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矿井通风系统毕业设计说明书
山西煤炭职业技术学院
矿井通风系统毕业设计
（说明书）
专业班级:
矿山机电330905
学生姓名:
侯彦军
指导教师：
刘捷
2012。
04。
27
第一章矿井通风系统现状………………………………………………………1
1。
1二矿通风现状……………………………………………………………………1
1.2矿井生产布局……………………………………………………………………1
第二章三水平通风系统设计……………………………………………………2
2.1三水平井田面积及储量………………………………………………………2
2.2现有井筒布置……………………………………………………………………2
2.3通风系统…………………………………………………………………………3
2.4三水平工程进展及主扇挂网时间预计………………………………………4
第三章三水平主扇选型原则及需要兼顾的问题………………………4
3.1二水平风井系统存在的问题……………………………………………………4
3。
2三水平主扇选型遵循的原则…………………………………………………5
3。
3三水平主扇选型需兼顾的问题………………………………………………5
第四章三水平瓦斯涌出量预测………………………………………………6
4.1三水平瓦斯涌出量预测………………………………………………………6
4。
2瓦斯涌出量预测…………………………………………………………………6
第五章三水平各时期需风量计算……………………………………………7
5.1需风量计算原则和方法………………………………………………………11
5.2三水平风井风机挂网初期需风量计算……………………………………21
第六章矿井通风网络解算结果分析…………………………………………21
6.1矿井负压分布情况………………………………………………………………22
6。
2矿井等孔计算……………………………………………………………………22
第七章矿井通风网络验证………………………………………………………22
第八章三水平主要通风机选型………………………………………………23
8。
1主要通风机选型参数……………………………………………………………23
8。
2通风设备选型方案比较………………………………………………………23
8。
3通风机实际运行工况点………………………………………………………23
8.4主扇选型方案比较……………………………………………………………24
8。
5矿井反风方式、反风系统及设施……………………………………………29
结语存在问题…………………………………………………………………………30
参考文献……………………………………………………………………………………31
第一章：
矿井通风系统现状
一、二矿通风现状
矿井通风方式为中央边界式，通风方法为抽出式，由主井、管子井、皮带斜井、南斜井、西斜井进风，由己二风井回风。
己二风井安装两台BDK618-8-NO.30轴流式主要通风机，配备电机功率均为2×560KW，主要通风机叶片工作角度为—5°,工作风量10145m3/min，负压为2950Pa，为全矿井生产服务。
全矿总进风量9638m3/min、总回风量10145m3/min，总有效风量9139m3/min，有效风量率90。
1%,工作风压2950Pa，等积孔3。
7m2，矿井采掘工作面和各供风场所的配风量基本满足安全生产需要。
二、矿井生产布局
二矿现为二水平三个采区同时生产，己二采区、庚一采区、庚三采区及三水平开拓工程，各采区采掘工作面布置如下：
1、己二采区
采煤工作面：
己16-22111综采面
掘进工作面:
己16。
17—22100机、风巷
硐室：
己二变电所、己二中部变电所、己二绞车房、火药库、暗斜充电硐室、暗斜绞车房等。
2、庚一采区
采煤工作面：
庚20—21080综采面、庚20-21090综采面
掘进工作面：
庚20—21020机、风巷、庚20—21050机、风巷
硐室：
庚一变电所、庚一中部变电所、庚一中部泵房、瓦斯抽放泵站等.
3、庚三采区
采煤工作面：
庚20—23010综采面、庚20—F23070备用面
掘进工作面：
庚20—23090机、风巷、庚三皮带下山、庚三轨道下山
硐室：
庚三变电所、庚三中部泵房等.
