矿井通风系统要符合下列要求.docx
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矿井通风系统要符合下列要求
矿井通风系统要符合下列要求。
1每一个生产矿井，必须至少有两个能行人的通达地面的安全出口。
各个出口之间的距离不得小于30m。
如果采用中央式通风系统时，还要在井田境界附近设置安全出口。
井下每一个水平到上水平和每个采区至少都要有两个便于行人的安全出口，并同通到地面的安全出口相连通。
保证有一个井筒进新鲜空气，另一个井筒排出污浊的空气。
2、进风井口，必须布置在不受粉尘、灰土、有害和高温气体侵入的地方。
进风井筒冬季结冰，对工人身体健康、提升和其它设施有危害时，必须装设暖风设备，保持进风井口以下的空气温度在2C以上。
进风井与出风井的设备地点必须地层稳定且有利于防洪。
总回风道不得作为主要行人道，矿井的回风流和主扇的噪音不得造成公害。
3、箕斗提升井或装有皮带运输机的井筒兼作风井使用时，必须遵守下列规定：
（1）箕斗提升井兼作回风井时，井上下装、卸装置和井塔都必须有完善的封闭措施，其漏风率不超过15%，并应有可靠的降尘设施装有皮带运输机的井筒兼作回风井时，井筒中的风速不得超过6m/s,且必须装设甲烷断电仪。
（2）箕斗提升井或装有皮带运输机的井筒兼作进风井时，箕斗提升井筒中的风速不得超过6m/s;装有皮带运输机的井筒中的风速不得超过4m/s，并都应有可靠的防尘措施，保证粉尘浓度符合工业卫
生标准。
井筒中还必须装设自动报警灭火装置和敷设消防管路
4、所有矿井都必须采用机械通风，主要扇风机（供全矿、一翼或一个分区使用）必须安装在地面。
同一井口不宜选用几台主扇并联运转，主扇要有符合要求的防爆门、反风设施和专用的供电线路。
5、每一个矿井必须有完整的独立的独立通风系统，不宜把两个可以独立通风的矿井合并一个通风系统。
若有两个出风井，则自采区流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。
在条件允许时，要尽量使总进风早分开，总回风晚汇合。
6、采用多台分区主扇通风时，为了保持联合运转的稳定性，总进风道的断面不宜过小，尽可能减少公共风路的风阻；各分区主扇的回风流，中央主扇和每一翼主扇的回风流都必须严格隔开。
7、采煤工作面、掘进工作面都应采用独立通风。
采煤工作面和其相连接的掘进工作面，在布置独立通风有困难时，可采用串联通风，但必须符合《煤炭安全规程》第114条的有关规定。
8、井下火药库必须有单独的进风风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风道或主要回风道，井下充电硐室必须有单独的风流通风，回风风流可以引入采区回风道中。
一、选择矿井主扇的工作方法
1、抽出式主扇使井下风流处于负压状态，当主扇一旦因故停止运转时，井下的风流压力提高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全；压入式主扇使井下风流处于正压状态，当主扇停转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加。
2、采用压入式通风时，须使矿井总进风路线上设置若干构筑物，使通风管理工作比较困难，漏风较大。
3、在地面小塌陷区分布较广并和采区相沟通的条件下，用抽出式通风，会把小窑积存的有害气体抽到井下，同时使通过主扇的一部分风流短路，总进风量和工作面有效风量都会减少；压入式通风则能用一部分回风把小窑塌陷区的有害气体压到地面。
4、在地面小窑塌陷区严重，开采第一水平和低沼气矿井的条件下，采用压入式通风是较合适的，深水平时再过渡到抽出式通风。
目前，抽出式通风仍是主扇主要工作方式。
二、选择矿井通风方式
1中央并列式的适用条件
