新阳煤业矿井通风方案设计书Word格式.docx

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通到地面的2个安全出口和2个水平间的安全出口，都必须有便于行人的设施（台阶和梯子间等）。

2、风井位置要在洪水位标高以上（大中型矿井考虑百年一遇、小型矿井考虑50年一遇），进风井口须避免污染空气进入，距有害气体源的地点不得小于500m。

井口工程地质及井筒施工地质条件简单，占地少、压煤少、交通方便、便于施工。

3、箕斗提升井一般不应兼作进风井或回风井。

如果井上、下装卸载装置和井塔有完善的封闭措施，其漏风率不得超过15%，并有可靠的防尘措施，箕斗井可以兼作回风井；

若井筒中风速不超过6m/s，有可靠的降尘措施，保证粉尘浓度符合工业卫生标准，箕斗井可以兼作进风井。

胶带输送机斜井一般不得兼作风井。

如果胶带输送机斜井中的风速不超过6m/s，并装有甲烷断电仪，可以兼作回风井。

4、所有矿井都要采用机械式通风，主要通风机必须安装在地面；

新建矿井不宜在同一井口选用几台主要通风机联合运转。

5、不宜把两个可以独立通风的矿井合并为一个系统，若有几个出风井，则自采区到各个出风井的风流需保持独立，各工作面的回风在进入采区回风道之前、各采区的回风在进入回风水平之前都不能任意贯通；

下水平的回风流和上水平的进风流必须严格隔开；

条件允许时要尽量使总进风早分开，总回风晚汇合。

6、采用分区式（多台主要通风机）通风时，为了保证联合运转的稳定性，总进风道的断面不宜过小，尽可能减少公共风路的风阻；

各分区主要通风机的回风流（中央主要通风机）每一翼的回风流都必须严格隔开。

7、尽可能降低通风阻力，尽量采用并联通风，并使主要并联风路的风压接近相等，以避免过多的风量调节，尽可能利用旧巷道通风。

8、尽可能避免设置大量风桥、风门或采用容易引起大量漏风的通风系统。

9、井下爆炸材料库必须有单独的进风流，回风必须引进矿井主要回风道，井下充电硐室必须独立通风，回风流应引入回风巷，采区变电所必须有独立的通风系统。

二、矿井通风系统的方案比较及选定

矿井通风方法是指主要通风机对矿井供风的工作方法。

按主要通风机的安装位置不同，分为抽出式、压入式及混合式三种。

抽出式通风是将矿井住通风机安装在出风井一侧的地面上，新风经进风井流到井下各用风地点后，污风再通过风机排出地表的一种矿井通风方法。

抽出式通风的特点是：

在矿井主要通风机的作用下，矿内空气处于当地大气压的负压状态，该矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从地面漏入井内，抽出式通风矿井在主要进风巷无需安设风门，便于运输、行人和通风管理。

