矿井通风设计.docx

1、矿井通风设计 矿井通风设计 1、概述 矿井通风设计是整个矿井设计内容的重要组成部分，是保证安全生产的重要环节。因此必须密切配合其他生产环节，周密考虑，精心设计，力求实现预期效果。 新建矿井在进行开拓、开采设计的同时，还要对通风进行设计，多采用局扇通风，当进、回风井贯通后，主要通风机安装完毕后，可采用全风压通风。 生产矿井随着开拓、开采的发展变化，也要进行通风设计，指矿井正常投产后，全矿井开拓、采煤、准备及其他井巷的通风。矿井服务年限不长时（1520年）只做一次设计，初期为容易时期，后期为困难时期，根据这两个时期选择通风设备，并简述生产矿井通风设计的特点。 新建矿井通风设计的依据是：矿井天然的安

2、全条件（包括矿井瓦斯等级、各煤层的瓦斯含量、煤层爆炸性、煤层的自燃性等）；矿井设计的生产能力；矿井的开拓方式和采煤方法；采煤的年进度计划；矿井各水平的服务年限；各种技术经济参数、性能的资料和有关法规与政策规定。2、步骤 矿井通风设计的基本内容和步骤：拟定矿井通风系统；计算和分配矿井总风量；计算矿井通风总阻力；选择矿井通风设备；概算矿井通风费用。 第1节 拟定矿井通风系统 矿井通风系统包括：通风方式，即为进风井和出风井的布置方式（分为中央式、对角式、混合式三类）；通风方法，即为矿井主扇的工作方法（分为抽出式、压入式、压抽联合式三种）；通风网络。1、矿井通风系统的类型2、 1中央式1）中央并列式

3、分为（1）中央并列抽出式：进风井和出风井大致并列在井田走向的中央；二井底都开掘到第一水平；主扇设在出风井口的井口附近，将污风抽到地表；出风井的井底必须和总回风流隔开，出风井口一般用防爆门紧闭；还要在岩石中做一条回风石门M-N，煤层倾角越大，总回风石门越短，反之越长。用斜井开拓时，可以大致在走向的中央开掘一对并列斜井。 （2）中央并列压入式：把压人主扇设置在进风井的井口附近，将新风自地表压入井下，进风井的井口房必须密闭。2）中央分列式（又称中央边界式）：(1)又分为中央分列抽出式：进风井大致位于井田走向的中央，出风井大致位于井田浅部边界沿走向的中央；(2)中央分列压入式:主扇设在进风井口附近；其

4、井口房必须密闭；主井和总进风井必须隔开。2对角式 1）两翼对角式：（1）两翼对角抽出式 （2）两翼对角压入式 2）分区对角式：（1）分区对角抽出式 （2）分区对角压入式3混合式：进风井出风井由三个以上井筒按上述各种方式混合组成，其中有中央并列与两翼对角混合式和中央并列与中央分列混合式等。 为了缩短基建时间，在初期采用中央分列式式通风系统，随着生产的发展，当开采到两翼边界时，则用中央分列与两翼对角混合式的通风系统。总之，要在初期通风系统的基础上，根据煤层赋存条件和生产发展情况等进行分析确定。2、矿井通风系统的选择 选择矿井通风系统的因素较多，只要抓住起决定作用的主要要素，同时注意其他因素，进行全

5、面分析，就有可能选定比较合理的通风系统。即使这样选出来的通风系统还会有缺点，只不过是优点比较突出而已。 1选择矿井通风系统的基本要求：1）每个矿井特别是地震区、多雷区的矿井，至少要有两个通往地面的安全出口，各个出口之间的距离不得小于30米。2）进风井口要避免污风，粉尘，炼焦气体，矸石燃烧气体进入。3）箕斗井一般不兼做进风井或出风井。4）所有矿井都采用机械通风；主扇和分区主扇必须安装在地面。5）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超过小，尽可能较少公共风路的风阻；各分区主扇的进风流、中央主扇和没一翼主扇的回风流都必须严格隔开。6）要分注意降低通风费用。7）要符合采

