通風(fēng)與安全課程設(shè)計(jì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGE9課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目:礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)助學(xué)院校:自考助學(xué)專(zhuān)業(yè):采礦工程姓名:自考助學(xué)學(xué)號(hào):成績(jī):指導(dǎo)教師簽名:2O14年10月25日目錄前言 1第一章礦井概況 21.1礦井概況 21.2巷道尺寸及支護(hù)情況 2第二章礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇 3第三章礦井總風(fēng)量計(jì)算與分配 43.1礦井需風(fēng)量的計(jì)算原則 43.2礦井需風(fēng)量的計(jì)算方法 4第四章礦井通風(fēng)阻力的計(jì)算 94.1礦井通風(fēng)阻力計(jì)算的原則 94.2礦井通風(fēng)阻力計(jì)算的方法 94.3礦井通風(fēng)容易及困難時(shí)期通風(fēng)示意圖 9第五章礦井通風(fēng)設(shè)備選型 115.1選型原則 115.2主要通風(fēng)機(jī)的選擇 115.3選擇電動(dòng)機(jī) 12結(jié)束語(yǔ) 13參考文獻(xiàn) 14前言本設(shè)計(jì)是針對(duì)于煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，內(nèi)容涉及較多，設(shè)計(jì)時(shí)間較短，對(duì)于我來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)的過(guò)程是一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程，更是一個(gè)把所有知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的一個(gè)過(guò)程。再此設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)查閱資料和在老師的幫助下對(duì)所學(xué)有了較為全面的認(rèn)識(shí)和了解，其中以前的礦井開(kāi)拓設(shè)計(jì)也為本次設(shè)計(jì)打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。同時(shí)涉及的參考文獻(xiàn)較多，由于參考資料層次不齊，難免存在一些錯(cuò)誤，還望大家見(jiàn)諒。根據(jù)設(shè)計(jì)大綱所要求內(nèi)容，將設(shè)計(jì)分為六章，內(nèi)容主要有三部分，第一部分主要介紹煤田概況從而合理的對(duì)煤田進(jìn)行劃分，內(nèi)容涉及第一章。二到四章為設(shè)計(jì)的第二部分，也是本次設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，主要是對(duì)礦井的開(kāi)拓和通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，選擇合理的通風(fēng)方式和方法，并計(jì)算出容易時(shí)期和困難時(shí)期的風(fēng)阻，最后選擇出適合的風(fēng)機(jī)和對(duì)通風(fēng)費(fèi)用進(jìn)行概算。第五章介紹了礦用設(shè)備的選擇。由于時(shí)間緊迫，加之所學(xué)知識(shí)有限，本設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，歡迎大家批評(píng)指正。

第一章礦井概況1.1礦井概況礦井位于平原地區(qū)，井田長(zhǎng)7200米，雙翼開(kāi)采，每翼長(zhǎng)3600米。設(shè)計(jì)年產(chǎn)量60萬(wàn)噸，礦井第一水平服務(wù)年限為23年。礦井采用豎井主要石門(mén)開(kāi)拓，在煤層底板開(kāi)圍巖平巷，其開(kāi)拓系統(tǒng)如圖1，已擬定采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)，在NO7，NO8兩區(qū)中央上部邊界開(kāi)回風(fēng)井，其采區(qū)劃分見(jiàn)圖2。采區(qū)巷道布置見(jiàn)圖3，每個(gè)采區(qū)共有上層工作面2個(gè)，下層工作面2個(gè)，工作日產(chǎn)量均為500噸，全礦同時(shí)有4個(gè)工作面生產(chǎn)即能滿(mǎn)足要求。備用工作面2個(gè)。井下同時(shí)工作的最多人數(shù)為380人。