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矿井通风设计指导书
《矿井通风》课程
设计指导书
一、封面按以下格式
矿井通风
课
程
设
计
矿井名称：
姓名：
班级：
学号：
指导教师：
二OO九年月日
二、目录原则上按以下格式编写：
目录
一、矿井概况…………………………………………
二、矿井通风系统方案设计与比较…………………三、采区通风方式选择与比较………………………四、采煤工作面通风方式与比较……………………
五、矿井通风量及各用风点风量的计算……………
六、通风网络…………………………………………七、矿井通风阻力的计算……………………………
八、矿井通风机选型及附属装置……………………
九、概算矿井通风费用………………………………
十、通风系统评价……………………………………
参考文献…………………………………………………
设计正文部分要包含以下内容：
一.矿井概况
（1）矿井基本情况
（2）矿井开采技术条件
（3）矿井地质及煤层赋存情况
（4）开拓方式
（5）采煤方法与采煤工艺
二.矿井通风系统方案设计与比较
选择任何通风方式都需要符合投产较快、出煤较多、安全可靠和技术经济合理等原则。
（1）通风方式技术比较
一般矿井主要有五种通风类型：
中央并列式、中央分列式、两翼对角式、分区对角式和混合式通风。
矿井通风方式对比
项目
类型
适用条件
优缺点
中央
并列式
新建矿井，煤层倾角大，走向长度小于4km，而且瓦斯、自然发火不严重的矿井。
初期投资少，出煤快，采区生产集中，便于管理；节省风井工业广场占地，压煤少；便于井筒延伸，为深部通风提供有利条件；风流折返流动路线长，通风阻力大，通风费用高；工业广场风机噪音大。
中央
分列式
煤层倾角较小，埋藏较浅，走向长度不大而瓦斯和自然发火较严重的矿井。
与并列式相比，这种方式较安全，建井期两井深部延伸，通风不困难，风流路线短，风阻小；内部漏风小，有利于防火。
工业广场没有噪音和污风的污染，回风井系统设备防尘管理比较方便。
两翼
对角式
适用于走向长度大于4km，井田面积大，产量高，煤层距地表浅，瓦斯自然发火严重的矿井。
由于风流路线较短，阻力和漏风小，所以各采区风阻比较稳定；矿井总风压稳定，工业广场不受污染，比中央分列式安全性更好；；但初期投资较大，管理相对分散，发生事故时反风较困难。
分区
对角式
适用于煤层距地表浅，因地表高低起伏较大，无法开采浅部总回风巷，而且表土层没有沙层，便于开掘小风井。
各分区与独立的通风线路，互相不影响而且通风阻力小，建井工期段；利于安全生产；分区风井多，占场地多，通风机管理分散。
（2）通风方式选择及比较（简单对比）
两通风系统方案的经济比较主要从巷道开拓工程量、费用及巷道维护费用、通风设施购置费用和通风电费等方面考虑，选择适合所在矿井的通风方式。
（3）矿井通风机的工作方式选择
通风机工作方式有抽出式、压入式及混合式。
其适用条件和优缺点见表：
通风方式分类
通风方式
图示
使用条件及优缺点
抽
出
式
优点：
井下风流处于负压状态，当主扇因故停止运转时，井下的风流压力提高可能使采空区沼气涌出量减少，比较安全；漏风量小，通风管理较简单；与压入式比，不存在过渡到下水平时期通风系统和风量变化的困难。
缺点：
当地面有小窑塌陷区井和采区沟通时，抽出式会不小窑积存的有害气体抽到井下使有矿井效风量减少。
压
入
式
低沼气矿的第一水平，矿井地面地形复杂、高差起伏，无法在高山上设置扇风机。
总回风巷无法连通或维护困难的条件下优缺点：
1.压入式的优缺点与抽出式相反，能用一部分回风把小窑塌陷区的有害气体压入到地面；2.进风线路漏风大,管理困难；3.风阻大、风量调节困难；4.由第一水平的压入式过渡到深部水平的抽出式有一定的困难；5.通风机使井下风流处于正压状态，当通风机停止运转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌量增加。
正因为抽出式有着独自的优点，井下风流处于负压状态，当主要通风机因故停止运转时，井下的风流压力提高可能使采空区沼气涌出量减少，比较安全；漏风量小，通风管理较简单；与压入式相比，不存在过渡到下水平时期通风系统和风量变化的困难。
本矿井地质构造较简单，瓦斯涌出量××，走向××，开采面积××，因此选用抽出式通风方式。
三.采区通风方式的选择原则
采区通风系统是矿井的基本组成部分，它包括采区进回风和工作面进回风巷道的布置方式、采区通风路线的连接方式以及采区通风设备的和通风构筑物的设置等基本内容。
它主要取决于采区巷道布置和采煤方法，同时要满足通风的特殊要求。
在通风系统中，要能保证采区风流的稳定性，尽量避免角联风路，尽量减少采区漏风量、新鲜风流在风路上被加热和污染的程度小，回采工作面和掘进工作面都应该独立通风。
采区布置独立的回风道，实行分区通风。
采区通风系统既要保证质量，安全可靠，又要经济合理。
本设计矿井相对瓦斯涌出量为××。
结合矿井的实际条件，采区××巷道为进风巷，××巷道为回风巷。
四．采煤工作面通风方式与比较