6、区通风和掘进通风的若干要求；要满足防止瓦斯、火、水、尘和高温对矿井通风系统的要求；还要有利于深水平或后期通风系统的发展变化。2选择矿井主扇的工作方法 1）抽出式主扇：抽出式主扇使井下风流处于负压状态，当一旦主扇因故障停止运转时，井下风流的压力增高，有可能使井下采空区的瓦斯涌出量减少，比较安全；2）采用压入式通风时：必须在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。而且压入式通风使井下风流处于正压状态，当主扇故障停止时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出增大。 综合来说，一般地说 ，在地面小窑塌陷区漏风严重、开采第一水平和低沼气矿井等条件下，采用压入式通风比较适合的，否则

7、，就不宜采用压入式通风。所以抽出式通风大的变化，想把压入式主扇直接变为抽出式主扇，比较困难；有时还需额外增掘一些井巷工程。 3选择矿井通风的方式 一般地说，新建矿井多数是中央并列式、中央分列式、两翼对角式和分区对角式等方式中进行选择。混合式是前几种的发展，多在老井的改建、扩建时使用。 第二节矿井总风量的计算和分配 煤矿总风量是井下各个工作地点的有效风量的各条风路上的漏风量的总和。1、生产矿井所需风量 1，配风的原则和方法 根据实际需要由里往外细致配风。即先定井下各个工作地点（如采掘工作面、火药库等）所需的有效风量 m/min式中 Qwz采区所需总风量 Qai各回采工作面和备用工作面所需风量之和

8、，m/min Qbi个掘进工作面所需风量之和，m/min Qei各硐室所需风量之和，m/min Qdi除上述各用风地点外，其他巷道所需风量之和，m/min Kwz采区风量备用系数，包括采区漏风和配风不均匀等因素，该值应从实测和统计 中求的，一般取1.21.25.1、回采工作面所需风量的计算 1、按瓦斯（二氧化碳）涌出计算 根据规程规定按回采工作面回风巷风流中瓦斯或（二氧化碳）的浓度不得超过1%的要求计算。 Qai=100qaiKai 式中 Qai第i个回采工作面实际需要风量，m/min Qai该回采工作面回风流中瓦斯或（二氧化碳）的平均绝对瓦斯涌出量（m/min）在生产矿井，该值应从实测中求的

9、； Kai该回采工作面的瓦斯涌出不均衡系数，是指正常生产条件下，该回采工作面回风巷风流中瓦斯或（二氧化碳）最大绝对涌出量与平均绝对涌出量之比，该值应从实测和统计中得出。 2、按工作面气温与风速的关系计算 回采工作面应有良好的气候条件，其气温与风俗的关系因符合表的要求 回采工作面的空气温度（C）回采工作面的风速Vai(m/s)_0.2560sai,m/min Qai_4 60sai,m/min 2、掘进工作面所需风量的计算 和回采工作面所需风量计算方法基本相同。 1。按瓦斯或二氧化碳涌出计算 Qai=100qbiKbi 式中 Qbi第i个回采工作面实际需要风量，m/min Qbi该回采工作面回风

10、流中瓦斯或（二氧化碳）的平均绝对瓦斯涌出量（m/min）; Kbi该回采工作面的瓦斯涌出不均衡系数，应从实测中得出，一般可取1.52.0 2按炸药量计算 Qbi=25Abi,m/min式中25炸药量为计算单位的供风标准m(min.Kg),即为每公斤炸药爆破后需要供给的风量；Abi第i个回采工作面一次爆破后所用的最大炸药量，Kg 3按局扇的吸风量计算 Qbi=QfiIi 式中 Qfi第i个掘进工作面的吸风量，常用4、11和28KW的JBT系列局扇每台的吸风量分别为100、200和350m/min；安设局扇的巷道中的风量，除了满足局扇的吸风量外，还应满足局扇吸入口至掘进工作面回风流之间的风速不大于

