù) PAGEREF _Toc422129974 h 11HYPERLINK l _Toc4221299752.3.2礦井生產(chǎn)能力的確定 PAGEREF _Toc422129975 h 11HYPERLINK

12、l _Toc4221299762.3.3礦井服務(wù)年限 PAGEREF _Toc422129976 h 11HYPERLINK l _Toc4221299772.3.4工作制度 PAGEREF _Toc422129977 h 12HYPERLINK l _Toc4221299783礦井現(xiàn)有開拓方式綜述與評價 PAGEREF _Toc422129978 h 13HYPERLINK l _Toc4221299793.1井筒形式、位置、數(shù)目 PAGEREF _Toc422129979 h 13HYPERLINK l _Toc4221299803.1.1井筒形式 PAGEREF _Toc42212998

13、0 h 13HYPERLINK l _Toc4221299813.1.2井筒數(shù)目 PAGEREF _Toc422129981 h 14HYPERLINK l _Toc4221299823.1.3井筒位置 PAGEREF _Toc422129982 h 17HYPERLINK l _Toc4221299833.2工業(yè)場地的位置 PAGEREF _Toc422129983 h 18HYPERLINK l _Toc4221299843.3階段水平劃分 PAGEREF _Toc422129984 h 18HYPERLINK l _Toc4221299853.3.1開采水平與階段的劃分原則 PAGERE

14、F _Toc422129985 h 18HYPERLINK l _Toc4221299863.3.2小康礦開采水平的確定 PAGEREF _Toc422129986 h 19HYPERLINK l _Toc4221299873.4現(xiàn)有通風(fēng)方式 PAGEREF _Toc422129987 h 19HYPERLINK l _Toc4221299884采區(qū)劃分、巷道布置、采煤方法和回采工藝評價與綜述 PAGEREF _Toc422129988 h 20HYPERLINK l _Toc4221299894.1采區(qū)劃分 PAGEREF _Toc422129989 h 20HYPERLINK l _Toc

15、4221299904.2采區(qū)巷道布置 PAGEREF _Toc422129990 h 21HYPERLINK l _Toc4221299914.3采區(qū)工作系統(tǒng) PAGEREF _Toc422129991 h 23HYPERLINK l _Toc4221299924.4采煤方法和回采工藝評價與綜述 PAGEREF _Toc422129992 h 24HYPERLINK l _Toc4221299934.4.1工作面參數(shù) PAGEREF _Toc422129993 h 25HYPERLINK l _Toc4221299944.4.2采煤工作面破煤、裝煤方式與設(shè)備選擇 PAGEREF _Toc422

16、129994 h 26HYPERLINK l _Toc4221299954.4.3綜采工作面支護(hù)形式和采空區(qū)處理 PAGEREF _Toc422129995 h 29HYPERLINK l _Toc4221299965礦井通風(fēng) PAGEREF _Toc422129996 h 30HYPERLINK l _Toc4221299975.1礦井通風(fēng)方式與方法 PAGEREF _Toc422129997 h 30HYPERLINK l _Toc4221299985.1.1礦井通風(fēng)方式 PAGEREF _Toc422129998 h 30HYPERLINK l _Toc4221299995.1.2礦井通

17、風(fēng)方法 PAGEREF _Toc422129999 h 31HYPERLINK l _Toc4221300005.1.3工作面通風(fēng)方式 PAGEREF _Toc422130000 h 32HYPERLINK l _Toc4221300015.1.4掘進(jìn)通風(fēng)方式 PAGEREF _Toc422130001 h 33HYPERLINK l _Toc4221300025.2風(fēng)量計算 PAGEREF _Toc422130002 h 34HYPERLINK l _Toc4221300035.2.1采煤工作面需風(fēng)量計算 PAGEREF _Toc422130003 h 34HYPERLINK l _Toc4

18、221300045.2.2備采工作面需風(fēng)量計算 PAGEREF _Toc422130004 h 36HYPERLINK l _Toc4221300055.2.3掘進(jìn)工作面需風(fēng)量計算 PAGEREF _Toc422130005 h 36HYPERLINK l _Toc4221300065.2.4硐室所需風(fēng)量計算 PAGEREF _Toc422130006 h 39HYPERLINK l _Toc4221300075.2.5其他井巷實際需風(fēng)量計算 PAGEREF _Toc422130007 h 40HYPERLINK l _Toc4221300085.2.6礦井總需風(fēng)量計算 PAGEREF _To

19、c422130008 h 40HYPERLINK l _Toc4221300095.3礦井風(fēng)量分配與阻力計算 PAGEREF _Toc422130009 h 40HYPERLINK l _Toc4221300105.3.1礦井風(fēng)量分配 PAGEREF _Toc422130010 h 40HYPERLINK l _Toc4221300115.3.2通風(fēng)困難時期與容易時期的確定 PAGEREF _Toc422130011 h 41HYPERLINK l _Toc4221300125.3.3礦井通風(fēng)阻力計算 PAGEREF _Toc422130012 h 44HYPERLINK l _Toc4221

20、300135.3.4風(fēng)量調(diào)節(jié) PAGEREF _Toc422130013 h 56HYPERLINK l _Toc4221300145.3.5實際通風(fēng)阻力的計算 PAGEREF _Toc422130014 h 58 HYPERLINK l _Toc422130015 5.3.6等積孔 PAGEREF _Toc422130015 h 59HYPERLINK l _Toc4221300165.3.7礦井主要通風(fēng)機選型 PAGEREF _Toc422130016 h 60HYPERLINK l _Toc4221300175.3.8電動機選型 PAGEREF _Toc422130017 h 62HYP