在煤与瓦斯突出矿井采用抽出式通风，若主要通风机因故停止运转，井下风流压力提高，在短时间内可以防止瓦斯从采空区涌出比较安全。

我矿在2012年11月经河南理工大学鉴定为煤与瓦斯突出矿井，因此根据《煤矿作业规程》规定煤与瓦斯突出矿井必须采用抽出式通风方法，故我矿的通风方法为抽出式。

矿井通风方式是指矿井进风井与回风井的布置方式。

按进、回风井的位置不同，分为中央式、对角式、区域式、混合式四种。

本矿井田走向长度为1.2km，煤层倾角16°

，埋藏浅，瓦斯较大比较严重。

中央式是进、回风井均位于井田走向中央。

按进、回风井沿倾斜方向相对位置的不同，又可分为中央并列式和中央边界式两种。

中央并列式进、回风井均并列布置在井田走向和倾斜方向的中央；

中央边界式进风井仍布置在井田走向和倾斜方向的中央，回风井大致布置在井田上部边界沿走向的中央，回风井的井底标高高于进风井的井底标高。

中央并列式：

优点：

初期开拓工程小，投资少，投产快；

地面建筑集中，便于管理；

两个井筒集中，便于开掘和井筒延伸；

井筒安全煤柱少，易于实现矿井反风。

缺点：

矿井通风路线是折返式，风路较长，阻力较大，特别是当井田走向很长时，边远采区与中央采区风阻相差悬殊，边远采区可能可能因此风量不足；

由于进、回风井距离近，井底漏风较大，容易造成风流短路；

安全出口少只有2个；

工业广场受主要通风机噪声影响和回风风流的污染；

适用条件：

井田走向长度小于4km，煤层倾角大，埋藏深，瓦斯与自然发火都不严重的矿井。

中央边界式：

安全性好；

通风阻力比中央并列式小，矿井内部漏风较少，有利于瓦斯和自发火的管理；

工业广场不受主要通风机噪音的影响和回风流的污染。

增加一个风井场地，占地和压煤较多；

风流在井下的的流动路线为折返式，风流路线长，通风阻力大。

井田走向长度小于4km，煤层倾角小，埋藏浅，瓦斯与自然发火都比较严重的矿井。

第二节矿井总风量的计算和分配

矿井需风量应按照“由里往外”的计算原则，由采、掘工作面、硐室和其他用风地点的实际最大需风量总和、再考虑一定的备用风量系数后，计算出矿井的总风量。

一、矿井需风量的计算规定

1、按该用风地点同时工作的最多人数计算，每人供给风量不少于4m3/min；

2、按该用风地点风流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害气体浓度，风速以及温度等都符合《规程》的有关规定分别计算，取其最大值；

二、矿井需风量的计算方法

矿井各地点所需风量按以下方法进行计算，并取其最大值。

一、按井下同时工作的最多人数计算

Q矿＝4NK即Q矿＝4×

200×

1.15＝920

式中:

Q矿---矿井总需风量，m3/min；

N---井下同时工作的最多人数，人；

4---每人每分钟供风标准，m3/min；

K---矿井通风系数，包括矿井内部漏风和分配不均匀等因素。

采用压入式和中央并列式通风时，可取1.20-1.25；

采用中央分列式或混合式通风时，可取1.15-1.20；

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时取小值；

T≤0.9Mt/a时取大值；

二、按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算

（1）、11030采煤工作面所需风量计算

采煤工作面的需风量按下列因素分别计算，并取其最大值。

①按工作面的瓦斯（二氧化碳）涌出量计算

Q采＝100Q瓦K瓦即Q采＝100×

3.24×

2＝648

Q采---采煤工作面需风量，m3/min；

Q瓦---采煤工作面瓦斯（二氧化碳）绝对涌出量，m3/min；

K瓦---采煤工作面瓦斯（二氧化碳）涌出量不均匀的备用风量系数，，即该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值和最小值之比。