11、0.15m/s以防局扇吸入循环风和这段距离内的风流停滞，瓦斯积聚。 Ii该掘进工作面同时运转的局扇台数， 4按人数计算 Qbi=4Nbi, Nbi第i个回采工作面同时工作的最多人数。 5按风速进行验算 每个岩巷掘进工作面的风量为： Qbi0.1560Sbi 每个煤巷或半煤岩巷掘进工作面的风量为； Qbi0.2560Sbi；Sbi第i个掘进巷道断面积，。 用以上5种方法对采区内每个独立通风的掘进工作面进行计算，选择最大值作为每个掘进工作面所需风量。把这些风量累加起来就是采区内掘进工作面所需风量的总风量Qbi3、硐室所需风量的计算采区内每个独立通风的每个硐室所需风量，应根据各类硐室分别计算。 1、

12、发热量大的机电硐室所需风量 供给这类硐室的风量应能带走机电硐室内机电设备运转时的发热量。这项发热使硐室的回风与进风产生温差，这项温差所反映的室内风流所吸收的热量，应和室内机电设备运转的发热量相等。 60QecCpt=ANe, Kj/h 式中；A一个KW/h的电量变为热量的当量，A=3600 Kj/(kw.h); Ne某类硐室中机电设备运转的功率，KW； 该机电硐室中机电设备发热的系数，应从实测中得到，一般可取水泵房的=0.020.04；压风机房的=0.20.23 60一小时等于60分，min/h 空气密度，一般可取=1.2kg/m; Cp空气的定压比热，一般可取Cp=1.0006kj/(kg.

13、k); t该硐室回风与进风的温差K， 2火药库所需风量按库内空气每小时须换4次计算。Qfe=4v/60,m/min式中V包括联络巷在内的火药库空间总面积，m或用下列的经验数值：大型火药库的Qfe=100150m/min；中小型火药库的Qfe=60100m/min3其他硐室所需风量 采区绞车房Qmc=6080m/min 采区变电所Qvc=6080m/min 第三节 计算井巷通风阻力井巷通风总阻力是选择矿井主扇的重要因素之一。所以在选择矿井主扇之前，必须首先计算井巷通风总阻力。1、计算原则 1）如果矿井的服务年限不长（1020a），选择达到设计产量后通风容易和通风困难两个时期通风阻力最大的风路，沿

14、着这条风路，分别计算各段巷道的通风阻力，然后累加起来，便得出这两个时期的井巷通风总阻力h r.min和h r.max，pa。据此，所选用的主扇能满足通风困难h r.max时的要求，又能做到通风容易h r.min时使用合理，其他时期就必须计算；如矿井服务年限较长（3050a），则只计算头1525a左右通风容易的和通风困难两个时期的h r.min和h r.max。为此需先绘出这两个时期的通风网路图。对于小矿，则只计算服务年限内的h r.max，不必分时期。 2）因外部漏风（只在防爆门和主扇周围的漏风），通过主扇的风量Qf必大于通过总出风井的矿井总风量Qo为了计算风硐的阻力，必须先算出Qf。对于抽出

15、式主扇，用下式计算： Qf=（1.051.10）Q ， m/s 式中 1.05 1.10抽出式通风矿井的外部漏风系数， 对于压入式主扇，用下式计算： Qf=（1.101.15）Q ， m/s式中1.10 1.15压入式通风矿井的外部漏风系数。 3）为了经济合理（减少矿井漏风和主扇运转费用），不致因主扇的风压过大造成瓦斯和自发火难于管理，以及避免主扇选型太大，使购置，运输、安装，维修等费用加大，需控制h r.min 不能太大（一般不超过3000pa，特大型的矿井除外），必要时需对某些局部巷道采取降低风阻的措施。 4)要先分析这个通风网络中，自燃分配风量和按需分配风量的区段，分别按这两种分配风量的

16、方法计算各区段的通风阻力。 二、计算方法 沿着上述两个时期通风阻力最大的风路，分别用下式计算出各区段井巷的摩擦阻力： Hfr=aLUQ/S, Pa式中 L U S分别是各个井巷的长度（m），周边长（m），净断面积（）； Q分配给各井巷的风量； m/s a根据各井巷的支架形式的摩擦阻力系数。常去1.2 kg/m 井巷通风总阻力计算表井巷区段序号井巷名称支架形式AN.S/M4L(m)U(m)S（）S（）RtrN.S/m8Qm/5Q(m/5)Hfr(pa)V(m/s)122334.沿着上述两条风路，将各区段的摩擦阻力累加起来，并考虑适当的局部阻力系数，即可算出通风容易和通风困难两个时期的井巷通风阻力