21、ERLINK l _Toc4221300185.4通風(fēng)電費的計算 PAGEREF _Toc422130018 h 63HYPERLINK l _Toc4221300196專題設(shè)計：小康礦集中降溫設(shè)計 PAGEREF _Toc422130019 h 65HYPERLINK l _Toc4221300206.1礦井集中降溫技術(shù)的發(fā)展史 PAGEREF _Toc422130020 h 65HYPERLINK l _Toc4221300216.2礦井空調(diào)的工作原理 PAGEREF _Toc422130021 h 65HYPERLINK l _Toc4221300226.3礦空調(diào)的應(yīng)用 PAGEREF

22、_Toc422130022 h 67HYPERLINK l _Toc4221300236.4礦井冷負(fù)荷的計算 PAGEREF _Toc422130023 h 72HYPERLINK l _Toc4221300246.5制冷機組選型 PAGEREF _Toc422130024 h 74HYPERLINK l _Toc4221300257主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) PAGEREF _Toc422130025 h 75HYPERLINK l _Toc4221300268結(jié)論 PAGEREF _Toc422130026 h 76HYPERLINK l _Toc422130027致 PAGEREF _Toc422

23、130027 h 77HYPERLINK l _Toc422130028附錄A PAGEREF _Toc422130028 h 79HYPERLINK l _Toc422130029附錄B PAGEREF _Toc422130029 h 89前言煤礦是我國重要的基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中占有著重要的地位。近年來，通過開展安全專項整治和實施安全生產(chǎn)許可等工作，煤礦安全生產(chǎn)事故呈逐年下降的趨勢，安全生產(chǎn)狀況總體穩(wěn)定。但是，事故總量仍然較大，重特大事故時有發(fā)生，安全生產(chǎn)形勢依然嚴(yán)峻。礦井通風(fēng)作為保障礦井安全的重要手段，是煤礦生產(chǎn)中的重要的組成部分，它的可靠運行是煤礦生產(chǎn)的根本保障。礦井通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)

24、礦井表土層厚度、礦井設(shè)計生產(chǎn)能力、井田面積、煤層的瓦斯涌出量、井田的煤層賦存條件、煤層自然傾向性、地溫等條件，首先要保證礦井的安全性，同時要考慮到礦井的生產(chǎn)需求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較和對礦井本身情況來確定。隨著我國煤礦開采技術(shù)的日益進(jìn)步，對礦產(chǎn)資源的開發(fā)、采掘的深度在不斷的增加，再加上不斷提高的礦井機械化程度，使井下的生產(chǎn)越來越集中，導(dǎo)致井下的空氣溫度升高。日益惡化的礦井部作業(yè)環(huán)境，形成了礦井熱害。高溫礦井對于工人們工作環(huán)境和工作效率的影響是巨大的，同時它也使礦井產(chǎn)生了一些嚴(yán)重的安全隱患。由此可見，集中降溫技術(shù)的研究是現(xiàn)階段比較重要的容，它對于解決高溫礦井所帶來的安全問題，使工人工作環(huán)境更加安全

25、舒適有著重要的意義。礦井概況與地質(zhì)特征井田概況交通位置小康井田所在的地區(qū)附近的交通狀況非常便利，四通八達(dá)，與調(diào)兵山市相距35km，與康平縣城相距15km，與法庫縣也相距15km。本礦區(qū)的井田中間部分有專門用于運輸?shù)蔫F路線路，這條鐵路與國家鐵路接軌于大青站，在到達(dá)大青站之前經(jīng)過法庫和調(diào)兵山，可通過鐵路去往全國各個地區(qū)，與井田相鄰近的公路有203國道，公路將各個礦區(qū)、北部各縣城以與鐵法煤業(yè)集團(tuán)連接到一起，形成了一個完整的運輸系統(tǒng)。井田所處的位置如圖1-1所示。井田地理坐標(biāo)為：東經(jīng)122344412251，北緯434722 42519。圖1-1 小康礦交通位置圖Fig.1-1 Location ma

26、p of xiaokang mine行政隸屬與設(shè)計開發(fā)史小康礦是鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）XX公司下屬的一座國有大型重點煤礦，該井田所在的位置是在鐵法煤田的東南角。行政隸屬歸省市管轄。小康礦井田由1971年10月開始建設(shè)，建成投產(chǎn)的時間為1980年9月28日，小康礦始建時的設(shè)計年產(chǎn)量為90萬。為了使礦井現(xiàn)代化的程度提高，由原煤炭工業(yè)部決定，于1987年開始改擴建，建成投產(chǎn)的時間為1990年9月25日，擴建后生產(chǎn)能力由原來的90萬提高到150萬，增加了60萬。2000年礦井的生產(chǎn)能力已增加到210萬。地形地勢小康礦井田地處松遼平原北側(cè)，地勢較為平緩，井田的海拔標(biāo)高介于54米到74米之間，井田表土層厚度為5

27、米到34米左右，井田位置沒有大河流，有少量季節(jié)性河流，從北部到南部最終流入遼河。氣象與地震小康井田區(qū)域氣候風(fēng)多雨少，屬于大陸性氣候。春、冬兩個季節(jié)風(fēng)向由西向北，夏、秋兩個季節(jié)風(fēng)向由西向南，在78級到23級之間。一般在七、八、九三個月份降雨較多。平均氣溫在7攝氏度左右，氣溫一般在33.3到-32.1之間。一般從1011月份到來年的34月份屬于井田的凍結(jié)期，期限一般在五到六個月左右，在這個時間段凍結(jié)的深度達(dá)到1.5m左右。井田區(qū)域極少有地震發(fā)生，近百年來從未發(fā)生過三級以上的地震。地質(zhì)概況地質(zhì)地層小康井田煤系多為褶曲構(gòu)造，傾角410，平均為8左右。井田北部比較平緩，中南部則比較傾斜。小康井田所處的位