通常，机采工作面可取1.2-1.6；

炮采工作面可取1.4-2.0；

水采工作面可取2.0-3.0。

生产矿井可根据各个工作面正常生产条件时，至少进行五昼夜的观测，得出五个比值，取其最大值。

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。

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）

＜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

0.8

50-80

0.9

80-120

1.0

120-150

1.1

150-180

1.2

＞180

1.30-1.40

采煤工作面的需风量：

Q采＝60V采S采K采，m3/min

即Q采＝60×

0.8×

5.4×

1.40＝362.88

V采---采煤工作面适宜风速m/s，按表选取；

S采---采煤工作面平均有效断面积㎡，按最大和最小控顶有效断面积的平均值计算；

K采---采煤工作面长度风量系数，按表选取；

③按炸药使用量计算：

Q采＝25A采，m3/min即Q采＝25×

10＝250

25---每使用1Kg炸药的供风量，m3/min；

A采---采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，Kg；

④按工作面作业人数计算：

Q采＝4N采，m3/min即Q采＝4×

40＝160

4---每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；

N采---采煤工作面同时工作的最多人数，人；

⑤按风速验算：

按采煤工作面最低允许风速验算的最小风量：

Q采≥60×

0.25×

S采即Q采≥81

Q采≤60×

4.0×

S采即Q采≤1296

81≤Q采≤1296即81≤648≤1296

按规定要求按采煤工作面瓦斯（二氧化碳）、风速、温度、人员、炸药量进行计算验算，得出11030采煤工作面实际需风量为648m3/min。

（2）、掘进工作面所需风量计算

煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面的需风量，应按下列因素分别计算，并取其最大值；

（轨道下山、运输下山、回风下山三个掘进头）；

①按掘进工作面的瓦斯（二氧化碳）涌出量计算

1.8＝584

Q掘---掘进工作面实际需风量，m3/min；

Q瓦---掘进工作面平均绝对瓦斯（二氧化碳）涌出量，m3/min；

K掘---掘进工作面瓦斯（二氧化碳）涌出量不均匀的备用风量系数，即该掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量与平均绝对瓦斯涌出量之比。

通常，机掘工作面可取1.5-2.0；

炮采工作面可取1.8-2.0；

②按炸药使用量计算：

Q掘＝25A掘，m3/min即Q采＝25×

A掘---掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量，Kg；

③按局部通风机吸风量计算：

Q掘＝Q通IK通，m3/min即Q掘＝160×

1×

1.3＝208

Q通---掘进工作面局部通风机额定风量，m3/min；

I---掘进工作面同时运转的局部通风机台数，台；

K通---防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，，一般取1.2-1.3，进风巷中无瓦斯涌出时取1.2，有瓦斯涌出时取1.3；

