矿井通风与安全专业毕业设计.docx
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矿井通风与安全专业毕业设计
矿井通风与安全专业
毕业设计指导书
能源工程系
贵州职业技术学院
2012.12
第一部分总体要求
一、毕业设计目的和任务
1.毕业设计目的
《矿井通风与安全技术》毕业设计,是矿井通风与安全专业学生知识与实践相融合的一个重要教学环节,即通过岗位综合实习实训和毕业实习后,进行综合实践和知识应用能力全面体现的设计。
其目的是通过毕业设计,让学生把所学习的专业理论知识与生产实际应用结合起来,以满足“学有所用、用有所学、学用结合”应用型人才培养规格标准要求。
2.毕业设计的任务
根据实习岗位的实际情况,完成一个矿井(或采区)通风系统的优化设计和矿井灾害防治专题设计(如矿井瓦斯防治、矿井自然火灾防治等专题)。
二、毕业设计的基本要求
1.根据岗位综合实践实习实训和毕业实习收集的有关资料,结合现场实际生产条件进行设计(即真题实作)。
2.毕业设计(论文)说明书分章、节书写,并用四号仿宋体字书写。
除附图和附表外,必须使用蓝色或黑色墨水书写(也可打印)。
3.毕业设计(论文)说明书的正文、附图和附表统一用阿拉伯数字编页码。
说明书文字应简练,一般不少于8000字。
4.毕业设计(论文)说明书中引用的公式和参考资料,应在文字的右上方注明参考文献的序号。
并在说明书的最后编列出参考文献和参考书目的名称、出版时间、出版社名、作者名、参考页码等。
5.毕业设计(论文)说明书中的附图和附表必须符合制图标准,必须有名称和说明。
6.毕业设计(论文)说明书应附有前言。
内容包括:
毕业设计目的、任务和意义;毕业设计的背景;毕业设计的感受;以及毕业设计的组织完善建议。
7.毕业设计(论文)说明书应编有目录,写明章节、标题和页码。
8.设计图纸的数量应根据毕业设计课题内容确定。
必须使用制图统一规定标准的图纸,图面布置应整齐、均匀、整洁、美观。
图纸的比例、字体、字母及图型符号等可参考有关通风安全的设计资料。
三、设计题目名称
1.矿井通风系统优化设计
2.矿井灾害防治专题设计
以上两个题目任选一个
第二部分毕业设计
毕业设计由设计(论文)说明书和设计图纸两部分组成。
设计(论文)说明书应包括毕业设计各个部分的叙述和计算;设计(论文)说明书的章节,应按设计大纲的要求编写。
矿井通风系统优化设计内容
设计原则:
1.保证矿井安全生产和良好的工作条件;
2.通风系统简单,风流稳定,易于管理;
3.发生事故时,风流容易控制,人员便于撤出;
4.通风的基建投资和运营费用省。
第一章矿井基本概况
1.井田概况:
井田开拓和开采规模;矿井生产能力与生产采区基本概况。
2.煤层地质概况:
煤层赋存情况;地质构造情况等。
3.矿井瓦斯概况:
矿井瓦斯赋存的状况;矿井瓦斯涌出形式和涌出量。
4、水文概况:
矿井或采区正常用水情况,最大用水量。
5.煤尘概况:
煤尘爆炸危险性,煤尘爆炸指数。
6.煤炭自燃概况:
煤炭自燃倾向性和自然发火期。
7.矿井通风概况:
目前矿井主要通风系统的基本情况及通风主要参数。
第二章矿井通风系统设计的可行性论证
1、矿井通风系统优化设计背景
1)矿井目前生产通风情况和生产变动情况分析
(1)矿井通风设备及通风能力分析;
(2)延伸水平或新建采区所需风量预测分析。
2)井巷布置及支护情况分析(表2—1);
3)矿井生产能力的发展前景分析。
表2—1井巷断面积、长度和支护情况
井巷区段
序号
井巷名称
支护种类
支架纵口径(△)
井巷断面形状
井巷断面积(m2)
井巷长度
m
备注
1~2
2~3
2.矿井通风系统优化设计方案确定的基本原则
(1)根据矿井或采区设计生产能力、瓦斯涌出量、煤层赋存条件、煤炭自发火情况、地温及生产发展需要等因素,拟定多个技术上可行方案进行论证比较,优化确定出技术性可靠经济合理的通风系统设计方案。
(2)优化设计的通风系统方案应具备较强的抗灾能力,能将灾害控制在最小的范围内,并能迅速恢复正常生产。
第三章矿井通风系统设计参数计算
一、矿井通风系统的选择确定
(1)矿井主要扇风机工作方法的选择确定;
(2)矿井进风井与出风井布置方式的选择确定;
(3)矿井通风网络形式的选择确定。
(4)采区通风系统形式的选择确定。
(5)掘进通风法的选择确定。
二、矿井风量计算
1、矿井总风量计算
1)按井下同时工作最人数计算风量Q
Q总=4NK,m3/min
式中:
N—井下同时工作最人数,人;
K—风量备用系数,中央并列是通风系统K=1.45;中央分列或对
角式通风系统K=1.35。
2)按井下同时使用最大炸药量计算Q
Q总=25A,m3/min