28、置在鐵法煤田的東南角，煤田上部所覆蓋的地層是第四系地層，同時也存在一些其他地層分布在煤田上方，下圖為本礦區(qū)的柱狀圖（圖1-2），由下而上分述如下：圖1-2 小康井田地層柱狀圖Fig. 1-2 The xiaokang coal mine stratigraphic column地質(zhì)構(gòu)造與煤層特征小康井田地處曉明背斜與大興向斜之間，為單斜構(gòu)造，北邊地勢低于南邊，同時存在輕微褶曲。地層走向以從北向西為主，也有北東向的。傾向為南西和南東，平均傾角約為8，井田構(gòu)造基本無斷層，有少量褶曲。煤層為中間較深，邊境較淺。小康礦煤層屬陸相沉積。中西部開發(fā)煤層開采領(lǐng)域最好，呈帶狀分布，南北方向的大部分煤層為厚煤層

29、，但西方變薄，到邊緣原來越薄，間距越來越小，向東間距增加，為薄煤層。本井田煤層位于小康礦下水平16煤層，煤層厚度平均為4.5米，煤層容重1.35。瓦斯與煤的自燃性小康礦礦井瓦斯含量較高，下水平16煤層瓦斯含量為11.25。生產(chǎn)水平16層煤，曾多次取樣，經(jīng)、煤炭研究所判定，煤塵的爆炸危險系數(shù)較高，其爆炸指數(shù)為36.738.9%。下水平各煤層雖未作煤塵爆炸性試驗鑒定，但由于其瓦斯含量較高與煤層變質(zhì)程度較大的原因，故推斷下水平煤塵具有爆炸性。依據(jù)礦井生產(chǎn)生產(chǎn)中測量出的數(shù)據(jù)顯示，礦井中的煤層自燃發(fā)火的問題比較嚴(yán)重，時間段一般為25個月，最少是50天。水文地質(zhì)小康井田所處的位置在鐵法煤田的東南角，在它的

30、東西兩側(cè)分別是沖積平原和洪積平原。沖積平原地勢較為平緩，標(biāo)高在6769米之間；洪積平原從西部向東部傾角比較大，其標(biāo)高在7092米之間。附近有兩條小河，匯入遼河。根據(jù)大隆井田水文地質(zhì)條件和開采以來的有關(guān)資料，礦井涌水量預(yù)計采取大井法和類比法進(jìn)行計算。兩種方法預(yù)計結(jié)果，在礦井的生產(chǎn)水平的涌水量為52.4，礦井的延深水平的平均涌水量為36.3，整個井田的涌水量最高達(dá)到74。全礦井平均涌水量為90.9。全礦井最大涌水量為132井田境界、儲量計算、服務(wù)年限與工作制度井田境界井田劃分的原則（一） 劃分井田境界的依據(jù)為井田的地理地形和地質(zhì)條件；（二） 地面的工業(yè)廣場和各構(gòu)筑物以與礦井井筒的位置選取應(yīng)盡量結(jié)合

31、邊界所確定的井田圍；（三）井田境界的劃分要盡量為礦井留有一定的空間發(fā)展；（四）如果有合理的地質(zhì)條件，井田為了更好的提高礦井的產(chǎn)量以與現(xiàn)代化水平，應(yīng)該有合理的走向長度。小康礦井田邊界除了考慮上述的原則，劃分井田時還應(yīng)該充分考慮到小康井田的實際的地質(zhì)狀況，劃分出的井田見圖2-1。小康井田的東西方向的寬度約為3.24km，南北方向的長度約為3.72km，井田的面積經(jīng)測量為10.87 km2。圖2-1井田境界 Fig 2-1 Field boundary礦井儲量計算井田的工業(yè)儲量計算原則（一）應(yīng)按照地下所含有的真實煤量來計算，不考慮開采、選礦等其他的損失。（二）儲量計算時候的深度應(yīng)該與勘探時的深度一致

32、。（三）精查時期所計算的煤炭儲量圍，應(yīng)該與劃定的邊界一樣。（四）通常當(dāng)井田的開采為分水平開采時，也應(yīng)該將各水平的儲量分開逐一計算。（五）在一些建筑旁或者技術(shù)條件不足以開采的煤炭，要分別計算一些重要的構(gòu)筑物附近的保護(hù)煤柱的儲量。（六）煤層的傾斜程度小于或者等于 15的時候，可以不用計算傾角對整個儲量計算的影響。（七）不計算煤層中夾雜的比0.05米厚的高灰煤。（八）在儲量的計算中，只計算各個煤層中干燥時的灰分低于40%的元煤。井田的工業(yè)儲量計算方法儲量管理規(guī)程中可以找到礦井儲量的計算標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)則，在本設(shè)計中所采用的計算的方法是底板等高線水平投影法2-1。（一）工業(yè)儲量的計算方法所用公式： （2-1）