第二章:
通风系统设计
一、三水平井田面积及储量
三水平位于二水平庚三采区深部。
南部边界为己组煤层-350m、庚组煤层-400m底板等高线，北部边界为己、庚煤层—800m底板等高线,西部边界为34、36勘探线，东部边界为26勘探线，东西长5000m,南北宽2300—2500m,面积9.8km2。
经估算，矿井现有边界范围被保有工业资源储量为37。
106Mt,可采储量为22.45Mt。
调整边界后深部采区资源/储量表（Mt）
井田内开采煤层己、庚煤层属于中厚煤层，经计算三水平可采储量36.107Mt，服务年限为20。
6a。
矿井可采储量估算为58.557Mt，地质构造简单,适合机械化开采，其服务年限为33。
5a。
二、现有井筒布置
1、新建进风井：
井筒直径D7.0m，井筒深度为904m，井筒支护形式为砼砌碹。
主要用于三水平提升矸石、下料等任务兼进风井.井筒内铺设有排水管路、压风管、动力和通讯电缆，装备梯子间。
2、新建回风立井：
井筒直径D6.0m，井筒深度为734m，井筒支护形式为砼砌碹，装备梯子间。
主要承担三水平的回风任务。
3、皮带斜井（现有）
皮带斜井井筒断面9m2，长度1200m，坡度14°~6。
8°~3°，支护形式上段300米料石，下段900m为锚喷.该井主要担负矿井的原煤提升、行人，兼做进风井及安全出口。
4、管子井（现有）
管子井井筒为立井，直径5.0m,主要担负矿井的材料运输及排矸提升，兼做进风井。
矿井完全进入三水平后，仍保留该井的提升功能，少量进风维持井下部分排水功能。
5、南斜井（现有）
人员上下利用南斜井架空乘人器，南斜井断面4。
5m2,长度460m，坡度23°~10°~13。
5°.该井主要担负矿井的人员运输，兼做进风井。
6。
西斜井（现有）
大件提升利用西斜井升降，该井筒提升设备与管子井提升设备同期改造，提升机为JK-2/20型,电机功率200Kw,可满足本矿井提升所选型液压支架等大型设备。
三水平维修支架等也可以从该井筒升降.
7、主井（现有）
主井已经报废,设备已经拆除，目前只做为进风井的作用。
8、己二回风井（现有）
矿井主要回风井，井筒直径D5。
0m，风机型号为BDK618—8—No30，目前总排风量为10200m3/min，风压为3150Pa，担负全矿井通风任务.
三、通风系统
1、通风方法
根据武汉设计院对三水平的设计方案及我矿二、三水平现有通风系统网络状况,三水平通风方法采用抽出式。
2、通风方式
三水平通风系统与二、三水平形成中央边界式的通风方式，三水平与二水平通风系统各自独立运行，形成分区通风。
3、通风系统
采区通风系统总体设计为“三进二回”，即三水平行人下山、皮带下山进风，轨道下山、两条专用回风巷回风。
通风路线：
新鲜风流自地面→三水平进风井→三水平行人下山、皮带下山、轨道下山→采掘工作面；另一路:
由二水平皮带斜井（管子井、南斜井、主井、西斜井）→三水平行人下山（皮带下山、轨道下山）→采掘工作面；乏风风流自工作面→工作面回风顺槽→三水平东、西两条专用回风下山→三水平回风井→地面.
4、采、掘工作面和硐室通风
三水平风机投入运行后己二风井风机和三水平风井风机联合运转初期，三区四面，即二水平庚一采区、己二采区、庚三采区共布置四个回采面，二水平己一采区、三水平庚一采区尚未投产,此时三水平风机开始挂网运转。
回采工作面顺槽均沿煤层布置，采用“U”型通风方式，由工作面运输顺槽进风，工作面回风顺槽回风。
掘进工作面采用局部通风机压入式通风.
四、工程进展及主扇挂网时间预计
目前二矿三水平进、回风井井筒己施工完工，三水平回风井已于二水平庚三行人下山已贯通。
三水平进风井井底车场、硐室等工程正在施工，三水平轨道下山、皮带下山己经开始对头施工.