3)按沼气和二氧化碳涌出量计算Q
(1)低瓦斯矿井
Q总=Tq′K,m3/min
式中:
T—矿井平均日产量,t/日;
q′—吨煤需风量,取q′=1~1.25;
K—风量备用系数,K=K1×K4×K5×K6
(2)高瓦斯矿井
Q总=0.0926TqK,m3/min
式中:
T—矿井平均日产量,t/日;
q—相对瓦斯涌出量,m3/t;
K—风量备用系数,K=K2×K3×K4×K5
表3—1风量备用系数
系数
数值
选用说明
K1—产量不均匀系数
1~1.15
q≤10,K1=1.15;q>10,K1=1
K2—瓦斯不均匀系数
1~1.25
q≤10,K2=1;q>10,K2=1.2~1.25
K3—矿井内不漏风系数
1.15~1.25
大型矿井,对角式通风,K3=1.15
小型矿井,中央式通风,K3=1.25
K4—备用工作面系数
1.1~1.2
备用工作面多的取最大值
K5—掘进及硐室用风系数
1.1~1.2
掘采比率达,硐室多的取最大值
K6—温度系数
1~1.15
q>10,K6=1;q≤10,按工作面风温取值,风温高的取大值
2、采煤工作面需风量的计算
1)按瓦斯涌出量计算风量Q采
Q采=100×QW×KW,m3/min
式中:
QW—采煤工作面绝对瓦斯涌出量,m3/min;
KW—采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,一般机采面KW=1.2~1.6;炮采面KW=1.4~2.0。
2)按进风流温度计算风量Q采
Q采=60×υi×Si×Ki,m3/min
式中:
υi—采煤工作面风速,可根据表3—2选取,m/s;
Si—采煤工作面有效通风面积,m2;
Ki—采煤工作面的长度风量系数,可根据表3—3选。
采煤工作面进风流温度/oC
采煤工作面风速/m·s-1
<15
15~18
18~20
20~23
23~26
0.3~0.5
0.5~0.8
0.8~1.0
1.0~1.5
1.5~1.8
表3—2采煤工作面空气温度与风速对应表
表3—3采煤工作面长度风量表
采煤工作面长度/m
采煤工作面长度风量系数Ki
<15
50~80
80~120
120~150
150~180
>180
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.30~1.40
3)按风速验算风量
(1)按《规程》规定的最低允许风速验算各个采煤工作面最小风量
Q采≥60×0.25×Si
(2)按《规程》规定的最高允许风速验算各个采煤工作面最大量
Q采≥60×4×Si
3.掘进工作面需风量的计算
1)按瓦斯涌出量计算风量Q掘
Q掘=100×QW×KW,m3/min
式中:
QW—掘进工作面绝对瓦斯涌出量,m3/min;
KW—掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,一般取
KW=1.5~2.0
2)按井下同时使用最大炸药量计算Q掘
Q掘=25A,m3/min
3)按局部通风机吸风量计算
Q掘=∑Q局×K,m3/min
式中:
∑Q局—掘进工作面同时运转的局部通风机额定风量的和。
k—为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数,一般取
k=1.2~1.3。
4)按风速验算风量
(1)按《规程》规定的最低允许风速验算各个掘进工作面最小风量
①煤巷或半煤岩巷掘进工作面
Q掘≥60×0.25×Si
②岩石巷掘进工作面
Q掘≥60×0.15×Si
(2)按《规程》规定的最高允许风速验算各个掘进工作面最大量
Q掘≥60×4×Si
4.硐室需风量计算:
按《规程》规定确定硐室的风量。
1)机电硐室需风量的计算
Q机=,m3/min
式中:
∑N—机电硐室中运转的电动机(变压器)总功率,KW;
θ—机电硐室的发热系数,可根据表3—4选择;
ρ—空气密度,一般取1.2;
C—空气的定压比热,一般可取1KJ/Kg·K;
Δ—机电硐室进、回风流的温差,oC。
表3—4机电硐室发热系数θ
机电硐室名称
发热系数θ
空气压缩机房
0.20~0.23
水泵房
0.01~0.03
变电所、绞车房
0.02~0.04
注:
采区变电所及变电硐室,可按经验值确定所需风量Q机=60~80m3/min
2)爆破材料库需风量的计算
Q爆=4×V/60,m3/min
式中:
V—库房容量,m3。
注:
大型爆破材料库风量不小于100m3/min;小型爆破材料库风量不小于60m3/min。
三、矿井通风阻力计算
1、矿井通风阻力计算原则
(1)矿井通风总阻力,不应超过2940Pa。