33、式中：Q總儲量，；S面積，m2；M煤層平均厚度，m；D容重，；由于小康礦井的煤層傾角為8度左右小于15度，所以小康礦井不用考慮煤層傾角的影響：。（二）小康礦井的保護(hù)煤柱損失計算小康礦井田邊界的煤柱計算公式如下： （2-2）式中：井田邊界損失的保護(hù)煤柱量，t；邊界長度，m；邊界寬度，m。（1）為了提高礦井在生產(chǎn)期間的安全性，小康井田為預(yù)留20米作為井田邊界的保護(hù)煤柱。井田的邊界煤柱：（2）工業(yè)廣場留設(shè)煤柱工業(yè)礦場下面應(yīng)該留有足夠的保護(hù)煤柱來使一些重要的場所正常工作，工業(yè)廣場區(qū)域是一個不規(guī)則梯形區(qū)域。根據(jù)煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)中針對煤炭行業(yè)工業(yè)廣場大小的設(shè)計原則，中小型礦井工業(yè)廣場一般面積為每十萬噸1.2

34、1.3公傾（見表2-1），工業(yè)廣場所占用的指標(biāo)隨著礦井生產(chǎn)能力的減小而增加，小康礦井是中型礦井，其設(shè)計生產(chǎn)能力為0.8 Mt，本井田的指標(biāo)取1.3公頃/10萬t，則小康礦計劃建設(shè)的工業(yè)廣場的占地面積為：801.3/10=10.4公頃2-2?？紤]到小康礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力為80萬t/a，經(jīng)過查表后，廣場的大小與形狀為300 m380 m的長方形。礦井的工業(yè)廣場所在方位的煤層傾角為4.4，其中心處煤層深埋程度為-475 m，其位置的表土厚度為30m，礦井各構(gòu)筑物等都在工業(yè)廣場里面。礦井工業(yè)廣場所留設(shè)的維護(hù)帶按級保護(hù)，其寬度為15m。下面在表2-2中記錄了工業(yè)廣場處的地質(zhì)條件。表2-1工業(yè)廣場占地指標(biāo)

35、表Table 2-1 Industrial square covers an area of index table井型與礦井年產(chǎn)量（萬噸/年）占地指標(biāo)（公頃/10萬噸）特大型礦井 4006000.450.6大型礦井 2403000.70.8中型礦井 1201800.91.0小型礦井 45901.21.3備注：（占地指標(biāo)中指標(biāo)的取值隨著井型的增大而減少）表2-2巖層移動角Table 2-2 Rock movement angle煤層深埋程度/m煤層厚度/m煤層傾斜角度/沖積層厚度/m/-4754.54.43045707050表中的數(shù)據(jù)是由鐵法煤業(yè)集團(tuán)在全國礦山測量學(xué)術(shù)會議上所發(fā)表的小康礦區(qū)地表

36、移動規(guī)律綜合分析材料中關(guān)于地表移動主要參數(shù)的計算所載：（1）應(yīng)該在在露頭煤層處留設(shè)保護(hù)煤柱20米；（2）應(yīng)該在邊界斷層預(yù)留煤柱20米；（3）應(yīng)該在井田部斷層留設(shè)保安煤柱30米；（4）應(yīng)該在河流兩側(cè)各留設(shè)保安煤柱20米；（5）應(yīng)該在地面建筑物留設(shè)保安煤柱50米。根據(jù)之前所查出的數(shù)據(jù)與實際的情況，繪出的小康礦工業(yè)廣場所留設(shè)保護(hù)煤柱尺寸：由布置圖中可以測量出保護(hù)煤柱的尺寸為：則工業(yè)廣場的煤柱量為：圖2-2工業(yè)廣場煤柱損失圖Fig.2-2 Industrial square pillar loss figure（三）可采儲量的計算方法可采儲量是指在工業(yè)儲量中減去一些不可采的儲量所留下的，在開采時可以采

37、出的儲量。 （2-3）式中：為井田的設(shè)計可采儲量，萬t；為采區(qū)工業(yè)儲量，萬t；為保護(hù)煤柱損失量，萬t；為采區(qū)回采率。表2-3采區(qū)回采率Table 2-3 Working section recovery厚煤層(3.5m)中厚煤層（1.3-3.5m）薄煤層（0.6，所以本設(shè)計的容易時期和困難時期都可以選擇同一型號的異步電動機。電動機的輸出功率：=/ （5-17）式中：電動機的輸出功率；通風(fēng)機困難時期的輸入功率；傳動效率，直接傳動=1；則：=108.3/1=108.3kw電動機的輸入功率：=(1.101.15) / （5-18）式中：電動機的輸入功率；電動機的輸出功率；電動機的效率，%；一般取0.

38、90.95,；大中型電動機取較高值；1.101.15電動機的容量系數(shù)，軸流式風(fēng)機取1.1則：=1.10108.3/0.95=125.4 kw根據(jù)電動機的輸出功率和輸入功率以與主扇要求的轉(zhuǎn)速選擇型號為JR115-6的異步電動機，其詳細(xì)參數(shù)見表5-15。表5-15電動機參數(shù)Tab.5-15 Motor parameters時期型號功率kw電壓（V）電流（A）轉(zhuǎn)速rpm效率容易O710M1-12150600033.450090%困難150600033.450090%通風(fēng)電費的計算主要通風(fēng)機年耗電費以與局部通風(fēng)機年耗電費的總和除以年產(chǎn)量和計算出噸煤消耗電費，從而可以計算出采煤的成本，主要通風(fēng)機年耗電量