該礦為單一煤層，煤層厚4m，傾角25°，低瓦斯礦井，相對(duì)瓦斯涌出量為3.06m31.2巷道尺寸及支護(hù)情況表2-1巷道尺寸、支護(hù)表序號(hào)區(qū)段井巷名稱(chēng)斷面形式支護(hù)方式長(zhǎng)度（m）凈斷面（m2）備注11-2主井圓砌碹24019.6d=5m兩個(gè)罐籠216-17副井圓砌碹24019.6d=5m兩個(gè)罐籠32-2’主要運(yùn)輸石門(mén)三心拱混凝土1009.542’-3主要運(yùn)輸石門(mén)三心拱混凝土1009.553-4主要運(yùn)輸巷三心拱混凝土450/31507.064-5運(yùn)輸機(jī)上山梯形錨噴支護(hù)1357.0光面爆破凹凸度<15075’-5運(yùn)輸機(jī)上山梯形錨噴支護(hù)1357.0光面爆破凹凸度<15085-6運(yùn)輸機(jī)順槽梯形木支架3704.8d=22cm△=296-7聯(lián)絡(luò)眼梯形木支架304d=18cm△=4107-8上分層順槽梯形木支架804.8d=22cm△=2118-9回采工作面切眼梯形金屬支架1354.5采高2m機(jī)組采煤129-10上分層順槽梯形木支架804.5d=22cm△=21310-11聯(lián)絡(luò)眼梯形木支架304.5d=18cm△=41411-12回風(fēng)順槽梯形木支架3504.5d=22cm△=21512-13回風(fēng)石門(mén)梯形鋼棚307.01613-14主要回風(fēng)道三心拱混凝土2700/06.2壁面抹漿1714-15回風(fēng)井圓砌碹707.1d=3m第二章礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇礦井開(kāi)拓采用立井開(kāi)拓方式，礦井通風(fēng)采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)方式。礦井主要進(jìn)風(fēng)井為位于井田中央的副井，總回風(fēng)巷布置在井田的上部邊界，回風(fēng)井分別布置在上山采區(qū)No.5、No.6上部邊界中央，形成兩翼對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)。1．采區(qū)工作面通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流從地面經(jīng)副井（1~2）進(jìn)入井下，經(jīng)井底車(chē)場(chǎng)(2)、主要運(yùn)輸石門(mén)(2~3、3~4)、主要運(yùn)輸大巷（4~5）、采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)（5）、運(yùn)輸上山（5~6、6~7）、區(qū)段運(yùn)輸順槽（7~8）、上層采煤工作面（10~11）。清洗工作面后，污風(fēng)經(jīng)區(qū)段回風(fēng)平巷（13~14）、回風(fēng)石門(mén)（14~15）、主要回風(fēng)巷道（15~16）回風(fēng)井（16~17）排入大氣。2．備用工作面通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流從地面經(jīng)副井（1~2）進(jìn)入井下，經(jīng)井底車(chē)場(chǎng)(2)、主要運(yùn)輸石門(mén)(2~3、3~4)、主要運(yùn)輸大巷（4~5）、采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)（5）、運(yùn)輸上山（5~6、6~7）、區(qū)段運(yùn)輸順槽（7~8）、上層采煤工作面（10~11）。清洗工作面后，污風(fēng)經(jīng)區(qū)段回風(fēng)平巷（13~14）、回風(fēng)石門(mén)（14~15）、主要回風(fēng)巷道（15~16）回風(fēng)井（16~17）排入大氣。3．火藥庫(kù)通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流從地面經(jīng)副井（1~2）進(jìn)入井下，經(jīng)井底車(chē)場(chǎng)(2)、主要運(yùn)輸石門(mén)(2~3)、火藥庫(kù)、軌道上山、回風(fēng)石門(mén)（14~15）、主要回風(fēng)巷道（15~16）回風(fēng)井（16~17）排入大氣。4．掘進(jìn)工作面通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流從地面經(jīng)副井（1~2）進(jìn)入井下，經(jīng)井底車(chē)場(chǎng)(2)、主要運(yùn)輸石門(mén)(2~3、3~4)、主要運(yùn)輸大巷（4~5）、采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)（5）、運(yùn)輸上山（5~6）、掘進(jìn)工作面。清洗工作面后，污風(fēng)流入軌道上山、回風(fēng)石門(mén)（14~15）、主要回風(fēng)巷道（15~16）回風(fēng)井（16~17）排入大氣。第三章礦井總風(fēng)量計(jì)算與分配3.1礦井需風(fēng)量的計(jì)算原則礦井需風(fēng)量應(yīng)按照“由里往外”的計(jì)算原則，由采、掘工作面、硐室和其他用風(fēng)地點(diǎn)的實(shí)際最大需風(fēng)量總和，再考慮一定的備用風(fēng)量系數(shù)后，計(jì)算出礦井總風(fēng)量。