矿井通风设计论文毕设论文Word文档格式.docx

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通风容易时期通风22

附图3：

通风困难时期通风系统23

附图4：

通风困难时期通风网络图24

前言

矿井通风课程设计是本课程学习的最后一个实践教学环节。

通过课程设计，学生对所学的理论知识经行一个系统的总结，并结合实际条件加以运用，以巩固和扩大所学的理论知识，巩固和发展学生的运算和绘图的工程能力，培养和提高大学生分析和理解的能力，丰富学生的安全生产实际知识，并进一步培养和锻炼学生热爱劳动、善于理论联系实际、尊重科学和实践的良好思想作风。

课程设计的目的包括：

（1）巩固和加深专业知识的理解，提高综合运用所学知识的能力。

（2）根据需要选学参考书籍，查阅相关文献资料，学会分析和解决问题的方法。

（3）了解与本课程有关的工程技术规范，能按照设计任务书的要求，编写设计说明书，绘制技术图表等。

（4）培养严肃，认真的工作学风和科学态度。

（5）应使学生了解课程设计工作的基本步骤和流程，初步具备运用所学知识解决实际问题的能力，重点掌握设计工作的基本程序和实施方法。

第一章设计依据

一、矿井概况

煤层地质概况：

单一煤层，倾角25˚，煤层厚2.5m，属于瓦斯矿井，二氧化碳涌出量很小，煤尘有爆炸危险，涌水量不大。

井田范围：

设计第一水平深度380m，走向长度7200m，双翼开采，每翼长3600m。

矿井生产能力：

设计年产量为120万吨，矿井第一水平服务年限为23年。

矿井开拓与开采：

用竖井主要石门开拓，在底板开岩石平巷，其开拓系统如图1所示。

拟采用两翼对角式通风，在NO3、NO4两采区中央上部边界开回风井，其采区划分见图2。

采区巷道布置见图3，全矿井有两个采区同时生产，每个采区各布置一个综采工作面，均采用国产ZY-3，4柱式支撑掩护式支架。

为了保证生产的接续，矿井含一个备用回采工作面，为准备采煤有四条煤巷掘进，掘进工作面不与采煤工作面串联通风。

井下需要独立供风的硐室有：

大型火药库、水仓、变电所各一个、绞车房两个，不考虑自然风压对矿井通风的影响。

井下同时最多人数为180人。

单个采煤工作面绝对瓦斯涌出量3.6m3/min，采煤工作面的最多人数为40人，进风流温度t=21˚c。

掘进工作面最多人数为15人，一次使用炸药量8kg，单个掘进工作面瓦斯绝对涌出量为1.6m³

/min。

二、井巷尺寸及支护参数

表1井巷尺寸及其支护情况

节点序号

巷道名称

支护形式

L/m

S/m2

1--2

副井

两个罐笼，有梯子间风井直径D=5米

380

2--3

主运石门

三心拱，混凝土碹，壁面抹浆

240

9.5

3—4

160

4—5

主要运输大巷

三心拱，混凝土碹，壁面不抹浆

900

8.0

5--6

运输机上山

梯形工字钢d=18厘米，Δ=5

330

7.0

6--7

180

7--8

运输机顺槽

梯形工字钢d=16厘米，Δ=5

870

4.8

8--9

采煤工作面

采高2.5米，控顶距3~4米，综采，支撑掩护支架

150

8.8

9--10

回风顺槽

10--11

回风上山

50

11--12

回风巷

2700

12--13

混凝土（不平滑），风井直径D=4米

70

第二章矿井及采区通风系统

择合理的通风方法、风筒类型与直径，计算局部通风阻力、选择通风机及掘进通风安全技术措施、装备。

根据此矿井为煤层走向大于4km，属于瓦斯矿井，煤尘有爆炸危险，涌水量不大，采用两翼对角式通风方式。

该通风方式与其他相比，风流在井下的流动线路是直向式，风流线路段，阻力小。

内部漏风少，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。

其不利因素有井筒安全煤矿主压煤较多，初期投资大，投产较晚。

一、采区通风方式

上（下）山至少要有两条；

对生产能力大的采区可有3条或4条上山。

1、轨道上山进风，运输机上山回风

2、运输机上山进风、轨道上山回风

比较：

轨道上山进风，新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热影响，输送机上山进风，运输过程中所释放的瓦斯，可使进风流的瓦斯和煤尘浓度增大，影响工作面的安全卫生条件。

综上所述，采用运输机上山回风、轨道上山进风。

二、采煤工作面的通风方式

采煤工作面采用U型通风，用运输巷进风，回风巷回风，这样布置有利于在回风巷中布置轨道，在运输巷中铺设动力电缆，这样布置符合《煤矿安全规程》中的回风巷中不能布置动力电缆的规定。