39、可用如下公式計算： （5-19）= 1160518kWh/a式中：主要通風(fēng)機年總耗電量，kWh/a；通風(fēng)機的最小功率，；通風(fēng)機的最大功率，；主扇電動機的效率，一般取0.90.95；變壓器的效率，一般取0.8；電線的輸電效率，一般取0.95傳動功率，直接傳動時，取1.0；間接傳動時取0.95；局部通風(fēng)機耗電量計算如下： = =281754.4 kwh/a式中：局部通風(fēng)機和輔助通風(fēng)機的年耗電量，kWh/a；、一年最大和最小的主扇輸入功率，kW； 主扇電動機的效率，一般取0.90.95； 變壓器的效率，一般取0.8；電線的輸電效率，一般取0.95； 傳動效率，直接傳動時取1.0，間接傳動時取0.95

40、。全部通風(fēng)機總耗電量按下式計算： （5-20）= 925138.5+281754.4 =1442272.4kwh/a式中：所有風(fēng)機年總耗電量，kWh/a噸煤耗電量按下式計算： （5-21）kwh/t式中：每噸煤的耗電量，kwh/t；一年的礦井產(chǎn)煤量，t/a。噸煤通風(fēng)電費按下式計算： （5-22）0.9元/t式中：噸煤電費，元/t；每度電的費用，取 0.5元/(kWh)。專題設(shè)計：小康礦集中降溫設(shè)計隨著我國煤礦開采技術(shù)的日益進(jìn)步，對礦產(chǎn)資源的開發(fā)、采掘的深度在不斷的增加，再加上不斷提高的礦井機械化程度，使井下的生產(chǎn)越來越集中，導(dǎo)致井下的空氣溫度升高。日益惡化的礦井部作業(yè)環(huán)境，形成了礦井熱害。高溫

41、礦井對于工人們工作環(huán)境和工作效率的影響是巨大的，同時它也使礦井產(chǎn)生了一些嚴(yán)重的安全隱患。由此可見，如何有效的降低井下的溫度成為現(xiàn)階段比較重要的問題，它對于解決高溫礦井所帶來的安全問題，使工人工作環(huán)境更加安全舒適有著重要的意義，本章結(jié)合集中降溫技術(shù)的發(fā)展和小康礦的自身條件，對于設(shè)計小康礦的集中降溫系統(tǒng)做了認(rèn)真合理的分析，并通過計算選擇了合適的降溫設(shè)備，有利于在小康礦投入生產(chǎn)時能夠有更加安全舒適的作業(yè)環(huán)境，同時也為小康礦井的現(xiàn)代化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。礦井集中降溫技術(shù)的發(fā)展史雖然在很久以前人們就開始了對礦井空調(diào)的研究，但是僅僅在近30年才廣泛的應(yīng)用到井下的生產(chǎn)中。1920年在巴西的莫勞約理克金礦建立了世

42、界上第一個礦井集中空調(diào)系統(tǒng)，將集中制冷站建立在地面。最早在井下實施集中降溫技術(shù)的國家是英國，1923年英國的德爾頓煤礦第一個在采區(qū)安設(shè)制冷機，將采煤工作面風(fēng)流進(jìn)行冷卻。德國于1924年在拉德博德(Radlod)煤礦的地面安設(shè)一臺冷凍機，1953年在洛伯爾格煤礦礦井下安裝大型風(fēng)流冷卻設(shè)備。巴西莫羅維羅(Morro Velno)礦和南非的魯濱遜深井于20世紀(jì)30年代采用集中冷卻進(jìn)入井筒的入風(fēng)流的方法降溫，60年代南非便開始了大型礦井集中式空調(diào)降溫，70年代聯(lián)、日本等國礦井開始應(yīng)用制冷降溫。我國于19641975年在九龍崗使用了第一個礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，19811985年在新汶礦務(wù)局村煤礦將我國第

43、一個井下集中降溫系統(tǒng)建立了起來，當(dāng)時的制冷站制冷能力為2326 kW，選用通用機器廠生產(chǎn)的IIF一500型離心式制冷機(制冷量為581 kW)。1986年?！鞍说V礦井降溫技術(shù)研究”被列為國家第七個五年計劃的科技攻關(guān)項目，該礦建立了我國第二個井下集中降溫系統(tǒng)，制冷站制冷能力4 652 kW，采用IIIF一100 x0型離心式制冷機(制冷量為1163 kW)。礦井空調(diào)的工作原理礦井空調(diào)技術(shù)就是應(yīng)用各種空氣熱濕處理手段，調(diào)節(jié)和改善井下作業(yè)地點的氣候條件，使之達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)。礦井空調(diào)系統(tǒng)由制冷劑、載冷劑（冷水）和冷卻水3個獨立的循環(huán)系統(tǒng)組成。（一）制冷劑循環(huán)系統(tǒng)制冷機通過制冷劑的循環(huán)制取冷量。制冷

44、劑循環(huán)系統(tǒng)是由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥與連接管道組成。制冷劑的循環(huán)是由制冷機不停地工作來完成的。如圖6-1所示，制冷劑在蒸發(fā)器中吸收載冷劑（冷水）的熱量而被汽化為低壓低溫的蒸汽。該蒸汽被壓縮機吸入，并經(jīng)壓縮升壓升溫。高壓高溫蒸汽再進(jìn)入冷凝器，并在其中將熱量傳遞給冷卻水而被冷凝成液體。液體制冷劑經(jīng)節(jié)流閥降壓降溫后又進(jìn)入蒸發(fā)器中，繼續(xù)吸收載冷劑的熱量，由此達(dá)到制冷的目的。（二）載冷劑循環(huán)系統(tǒng)由于制冷站的位置不同，而形成不同的載冷劑循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)制冷站設(shè)在井下圖6-1（b）、（c）,其循環(huán)系統(tǒng)由蒸發(fā)器、空氣冷卻器與冷卻水管組成。當(dāng)制冷站設(shè)在地面時圖6-1（a）,載冷劑有兩個循環(huán)系統(tǒng)，即：由蒸發(fā)器

