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采矿专业通风设计

2012年采矿工程通风课程设计目录大纲

一、矿井概况

1）包括井田地质情况

2）矿井开采技术条件

二、矿井通风系统

1）矿井通风方式

2）矿井通风系统的选择及比较

3）采区通风系统

4）采区通风系统的选择及比较

5）工作面通风系统的选择及比较

三、矿井风量计算和风量分配

1）矿井风量计算

2）矿井风量分配表

四、矿井通风阻力的计算

1）通风容易时期通风阻力计算

2）矿井等积孔的计算

五、矿井通风设备的选择

1）通风设备的选择与计算

2）通风附属装置

六、通风困难时期通风系统优化（3-5个方案）

1）通风困难时期通风阻力计算

2）通风困难时期系统存在问题分析

3）方案优化及方案比较

七、矿井灾害防治

参考文献

某矿通风系统

优化研究

山东科技大学

2012年12月

前言

煤炭在我国国民经济中发挥着重大的作用，其作为我国经济发展的主要能源在很长时间内不会改变。

但是经过多年的开采，生产矿井的延深，生产布局的变化，矿井生产能力的增大，开采深度不断增加，开采的地质条件也更加复杂，矿井通风系统对矿井生产和安全起着越来越大的作用。

很多矿井的通风条件与矿井设计之初相比发生了很大变化，而矿井通风设备却没有发生多大的改变，造成矿井的通风能力与矿井生产能力不匹配。

出现了风机老化，风机效率低下，能力不足，能耗高，经济效益低下等多种现象，严重影响了矿井的安全生产和经济效益，也影响了煤矿工人的安全健康，成为约束矿井进一步发展的瓶颈。

必须对通风系统进行改造与优化，以满足安全生产的要求，达到节能降耗的目的。

矿井通风网络优化研究以及矿井通风阻力测定是煤矿通风技术管理的重要内容。

可以为通风设计、通风系统改造、调节风压法控制火灾提供基础资料。

通过阻力测定不仅可以了解矿井通风管理状况、矿井通风系统的阻力分布、功率消耗情况，实现矿井通风科学管理的目的；而且通过通风阻力测定还为矿井通风系统调整、设计及实施各项安全技术措施提供可靠的技术依据。

本项目的研究的主要目的是获取某矿通风系统的基础参数，在此基础上深入了解矿井通风阻力状况，解决矿井通风系统问题。

项目的开发实施必将为该矿通风安全工作做出实质性的贡献，为技术可行、安全可靠、经济合理地开展企业经营活动提供有益保障，对于保障的安全生产具有重大的意义。

1矿井概况

一、矿井概况及生产开拓状况

矿井地理位置、企业性质、隶属关系、交通状况

1.地理位置及交通状况

矿井建设情况：

始建于1990年5月，1996年11月投产。

2、矿井井田位置、资源储量、开采煤层、开拓方式

1.井田位置

山东某矿井田位于某煤田东区（中部），在**镇境内。

2．资源储量

至**年12月31日，矿井保有储量3355.1万t，可采储量430.3万t。

3.开采煤层及开拓布置

井田地质构造复杂，可采煤层为2层煤、3层煤、16层煤和17层煤，煤层厚度分别为0.66m、5.46m、1.33m、0.81m。

矿井采用立斜井混合开拓，地面标高+80.5m，井底车场标高-350m。

全矿共有采煤工作面2个，即3102Ⅱ采煤工作面和3209采煤工作面；掘进工作面4个，即3211运输巷掘进工作面、四采区轨道下山掘井工作面、三采区运输巷掘井工作面、-310维修掘井工作面；9个独立通风硐室，即2＃煤仓、西翼2＃变电所、西翼接续上山绞车房、东翼2＃绞车房、东翼-255变电所、东翼-550变电所、三采区变电所、三采区绞车房、火药库。