(2)矿井井巷局部阻力和扩建矿井独立通风的扩建区,按井巷摩擦阻力的10%计算;扩建矿井井巷局部阻力按井巷摩擦阻力的15%计算。
2、矿井通风总阻力的计算
(1)矿井通风容易时期总阻力hme
hme=(1.1~1.15)hfe,Pa
(2)矿井通风困难时期的总阻力hmb
hmb=(1.1~1.15)hfb,Pa
注:
hfe和hfb由表3—5内容计算
井巷区段序号
井巷名称
支护种类
α系数
Kg·S2/m3
井巷长度
L
m
断面积
S
m2
周长
U
m
断面积的立方
S3
风阻
R摩
千谬
风量
Q
m3/s
风量的平方
Q2
最小阻力
h小
Pa
最大阻力
h大
Pa
风速
V
m/s
1~2
2~3
时期
容易时期hfe=∑h小
困难时期hfb=∑h大
表3—5井巷通风阻力计算表
第四章矿井通风设备的选择
1、主要扇风机的选择
1)计算扇风机风量Qf:
根据矿井总风量Qm和抽出式通风的外部漏风率Kl计算扇风机风量;即
Qf=Qm×Kl,m3/s
式中:
Qm—矿井所需风量,m3/s;
Kl—漏风损失系数,抽出式通风矿井的外部漏风系数取Kl=1.05~1.10(出风井无提升人物的取1.05,有提升任务的取1.10);压入式通风矿井的外部漏风系数取Kl=1.10~1.15(进风井无提升人物的取
1.10,有提升任务的取1.15)
2)计算扇风机风压Ht:
根据矿井通风机附属装置(风硐和扩散器)的阻力hb和扩散器出口动能损失hvb,以及矿井巷道阻力hm、矿井自然风压Nn计算;即
Ht=hm+hb+hvb±Hn,Pa
(1)离心式通风机
通风困难时期Ht=hm+hb+hvb+Hn,Pa
通风容易时期Ht小=hm+hb+hvb-Hn,Pa
(2)轴流式通风机
通风困难时期Hs大=hm+hb+Hn,Pa
通风容易时期Hs小=hm+hb-Hn,Pa
3)初选通风机
根据通风困难时期Qf、Hs大和通风容易时期Qf、Hs小在通风机特性曲线上,选择出满足矿井通风要求的通风机。
4)计算通风机的实际工作风阻和确定实际工况点
(1)计算通风机的实际工作风阻
①静压特性曲线时的工作风阻:
Rs小=Hs小/Q2f
Rs大=Hs大/Q2f
②全压特性曲线时的工作风阻:
Rt小=Ht小/Q2f
Rt大=Ht大/Q2f
(2)确定通风机的实际工况点
在通风机的特性曲线图中做出工作风阻曲线,与风压曲线的交点即为实际工况点。
5)确定风机的型号和转速
根据通风机的实际工况参数Qf、Hs、η、N对初选通风机进行经济、技术和安全性比较,选择出满足矿井通风要求的通风机。
2、电动机的选择
(1)计算扇风机的输入功率:
既
N输入大=h大Q掘/102η扇,KW
N输入小=h小Q掘/102η扇,KW
(2)计算电动机的输出功率:
N输出=N输入/η扇,KW
(3)确定电动机型号:
根据各时期扇风机的输入功率和电动机的输出功率,选择电动机型号
第五章概算矿井通风费用
1、吨煤通风电力费用
W1=(E+EA)×D/T,元/t
式中:
E—主要通风机年耗电量,KW·h;
E=8760×Nmax/(ke×ηW×ηV),KW·h
EA—局部通风机和辅助通风机年耗电量,KW·h;
D—电价,元/KW·h;
T—矿井年产量,t;
ηW—电缆输电率,一般取0.9~0.95;
ηV—变压器效率,一般取0.95。
2.通风设备的折旧费用
1)吨煤的通风设备的折旧费W2:
W2=(G1+G2)/T,元/t
式中:
G1—年基本投资折旧费,元;
G2—年大修折旧费,元;
T—矿井年产量,t。
2)材料消耗费用W3
W3=C/T,元/t
式中:
C—年材料消耗总费用,元;
T—矿井年产量,t。
3)通风工作人员工资费用W4
W4=A/T,元/t
式中:
A—通风工作人员年工资总额,元,
T—矿井年产量,t。
4)专为通风服务的井巷工程折旧费和维修费W5
5)每吨煤的通风仪表购置费和维修费用W6
每采一吨煤的通风总费用W=W1+W2+W3+W4+W5+W6,元/t
第六章矿井通风安全管理
1.矿井通风系统的安全管理
(1)主要扇风机的安全管理措施及反风措施。
(2)井巷内主要通风设施的设置质量和安全管理措施。
(3)防止井巷漏风措施。
2.采区通风安全管理
(1)采区风量调节方法,通风安全管理措施。
(2)采区主要通风设施设置与质量管理措施。
(3)采区漏风控制措施。
3.掘进工作面通风安全管理
(1)掘进工作面通风安全管理措施。
(2)扇风机安装、开、停管理技术措施。
(3)风筒吊挂质量及漏风控制措施。
毕业设计编写格式
1.封面
2.前言
3.目录
4.正文
第一章:
×××
1.1×××
1.2×××
第二章:
×××
2.1×××
2.2×××
略………
5.参考文献
[1]×××
[2]×××