45、3、高低壓換熱器10與冷卻水管9構(gòu)成一次循環(huán)系統(tǒng)；由高低壓換熱器10、空氣冷卻器11和冷卻水管9構(gòu)成二次循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)?shù)孛婧途峦瑫r設(shè)制冷站時圖6-1（d）,一次循環(huán)系統(tǒng)是由蒸發(fā)器3、高低壓換熱器10、冷凝器（井下）2，蒸發(fā)式冷卻器12和連接管道組成；二次系統(tǒng)是由蒸發(fā)器（井下）3，高低壓換熱器10、空氣冷卻器11和冷卻水管（井下）9組成。（a） (b) （c）（d）圖6-1 礦井空調(diào)系統(tǒng)工作原理Fig.6-1 Mine working principle of the air conditioning system1壓縮機； 2冷凝器； 3蒸發(fā)器； 4節(jié)流閥； 5、9冷卻水管； 6冷卻塔； 7冷

46、卻水泵； 8冷水泵； 10高低壓換熱器； 11空冷器； 12蒸發(fā)式冷卻器；（三）冷卻水循環(huán)系統(tǒng)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由冷凝器、冷卻塔(或稱水冷卻裝置)和冷卻水管道組成。制冷劑在蒸發(fā)器中吸收載冷劑的熱量和在壓縮機中被壓縮的熱量。在冷凝器中傳遞給冷卻水。冷卻水吸收這部分熱量后，經(jīng)管道進(jìn)入冷卻塔。在冷卻塔中，冷卻水把熱量傳遞給空氣而本身溫度降低。較低溫度的冷卻水，經(jīng)管道再流回冷凝器，繼續(xù)吸收載冷劑的熱量，達(dá)到連續(xù)排除冷凝熱的目的。當(dāng)?shù)孛?、并下同時設(shè)制冷站時圖6-1(d），井下制冷機的冷凝熱是通過一次載冷劑排掉的。總之，礦井制冷空凋就是通過上述3個循環(huán)系統(tǒng)連續(xù)、同時工作來達(dá)到降低礦風(fēng)流溫度的目的。礦空調(diào)的應(yīng)用

47、礦井集中制冷是在采取其他降溫措施無效后不得己而采用的措施，礦井集中制冷一般需巨額投資 (1億元左右 ) 和消耗大量動力 ( 約占深井開采總成本的60%) 。目前國外常見的冷凍水供冷、空冷器冷卻風(fēng)流的礦井集中空調(diào)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)模式如圖6-2所示。圖6-2 礦井空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式Fig.6-2 Structure model of mine air-conditioning system1冷站； 2冷水泵； 3冷水管； 4局部通風(fēng)機； 5空冷器6風(fēng)筒； 7冷卻水泵； 8冷卻水管； 9冷卻塔如圖6-2所示，礦井集中空調(diào)系統(tǒng)是由制冷、輸冷、傳冷和排熱四個環(huán)節(jié)所組成。由這四個環(huán)節(jié)的不同組合，便構(gòu)成了不同的

48、礦井空調(diào)系統(tǒng)。這種礦井空調(diào)系統(tǒng)，若按制冷站所處的位置不同來分，可以分為以下三種基本類型：（一）地面集中式空調(diào)系統(tǒng)地面集中式空調(diào)系統(tǒng)將制冷站設(shè)置在地面，冷凝熱也在地面排放，而在井下設(shè)置高低壓換熱器將一次高壓冷凍水轉(zhuǎn)換成二次低壓冷凍水，最后在用風(fēng)地點上用空冷器冷卻風(fēng)流。其結(jié)構(gòu)如圖6-3所示。這種空調(diào)系統(tǒng)還可有另外兩種形式，一種是集中冷卻礦井總進(jìn)風(fēng)，在用風(fēng)地點上空調(diào)效果不好，而且經(jīng)濟(jì)性較差；另一種是在用風(fēng)地點上采用高壓空冷器，這種形式安全性較差。實際上后兩種形式在深井中都不可采用。地面集中式空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)點是：（1）廠房施工、設(shè)備安裝、維護(hù)、管理方便；（2）可用一般型制冷設(shè)備，安全可靠；（3）冷凝熱排放

49、方便；（4）冷量便于調(diào)節(jié)；（5）無需在井下開鑿大斷面硐室；（6）冬季可用天然冷源；地面集中式空調(diào)系統(tǒng)缺點是：（1）高壓載冷劑處理困難；（2）供冷管道長，冷損大；（3）需在井筒中安裝大直徑管道；（4）空調(diào)系統(tǒng)復(fù)雜。圖6-3地面集中式空調(diào)系統(tǒng)Fig.6-3 The ground centralized air conditioning system1壓縮機；2蒸發(fā)器；3冷凝器；4節(jié)流閥；5、15水池；6、7、14 水泵；8冷卻塔；9冷卻水管；10熱交換器； 11、13、17 冷水管；12高低壓換熱器；16、18空冷器（二）井下集中式空調(diào)系統(tǒng)井下集中式空調(diào)系統(tǒng)如按冷凝熱排放地點又可分為兩種不同的布置