1．按該用風(fēng)地點(diǎn)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算，每人每分鐘供給風(fēng)量不得少于4立方米。2．按該用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害氣體濃度、風(fēng)速以及溫度等都符合《規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定分別計(jì)算，取其最大值。3.2礦井需風(fēng)量的計(jì)算方法礦井需風(fēng)量按以下方法計(jì)算，并取其中最大值。1．按進(jìn)下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算Q礦=4NK=4×120×1.10=528m3/min式中Q礦——礦井總需風(fēng)量，m3/minN——井下同時(shí)工作的最多人數(shù)，人；4——礦井通風(fēng)系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和分配不均等因素。采用壓入式和中央并列式通風(fēng)時(shí)，可取1.20~1.25;采用對(duì)角式或區(qū)域式通風(fēng)時(shí)，可取1.10~1.15。上述備用系數(shù)在礦井產(chǎn)量T≧0.90Mt/a時(shí)取大值。2．按采煤、掘進(jìn)、硐室等處實(shí)際需風(fēng)量計(jì)算1）采煤工作面需風(fēng)量計(jì)算采煤工作面的需風(fēng)量應(yīng)按下列因素分別計(jì)算，并取其中最大值。（1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量計(jì)算：根據(jù)礦井總產(chǎn)量算出礦井每分鐘產(chǎn)煤量為：1.71t，瓦斯絕對(duì)涌出量為：1.73×8=13.84m3Q采=100Q瓦K瓦=100×13.84×1.6=2214.4m3/min式中Q采——采煤工作需要風(fēng)量，m3/min；Q瓦——采煤工作面瓦斯（二氧化碳）絕對(duì)涌出量，m3/min；K瓦——采煤工作面因瓦斯（二氧化碳）涌出量不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，即該工作面炮采工作面可取1.4~2.0;水采工作面可取2.0~3.0。生產(chǎn)礦井可根據(jù)各個(gè)工作面正常生產(chǎn)條件時(shí)，至少進(jìn)行五晝夜的觀測(cè)，得出五個(gè)比值，取其最大值。（2）按工作面進(jìn)風(fēng)流溫度計(jì)算；采煤工作面應(yīng)有良好的氣候條件，其進(jìn)風(fēng)流溫度可根據(jù)風(fēng)流溫度預(yù)測(cè)方法進(jìn)行計(jì)算。其氣溫與風(fēng)速應(yīng)符合表1的要求表3-1采煤工作面空氣溫度與風(fēng)速對(duì)應(yīng)表采煤工作面進(jìn)風(fēng)流氣溫/℃采煤工作面風(fēng)速/（m/s）＜1515~1818~2020~2323~260.3~0.50.5~0.80.8~1.01.0~1.51.5~1.8采煤工作面的需風(fēng)量按下式計(jì)算：Q采=60v采S采K采，m3/min=60×1.0×8.14×1.2=586.08m3/min式中v采——采煤工作面適宜風(fēng)速，m/sS采——采煤工作面平均有效斷面積，㎡，按最大和最小控頂有效斷面積的平均值計(jì)算；K采——采煤工作面長(zhǎng)度風(fēng)最系數(shù)，按表3-2先取表3-2采煤工作面長(zhǎng)度風(fēng)量系數(shù)表采煤工作面長(zhǎng)度/m工作面長(zhǎng)度風(fēng)量系數(shù)﹤5050~8080~120120~150150~180﹥1800.80.91.01.11.21.30~1.40（3）按炸藥使用量計(jì)算：Q采=25A采，m3/min=25×10=250m3/min式中25——每使用1kg炸藥的供風(fēng)量，m3/minA采——采煤工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg（4）按工作人員數(shù)量計(jì)算：Q采=4n采，m3/min=4×26=104m3/min式中4——每人每分鐘供給的最低風(fēng)量，m3/minn采——采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，人。（5）按風(fēng)速驗(yàn)算：按最低風(fēng)速驗(yàn)算各個(gè)采煤工作面的最小風(fēng)量：Q采≧60×0.25S采，m3/min=60×0.25×8.14=122.1m3/min按最高風(fēng)速驗(yàn)算各個(gè)采煤工作面的最大風(fēng)量：Q采≦60×4S采，m3/min=60×4×8.14=1953.6m3/min2）掘進(jìn)工作面需風(fēng)量計(jì)算煤巷、半煤巖巷和巖巷掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量，應(yīng)按下列因素分別計(jì)算，取其最大值。