上行风与下行风是指进风流方向与采煤工作面的关系而言。

当采煤工作面进风巷道水平低于回风巷时，采煤工作面的风流沿倾斜向上流动，称上行通风，否则是下行通风。

优缺点：

１、下行风的方向与瓦斯自然流向相反，二者易于混合且不易出现瓦斯分层流动和局部积存的现象。

２、上行风比下行风工作面的气温要高。

３、下行风比上行风所需要的机械风压要大；

４、下行风在起火地点瓦斯爆炸的可能性比上行风要大。

综上所述，根据工作面实际情况采用上行通风。

三、主扇的工作方法

主扇的工作方法主要有三种：

压入式、抽出式和压抽混合式。

1、压入式：

就是将风机安装在进风井口附近，在风机的作用下，风流由进风井压入，风流经过各用风地点后由出风井排出地面。

这种通风方法叫压人式通风。

整个通风系统在压入式主扇作用下，形成高于当地大气压的正压状态。

在进风段，由于风量集中，造成较高的压力梯度，外部漏风较大。

在需风段和回风段，由于风路多，风流分散，压力梯度较小，而受自然风流的干扰而发生风流反向。

压入式通风系统的风门等风流控制设施均安设在进风段，由于运输、行人频繁，不易管理，漏风大。

由专用进风井压入式通风，风流不受污染，风质好，主提升井处于回风状态（漏风），对寒冷地区冬季提升井防冻有利。

压入式通风适合在下列条件下采用：

（一）回采过程中回风系统易受破坏，难以维护；

（二）矿井有专用进风井巷，能将新鲜风流直接送往作业地点；

（三）靠近地表开采，或采用崩落法开采，覆盖岩层透气性好；

（四）矿石或围岩含放射性元素，有氡及氡子体析出。

2、抽出式：

就是将风机安装在出风井口附近，风机工作时将污浊风流抽出地面，新鲜风流则由进风井流人并流经各用风地点。

这种通风方法叫抽出式通风。

整个通风系统在抽出式主扇的作用下，形成低于当地大气压的负压状态。

回风段风量集中，有较高的压力梯度；

在进风段和需风段，由于风流分散，压力梯度较小。

回风段压力梯度高，使作业面的污浊风流迅速向回风道集中，烟尘不易向其他巷道扩散，排出速度快。

此外，由于风流调控设施均安装于回风道中，不妨碍运输、行人，管理方便，控制可靠。

抽出式通风的缺点是，当回风系统不严密时，容易造成短路吸风，特别是当采用崩落法开采，地表有塌陷区与采空区相连通的情况下更为严重。

采用抽出式通风系统各矿的时间经验表明，在回风道上部建立严密的隔离层，将回风系统与上部采空区隔开，防止短路吸风，是保证抽出式通风发挥良好作用的重要条件。

抽出式通风的另一个特点是，作业面和进风系统负压较低，易受自然风压影响出现风流反向，造成井下风流紊乱。

抽出式通风使主要提升井处于进风状态，风流易受污染。

寒冷地区的矿山还应考虑冬季提升井防冻。

一般来说，只要能够维护一个完整的回风系统，使之在回采过程中不致遭到破坏，采用抽出式通风比较有利。

我国金属矿山大部分采用抽出式通风。

3、压抽混合式：

就是压入式和抽出式两种通风方式的联合运用，兼有压入式和抽出式两者的优点，其中压入式向工作面提供新风，抽出时从工作面排出污风。

在进风段和回风段均利用主扇控制风流，使整个通风系统在较高的压力梯度作用下，驱使风流沿指定路线流动，故排烟快，漏风少，也不易受自然风流干扰而造成风流反向。

这种通风方式兼压入式和抽出式两种通风方式的优点，是提高矿井通风效果的重要途径。

当然，压抽混合式通风所需通风设备多，管理较复杂。

在下述条件下可采用压抽混合式：

（一）采矿作业区与地面塌陷区相沟通，采用压抽混合式可平衡风压，控制漏风量；

（二）有自然发火危险的矿山，为防止大量风流漏入采空区引起发火，可采用压抽混合式；

（三）利用地层的调温作用解决提升井防冻的矿井，可在预热区安设压入式扇风机送风，与抽出式主扇相配合，形成压抽混合式。

综上比较，此处采用抽出式工作方法。

第三章矿井总风量和各用风地点风量

一、矿井总风量计算

1、对设计矿井的风量，可按两种情况分别计算：

一种是新矿区无邻近矿井通风资料可参考时，矿井需要风量应按设计中井下同时工作的最多人数和按吨煤瓦斯涌出量的不同的吨煤供风量计算，并取其中最大值。

在矿井设计中吨煤瓦斯涌出量的计算，根据在地质勘探时测定煤层瓦斯含量，结合矿井地质条件和开采条件计算出吨煤瓦斯涌出量，再计算矿井需风量。

另一种是依据邻近生产矿井的有关资料，按生产矿井的风量计算方法进行。

其原则是：

矿井的供风量应保证符合矿井安全生产的要求，使风流中瓦斯、二氧化碳、氢气和其它有害气体的浓度以及风速、气温等必须符合《规程》有关规定。

创造良好的劳动环境，以利于生产的发展。

课程设计是在收集实习矿井资料基础上进行的，故可按此种方法计算矿井风量。

即按生产矿井实际资料，分别计算设计矿井采煤工作面、掘进工作面、硐室等所需风量，得出全矿井需风量。

2、矿井风量计算原则

矿井需风量，按下列要求分别计算，并采取其中最大值。

（1）按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟供给量不得少于4m3；

（2）按采煤掘进硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。

3、矿井需风量计算

（1）采煤工作面需风量计算

按瓦斯涌出量计算

Qw=100×

Qgw×

kgw=100×

3.6×

1.2=432m3/min=7.2m3/s

式中：

Qw——采煤工作面需要风量，m3/s；

Qgw——采煤工作面绝对瓦斯涌出量，m3/s；

kgw——采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比，生产矿井可根据各个工作面正常生产时，至少进行5昼夜的观测，得出5个比值，取其最大值。

此处取1.2。

按工作面进风流温度计算

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表2的要求。

表2采煤工作面空气温度与风速对应表

采煤工作面进风流气温/℃

采煤工作面风速/m•s-1

<

15

0.3～0.5

15～18

0.5～0.8

18～20

0.8～1.0

20～23

1.0～1.5

23～26

1.5～1.8

采煤工作面的需要风量计算：

Qw=60×

vw×

Sw×

kw=60×

1.0×

8.8×

1.0=528m3/min=8.8m3/s

vw——采煤工作面适宜风速m/s；

Sw——采煤工作面有效通风断面，m3；

Kw——工作面长度系数，按表3选取。

根据以上计算，采煤工