Q掘＝4N掘，m3/min即Q掘＝4×

30＝120

N掘---掘进工作面同时工作的最多人数，人；

岩巷掘进工作面的风量应满足：

60×

0.15×

S掘≤Q掘≤60×

4×

S掘

煤巷、半煤岩巷掘进工作面的风量应满足

即183≤584≤2928

按规定要求按掘进工作面瓦斯（二氧化碳）、风速、温度、人员、炸药量进行计算及验算，得出掘进工作面实际需风量为584m3/min。

（矿井共皮带下山、轨道下山、回风下山三个掘进头，故掘进工作面需风量为1752m3/min）。

（3）、机电硐室所需风量计算

按硐室中运行的机电设备发热量计算：

Q硐＝3600×

θ∑p＝

60ρCp△t

式中：

∑p---机电硐室中运转的电动机（变压器）总功率（按全年中最大值计算）KW；

θ---机电硐室发热系数，可依据实测，由机电硐室内机械设备运转时的实际发热量转换为相当于电气设备容量作无用功的系数确定，也可按下表选取；

ρ---空气密度，一般取ρ＝1.2Kg/m3；

Cp---空气的定压比热，一般可取Cp＝1.000KJ/（Kg.K）

△t---机电硐室进、回风流的温差，℃；

3600---热功当量，1KW.h＝3600KJ；

矿井副井底临近处有一中央变电所根据经验值可配100m3/min；

中部有一较小的采区中部配电点，按经验值配电点需风量为60m3/min；

机电硐室发热系数（θ）表

机电硐室名称

发热系数（θ）

空气压缩机房

0.15～0.23

水泵房

0.01～0.04

变电所、绞车房

0.02～0.04

采区小型机电硐室，可按经验值确定风量。

一般为60m3/min～80m3/min；

（4）、其他巷道需风量计算

井下其他巷道的需风量，应根据巷道的瓦斯（二氧化碳）涌出量和风速分别计算，并取其中的最大值。

①按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算

Q其他＝133Q瓦其他K其他，m3/min

即Q其他＝133×

1.3＝561

或Q其他＝（Q采﹢Q掘﹢Q硐）×

5%

即Q其他＝（648﹢1752﹢160）×

5%＝128

Q其他---其他巷道需风量m3/min；

Q瓦其他---用风巷道的绝对瓦斯（二氧化碳）涌出量m3/min；

K其他---其他巷道因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，一般取K其他＝1.1～1.3

②按最低风速验算：

Q其他≥60×

0.25S，m3/min；

即561≥183m3/min；

S---井巷净断面积㎡；

按规定计算并验算后其他用风巷道需风量128m3/min；

新建矿井，其他用风巷道的总需风量难以计算时，也可按采煤、掘进、硐室的需风量总和的3%～5%估算。

（5）、矿井总风量计算

矿井总进风量应按采煤、掘进、独立通风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其他）×

K，m3/min；

Q矿＝（648+1752+160+128）×

1.20＝3226

∑Q采---采煤工作面、备用工作面需风量之和，m3/min；

∑Q掘---掘进工作面需风量之和，m3/min；

∑Q硐---独立通风硐室需风量之和，m3/min；

∑Q其他---其他用风地点需风量之和，m3/min；

K---矿井通风系数。

当采用压入式或中央并列式通风时，K＝1.20～1.25；

当采用中央分列式或混合式通风时，K＝1.15～1.20；

当采用对角式或区域式通风时，K＝1.10～1.15；

上述备用系数在矿井年产量T≥0.9Mt时，取小值；

T＜0.9Mt时，取大值。

三、矿井需风量的计算规定

（一）、分配的原则

矿井总风量确定后，分配到各用风地点的风量，应不得低于其计算的需风量；

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、风速等满足《规程》的各项要求。

（二）、分配的方法

首先按照采区布置图，对各采煤、掘进工作面、独立回风硐室按其需风量配给风量，余下的风量按采区产量、采掘工作面数目、硐室数目等分配到各采区，再按一定比例分配到其他用风地点，用以维护巷道和保证行人安全。

风量分配后，应对井下各通风巷道的风速进行验算，使其符合《规程》对风速的要求。

第三节计算矿井通风阻力

一、矿井通风总阻力的计算原则

（1）、如果矿井服务年限不长（10～20年），选择达到设计产量后通风容易和困难两个时期分别计算其通风阻力，若服务年限较长（30～50年），只计算前15～25年通风容易和困难两个时期的通风阻力；

为此，必须先绘制出这两个时期的通风网络图；

（2）、通风容易和通风困难两个时期总阻力的计算，应沿着这两个时期的的最大通风阻力风路，分别计算各段井巷的通风阻力，然后累加起来，作为这两个时期的矿井通风总阻力；

最大通风阻力风路可根据风量和巷道参数（断面积、长度等）直接判断确定，不能直接确定时，应选几条可能最大的路线进行计算比较；

（3）、矿井通风总阻力不应超过2940Pa；

（4）、矿井井巷的局部阻力，新建矿井（包括扩建矿井独立通风的扩建区）宜按井巷摩擦阻力的10%计算，扩建矿井宜按井巷摩擦阻力的15%计算；

二、矿井通风总阻力的计算方法

沿矿井通风容易和通风困难两个时期通风阻力最大的风路（入风井口到风硐之前），分别用下式计算各段井巷的摩擦阻力；

h摩＝（aLU/S3）Q2，Pa

a值可以从附录一中查得，或选用相似矿井的实测数据。

a---井筒摩擦阻力系数N.S2/m4；

L---井巷长度，m；

S---井巷净断面积，m2；

Q2---通风井巷的风量，m3/s；

U---井巷周界，m；

将各段井巷的摩擦阻力累加后并乘以考虑局部阻力的系数即为两个时期的井巷通风总阻力。

h阻难＝（1.1～1.15）∑h摩难，Pa；

h阻易＝（1.1～1.15）∑h摩易，Pa；

两个时期的摩擦阻力可按下表进行计算。

有时用下式计算两个时期的矿井总风阻和等积孔。

Ns2/m8

（1）

，Ns2/m8

（2）

，㎡（3）

，㎡（4）

通风容易（困难）时期井巷摩擦阻力计算表

节点序号

巷道名称

支护形式

a/（Ns2/m4）

L/m

U/m

s/m2

S3/m6

R/（Ns2/m8）

节点序啊

第四节选择矿井通风设备

一、选择矿井通风设备的基本要求

1、矿井每个装备主要通风机的风井，均要在地面装设两套同等能力的通风设备，其中一套工作，一套备用，交替工作。

2、选择的通风设备应能满足第一开采水平各个时期的工况变化，并使通风设备长期高效运行。

当工况变化较大时，应根据矿井分期时间及节能情况，分期选择电动机。

3、通风机能力应留有一定的余量，轴流式、对旋式通风机在最大设计负压和风量时，叶轮叶片的运转角度应比允许范围小5°

；

离心式通风机的选型设计转速不宜大于允许最高转速的90%。

4、进、出风井井口的高差在150m以上，或进、出风井口标高相同，但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压。