为按期完成三水平主扇挂网，二矿三水平主扇选型及主扇附属装置建设按以下时间安排进行:
第三章：
三水平主扇选型原则及需要兼顾的问题
一、二水平风井系统存在的问题
1、矿井主扇负压高。
矿井为“五进一回”的通风形式,属于“大折返”通风，造成通风线路长，最长路线13500m，通风阻力大。
2、根据目前矿井开采深度增加，瓦斯、地温呈逐渐上升趋势,各个采掘工作面、硐室需风量比以前明显增加。
矿井通风能力紧张，不能够满足矿井安全生产需要。
3、矿井高地温热害严重,需要加大采掘工作面风量
二矿三水平煤层属于二级热害区，地温梯度平均2。
92℃/100m。
目前二水平庚一采区夏季采煤工作面温度高达35℃。
以目前二矿井下通风断面及主扇运行情况分析，矿井增风较为困难。
二、三水平主扇选型遵循的原则
1、选用两台同一型号、同等能力的主扇，一备一用，服务年限20.6年。
2、满足矿井高产高效及可持续发展，通风能力满足300～400万吨的用风需求。
3、在经济合理的前提下,适当提高三水平富余风量系数.采掘工作面风量配备在满足排除瓦斯、人员呼吸、爆破、风速要求外，还要最大限度的满足通风降温需求,风量计算时全矿井富余风量系数按1.5考虑.
4、主扇能够在高阻力环境下安全、稳定、可靠运行。
三水平采区是大垂深开采采区，垂深达到1000米以上，巷道顶板压力大，断面易收缩.如按巷道设计断面和风量配备解算出的矿井通风阻力，在三水平开采中后期随着通风断面的缩小，主扇负压将会升高，造成矿井负压高的困难通风局面。
5、主扇风叶角度具有快速可调性.
6、通风机具有较强的兼容性，为今后升级改造、维护提供条件。
三、三水平主扇选型需兼顾的问题
1、需要兼顾二水平庚一采区通风困难的问题。
二矿现有一个生产水平，三个生产采区，其中庚一采区进、回风路线长，是造成二水平主扇负压持续在高位运行的主要原因。
三水平主扇挂网后，三水平主扇承担庚三采区及三水平庚一采区回风，从而可以增大矿井总进风量，满足安全生产需风量。
2、需要兼顾二水平己二主扇与三水平主扇联合运转时期的通风系统问题
随着矿井采掘部署的安排，下一步二水平庚一采区、己一采区将成为主力采区，用风量将会大幅度增加。
根据二矿2010年4月份矿井通风阻力测定及后期通风网络解算结果，二水平庚一与己一共用己二主扇回风，将会使二水平己二主扇一直处于高负压运行,这样会形成“顾此失彼”的局面。
因此在进行三水平主扇选型时，需要充分考虑各风井系统风量均衡、新、老采区通风优化的问题，需兼顾以下三个时期:
⑴、三水平风机投入运行后己二风井风机和三水平风井风机联合运转初期,三区四面,即二水平庚一采区、己二采区、庚三采区共布置四个回采面，二水平己一采区、三水平庚一采区尚未投产，此时三水平风机开始挂网运转。
⑵、三水平风机投入运行后庚组煤开采初期（三水平进风井尚未贯通），四区四面，即二水平己庚一采区、己二采区、庚三采区、三水平庚一采区共布置四个回采面。
⑶、三水平风机投入运行后己组、庚组煤同时回采时期。
根据二矿采掘部署可知后期将存在三水平风机担负三水平庚一和己一采区供风的情况。
三水平庚一采区布置两个采面、四个掘进面;三水平己一采区布置两个采面、四个掘进面，三水平回风井担负全矿井回风。
第四章:
三水平瓦斯涌出量预测
一、三水平瓦斯涌出量预测
根据浶毛湖煤矿集团公司一、四、六矿深部勘探报告鉴定成果，对同一煤层由南向北，瓦斯含量虽埋藏深度增加有增加的趋势。
一矿己15煤层相对瓦斯涌出量4~6m3/·d,是按高召区域管理,四矿东翼己三采区己16己17煤层标高在-364～—496m之间，瓦斯相对涌出量12.11m3/t·d，是按高瓦斯突出区管理。
二矿属于低瓦斯矿井。
根据一矿、二矿边界的调整,一矿-800m以上的部分煤层划为二矿开采.由《平顶山天安一矿矿井地质及补充勘探地质报告》可知，一矿深部庚20煤层CH4含量最小值3。
35m3/tdaf，最大值13.08m3/tdaf，平均8。
21m3/tdaf;一矿深部己组煤层CH4含量最小值0.03m3/tdaf,最大值11.26m3/tdaf，平均2。