50、形式：（1）制冷站設(shè)置在井下，并利用井下回風(fēng)流排熱，如圖6-4所示。這種布置形式優(yōu)點是：系統(tǒng)比較簡單，冷量調(diào)節(jié)方便，供冷管道短，無高壓冷水系統(tǒng)；缺點是：由于井下回風(fēng)量有限，當(dāng)?shù)V井需冷量較大時，井下有限的回風(fēng)量就無法將制冷機排出的冷凝熱全部帶走，致使冷凝熱排放困難，冷凝溫度上升，制冷機效率降低，制約了礦井制冷能力的提高。由上述優(yōu)缺點可知，這種布置形式只適用于需冷量不太大的礦井。圖6-4 制冷站設(shè)在井下，井下排除冷凝熱Fig.6-4 Refrigeration station is located in the undergroung，undergroung out of condensing h

51、eat1壓縮機；2蒸發(fā)器；3冷凝器；4節(jié)流閥；5水池；6冷水泵；7冷卻水泵；8冷水池；9冷卻塔；10空冷器（2）制冷站設(shè)在井下，冷凝熱在地面排放，如圖6-5所示。這種布置形式雖可提高冷凝熱的排放能力，但需在冷卻水系統(tǒng)增設(shè)一個高低壓換熱器，系統(tǒng)比較復(fù)雜。井下集中式空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)點是：（1）供冷管道短、冷損少；（2）無高壓冷水系統(tǒng)；（3）可利用礦井水或回風(fēng)流排熱；（4）供冷系統(tǒng)簡單，冷量調(diào)節(jié)方便。井下集中式空調(diào)系統(tǒng)缺點是：（1）井下需開鑿大斷面的硐室；（2）對制冷設(shè)備要求嚴(yán)格；（3）設(shè)備安裝、管理和維護(hù)不方便。圖6-5制冷站設(shè)在井下，冷凝熱在地面排放Fig.6-5 Refrigeration stat

52、ion is located in the undergroung，groung out of condensing heat1壓縮機；2蒸發(fā)器；3冷凝器；4節(jié)流閥；5冷水泵；6、9、12冷水管；7冷水池；8、10空冷器；13高低壓換熱器；14冷卻水管；15冷卻水泵；16冷卻塔；17換熱器（三）井上、下聯(lián)合式空調(diào)系統(tǒng)這種布置形式是在地面和井下同時設(shè)置制冷站，冷凝熱在地面集中排放，如圖6-6所示。它實際上相當(dāng)于兩級制冷，井下制冷機的冷凝熱是借助于地面制冷機冷水系統(tǒng)冷卻。聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)點是：（1）可提高一次載冷劑回水溫度，減少冷損；（2）可利用一次載冷劑將井下制冷機的冷凝熱帶到地面排放。聯(lián)合空調(diào)系

53、統(tǒng)缺點是：、（1）系統(tǒng)復(fù)雜；（2）設(shè)備分散，不便管理。根據(jù)上述三種集中式礦井空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)缺點，設(shè)計時究竟采用何種形式應(yīng)根據(jù)礦井的具體條件而定。此外，對不具備建立集中式空調(diào)系統(tǒng)條件的礦井，在個別熱害嚴(yán)重的地點也可采用局部移動式空調(diào)機組。我國、長廣、新汶等礦區(qū)都先后在掘進(jìn)工作面使用過局部空調(diào)機組。但若在礦井較大圍使用，顯然在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都不合理。圖6-6 井上，下聯(lián)合式空調(diào)系統(tǒng)Fig.6-6 Inoue underground joint type air conditioning system1、2、3、4制冷機；5空氣預(yù)冷器；6高低壓換熱器；7、8、9空冷器；10冷卻塔綜上所述，結(jié)合小康礦井實際

54、情況，由于小康礦井需冷量不大，選擇制冷站設(shè)在井下，并利用井下回風(fēng)流排熱的形式，這種形式的優(yōu)勢是系統(tǒng)比較簡單，冷量調(diào)節(jié)方便，供冷管道短，無高壓冷水系統(tǒng)。礦井冷負(fù)荷的計算礦井冷負(fù)荷可用下式計算： （6-1）式中：需冷點冷負(fù)荷，kW通過需冷點的風(fēng)量，kg/s需冷點入風(fēng)口風(fēng)流的焓值，kJ/kg需冷點空調(diào)目標(biāo)溫度對應(yīng)的焓值，kJ/kg需冷點最大熱負(fù)荷或熱源總散熱量kW其中的焓值可以通過如下公式計算： （6-2）式中：風(fēng)流的焓值，kJ/kg溫度，含濕量含濕量： （6-3） （6-4）式中：大氣壓強取101325Pa相對濕度，在50%60%時為宜。水蒸氣飽和壓力，可查飽和水蒸氣壓力表得到。采煤工作面降溫前溫

55、度為30，相對濕度為40%，可查表得30時=4250Pa，則：=40%4250=1700Pa采煤工作面降溫后溫度為20，相對濕度為55%，可查表得20時=2330Pa，則 同理可算出： 工作面風(fēng)量需要將單位轉(zhuǎn)化為kg/s，取20時空氣密度為1.205kg/m3，則:采煤工作面冷負(fù)荷同理可計算出掘進(jìn)工作面冷負(fù)荷假設(shè)礦井熱源總散熱量為則：制冷機需要提供的冷量為：損失系數(shù)，取1.1制冷機組選型根據(jù)冷負(fù)荷計算，則制冷機制冷量需大于602.7kW，本設(shè)計選擇的制冷機組為大功率存水螺桿式水冷冷凍機組，型號是CBE-660WNO。其參數(shù)為：1、制冷量：567600kcal/h/660KW；2、電壓：3N/3