二、矿井通风系统状况

1、通风方式、通风方法

矿井通风方式为中央边界式，通风方法为抽出式，主井进风，西风井（斜井）回风。

2、瓦斯等级

根据山东省煤炭工业局相关印发《2010年度全省煤炭瓦斯等级鉴定结果审查意见》的通知，矿井确定为低瓦斯、低二氧化碳矿井，瓦斯绝对量0.99m

/min，相对量1.70m

/t，二氧化碳绝对量1.65m

/min，相对量2.83m

/t。

3、主扇型号及运转状况、风量及通风网络参数

地面主要通风机房安装有两台同型号的离心式通风机，风机型号为4-72-11No20B,一台运转，一台备用。

风机铭牌参数为：

风量Q:

2081-2914m

/min

风压H:

1225-970Pa

转速n：

566r/min

电动机型号：

Y315L2-8

额定功率：

740r/min

额定电流：

218.5A

额定电压：

380V

2011年5月对矿井进行通风能力核定时，矿机运转西台风机，运转频率50Hz，总进风量2755m

/min,总回风量2831m

/min，总排风量2932m

/min，矿井等积孔1.71m

，通风机房水柱计读数1160Pa。

2通风阻力测定数据

一、阻力测定的目的

《煤矿安全规程》规定：

“新井投产前必须进行一次矿井通风阻力测定，以后每三年至少进行一次。

矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定。

”

二、阻力测定的要求

（1）结合山东某矿目前的开拓实际情况，对矿井现有通风系统中的通风路线进行细测；

（2）对所有测点进行全面测定，以便掌握矿井通风系统中主要通风井巷、采掘工作面的实际风量、风速和有效通风断面积等；

（3）对测定原始资料及数据进行详细的计算和分析，了解矿井现有通风系统状况，分析当前矿井通风系统中存在的技术问题，并对其实际状况进行总体评价，对矿井通风系统进行评述。

三、测定准备工作

1．测线的选择

根据山东某矿通风系统的现状和通风阻力测定标准的要求，本次测定选择了一条风流路线长、风量大、包含较多测点的线路作为主要测定路线，在2011年5月11日完成了井下实测工作。