53m3/tdaf。
三水平按高瓦斯设计，矿井生产按高瓦斯矿井进行管理，矿井生产期间应每年进行瓦斯等级鉴定。
二、瓦斯涌出量预测
1、综采工作面相对瓦斯涌出量预测
q采＝K1K2K3（Wo－Wc）m/M
式中
q采—开采煤层相对瓦斯涌出量，m3/t；
K1-围岩瓦斯涌出系数，一般K1=1。
1~1.3;取K1=1。
20；
K2—工作面丢煤系数，取回采率的倒数。
工作面综合回采率为95％，则K2＝1.053;
K3—工作面巷道瓦斯预排影响系数，按K3=（L-2h）/L计算,其中L为工作面长度，取180m，h为掘进巷道预排等值宽度；取h=10,则K3＝0.89;
m—开采层厚度，1。
8m;
M—开采层采高，采高1.8m；
Wo-煤层原始瓦斯含量，取最高的6m3/t作为煤层原始瓦斯含量。
Wc-采落煤炭运至地表时残存瓦斯含量，残存瓦斯含量取2m3/t。
经计算,q采=K1K2K3（Wo－Wc）m/M
=1。
20×1。
053×0.89×（6－2.0）×1.8/1。
8
=4。
50m3/t.
回采工作面相对瓦斯涌出量为4.50m3/t，绝对瓦斯涌出量为7.82m3/min。
2、综掘工作面瓦斯涌出量预测
综合机械化掘进工作面的瓦斯涌出量是由巷道煤壁瓦斯涌出量和掘进落煤瓦斯涌出量两部分组成，与煤层厚度、掘进速度、掘进端头见煤面积等因素有关。
由于二矿瓦斯较低，瓦斯因素不足以决定掘进工作面的风量,综掘工作面瓦斯涌出量按综采工作面瓦斯涌出量的20％估算值来计算风量,综掘掘进面瓦斯绝对涌出量为1。
8m3/min.
第五章：
三水平各时期需风量计算
一、需风量计算原则和方法
为了使三水平主扇选型符合矿井中、长期发展需要，2010年4月份对全矿井进行了通风阻力测定，对三水平挂网前通风困难时期、三水平挂网与己二主扇联合运转时期以及三水平形成系统后困难时期进行了通风网络解算。
矿井通风网络解算风量确定,根据现行《煤矿安全规程》第一百零三条“矿井需要的风量应满足瓦斯、人员呼吸、爆破、温度、风速”之规定，按下列要求分别计算，并选取其中的最大值.
（一）矿井总需风量
按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需风量的总和计算
Q矿=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q备+∑Q它）×K矿通m3/min
式中∑Q采-采煤工作面实际需风量的总和m3/min
∑Q掘-掘进工作面实际需风量的总和m3/min
∑Q硐—硐室实际需风量的总和m3/min
∑Q备—备用工作面实际需风量的总和m3/min
∑Q它—其它巷道实际需风量的和m3/min
K矿通—矿井通风系数,包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素，取1.3-1.5。
（二）采煤工作面需风量（要按照下列4种因素计算,取其最大值）
1、按照瓦斯涌出量计算
Q采＝100×q瓦×K1
Q采—采煤工作面需要风量，m3/min
q瓦—采煤工作面瓦斯绝对涌出量,m3/min
K1—采煤工作面瓦斯涌出不均衡的备用风量系数。
2、按照工作面进风温度计算
采煤工作面应有良好的气候条件。
其进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。
其气温与风速应符合下表：
回采工作面空气温度℃
采煤工作面风速m/s
配风调整系数K温
<20
1。
0
1.00
20~23
1。
0～1.5
1。
00～1.10
23~26
1。
5～1.8
1.10～1.25
26~28
1。
8～2.5
1.25~1。
4
28～30
2.5~3.0
1.4～1.6
采煤工作面的需要风量按照下式计算
Q采=60×V×S×K2
V—采煤工作面风速，从上表中选取
S-采煤工作面有效断面，取最大和最小控顶距的平均值
K2—采煤工作面长度系数，按照下表选取.