煤层倾角大、埋藏深，但走向长度不大（井田走向长度小于4km），而且瓦斯、自然发火都不严重的矿井，采用中央并列式是较合理的。
2、中央分列式的适用条件
煤层倾角较小、埋藏较浅、走向长度不大，而且瓦斯、自然发火比较严重的矿井，采用中央分列式是较合理的。
它与中央并列式相比，安全性要好，通风阻力较小，内部漏风小，这对于瓦斯、自然发火的管理工作是较有利的，且工业广场没有主扇噪音的影响。
3、两翼对角式的适用条件
煤层走向长度超过4km，井型较大，煤层上部距地面较浅，瓦斯和自然发火严重的矿井，采用两翼对角式比较适宜。
4、分区对角式的适用条件
煤层距地表浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘浅部的总回风巷，在此条件下开掘第一水平时，只能用这种小风井分区通风的布置方式。
5、混合式的适用条件
井型大、走向长，为了缩短基建时间，在初期采用中央式通风系统，随着生产的发展，当开采到两翼边界附近时，再建立对角式通风系统。
在矿井通风系统确定的基础上，绘制矿井最容易时期与最困难时期通风系统示意图，图中应标明巷道长度，通过风量，通风构筑物位置，新、乏风流方向等。
第二节风量计算及风量分配
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q瓦，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，使风流中沼气、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。
毕业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，即“由里往外”计算方法。
矿井总风量按下式计算
Qkj=（刀Qcj+刀Qjj+刀Qdj+刀Qgj）Kkj
式中：
Qkj矿井总进风量，m3/min;
刀Qcj采煤工作面实际需要风量总和，m3/min;
刀Qjj掘进工作面实际需要风量总和，m3/min;
刀Qdj独立通风的硐室实际需要风量总和，m3/min;
刀Qgj――矿井中除采煤、掘进和硐室以外其它井巷需要通风量总和，m3/min;
Kkj――矿井通风系数（包括内部漏风和配风不均匀等因素）宜取1.15〜1.25。
对上述Qkj中各项计算作如下说明：
一、采煤工作面实际需要风量
采煤工作面实际需要风量应按矿井各个采煤工作面实际需要风量的总和计算，即：
刀Q米二nQ综米+nQ机米+nQ炮米+nQ其它+Q备（m3/min）式中：
Q综采综采工作面所需要的风量，m3/min;
Q机采机采工作面所需要风量，m3/min;
Q炮采炮采工作面所需要风量，m3/min;
Q其它其它开采法工作面所要风量，m3/min;
Q备一一备用工作面所需要风量，为生产工作面风量的一半，
m3/min；
n――各种开采法工作面的个数，个。
根据瓦斯涌出量和开采方法不同分别计算：
1低沼气（或二氧化碳）炮采工作面所需要的风量，按下列四种方法计算并选取其中最大值。
（1）按炸药量计算：
Q炮采=25A（m2/min）
式中：
25――每公斤炸药爆破后，需要供给的风量，m3/min;
A――工作面一次爆炸的最大炸药用量，kg。
（2）按人数计算：
Q炮采=4N（m3/min）
式中：
N――炮采工作面同时工作的最多人数，人；
4每个人每分钟所需要的供风量，m3/min•人。
（3）按平均日产一吨的供风标准计算：
Q炮采二T炮・q•K产（m3/min）式中：
T炮——炮采工作面平均日产量，t/d;
K产——产量不均衡系数，取1.15；
Q——系根据邻近生产矿井的炮采工作面日产一吨煤的供风标准而定，一般为0.6~1.0m3/min•（t/d）-1。
（4）按炮采工作面的合理风速计算对长壁工作面实际需要的风量，按下式计算：
