矿井通风与安全课程设计.docx
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矿井通风与安全课程设计
矿井通风与安全
课程设计
设计人：
周桐
学号：
040213200253
指导老师：
郭金明
精品资料
、八、-
前言
《矿井通风》设计是学完《矿井通风》课程后进行，是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。
通过课程设计使学生获得以下几个方面能力，为毕业设计打下基础。
1、进一步巩固和加深我们所学矿井通风理论知识，培养我们设计计算、工程绘图、计算机应用、文献查阅、运用标准与规范、报告撰写等基本技能。
2、培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际的能力。
3、培养学生创新意识、严肃认真的治学态度和理论联系实际的工作作风。
依照老师精心设计的题目，按照大纲的要求进行，要求我们在规定的时间内独立完成计算，绘图及编写说明书等全部工作。
设计中要求严格遵守和认真贯彻《煤炭工业设计政策》、《煤矿安全规程》、《煤矿工业矿井设计规范》以及国家制定的其它有关煤炭工业的方针政策，设计力争做到分析论证清楚，论据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使自己的设计达到较高水平，但由于本人水平有限，难免有疏漏和错误之处，敬请老师指正。
（一）矿井基本概况
1、煤层地质概况单一煤层，倾角25°煤层厚4m，相对瓦斯涌出量为13m3/t,煤尘有爆炸危险。
2、井田范围设计第一水平深度240m，走向长度7200m，双翼开采，每翼长3600mo
3、矿井生产任务设计年产量为0.6Mt，矿井第一水平服务年限为23a。
4、矿井开拓与开采用竖井主要石门开拓，在底板开围岩平巷，其开拓系统如图1-1所示。
拟采用两翼对角式通风，在7、8两采区中央上部边界开回风井，其采区划分见图1-2。
采区巷道布置见图1-3。
全矿井有2个采区同时生产，分上、下分层开采，共有4个采煤工作面，1个备用工作面。
为准备采煤有4条煤巷掘进，采用4台局部通风机通风，不与采煤工作面串联。
井下同时工作的最多人数
为380人。
回采工作面最多人数为38人，温度t=20C,瓦斯绝对涌出量为3.2m3/min,放炮破煤，一次爆破最大炸药量为2.4kg。
有1个大型火药库，独立回风。
附表1-1井巷尺寸及其支护情况
区段
井巷名称
井巷特征及支护情况
卄
巷长
m
断面积
m2
1~2
副井
两个罐笼，有梯子间，风井直径D=5m
240
2~3
主要运输石门
二心拱，混凝土碹，壁面抹浆
120
9.5
3~4
主要运输石门
二心拱，混凝土碹，壁面抹浆
80
9.5
4~5
主要运输巷
二心拱，混凝土碹，壁面抹浆
450
7.0
5~6
运输机上山
梯形水泥棚
135
7.0
6~7
运输机上山
梯形水泥棚
135
7.0
7~8
运输机顺槽
梯形木支架d=22cm，A=2
420
4.8
8~9
联络眼
梯形木支架d=18cm，A=4
30
4.0
9~10
上分层顺槽
梯形木支架d=22cm，A=2
80
4.8
10~11
采煤工作面
采咼2m控顶距2~4m，单体液压，机采
110
6.0
11~12
上分层顺槽
梯形木支架d=22cm，A=2
80
4.8
12~13
联络眼
梯形木支架d=18cm，A=4
30
4.0
13~14
回风顺槽
梯形木支架d=22cm，A=2
420
4.8
14~15
回风石门
梯形水泥棚
30
7.5
15~16
主要回风道
三心拱，混凝土碹，壁面抹浆
2700
7.5
16~17
回风井
混凝土碹（不平滑），风井直径D=4m
70
通风机采用抽出式丿
.■在第一采区有一个备用工作面，一个采煤工作面，两个掘进工作面，在第二采区有两个采煤工作面，两个掘进工作面所以矿井总共有4个采煤工作面，4个
掘进工作面。
回采工作的采煤方法采用单一走向长壁采煤法，采煤工作面推进方向米用后退式
（三）矿井总风量计算与分配
一、矿井需风量计算原则
（1）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，计算出矿井总风量。
（2）按该用风地点同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3。
（3）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
矿井需风量按以下方法计算，并取其中最大值。
（1）按进下同时工作的最多人数计算
Q矿=4NK
=4>380X1.15
=1748m3/min
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――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1.20~1.25;米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TM）.90Mt/a时取大值。
（2）按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算
采煤工作面需风量计算
采煤工作面的需风量应按下列因素分别计算，并取其中最大值。