（1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量計(jì)算：Q掘=100Q瓦K瓦=100×0.42×1.5=60m3/min（2）按炸藥量使用最計(jì)算：Q掘=25A掘，m3/min=25×10=250m3/min（3）按局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計(jì)算：Q掘=Q通IK通，m3/min=200×1×1.2=240m3/min式中Q通——掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量（表3），I——掘進(jìn)工作面同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的局部通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)，臺(tái)：K通——防止局部通風(fēng)機(jī)吸循球風(fēng)的風(fēng)量備用系數(shù)，一般取1.2~1.3,進(jìn)風(fēng)巷中無(wú)瓦斯涌出時(shí)取1.2，有瓦斯涌出時(shí)取1.3。表3-3局部通風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量Q通風(fēng)機(jī)型號(hào)額定風(fēng)量/（m3/min）JBT-51（5.5KW）JBT-52(11KW)JBT-61(14KW)JBT-62(28KW)150200250300（4）按工作人員數(shù)量計(jì)算：Q掘=4n掘，m3/min=4×10=40m3/min（5）按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算；巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿(mǎn)足：60×0.15×S掘≦Q掘≦60×4×S掘由上式得43.2m3/min≦Q掘≦1152m3/min煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿(mǎn)足：60×0.25×S掘≦Q掘≦60×4×S掘=72m3/min≦Q掘≦1152m3/min根據(jù)上面的計(jì)算掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)取其最大值。Q掘=250m3/min72m3/min≦Q掘≦1152m3/min所以，Q掘=250m3/min符合上述要求。3）硐室需風(fēng)量各個(gè)獨(dú)立通風(fēng)的硐室供風(fēng)量，應(yīng)根據(jù)不同的硐室分別計(jì)算。（1）井下爆破材料庫(kù)按經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算，小型礦井一般80~100m3/min，大型礦井一般100~150m3/min。（2）充電硐室通常充電硐室的供風(fēng)量不得小于100m3/min。（3）機(jī)電硐室采區(qū)小型機(jī)電硐室，可按經(jīng)驗(yàn)值確定風(fēng)量，一般為60~80m3/min。表3-4機(jī)電硐室發(fā)熱系數(shù)表機(jī)電硐室名稱(chēng)發(fā)熱系數(shù)（）空氣壓縮機(jī)房水泵房變電所、絞車(chē)房0.15~0.230.01~0.040.02~0.04（4）其它巷道需風(fēng)量計(jì)算新建礦井，其他用風(fēng)巷道的總風(fēng)量難以計(jì)算時(shí)，也可按采煤，掘進(jìn)，硐室的需風(fēng)量總和的3%~5%估算。（5）礦井總風(fēng)量計(jì)算；=(2214.4×2+250×4+285+82.5)×1.1=6375.9m3/min。通過(guò)計(jì)算所得；礦井總風(fēng)量為6375.9m3/minPAGE15PAGE15第四章礦井通風(fēng)阻力的計(jì)算4.1礦井通風(fēng)阻力計(jì)算的原則1．如果礦井服務(wù)年限不長(zhǎng)（10~20年），選擇達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量后通風(fēng)容易和困難兩個(gè)時(shí)期分別計(jì)算其通風(fēng)阻力；若礦井服務(wù)年限較長(zhǎng)（30~50年），只計(jì)算前15~25年通風(fēng)容易和困難兩個(gè)時(shí)期的通風(fēng)阻力。為此，必須先給出這兩個(gè)時(shí)期的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖。2．