Q炮采=60•V采・S采（m3/min）
式中：
S采一采煤工作面的平均断面积，按最大和最小控顶断
面的平均值计算，m2；
V采——与采煤工作面空气温度相对应的合理风速，m/s。
表7-1采煤工作面合理风速
采煤工作面空气温度「C）
采煤工作面合理风速（m/s）
<180.5~0.8
18~200.8~1.0
20~231.0~1.523~261.5~1.8
计算后，确定是前三种计算方法中的任一种，则还需进行风速计算：
>0.25（m/s）
式中：
0.25——采煤工作面允许最低风速，m/s。
<4（m/s）
式中：
4——采煤工作面允许最高风速，m/s。
2、低沼气（或二氧化碳）一般机采面风量计算
按炮米工作面的第③第④种计算方法，因机米面产量一般咼于炮
采工作面，所以还应按采煤工作面的回风巷所允许的瓦斯浓度验算：
式中：
Q机米机米工作面所需的风量，m3/min；
Q机瓦机采工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min;
Q机瓦二
Q瓦——相对瓦斯涌出量，m3/t;
T机——机采工作面平均日产量，t/d;
――采煤工作面的回风巷所允许的瓦斯浓度，百分数。
3、综采工作面和高沼矿采煤工作面（综采工作面）所需风量的计按沼气涌出量计算：
Q综采=100•Q综瓦
式中：
Q综采综采工作面所需的风量，m3/min;
Q综瓦综采工作面的绝对瓦斯涌出量；
Q综瓦二，m3/min
式中：
T综采一一综采工作面平均日产量，t/d;
K瓦一一瓦斯涌出不均衡系数，对高沼气矿K瓦=1.2〜1.25,
对低沼气矿则取K瓦=1.15;
100——按采煤工作面的沼气浓度不超过1/100计算。
按二氧化碳涌出量的计算，可参照按沼气涌出量的计算方法进行。
二、掘进工作面所需风量
掘进工作面所需风量，应按矿井各个需要独立通风的掘进工作面实际需要风量的总和计算，即
刀Q掘=（nQ煤掘+nQ岩掘）K掘备，m3/min
式中：
Q煤掘一一每个煤巷掘进工作面所需要的风量，一般取150〜200（个别高沼矿高于300）m3/min;
Q岩掘每个岩巷掘进工作面（开拓岩巷）所需要的风量；一
般取200〜300m3/min;
n――需独立通风的煤巷、岩巷数；
K掘备一一掘进工作面备用系数，一般取1.20。
当施工准备时，可按允许的沼气浓度和二氧化碳浓度、炸药用量、局扇实际吸风量、风速和人数等规定要求分别进行计算，并取其中最大值。
三、硐室实际需要风量
硐室实际需要风量应按矿井各个独立通风硐室实际需要风量的总和计算，即
刀Q硐=Q火+Q充+Q机+Q采硐+Q其它，m3/min
式中：
Q火——火药库实际需要风量，按每小时4次换气量计
算，即Q火=0.07V（m3/min）;
V——包括联络巷道在内的火药库的空间总体积（m3）。
或按经验值给定风量，大型火药库供风100〜150m3/min;中小型火药库供风60〜100m3/min;
Q充一一充电硐室实际需要风量，应按回风流中氢气浓度小于
0.5%计算，但不得小于100m3/min,或按经验值给定
100〜200m3/min;
Q机一一大型机电硐室实际需要风量，应按机电设备运转的发热量计算，即
Q机=（m3/min）
Wi——机电硐室中运转的机电总功率，kW;
（1-口i）――机电硐室的发热系数，应根据实际考查的结果确定，也可取下列数值，空气压缩机房取0.20〜0.23；水泵房取
0.02〜0.04；
860——1kW/h的热当量数，千卡；
卩i――机电设备效率；
△t――机电硐室进回风流的气温差，C；
Q采硐一一采区绞车房或变电硐室实际需要风量，按经验供给风量60〜80m3/min;
Q其它硐一一其它硐室所需风量，根据具体情况供风。
按各工作点所计算的风量来考虑漏风及配风不均等因素的影响，因此，在风量分配时，对每条巷道实际供风量应按实际需要风量再乘以矿井通风系数K矿（1.20〜1.35），并依此进行风速验算和计算井巷通风阻力。