1、按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算：
Q采=100Q瓦K瓦
=100X3.2>1.6
=512m3/min
式中Q采采煤工作需要风量，m3/min;
Q瓦采煤工作面瓦斯（二氧化碳）绝对涌出量，m3/min；
K瓦一一采煤工作面因瓦斯（二氧化碳）涌出量不均匀的备用风量系数，即该工作面炮采工作面可取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。
其气温与风速应符合表1的要求
表3-1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厂C
米煤工作面风速/（m/s）
V15
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
采煤工作面的需风量按下式计算:
Q采=60v采S采K采，m/min
=60X1.00X1
=360m3/min
式中v采采煤工作面适宜风速，m/s
S采米煤工作面平均有效断面积，卅，按最大和最小控顶有效断
面积的平均值计算；
K采一一采煤工作面长度风最系数，按表2先取
表3-2采煤工作面长度风量系数表
米煤工作面长度/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
W80
1.30~1.40
=60>0.250
=90m3/min
按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：
Q采角0>4S采，m3/min
=60X4>6
=1440m3/min
掘进工作面需风量计算
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，取其最大值。
1、按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算：
Q掘=100Q瓦K瓦
=100X.2X
=240m3/min
2、按炸药量使用最计算：
Q掘=25A掘，m3/min
=25>2.4
=60m3/min
3、按局部通风机吸风量计算：
Q掘=0通IK通，m3/min
=200XX1.3
=260m3/min
式中Q通——掘进工作面局部通风机额定风量（表3），
I――掘进工作面同时运转的局部通风机台数，台：
K通一一防止局部通风机吸循球风的风量备用系数，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。
表3-3局部通风机额定风量Q通
风机型号
额定风量/（m3/min）
JBT-51（5.5KW）
150
JBT-52（11KW）
200
JBT-61（14KW）
250
JBT-62（28KW）
300
4、按工作人员数量计算：
Q掘=4n掘，m3/min
=4X15
=60m3/min
5、按风速进行验算；
岩巷掘进工作面的风量应满足：
60>0.15XS掘壬掘主0X4XS掘
由上式得43.2m3/min壬掘£1152m3/min
煤巷、半煤岩巷掘进工作面的风量应满足：
60X0.25XS掘自Q掘£60X4XS掘
=72m3/min£Q掘£1152m3/min
根据上面的计算掘进工作面的风量应取其最大值。
Q掘=260m3/min
72m3/min£Q掘£152m3/min
所以，Q掘=260m3/min符合上述要求。
硐室需风量
各个独立通风的硐室供风量，应根据不同的硐室分别计算。
1、井下爆破材料库
按经验值计算，小型矿井一般80~100m3/min,大型矿井一般100~150m3/min。
2、充电硐室
通常充电硐室的供风量不得小于100m3/min。
3、机电硐室
采区小型机电硐室，可按经验值确定风量，一般为60~80m3/min。
表3-4机电硐室发热系数表
机电硐室名称
发热系数（日）
空气压缩机房
水泵房
变电所、绞车房
0.15~0.23
0.01~0.04
0.02~0.04
4、其它巷道需风量计算
新建矿井，其他用风巷道的总风量难以计算时，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；
Q矿八Q采•'0掘•、Q硐.、Q其他K
=5125260410010080'Q其他K
=4066m3/min。
通过计算所得；矿井总风量为4066m3/min
矿进总风量的分配
（1）分配原则
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。
（2）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它用风地点，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。
（四）矿井通风总阻力计算
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；若矿井服务年限较长（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，必须先给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
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