主测路线经过的具体巷道为：

主井→-350运输巷→东翼二采区运输下山→3209运输巷→3209采煤工作面→东翼总回风巷→首采区轨道上山→总回风巷→地面风硐

2．测点的布置

依据本次阻力测定的目的和要求，布置测点时考虑了以下基本原则：

（1）测点布置应根据所测矿井通风系统的特点，尽可能避开靠近井筒、杂物堆积、矿车堵塞巷道通风断面及安设有主要风窗、风门的地方，测点前后3m内巷道支护情况良好；

（2）设点时尽量使两相邻测点间的压差不小于20Pa，又不大于仪器的量程；

（3）测点布置在井巷的分叉、汇流、转弯等风量与过风断面变化显著的位置时，选在前方不得小于巷道宽度的3倍，选在后方不得小于巷道宽度的8倍；

（4）测点的布置密度应能控制住井巷主要通风路线的阻力分布及风量变化情况，并尽可能将测点布置在巷道内顶板或底板标高已知的导线点上或其附近位置。

3．人员组织

分工的目的是明确职责，相互配合，协调一致，保证测定质量。

基点相对压力记录，1人；

现场安全监护，1人/组；

地质测量技术人员1人/组，负责确定各测点标高及通风线路距离；

测量各点的风速和巷道断面尺寸，测量各测点干、湿温度，2人/组；

记录员1人/组，负责测定各测点风流的相对压力和绝对压力，并记录所有数据及巷道特征，绘制现场草图。

表1阻力测定使用设备仪表一览表

名称

仪器编号

型号

准确度

鉴定证书编号

检定/校准日期

有效期至

精密数字气压计

LMJF-YL013

BJ-1

±1Pa

T34-20110107

2011.3.7

2012.3.6

LMJF-YL001

T34-20110143

2011.3.22

2012.3.21

LMJF-YL008

T34-20110109

2011.3.7

2012.3.6

干湿温度计

LMJF-GS003

DHM-2

±0.2℃

T20-20110167

2011.3.7

2012.3.6

LMJF-GS002

T20-20110395

2011.3.14

2012.3.13

中速风表

LMJF-ZF010

DFA-Ⅱ

/

FB-2011106

2011.4.8

2011.10.7

LMJF-ZF008

FB-2011105

2011.4.8

2011.10.7

微速风表

LMJF-DF004

DFA-Ⅲ

/

FB-2011159

2011.4.7

2011.10.6

LMJF-DF010

FB-2011090

2011.4.7

2011.10.6

秒表

LMJF-MB002

/

±0.1s

K03-20110023

2011.2.24

2012.2.23

六、测定方法

本次矿井通风阻力测定所采用的测定方法是精密数字气压计逐点测量法。

测定时注意一下事项：

（1）精密数字气压计在使用前应首先检查电源电压，若电压低于正常使用的电压值，应必须充电；正式测定时应当提前30min打开电源，使之预热，以备井下测定时能够正常使用；

（2）在确定或需要调基时应估计好气压计的累积读数不超过其量程，以避免测定过程中出现气压计读数“溢出”现象

（3）读数时应将气压计放置平稳，保持水平不倾斜，且待巷道风流正常、气压计显示数字稳定是开始读数；

（4）在携带气压计过程中应避免碰撞。

本次测量的原始记录见表

七、数据处理

（1）数据预处理

进行数据处理之前，需将原始记录数据按仪表、设备的矫正系数一一校正或进行基点值换算，然后才能输入计算机进行数据处理。

本次测定中所使用的风表的矫正方程为：

中速1：

V1=0.84x+3.6m/min

中速2：

V2=0.88x+9.6m/min

微速1：

V1=0.37x+12.0m/min

微速2：

V2=0.37x+10.8m/min

原始数据的预处理还包括对数字气压计渎值的预处理。

气压计原始记录数据的预处理，就是将讲下实测的原始气压计读值都统一换算到某一档位的实际值，然后才能输入计算机进行处理。

序号

测点编号

测点名称

标高（m）

断面形状

支护方式

测风断面规格

风表表速

干球温度℃

湿球温度℃

BJ-Ⅰ气压计读数

全高（m）

宽度（m）

面积（㎡）

表速

风表类型

读数时间

基点读数Pa

绝对压力Hpa

相对压力Hpa

读数

基准

1

1

主井口

80.5

17.8

17.2

8:

20

330

-1

-915

3000

2

2

主井底

-346.2

17.8

17.2

8:

25

332

49.7

1149

0

3

3

-350运输大巷

-346.2

半圆

砌碹

9.4

275

中速1

18.2

17.8

8:

30

336

49.6

1141

0

4

4

-350运输大巷

-346.2

半圆

砌碹

9.4

275

中速1

18.2

17.8

8:

40

336

49.6

1141

0

5

5

-350西翼运输大巷

-345.98

梯形

砌碹

2.5

2.5

112

中速1

17.6

18.8

9:

05

359

49.4

1119

0

6

6

-350西翼运输大巷

-345.98

梯形

砌碹

2.5

2.5

112

中速1

17.6

18.8

9:

05

359

49.4

1119

0

7

7

-350西翼运输大巷

-344.4

梯形

砌碹

2.5

2.5

112

中速1

17.6

18.8

9:

05

359

49.4

1119

0

8

8

煤仓联络巷

-324.6

梯形

锚喷

2.5

2.5

112

中速1

17.6

18.8

9:

05

359

49.4

1119

0

9

9

西翼变电所回风巷

-343.9

梯形

锚喷

1.8

2.2

103

中速2

23

22

10:

15

412

41.7

351

0

10

10

-350西翼运输大巷绕道

-344.5

梯形

锚喷

2.5

2.5

112

中速1

17.6

18.8

9:

05

359

49.4

1119

0

11

11

西翼3102采煤工作面进风巷

-315.6

梯形

架棚

1.93

2.18

200

微速1

18.8

18.2

9:

35

389

46.2

802

0

12

12

西翼3102采煤工作面回风巷

-280.9

梯形

架棚

1.82

2.25

105

中速1

24

23.8

10:

15

401

40.3

215

0

13

13

西翼运输上山上部

-275.1

梯形

锚喷

1.8

2.35

175

中速1

18.8

18

9:

20

381

47.2

898

0

14

14

西翼回风斜巷

-273.6

梯形

锚喷

1.8

2.25

103

中速2

23

22

10:

15

412

41.7

351

0

15

15

东翼总回风巷

-346.23

梯形

锚喷

1.93

2.18

200

中速1

23

22

9:

50

395

39

83

0

16

16

总回风巷

-229.4

半圆

锚喷

3.1

3.2

8

392

中速1

20

20

10:

30

429

29.6

-858

0

17

17

地面风洞

76.85

半圆

锚喷

4

990

中速1

20

20

10:

30

429

-11.4

-1960

3000

18

18

东翼下运皮带巷

-350

梯形

锚喷

2.46

2.65

211

中速2

18.4

17

8:

40

358

50

1183

0

19

19

东翼下运皮带巷

-254

梯形

锚喷

2.46

2.65

211

中速2

18.4

17

8:

40

358

50

1183

0

20

20

东翼二采区运输下山

-255.6

半圆

锚喷

2.3

1.7

198

中速2

18.2

17.8

9:

25

380

72.4

415

-3000

21

21

东翼3029采煤工作面进风巷

-540.4

矩形

架棚

2

2.36

68

中速1

23

22

9:

35

391

71.2

297

-3000

22

22

东翼二采区下部变电所

-541

梯形

架棚

2.28

2.9

130

中速1

23

22

9:

10

374

66.7

-152

-3000

23

23

东翼二采区轨道下山下部

-551

梯形

架棚

3.3

3.4

210

中速2

24

23.8

8:

55

352

47.1

891

0

24

24

三采区回风巷

-342.1

梯形

锚喷

3.3

3.4

210

中速2

24

23.8

8:

55

352

47.1

891

0

25

25

东翼二采区回风巷

254.1

梯形

锚喷

3.3

3.4

210

中速2

24

23.8

8:

55

352

47.1

891

0

26

26

1号掘进工作面上部绞车房

-550

半圆

架棚

1.95

2.42

68

中速2

18.4

17

9:

30

390

73.7

549

-3000

27

27

2号掘进工作面上部绞车房

-533.9

半圆

架棚

1.95

2.42

68

中速2

18.4

17

9:

30

390

73.7

549

-3000

28

28

二采区1号掘进工作面

-714.6

梯形

架棚

1.95

2.42

68

中速2

18.4

17

9:

30

390

73.7

549

-3000

29

29

二采区2号掘进工作面

-725.1

梯形

架棚

1.95

2.42

68

中速2

18.4

17

9:

30

390

73.7

549

-3000

30

30

二采区2号掘进头回风巷

-547.2

梯形

架棚

1.95

2.42

68

中速2

18.4

17

9:

30

390

73.7

549

-3000

31

31

二采区掘进头回风巷

-549.8

梯形

架棚

1.95

2.42

68

中速2

18.4

17

9:

30

390

73.7

549

-3000

32

32

三采区运输大巷

-347.6

半圆

砌碹

3

2.77

339

中速2

24

20.6

8:

30

336

46

782

0

33

33

三采区运输大巷

-345.5

半圆

砌碹

3

2.77

339

中速2

24

20.6

8:

30

336

46

782

0

34

34

三采区运输大巷

-345.5

半圆

砌碹

3

2.77

339

中速2

24

20.6

8:

30

336

46

782

0

35

35

三采区运输上山

-323.3

半圆

锚喷

1.8

2.35

175

中速1

24

23

10:

40

374

66.7

297

0

36

36

三采区运输上山

-336.6

半圆

锚喷

1.8

2.35

175

中速1

24

23

10:

40

374

66.7

310

0

37

37

三采区上部变电所

-345.2

半圆

架棚

3.3

3.34

210

中速1

24

23

10:

40

336

67.3

297

0

38

38

三采区运输下山下部

-598.68

半圆

架棚

3.1

3.2

392

中速1

24

23

10:

45

374

66.7

-90

0

39

39

三采区下部泵房变电所

-599.9

半圆

架棚

1.85

2.2

193

中速1

23

22

10:

50

412

41.7

351

0

3测定时期矿井需风量计算

一、矿井风量计算原则

根据矿井采掘作业计划，矿井正常生产时可布置2个采煤工作面（炮采），4个掘进工作面，此外井下有9个独立通风硐室。

本计算以此确定矿井的需风量。

按照《煤矿安全规程》第103条和AQ1056-2008《煤矿通风能力核定标准》，结合该矿井实际情况，需风量按下列要求分别计算，并选取最大值：

1.按井下同时工作的最多人数计算，每人没分钟供给风量不少于4m3；

2.按采煤、掘井、硐室及其他地点实际需风量的总和计算，个地点的实际需要风量，必须是该地点的风流种的瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气体的浓度、风速以及温度、每人供风量符合《煤矿安全规程》的有关规定。

3.矿井需要风量按各采掘工作面、硐室及其他用风巷道灯用风地点分别进行计算，包括按规定配备的备用工作面需风量，现有通风系统应保证各用风地点稳定可靠供风。

Qra≥（∑Qcf+∑Qhf+∑Qur+∑Qsc+∑Qrl）*Kaq

式中：

Qra-矿井需风量，m3/min

Qcf-采煤工作面实际需风量，m3/min

Qhf-掘进工作面实际需风量，m3/min

Qur-硐室实际需风量，m3/min

Qsc-备用工作面实际需风量，m3/min

Qrl-其他用风巷道实际需风量，m3/min

Kaq-矿井通风需风系数（抽出式取1.15-1.20，压入式取1.25-1.30）

二、采煤工作面实际需风量计算

（一）计算依据

每个回采工作面实际需要风量,应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算,然后取其中最大值。

（1）按瓦斯涌出量计算

Q采=100QCH4KCH4，m3/min

式中：

Q采——采煤工作面需要的风量，m3/min

QCH4——采煤工作面沼气绝对涌出量，m3/min

KCH4——采煤工作面通风系数，取1.4

（2）按二氧化碳涌出量计算

Q采=67*Qcc*kcc

式中：

Qcc——采煤工作面二氧化碳绝对涌出量，m3/min

KCC——采煤工作面通风系数，取1.8

67——按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5%的换算系数。

（3）按工作面气象条件或瓦斯涌出量计算

Q采=Q基本K采高K采面长K温，m3/min

Q基本=60*工作面控顶距*工作面实际采高*70％*适宜风速（不小于1.0m/s）

式中：

Q基本——不同采煤方式工作面所需的基本风量m3/min

K采高——采煤工作面采高调整系数（表1.1）

K采面长——采煤工作面采长调整系数，（表1.2）

K温——采煤工作面温度与对应风速调整系数

表2K采高——采煤工作面采高调整系数

采煤工作面采高,m

﹤2.0

2.0～2.5

2.5～5.0及放顶煤面

系数（K采高）

1.0

1.1

1.5

表1.2K采面长——采煤工作面采长调整系数

回采工作面倾斜长（m）

80～150

150～200

＞200

采长调整系数（K长）

1.0

1.0～1.3

1.3～1.5

表1.3K温——采煤工作面温度与对应风速调整系数

采煤工作面空气温度，℃

采煤工作面风速，m/s

配风调整系数

﹤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

1.25～1.40

28～30

2.5～3.0

1.40～1.60

（4）按人数计算

Q采=4N,m3/min

式中：

N——采煤工作面同时工作的最多人数，人

（5）按工作面一次起爆的炸药消耗量计算

Q采≥10Acf

式中：

Acf——采煤工作面一次爆破最大炸药用量，Kg

（6）按风速进行验算

采煤工作面风量满足工作面回风流中的瓦斯、二氧化碳浓度不超过1%，其他有害气体符合规程第100条的规定；采煤工作面风速应在0.25-4m/s范围内。

按最低风速

Q采≥15S效

按最高风速

Q采≤240S效

备用工作面的需风量按生产工作面需风量的一半计算

Q采备=0.5Q采

式中：

Q采备——备用工作面的需风量，m3/min

采煤工作面需风量为：

∑Q采=Q采1+Q采2+…+Q采n+Q采备

（二）采煤工作面实际需风量具体计算

1采煤工作面实际需风量的计算

面长参数

采高参数

温度与风速

面长

调整系数

采高

调整系数

进风温度

风速

60m

0.9

2.2m

1.2

21℃

1.1m/s

最大空顶距

最小控顶距

CH