四、风速验算
各条井巷的供风量确定后，要按《规程》第101条规定的风速进行验算。
如果某条井巷的风速不符合《规程》规定，则必须进行调整，然后将各地点、各巷道的风量、断面、风速列成一览表。
《规程》规定的风速限定值见表7-2所示。
第三节全矿通风阻力计算
在扇风机整个服务期限内，矿井通风总阻力随着开采深度的增加和走向范围的扩大以及产量提高而增加。
为了扇风机于整个服务期限内均能在合理的效率范围内运转，在选择扇风机时必须考虑到最大可能的总阻力和最小可能的总阻力，前者对应于扇风机服务期限内通风最困难时期矿井总阻力，后者对应于通风最容易时期的矿井总阻力，同时还考虑到自然风压的作用。
表7-2风速限定
井巷名称
最低允许风速（m/s）
最高允许风速（m/s）
无提升设备的风井和风硐15
专为升降物料的井筒12
风桥10
升降人员和物料的井筒8
主要进、回风巷道8
架线电机车巷道1.0
运输机巷道、采区进、回风巷道0.25
采煤工作面，掘进中的煤巷和半煤岩巷0.25
掘进中的岩巷0.15
其它人行巷道0.15
一、计算原则
1、在进行矿井通风总阻力计算时，不要计算每一条巷道的通风阻力，只选择其中一条阻力最大的风路进行计算。
但必须是选择矿井达到设计产量以后，通风容易时期和通风困难时期的阻力最大风路。
一般可在两个时期的通风系统图上根据采掘作业布置情况分别找出风流线路最长、风量较大的一条线路作为阻力最大的风路。
在选定的线路上（分最容易和最困难时期），从进风井口到回风井口逐段编号，对各段井巷进行阻力计算，然后累加起来得出这两个时期
的各自井巷通风总阻力（h阻易、h阻难）。
如果通风系统复杂，直观上难以判断哪条风路阻力最大时，则需选择几条风路，通过计算比较选出其中最大值。
如果矿井服务年限较长，则只计算头15〜25a的通风容易和困难两个时期的井巷通风总阻力。
2、通过主扇的风量Q扇必大于通过出风井的矿井总风量Q矿，为了计算矿井的阻力，先算出Q扇：
对于抽出式：
Q扇=（1.05〜1.10）Q矿（m3/min）
式中，1.05〜1.10为外部漏风系数，出风井无提升运输任务时取
1.05,有提升运输任务时取1.10。
对于压入式：
Q扇=（1.10〜1.15）Q矿（m3/min）
式中，通风井无提升运输任务时取1.10,有提升运输任务时取
1.15。
3、为了经济、合理、安全地使用主扇，应控制h阻难不太大，
对大型矿井不超过4400Pa有自燃倾向的矿井不超过3400P&
二、计算方法
沿着上述两个时期通风阻力最大的风路，分别用下式算出各区段
井巷的摩擦阻力：
h摩二a・L•U•Q2/S3（Pa）
式中：
L、U、S分别为各井巷的长度、周长、净断面积
（m,m,m2）;
a――摩擦阻力系数，可查阅《煤矿通风与安全》一书
的附录；
Q――各井巷和硐室所通过的风量分配值，系根据前面
所计算的各井巷硐室所需要的实际风量值再乘以K矿（即考虑井巷
的内部漏风和配风不均匀等因素）后所求得风量值，m3/s。
将以上计算结果填入表7-3。
其总和为总摩擦阻力刀h摩，即：
刀h摩二h1-2+h2-3+……+h-n-（n+1）（Pa）
式中：
h1-2,h2-3,……为各段井巷之摩擦阻力，Pa。
表7-3井巷通风摩擦阻力计算表
合计
因此，全矿总阻力为：
（1）通风容易时期的总阻力h阻易为：
h阻易=1.2刀h摩易（Pa）
⑵通风困难时期的总阻力h阻难为：
h阻难=1.15刀h摩难（Pa）
式中：
1.2,1.15——考虑到风路上有局部阻力的系数。
二、计算矿井总风阻及总等积孔
R矿易=h阻易/Q2扇（ku）
R矿难=h阻难/Q2扇（ku）
式中：
R矿易、R矿难一一容易时期和困难时间的全矿总风阻,
k
A矿易=1.19Q扇/（m2）
A矿难=1.19Q扇/（m2）