采煤工作面长度m
采煤工作面长度风量系数K2
〈15
0.8
50～80
0.9
80～120
1。
0
120～150
1.1
150～180
1.2
〉180
1.3～1。
4
3、按照工作人数计算
Q＝4×N
式中：
4-每人每分钟应共给的最低风量。
N—采煤工作面同时工作人数.
4、按照风速进行验算（按照最低和最高风速验算）Q采应在上述之间：
60×0.25×S〈Q采〈60×4×S
（三）掘进工作面需要风量
要按照如下几种情况计算取其最大值:
1、按照瓦斯涌出量计算
Q掘＝100×q瓦×K1
Q掘—掘进工作面需要风量，m3/min
q瓦—掘进工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min
K1—掘进工作面瓦斯涌出不均衡的备用风量系数，机掘面取K＝1.5～2。
0。
2、按照炸药量计算、
Q掘＝25A
公式中25-使用1公斤炸药的供风量
A—掘进工作面一次起爆所用的最大炸药量。
3、按局部通风机实际吸风量计算需要风量：
岩巷掘进：
Q掘=Q扇．Ii+60×0。
15S（m3/min）
煤巷掘进：
Q掘=Q扇·Ii+60×0。
25S（m3/min）
式中：
Q扇一局部通风机实际吸风量,m3/min.安设局部通风机的巷道中的风量,除了满足局部通风机的吸风量而外，还应保证局部通风机吸入口至掘进工作面回风流之间的风速岩巷不小于O。
15m/s、煤巷和半煤巷不小于O.25m/s，以防止局部通风机吸入循环风和这段距离内风流停滞，造成瓦斯积聚；Ii一掘进工作面同时通风的局部通风机台数.
4、按照工作人员计算
Q掘＝4×N
公式中4—每人每分钟应共给的最低风量.
N—掘进工作面同时工作人数。
5、按照风速验算
岩石巷道按照最低风速验算
Q掘〉60×0.15×S
煤巷与半煤岩巷按照最低风速验算
Q掘>60×0。
25×S
按照最高风速验算
Q掘〉60×4×S
（四）硐室需要风量计算
采区变电所和采区绞车房需风量按照经验取值，一般80～100m3/min，进风温度高于28℃，可选取150m3/min。
二、三水平风井风机挂网初期需风量计算
该时期为三水平风机投入运行后己二风井风机和三水平风井风机联合运转初期，三区四面，即二水平庚一采区、己二采区、庚三采区共布置四个回采面，二水平己一采区、三水平庚一采区尚未投产，此时三水平风机开始挂网运转。
三水平风井风机挂网初期全矿生产布置4个综采工作面、14个掘进工作面、15个机电硐室和其它巷道，需风量:
1、采煤工作面需风量计算
⑴、庚20—21050采面
①按瓦斯涌出量计算：
Q采＝100×q采×K采通，m3/min
式中：
Q采—采煤工作面实际需要的风量，m3/min;
q采-采煤工作面的瓦斯绝对涌出量,根据掘进期间瓦斯涌出量推算,取=9.3m3/min；
K采通—采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,取1。
5;
Q采＝100×9。
3×1.5＝1395m3/min
②按工作面温度计算
Q采＝60×Vc×Sc×Ki，m3/min
式中：
Vc-采煤工作面风速,预测采工作面温度在30℃以上，工作面在加大通风降温的同时，要考虑降温。
查上表工作面风速应在2.5~3.0m/s之间。
取3。
0m/s；
Sc-采煤工作面的平均断面积,7.5m2;
Kc-工作面长度系数，取1。
11；
Q采＝60×3.0×7.5×1.11＝1500m3/min
③按人数计算实际需风量：
Q采＝4×N，m3/min
式中：
N-工作面同时工作的最多人数
Q采＝4×30＝120m3/min
④按风速进行验算：
15×S采≤Q采≤240×S采
式中S采-采煤工作面的平均断面积，综采工作面7。
5m2。
综采工作面：
127.5≤Q采≤2040