56、80/50Hz；3、壓縮機：150*1KW；5、輸入功率：150KW；6、機組運行電流：315A；7、控溫圍：3-30；8、冷媒（制冷劑、雪種）：R229、冷凝器型式：殼管式冷凝器，冷卻水流量：144m3/h，進(jìn)出水管：125DN；10、蒸發(fā)器型式：盤管式或殼管式蒸發(fā)器，冷凍水流量：120m3/h，進(jìn)出水管：125DN（可按要求生產(chǎn)）；11、機械重量：1720Kg；12、外形尺寸：420012501500。主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號項目指標(biāo)1可采煤層煤層號下水平16煤層厚度4.5m傾角平均82井田境界南北長度3.72km東西長度3.24km面積10.87km23儲量工業(yè)儲量6622萬t設(shè)計可采儲量4

57、693萬t4年產(chǎn)量80萬t服務(wù)年限45年5開拓開拓方式立井開拓6開采水平水平數(shù)目1水平高度-355m-475m7井筒數(shù)目3直徑6.5m6.5m4.5m深度525m485m465m8采煤方法走向長臂采煤法9頂板管理辦法自然垮落10機械化程度綜采、綜掘11工作面長度200m12同時生產(chǎn)工作面113同時生產(chǎn)采區(qū)數(shù)114回采率采區(qū)75%工作面93%15運輸方式運煤皮帶運輸運料礦車運輸16礦井通風(fēng)通風(fēng)方式中央并列式總風(fēng)量4160m3/min風(fēng)機型號2K56-No30電機功率150kW17效率工作面效率48.5噸/工18工作面推進(jìn)度60m/月19工作面成本14.2元/噸結(jié)論由于近年來我國經(jīng)濟(jì)形勢的快速發(fā)展

58、，對能源的需求也就越來越高，作為如今中國消耗的主要能源，煤炭行業(yè)也就擔(dān)負(fù)著艱巨的任務(wù)，且我國的煤礦地質(zhì)賦存條件是世界上最為惡劣的的國家，因此提高當(dāng)前煤炭生產(chǎn)的各項技術(shù)成為了目前首要的任務(wù)。在本設(shè)計中，結(jié)合小康礦的地質(zhì)賦存條件和生產(chǎn)技術(shù)條件，全面系統(tǒng)的論述了在煤炭生產(chǎn)中的主要環(huán)節(jié)，對礦山生產(chǎn)系統(tǒng)也進(jìn)行了詳細(xì)的描述，通過計算對礦井通風(fēng)系統(tǒng)做出了合理的設(shè)計，并且通過對小康礦通風(fēng)系統(tǒng)的計算，得出通風(fēng)容易時期和困難時期的最大通風(fēng)阻力。結(jié)合計算結(jié)果選取了合理的通風(fēng)設(shè)備，對煤礦的通風(fēng)成本進(jìn)行了概算，為小康礦的通風(fēng)系統(tǒng)的運作，提供了較為詳細(xì)的依據(jù)。最后，還依據(jù)小康礦的實際情況，對小康礦進(jìn)行了集中降溫設(shè)計，通過

59、比較選擇出了較為合理的集中降溫系統(tǒng)形式，并通過冷負(fù)荷的計算為選擇合適的制冷機組提供了科學(xué)合理的依據(jù)，為更好的降低井下溫度使井下的環(huán)境更加舒適提供了有利的條件，也會使井下的安全性更高。通過本次畢業(yè)設(shè)計，對整個煤礦設(shè)計的過程中涉與的知識有了基本的了解和掌握，重新溫習(xí)了本科期間相關(guān)專業(yè)知識；并且提高了分析問題解決問題的能力，為以后工作打下了堅實的基礎(chǔ)。同時由于本人水平有限，因此在本設(shè)計中存在許多不妥之處，仍存在許多需要改進(jìn)的問題。希望通過以后的不斷學(xué)習(xí)，可以完善所學(xué)習(xí)的知識，在煤礦安全領(lǐng)域達(dá)到更高的水平。致本次設(shè)計是我在我的指導(dǎo)老師劍老師、馬恒老師、高科老師、紀(jì)俊紅老師和鄧立軍老師的悉心指導(dǎo)下完成的

60、。從設(shè)計的選題、理論分析、思路形成、現(xiàn)場指導(dǎo)到設(shè)計的完成，老師們都給了我很大的幫助。同時，在設(shè)計的過程中各位老師也給了我莫大的幫助。尤其是在設(shè)計剛剛開始的時候，由于沒有掌握設(shè)計的技巧和方式，設(shè)計進(jìn)行的很慢，此時如果沒有各位老師的與時提醒和指正，我的設(shè)計就不會順利完成。從各位老師那里，我不但學(xué)到了諸多的專業(yè)知識，而且老師對學(xué)術(shù)研究嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，淵博的知識，風(fēng)趣的談吐以與認(rèn)真的做人做事的風(fēng)格，都使我受益匪淺。在此畢業(yè)設(shè)計完成之際，我借此機會向所有指導(dǎo)、幫助我的老師們致以崇高的敬意和衷心的感。同時。也感同組的同學(xué)們，在我遇到問題時也給我提供了很多的幫助。大學(xué)四年即將結(jié)束，在大學(xué)的四年里，我們不斷聆聽老