通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個(gè)時(shí)期總阻力的計(jì)算，應(yīng)沿著這兩個(gè)時(shí)期的最大通風(fēng)阻力風(fēng)路，分別計(jì)算各段井巷的通風(fēng)阻力，然后累加起來(lái)，作為這兩個(gè)時(shí)期的礦井通風(fēng)總阻力。最大通風(fēng)阻力風(fēng)路可根據(jù)風(fēng)量和巷道參數(shù)（斷面積、長(zhǎng)度等）直接判斷確定，不能直接確定時(shí)，應(yīng)選幾條可能最大的路線(xiàn)進(jìn)行計(jì)算比較。3．礦井通風(fēng)總阻力不應(yīng)超過(guò)2940Pa4．礦井井巷的局部阻力，新建礦井（包括擴(kuò)建礦井獨(dú)立通風(fēng)的擴(kuò)建區(qū)）宜按井巷摩擦阻力的10%計(jì)算；擴(kuò)建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計(jì)算4.2礦井通風(fēng)阻力計(jì)算的方法沿礦井通風(fēng)容易和困難兩個(gè)時(shí)期通風(fēng)阻力最大的風(fēng)路（入不敷出風(fēng)井口到風(fēng)硐之前），分別用下式計(jì)算各段井巷的磨擦阻力；將各段井巷的磨擦阻力累加后并乘以考慮局部阻力的系數(shù)即為兩個(gè)時(shí)期的井巷通風(fēng)總阻力。即4.3礦井通風(fēng)容易及困難時(shí)期通風(fēng)示意圖圖4-6礦井容易時(shí)期節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)圖4-7礦井困難時(shí)期節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)圖第五章礦井通風(fēng)設(shè)備選型5.1選型原則1．礦井每個(gè)裝備主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)井，均要在地面裝設(shè)兩套同等能力的通風(fēng)設(shè)備，其中一套工作，一套備用，交替工作。2．選擇的通風(fēng)設(shè)備應(yīng)能滿(mǎn)足第一開(kāi)采水平各個(gè)時(shí)期的工況變化，并使通風(fēng)設(shè)備長(zhǎng)期高效運(yùn)行。當(dāng)工況變化較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)礦井分期時(shí)間及節(jié)牟情況，分期選擇電動(dòng)機(jī)動(dòng)。3．通風(fēng)機(jī)能力應(yīng)留有一定的余量。軸流式、對(duì)旋式通風(fēng)機(jī)在最大設(shè)計(jì)負(fù)壓和風(fēng)量時(shí)，葉輪葉片的運(yùn)轉(zhuǎn)角度應(yīng)比允許范圍小5°；離心式通風(fēng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速不宜大于允許最高轉(zhuǎn)速的90%。4．進(jìn)、出井井口的高差在150m以上，或進(jìn)、出風(fēng)井口標(biāo)高相同，但井深400米以上時(shí)，宜計(jì)算礦井的自然風(fēng)壓。5.2主要通風(fēng)機(jī)的選擇一、選型依據(jù)礦井需要風(fēng)量：Q=56m3/s礦井需要風(fēng)壓：容易hmin=2877.76Pa；困難hmax=3614.72Pa二、風(fēng)機(jī)選型參數(shù)計(jì)算1.風(fēng)機(jī)的計(jì)算風(fēng)壓hFmin=hmin+hT+hs=2877.76+0+100=2977.76PahFmax=hmax+hT+hs=3614.72+0+100=3714.72Pahs——通風(fēng)設(shè)備阻力，一般為100～200Pa，風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)風(fēng)量與所選風(fēng)機(jī)風(fēng)量相差懸殊時(shí)取下限，否則取上限。hT——礦井自然風(fēng)壓，hT=H(γ1-γ2)，H為入風(fēng)口與出風(fēng)口的高差(m)，γ1和γ2分別為入風(fēng)井和出風(fēng)井的空氣容重(kg/m3)。2.風(fēng)機(jī)的計(jì)算風(fēng)量QF=Ks.Q=1.05×56=58.8（m3/s）Ks——礦井外部漏風(fēng)系數(shù)，專(zhuān)用通風(fēng)井取1.05。3.風(fēng)機(jī)的選擇選用FBCDZ-6-No19C防爆軸流對(duì)旋式通風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。配用電機(jī)為YBFe355M1-6，額定功率Pe=2×185kW，電壓U=380V，額定轉(zhuǎn)速n=980r/min，風(fēng)量Q=35～82m3/s，風(fēng)壓P=1000～4850Pa。根據(jù)以上計(jì)算煤礦選用4臺(tái)同等能力的主要通風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行，其型號(hào)為