矿井通风设计毕业论文Word下载.docx
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矿井需风量按一下计算，取其最大值。
1、按井下同时作业的最多人数计算
Q矿=4NK=4×
（18+66）×
1.15=386.4m3/min
式中Q矿——矿井需风量，m3/min;
N——采煤工作面最多工作的人数
K——矿井通风系数，包括矿井内部漏风和分配不均等因素，采用压入式和中央并列式通风时，可取1.2～1.25，采用对角式或区域式通风时，可取1.10～1.15，上述备用系数在矿井产量T≥0.9MT/a时，取大值。
2、按采煤、掘进、硐室等实际需风量计算
采煤工作面风量计算：
1）、按瓦斯涌出量计算
Q采=100×
Q瓦×
K=100×
5.65×
1.6=904m3/min
式中Q采——采煤工作面所需风量，m3/min;
Q瓦——采煤工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min;
K——采煤工作面瓦斯涌出不均衡系数，机采工作面取1.2～1.6；
2）、按工作面最多人数计算
Q采≥4N=4×
66=264m3/min
3）、按工作面温度计算
采煤工作面要有良好的气候条件，它的温度和风速要符合表1的对应关系
Q采=60V采S采K采=60×
1.5×
8.1×
1.2=874.8m3/min
V采——采煤工作面适宜风速，m/s；
S采——采煤工作面平均有效面积，m2，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算；
K采——采煤工作面适宜风速，按表2选取
表1采煤工作面空气温度与风速对应表
采煤工作面进风温度
（℃）
采煤工作面风速
（m/min）
＜15
15～18
18～20
20～23
23～26
0.3～0.5
0.5～0.8
0.8～0.1
1.0～1.5
1.5～1.8
表2采煤工作面长度风量系数表
采煤工作面长度
（m）
工作面长度风量系数
＜50
50～80
80～120
120～150
150～180
＞180
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3～1.4
4）、按风速验算
按最低风速0.25m/s，验算各采煤工作面的最小风量
Q采≥60×
0.25S采=60×
0.25×
8.1=121.5m3/min
按最大风速4m/s，验算各采煤工作面的最大风量
Q采≤60×
4S采=60×
4×
8.1=1944m3/min
所以该工作面的需风量为904m3/min。
3、掘进工作面风量计算
1）、按瓦斯涌出量计算
Q掘=100×
3.75×
1.4=525m3/min
式中Q掘——掘进工作面所需风量，m3/min;
Q瓦——掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min;
K——掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，炮采工作面取1.4～2.0；
Q掘≥4N=4×
18=72m3/min
N——掘进工作面最多工作的人数
3）、按工作面使用炸药量计算
Q掘=25A掘=25×
4.3=107.5m3/min
式中25——每使用1Kg的炸药量所需风量，m3/min;
A掘——掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量，Kg；
按最低风速0.25m/s，验算各掘进工作面的最小风量
Q掘≥60×
0.25S掘=60×
8.5=127.5m3/min
按最大风速4m/s，验算各掘进工作面的最大风量
Q掘≤60×
4S掘=60×
8.5=2040m3/min
所以该工作面的需风量为525m3/min。
5）、局部通风机选型计算
5.1风筒的选择
通风长度200～500米，宜选用直径500mm的风筒；
5.2确定局部通风机的工作参数
以掘进工作面计算需要风量Q掘和巷道设计最大供风距离，计算局部通风机需要吸风量。
Q吸1=Q掘+（1-P百）m
式中:
Q吸1——局部通风机需要的吸风量，m3/min；
Q掘——掘进工作面需要风量，m3/min；
（按以上计算取其中最大值）；
m——独头通风百米长度指数（即通风长度为100，200，300…500米时，m=1，2，3，4，…5），因最大通风长度为226米，所以取3；
P百——风筒百米漏风率；
Q吸1=Q掘+（1-P百）m=525+0.03×
226＝531.78m3/min
5.2安装局部通风机巷道风量计算
按照《煤矿安全规程》规定：
局部通风机安装地点到回风口间，巷道的最低风速，岩巷不得低于0.15m/s，煤巷不得低于0.25m/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。
计算公式为：
煤巷：
Q掘全=Q吸1+15S
式中：
Q掘全——全风压供给掘进工作面的风量，m3/min；
Q吸1——选定局部通风机供给工作面的最大吸风量，m3/min；
S——局部通风机安装地点的巷道断面，m2。
Q掘全=Q吸1+15S=531+15×