17、分别为：Hr.min=1.2hfr.min, paHr.max=1.15hfr.max, pa式中1.15 1.20是考虑到风路上有局部阻力的系数。 有时还用下式计算两个时期的矿井总风阻和总等积孔； Rmin=hr.min/Q, N.s/m8 Rmax=hr.max/Q, N.s/m8Amax=1.1896Q/ hr.min, Amin=1.1896Q/hr.max, 第4节 、选择矿井通风设备 矿井设备包括主扇和他的电动机。需选择主扇，然后选择电动机。1、选择主扇通常用通风机的个体特性曲线来选择，要先确定通风容易和通风困难两个时期主扇运转时的工况点。为此，就要用一下方法分别算出两个时期主扇的

18、风压，为了使所选的主扇在通风容易时期的工作效率不至于太低，有时需要考虑矿井自燃风压帮助主扇风压的作用，即对于抽出式主扇，在通风容易时期的静风压为： hfz.min=hr.min-hm.a, pa式中hr.min用这个公式Hr.min=1.2hfr.min, pa计算 Hm.a通风容易时期帮助主扇风压的矿井自然风压，pa;为了使所选用的主扇在通风困难时的风压够用，有时需要考虑矿井自然风压对主扇风压的作用，即对于抽出式主扇，在通风困难时期的静风压为： Hft.max=hr.maxhm.o, pa式中hr.max用式Hr.max=1.15hfr.max, pa计算 Hm.o通风困难时期发对主扇风压的

19、矿井自然风压，怕。同理，对于压入式的主扇，在通风容易和通风困难两个时期的全风压分别为： hft.min=hr.min-hma, pa hft.max=hr.max+hm.o, pa 前面两个公式已经分别算出通风容易和通风困难两个时期通过主扇的风量Qf(m/s)根据以上所得数据在主扇的个性特性曲线图表上选择合适的主扇。2、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（Nft.min和Nft.max）计算出电动机的输出功率Nco(kw).如果选择异步电动机，且当Nfi.min和Nfi.max相差不大时，即Nfi.min0.6Nfi.max时，则在两个时期都用一种较大功率的电动机，选择这

20、种电动机的输出功率Neo和输入功率Nri分别用下式计算： Neo=Nfi.max/t, kw式中t传动功率，直接传动时，t=1 Nei=(1.101.15)Neo/o, kw式中1.10 1.15电动机的容量系数。离心式主扇，取1.15；轴流式主扇取1.10； o电动机的效率。当Nfi.min0.6Nfi.max时则通风容易时期用功率较小的电动机，在适当的时候再换功率大较大的电动机。通风容易时期电动机的输出功率习惯用比例中项式计算，即 Neo.min=Nfi.min.Nfi.max, kw Nei.min=(1.101.15)Neo.min/a, kw对于功率在400500kw以上的主扇，宜选

21、用同步电动机。选择这种电动机的输出功率与输入功率分别用上式计算。用同步电动机的优点是，在通风容易时期低负压运转时，可以利用他来改善矿井变电所母线上的功率因素，使矿井经济用电；缺点是这种电动机的购置和安装费较大。根据以上得出的Neo（或Neo.min)或Nei(或Nei.min)、 e以及主扇要求的转数，在有关电动机技术特征手册上选用合适的电动机。3、对矿井主要通风设备的要求 根据矿井的瓦斯等级，规定主要通风设备应符合以下要求： 1）矿井主扇（包括分区主扇）必须装置两部同等能力的扇风机（包括电动机），其中一套运转，另一套备用，备用的一套要求在10分钟内能够开动。 2）矿井的主扇房应有两回直接由变