式中：
A矿易、A矿难一一容易时间、困难时期全矿通风等
积孔，m2;
如系多台风机工作的矿井，其总等积孔为:
A总=1.19（m2）
式中：
Hi自地面总进风井口至每台扇风机入口的风压，
Pa;
Qi系每一翼的扇风机的风量，m3/s
第四节扇风机选型
一、选择主扇
通常用扇风机的个体特性曲线来选择主扇。
要保证主扇在容易时期的工作效率不致太低，又能保证主扇在困难时期风压够用且能有足够的风量，同时还要考虑自然风压的影响。
1确定主扇的风压
对抽出式通风，分别求出两个时期的扇风机静压：
容易时期：
h扇静易=h阻易-h自助（Pa）
式中：
h自助一一通风容易时期帮助主扇风压工作的矿井自然风压，h自=OPa。
困难时期：
h扇静难=h阻难+h自反（Pa）
式中：
h自反一一通风困难时期反对主扇风压工作的矿井自然风压，Pa（可根据邻近的矿井资料估算）。
对于压入式通风，分别求出两个时期的扇风机全压：
容易时期：
h扇全易=h阻易-h自助（Pa）
困难时期：
h扇全难=h阻难+h自反（Pa）
2、选择主扇
根据求出的Q扇、h扇难、h扇易两组数据，在扇风机个体特性曲线图表（参看通风教材第四章及附录W、附录V）上选择合适
的主扇
对轴流式扇风机：
容易时期应在安装角0较小的情况工作，困
难时期应在安装角0较大的情况下工作，其效率不低于0.6,如两
组数据所确定的工作点不是刚好落在特性曲线上，应偏大一个调整级差（以2.5°为一个级差）确定扇风机特性曲线。
再求出扇风机工作风阻，依此值计算并绘制风阻曲线交于风机特性曲线上，即为所选择的扇风机的工作点。
对离心式扇风机：
容易时期应在转速较低的情况工作，困难时期应在转速较高的情况下工作，其效率亦不低于0.6。
如两组数据所确定的工作点也不是刚好落在特性曲线上，应偏大一个调整转速级差确定扇风机特性曲线，其工作点可采取增大扇风机工作风阻的方法（用调节闸门增大阻力）确定。
选定主扇后，将两个时期的主扇型号、动轮直径、动轮叶片安装角度（指轴流式）、转速、风压、风量、效率、输入功率等数值，列出一览表，并绘出所选扇风机的特性曲线及工作点。
二、选择电动机
根据通风容易和通风困难两个时期主扇的输入功率，计算电动机的输出功率N电出。
当选择异步电动机时，可用下列两种方法计算。
1当主扇的输入功率在通风容易时期为N扇入易与困难时期
的N扇入难相差不大时，即N扇入易》0.6N扇入难时，则两个时期都用一种较大功率的电动机。
其电动机的输出功率N电出和输入
功率N电入分别用下式计算:
N电出二（kW）
式中：
n转一一传动效率，直接传动时，n转=1;
N电入=（1.10〜1.15）（kW）
式中：
1.10〜1.15——电动机的容量系数，对于离心式扇风机取
1.15,
对于轴流式扇风机取
1.10；
n电——电动机效率，一般取0.9〜0.95，或在电动机的技术特征上查得。
2、当主扇的输入功率N扇入易V0.6N扇入难时，则容易时期
用功率较小的电动机，在适当时候换用功率较大的电动机。
通风容易时期电动机的输出功率用比例中项式计算：
N电出易=（kW）
N电入易=（1.10〜1.15）（kW）
通风困难时期电动机的输出功率用下式计算：
N电出难=（kW）
N电入难=（1.10〜1.15）（kW）
对于功率在400〜500kW以上的主扇，宜选用同步电动机，用第一种计算方法计算。
根据以上计算所得出的数据，在《电动机技术手册》上选用合适的电动机，并将电动机型号、转速、功率等技术特征列出一览表。
第五节矿井安全技术措施
根据设计矿井瓦斯涌出量、煤尘爆炸性、煤炭自然发火、矿井涌水等具体情况，依据实习矿井在防治灾害方面的经验、《煤矿安全规程》的有关规定，提出具体的、并具有针对性的矿井主要安全技术措施。
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