8.5=658.5m3/min
通过以上计算巷道供给局部通风机的风量不少于658.5m3/min。
6、硐室需风量计算
采区变电所供风量一般为60～80m3/min，采区绞车房供风量一般为60～120m3/min，火药库供风量为Q炸=4V/60，V为火药库容积。
7、矿井总需风量
容易时期
Q总=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐）K=（904+658.5+300）×
1.2=2235m3/min
困难时期
Q总=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐）K=（904+904/2+658.5+300）×
1.2=2778.12m3/min
式中Q总——采区总风量，m3/min；
∑Q采——采煤工作面风量之和，m3/min；
∑Q掘——掘进工作面风量之和，m3/min；
∑Q硐——独立通风硐室风量之和，m3/min；
K——矿井风量系数，一般取1.20～1.25；
8、风量分配
如果矿井的总供风量是按井下工作最多人数计算的，或是按照瓦斯或二氧化碳涌出量计算的，即没有对矿井内各工作面所需风量计算，则应对矿井的总供风量进行分配。
矿井总风量确定以后，分配到各地点的风量，应不得低于所计算的需风量，所有巷道都应分配一定的风量，分配后的风量，应保证井下各处瓦斯及有害气体浓度、风速符合《规程》有关规定。
9、风速验算
所求出的风量，需按井巷、采掘工作面的设计断面求出风速，并符合《规程》相关规定，对不符合规定的巷道要进行风量调节。
第三节通风阻力和总风阻
一、通风阻力的计算
通风阻力对矿井主要通风机工况点进行调整的重要参数之一，也是通风系统设计的主要内容之一。
通风阻力可以根据通风系统网路结构，选择一条风量最大、路线最长的串联风路进行计算。
1、计算摩擦阻力
h摩=ɑLUQ2/S3，Pa
式中h摩——风路中某段巷道的摩擦阻力，Pa；
ɑ——巷道摩擦阻力系数，kg/m8或N
L——巷道的长度，m；
U——巷道的周长，m；
Q——巷道中的风量，m3/s；
S——巷道断面，m2；
计算时，应将计算的参数的计算结果填入下表，将整个通风系统路线中各段巷道的摩擦阻力加起来，就是矿井的摩擦总阻力∑h摩。
井巷通风总阻力计算表
巷道
各段
序号
巷
道
名
称
支护
形
式
NS2/m4
巷道参数
R
（NS2/m8）
风量Q
（m3/s）
h摩
（pa）
V
（m/s）
L
U
S
（m2）
S3
（m6）
容
易
时
期
1~2
副井
砼
100
350
18.84
28.26
22569.22
0.0029
37.25
4.02
1.32
2~3
主石门
砌碹
38
270
12.79
11.1
1367.63
0.0096
13.32
3.36
3~4
大巷
锚喷
50
2600
0.12
166.51
4~5
南五运输上山
梯形工钢
209
141
12.26
10.2
1061.21
0.034
21.95
16.38
2.15
5~6
170
12.6
0.042
10.98
5.06
1.08
6~7
21051运输巷
工字钢
1350
11.20
8.5
614.13
0.51
15.07
115.82
1.77
7~8
采煤面
液压支架
160
10.93
8.1
531.44
0.115
26.12
1.86
8~9
21051回风巷
134
0.329
74.72
9~10
回风石门
30
0.003
4.16
3.65
10~11
回风井
砼
245
15.70
19.6
7529.54
0.005
6.94
1.90
局部阻力
合计
433.06
困
难
46.3
6.22
1.64
20.58
4.17
650
257.24
南一运输上山
125
0.03
37.03
41.14
3.63
0.039
26.05
26.47
2.55
9.54
1.48
21011运输平巷
1320
0.5
113.55
21011回风平巷
0.322
73.13
总回风巷
0.15
321.55
4.54
11~12
6.43
12~13
10.72
2.36
局部阻力
912.68
2、矿井总阻力
h总=K局×
∑h摩
式中K局——局部阻力系数，一般K局=1.1～1.15。
容易时期h总=1.15×
433.06=498.01Pa
困难时期h总=1.15×
912.68=1049.58Pa
二、计算总风阻
R=h总/Q2总
式中R——矿井总风阻，NS2/M8；
h总——矿井通风总阻力，Pa；
Q总——矿井总风量，m3/s；
容易时期R=498.01÷
37.25=13.37NS2/m8
困难时期R=1049.58÷
46.3=22.67NS2/m8
第四章选择矿井通风设备
1、主要通风机的选选择及附属装置
1.1主要通风机参数
1）、静压
矿井进、出风井的空气柱的容重差以及高度差和其他自然因素所形成的压力成为自然风压，它对矿井风机的工况点会产生一定的影响，因此设计中应烤炉自然风雅对风机的影响。
（进、出风井井口标高差在150m以上或进出井井口标高相同但井深在400m以上时，应计算矿井自然风压）
ho=ΔpgH
Δp—进风井筒与出风井筒空气平均密度差，kg/m3见表8.1