22、（配）电所馈出的供电线路，线路上不应分接任何负荷。 3）主扇要灵活可靠、合乎要求的反风装置和防爆门，要有规格质量符合要求的风硐和扩散器。分区主扇也因符合要求。 4）主扇和电动机的机座必须坚固耐用，要设置在不受采动影响的稳定地层上。 第五节 概算矿井通风费用 一般是计算每吨煤的通风费用，即吨煤通风成本。1、每吨煤的通风费用 先用下式计算主扇运动的耗电量Imf=(N1+N2)36524/2(e.v.f.t), kw.h/a式中N1、N2年内最大和最小的主扇输入功率，kw; e主扇电动机的效率，可在电动机的技术特征表上查的，一般取0.90.95； v变压器的效率，一般取0.8 f电线的输电效率，一般

23、去0.95； t传动功率，直接传动时，取1.0；间接传动时取0.95同时，统计一年内局扇、辅扇的耗电量Iet(kw.h/a)。各类扇风机在一年内的总耗电量为： Is=Imf+Ief, kw.h/t 用下式计算每吨煤的耗电量： I=Is/T,KW.h/t式中T一年内的矿井产煤量，t/a 用下式计算吨煤的通风电费： E=ID,元/t式中D每度电的费用，元/(kw.h) 二、吨煤的通风成本 除上述每吨煤的通风电力费用外，还要统计一年的下列费用，然后折算出吨煤费用。 1）通风设备的折旧费和维修费。 2）专为通风服务的井巷工程折旧费和维修费。、 3）通风器材的购置费和维修费 4）通风仪表的购置费和维修费

24、 5）通风区队全体员工的工资费。以上五项吨煤费加上吨煤通风电力费就是吨煤通风成本。 第六节、生产矿井的通风设计简述生产矿井的通风设计，涉及范围较广，例如增设新采区，开拓新水平，改变主扇的工作方法，改变矿井通风系统、扩大矿井通风能力等，都要进行通风设计。1、生产矿井通风设计的特点和要求 生产矿井的通风设计和新建矿井的通风设计在设计内容、步骤和方法等方面基本类似，但生产矿井的通风设计比新建矿井通风设计要复杂些。这是因为：要在老区正常生产的基础上发展新区，新区设计必须紧密联系老区生产的发展情况，不仅要保证新区施工和投产过程中的安全生产，而且要保证老区在这一过程中的安全生产；既要挖掘现有通风的潜力，充

25、分利用现有的通风井巷，又要使他们和新建通风井巷和新选的通风设备协调起来。 二、生产矿井通风设计的基本内容和步骤 要根据在通风设计的服务期限以内，通风困难和通风容易两个时期，分别按一下内容和步骤进行具体设计：1）拟定矿井通风系统 在生产矿井的通风设计中，通风系统的变化幅度很大不同。例如需要增加新采区，单瓦斯变化不大，增产任务不大时，矿井通风系统不会有太大的变化，也不至于增开新采区，但如果新开的采区在边远地区或在较深的水平，而且产量和瓦斯有较大的增加，现有的通风能力不能满足时，或者因为井田重新划分，井型变化时，矿井通风系统往往发生较大变化，可由中央并列式变为中央并列和中央分列混合式，或由中央并列式

26、变为中央并列和两翼对角混合式，或由一天通风系统分成两个独立的通风系统等。2）计算与分配矿井总风量 由于正在生产的老区，计算风量的依据都可实测出来，设计中的新区可以参考条件相同的老区数据，所以，生产矿井通风设计中风量计算与分配，可以先计算各个用风地点的有效风量，然后由里往外推算进风路线上的风量和回风路线上的风量，有时还要计算某些网路内的自然分配风量。3）计算矿井通风总阻力 为了计算各条风路的通风阻力，正在生产的老区，各风路的风阻值应该用实测数据，设计中的新区风路，可参考与老区相同风路的数据。4）局部风量调节 为了保证新区从施工到投产的过程中，新区和老区各个用风地点都能得到所需风量，新区和老区之间，新区内各网路之间，老区内各网路之间，要采区风量按需调节的措施，5）主扇的调节或选择 先用主扇的能力，如果能适应设计的要求，就只需要调整它的工作点，并验算其电动机能力。如果不能适应要求，就得新选主扇6)概算矿井通风费用