二、主要通风机的选择

1、计算风机的风量Q通

考虑到外部漏风（即井口防爆门及主要通风机附近的反风门等处漏风），主要通风机风量可用下式计算：

Q通＝K.Q矿，m3/s

Q矿---矿井总风量，m3/s；

K---井漏风系数，矿井五提升设备时取1.1，箕斗井兼作回风井时取1.15；

回风井兼作升降人员时取1.2。

2、计算通风机的风压H通全（或H通静）

通风机全压H通全和矿井自然风压H自共同作用，克服矿井通风系统的总阻力h阻、风硐阻力h硐以及扩散器出口动能损失h扩；

当自然风压与通风机风压同向时取“－”，反之取“＋”，即：

H通全＝h阻＋h硐＋h扩±

H自，Pa

风硐阻力一般不超过100Pa～200Pa。

通常离心式风机提供的大多是全压曲线，而轴流式、对旋式通风机提供的大多是静压曲线，因此对抽出式通风矿井：

离心式通风机：

容易时期：

H通全小＝h阻易＋h硐＋h扩－H自

（1）

困难时期：

H通全大＝h阻难＋h硐＋h扩－H自

（2）

轴流式（或对旋式）通风机：

H通静小＝h阻易＋h硐－H自（3）

H通静大＝h阻难＋h硐－H自（4）

自然风压在容易时期取负值，困难时期取正值，是为了确保所选的通风机在这两个（极端）时期均有能力满足矿井通风要求。

对于压入式通风矿井，式

（1）及式

（2）中的h扩应该为出风井的出口动压。

3、选择通风机

根据计算的矿井通风容易时期通风机的Q通、H通静小（H通全小）和困难时期通风机的Q通、H通静大（H通全大），在通风机的个体特性图标上选择合适的主要通风机；

判别是否合适，要看上面两组数据所构成的两个时期的工作地点，是否都在通风机个体特性曲线的合理工作范围内。

选定后，即可得出两个时期主要通风机的型号、动轮直径、动轮叶片安装角（指轴流式或对旋式风机）、转速、风压、风量、效率和输入功率等技术系数，并列表整理。

4、选择电动机

（1）计算通风机输入功率；

按通风容易和困难时期，分别计算通风机输入功率P通小、P电大：

，KW

或

式中

通静、

通全——通风机静压效率和全压效率；

P电小、P电大——矿井通风容易时期和困难时期通风机的输入功率；

（2）选择电动机

当P电小≥0.6P通大时，两个时期可选一台电动机，电动机功率为

，KW

（1）

当P电小＜0.6P通大时，两个时期各选一台电动机，其功率分别为:

初期：

，KW

（2）

后期：

按公式

（1）计算

K电——电动机容量备用系数，K电＝1.1-1.2；

电——电动机效率，

电＝0.92-0.94（大型电机取较大值）；

传——传动效率，电动机与通风机直联时，

传＝1；

皮带传动时

传＝0.95；

电动机功率在400KW-500KW以上时，宜选用同步电动机，其优点是低负荷运转时，可用来改善电网功率因数，使矿井经济用电，其缺点是这种电动机的购置和安装费较高。

第五节概算矿井通风费用

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，即矿井每采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、仪表购置与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：

元/t

Wo—吨煤通风电费，元/t；

E—主要通风机年耗电电量，（KW.h）/a

通风容易时期和困难时期共选一台电动机时

，（KW.h）/a

选两台电动机时

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）；

T—矿井年产量，t；

变—变压器效率，可取0.95；

缆—电缆输电效率，取决于电缆长度和每米电缆耗损，在0.90-0.95内选取；

二、其他吨煤通风费用

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，可按下表计算。

吨煤通风设备折旧费W1用下式计算：

元/t

2、材料消耗费

吨煤通风材料消耗W2按下式计算：

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作费用W3按下式计算：

A—矿井通风人员每年工资总额，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