H—井筒深度，m0
空气平均浓度8.1
季节
进风井筒
（kg/m3）
出风井筒
冬
1.28
1.20
夏
1.24
冬季ho=ΔpgH=0.08×
9.8×
350=274.4Pa
夏季ho=ΔpgH=0.04×
350=137.2Pa
2）风阻
通风记得工作风阻，由下式计算：
Rf易=hf易/q2f=498.01÷
Rf难=hf难/q2f=1049.58÷
3）通风机工作风量
考虑到外部漏风，通过主要通风机的风量QF必须大于通过风井的风量，
对于抽出式
Qf=1.05Q
Qf——主要通风机工作风量；
Q——矿井所需总风量；
1.05——漏风系数。
困难时期风量的确定。
计算矿井风量:
容易时期：
Qf=1.05×
37.25×
60=2346.8m3/min
困难时期：
46.3×
60=2916.9m3/min
（2）通风机的选择
首先根据Qr,hrs易和hrs难在风机特性曲线上初选能满足要求且通风机效率不小于0.6的通风机（目前，高效风机一般都应高于0.7），实际风压不高于最高风压90%
经过比较，根据矿井总阻力和矿井总风量，确定XX型轴流式风机作矿井主要通风机。
算选通风机的特性曲线见图4-8所示；
表8.2XX型轴流式风机参数表
参数时期
转数
r/min
叶片安装角
（o）
风量m3/s
风压kpa
输入功率
kw
效率η
理论
实际
640
40°
/32°
39.11
42
498
501
38.26
65%
720
49°
/41°
48.62
57
1049.6
1103
82.22
70%
XX轴流式风机装置特性曲线取下图
（3）电机选型
按通风容易时期和困难时期分别计算出通风机的轴功率Nso,即电动机的轴功率。
N局=QfH局/1000η=39.11×
498.01÷
1000÷
0.65=29.97KW
N难=QfH难/1000η=48.62×
1049.58÷
0.7=72.89KW
若N局/N难≥0.6，可只选一台电动机，否则要两台。
电动机的功率为
Ne=N难Ke/（ηeηtr）
其中Ke—电动机容量备用系数，取1.1—1.2:
；
ηe—电动机效率，取0.9-0.94（大型电动机取较高值）
ηtr—传动效率，电动机与通风机直连时，取1；
皮带传动时，为5,。
通风容易时期
Ne=N局Ke/（ηeηtr）=29.97×
1.2÷
0.94÷
1=38.26KW
通风困难时期
Ne=N难Ke/（ηeηtr）=72.89×
1=82.22KW
所以：
N易/N难≤38.26÷
82.22=0.46
因此需要选两台电动机，电动机的功率，取Ke=1.2，ηe=0.92，ηtr=1，得
Nε=82.22KW
第五章概算矿井通风费用
矿井通风费用是通风设计和管理的重要经济指标，一般用吨煤通风成本，即矿井每产一吨煤的通风总费用表示。
它包括吨煤通风电费和通风设备折旧费、材料消耗费、工作人员工资、专用通风巷道折旧与维护费、仪表购置和维修费等其他通风费用。
1、吨煤通风电费
吨煤通风电费为主要通风机年耗电费及井下辅助通风机、局部通风机电费之和除以年产量。
可用下式计算：
Wo=（E+EA）*D/T=118.8÷
90=1.32元/吨煤
式中Wo——吨煤通风电费，元/t
E——主要通风机年耗电量，kW•h/a；
EA——局部通风机和辅助通风机的年耗电量，kW•h/a；
D——电价，元/kW•h；
二、其它吨煤通风费用
1、设备折旧费
通风设备折旧费与设备数量、成本及服务年限有关，
吨煤通风设备折旧费W1用下式计算：
W1=G1+G2/T=0.0192+0.025=0.0442元/吨煤
设备费运转及安装费总计基本设资折旧费
（G1）大修理折旧费
（G2）基本投资折旧费
2、材料消耗费
吨煤通风材料消耗费W2按下式计算：
W2=C/T=0.54
式中C——通风材料消耗总费用（包括各种通风构筑物的材料费、通风机和电动机润滑油料费等），元/a。
3、通风工作人员工资费
吨煤通风工作人员工资费用W3按下式计算：
W3=A/T=0.31
式中A——矿井通风工作人员每年工资总额，元/a。
4、专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费
折算至吨煤的费用为W4（元/t）。
5、通风仪表购置费和维修费
吨煤通风仪表购置费和维修费为W5（元/t）。
吨煤通风成本（W）按下式计算：
W=W0+W1+W2+W3+W4+W5=1.32+0.0442+0.54+0.31+0.48+0.64=3.33元/t
通风系统评价
本矿采用两翼对角抽出式通风,设计风井在整个服务年限内通风阻力较小,风机运转平稳,通风都比较容易,吨煤通风成本低,比较经济,所选用的轴流式风机效率高,电耗少,用风机反转反风安全可靠.每个采区工作面都有独立的通风系统,通风系统较为简单.
通风安全设施:
主要有风门、调节风窗、密闭、隔爆水棚、回风井井口防爆门等
矿井采掘工作面独立通风，井下硐室实现独立通风。
矿井按规程进行反风试验和反风演习，符合煤矿安全规程要求。
综上所述，矿井通风系统简单、合理、稳定，通风方式合理，配风满足要求，通风设施齐全有效，抗灾能力强。
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