根据以上计算，庚20—21050综采工作面配风量1500m3/min，即25m3/s。
⑵、己16-17-22040采面
①按瓦斯涌出量计算:
Q采＝100×q采×K采通，m3/min
式中：
Q采-采煤工作面实际需要的风量,m3/min；
q采—采煤工作面的瓦斯绝对涌出量，根据掘进期间瓦斯涌出量推算，取=0.72m3/min；
K采通—采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取1。
5；
Q采＝100×0.72×1。
5＝108m3/min
②按工作面温度计算
Q采＝60×Vc×Sc×Ki，m3/min
式中：
Vc—采煤工作面风速，预测采工作面温度在28℃左右，工作面在加大通风降温的同时，要考虑降温。
查上表工作面风速应在1.8～2.5m/s之间.取1.8m/s；
Sc-采煤工作面的平均断面积,7.4m2；
Kc—工作面长度系数，取1.0；
Q采＝60×1。
8×7。
4×1.0＝800m3/min
③按人数计算实际需风量:
Q采＝4×N，m3/min
式中：
N—工作面同时工作的最多人数
Q采＝4×30＝120m3/min
④按风速进行验算：
15×S采≤Q采≤240×S采
式中S采——采煤工作面的平均断面积，综采工作面7.4m2。
综采工作面：
111≤Q采≤1776
根据以上计算，己16—17-22040综采工作面配风量800m3/min,即13.33m3/s。
⑶、己16-17-22100采面
①按瓦斯涌出量计算：
Q采＝100×q采×K采通，m3/min
式中：
Q采——采煤工作面实际需要的风量，m3/min；
q采——采煤工作面的瓦斯绝对涌出量，根据掘进期间瓦斯涌出量推算,取=1.68m3/min;
K采通—-采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取1。
5;
Q采＝100×1。
68×1。
5＝252m3/min
②按工作面温度计算
Q采＝60×Vc×Sc×Ki，m3/min
式中：
Vc—采煤工作面风速，预测采工作面温度在28℃以上，工作面在加大通风降温的同时，要考虑降温。
查上表工作面风速应在1。
8～2.5m/s之间。
取1。
8m/s；
Sc—采煤工作面的平均断面积，7.4m2;
Kc-工作面长度系数，取1。
0；
Q采＝60×1。
8×7.4×1。
0＝800m3/min
③按人数计算实际需风量:
Q采＝4×N，m3/min
式中：
N——工作面同时工作的最多人数
Q采＝4×30＝120m3/min
④按风速进行验算：
15×S采≤Q采≤240×S采
式中S采——采煤工作面的平均断面积，综采工作面7。
4m2。
综采工作面:
111≤Q采≤1776
根据以上计算，己16—17—22100综采工作面配风量800m3/min，即13.33m3/s。
⑷、庚20—23090采面
①按瓦斯涌出量计算：
Q采＝100×q采×K采通，m3/min
式中：
Q采—-采煤工作面实际需要的风量,m3/min;
q采—-采煤工作面的瓦斯绝对涌出量，根据掘进期间瓦斯涌出量推算,取=1.44m3/min；
K采通—-采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取1。
5;
Q采＝100×1.44×1.5＝216m3/min
②按工作面温度计算
Q采＝60×Vc×Sc×Ki，m3/min
式中:
Vc-采煤工作面风速,预测采工作面温度在28℃以上，工作面在加大通风降温的同时，要考虑降温.查上表工作面风速应在1。
8～2。
5m/s之间。
取1.8m/s；
Sc—采煤工作面的平均断面积，7.4m2；
Kc—工作面长度系数,取1。
0；
Q采＝
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