采煤工作面通风方式有回采工作面上行通风和下行通风两种方式。
比较如下
4.1回采工作面上、下行通风适用条件及优缺点
通风系统
适用条件及优缺点
上
行
通
风
在煤层倾角大于12度的回采工作面，都应采用上行通风。
优缺点：
瓦斯自然流动方向和风流方向一致，有利于较快地降低工作面瓦斯浓度。
风流方向与运煤方向相反，引起煤尘飞扬，增加了回采工作面的进风流中煤尘浓度；同时，煤炭在运输中放出的瓦斯又随风流带到回采工作面，增加了工作面的瓦斯浓度。
运输设备运转时所产生的热量随风流散发到回采工作面，使工作面气温升高。
下
行
通
风
在没有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的、倾角小于12度的煤层中，可考虑采用下行通风。
工作面下行通风，除了可以降低瓦斯浓度和工作面温度外，还可以减少煤尘含量，降低水砂充填工作面的空气温度，有利于提高工作面的产量。
U型，W型，Z型，Y型，H型等采煤工作面通风方式的选择。
考虑本设计煤层自燃发火××，瓦斯涌出量×，从××角度出发，决定采用××通风方式。
五．矿井通风量及各用风点风量的计算
1．矿井总风量的计算
1．1按井下同时工作的最多人数计算：
1．2按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总计算：
1．）采煤实际需要风量，按各个采煤工作面实际需要风量来计算：
（1）.按瓦斯涌出量来计算：
（2）.按工作面温度计算
（3）.按人数计算实际需要风量
（4）.按风速进行验算
（5）同时爆破的炸药量
2．）掘进工作面实际需风量的计算
3．）硐室实际需要风量，应根据不同类型的硐室分别进行计算。
本矿火药库、绞车房、变电所可以不用计算可根据经验值所得
火药库按经验值给定风量：
大型爆破材料库为100~~150m3/min，中小型爆破材料库为60~~100m3/min，
采区绞车房及变电所为60~80m3/min
各用风地点风量分配如表5.1
表5.1容易时期风量分配表
通风地点
数量
单位需风量（m3/min）
总风量（m3/min）
采煤工作面
1
200
200
备用工作面
1
100
100
掘进头
煤巷
2
150
300
岩巷
硐室
变电所
绞车房
炸药库
总计
∑Q其它
总风量（包含K）
表5.1困难时期风量分配表
通风地点
数量
单位需风量（m3/min）
总风量（m3/min）
采煤工作面
备用工作面
掘进头
煤巷
岩巷
硐室
变电所
绞车房
炸药库
总计
∑Q其它
总风量（包含K）
所以根据上面对矿井总风量的计算和验算得出我所设计的矿井生产系统的总风量：
开采容易时期风量为：
Q=
开采困难时期风量为：
Q=
六.通风网络
容易时期通风网络图1
困难时期通风网络图2
七.矿井通风阻力的计算
（1）矿井各巷道阻力计算
根据通风网络图，选取最大通风阻力路线如下：
矿井通风容易时期和困难时期的确定：
根据矿井巷道布置图，先选出矿井容易时期的最长通风阻力路线：
根据同样的方法选择出整个矿井困难时期的最长通风阻力路线：
根据任务书的所附表的格式计算矿分别计算矿井通风容易时期和困难时期的矿井通风阻力。
（2）矿井等积孔的计算
分别计算矿井通风容易时期和通风困难时期的等积孔。
利用表7.4判断矿井的通风难易程度
表7.4矿井通风难易程度评价
等积孔（m2）
风阻NS2/m8
通风阻力等级
难易程度评价
＜1
＞1.416
大阻力矿
困难
1~2
1.416-0.354
中阻力矿
中等
＞2
＜0.354
小阻力矿
容易
八.矿井通风机选型及附属装置
（1）风机参数
1）静压
矿井进、出风井的空气柱的容重差以及高度差和其它自然因素所形成的压力成为自然风压，它对矿井风机的工况点会产生一定的影响，因此设计中应考虑自然风压对风机的影响。
（进、出风井井口标高差在150m以上或进、出井井口标高相同但井深在400m以上时，应计算矿井自燃风压）
he=ΔρgH
（1）
Δρ—进风井筒与出风井筒空气平均密度差，kg/m3，见表8.1
H—井筒深度，m。
8.1空气平均密度
季节
进风井筒
（kg/m3）
出风井筒
（kg/m3）
冬
1.28
1.20
夏
1.20
1.24
2）风阻
通风机的工作风阻，由下式计算：
（2）
3）通风机工作风量
考虑到外部漏风，通过主要通风机的的风量QF必须大于通过风井的风量，对于抽出式
（3）
式中：
—主要通风机工作风量；
—矿井所需总风量；
1.05—漏风系数。
困难时期风量的确定。
利用式（式5-4）计算矿井总风量：
容易时期：
Qf=
困难时期：
Qf=
（2）通风机选择
首先根据Qf,hfs易和hfs难在风机特性曲线上初选能满足要求且通风机效率不小于0.6的通风机（目前，高效风机一般都应高于0.7），实际风压不高于最高风压的90%。
经过比较，根据矿井总阻力和矿井总风量，确定××型轴流式风机作矿井主要通风机。
所选通风机的特性曲线见图4-8所示：
在通风机特性曲线图上绘制通风机的工作风阻曲线，风阻曲线与通风特性曲线的交点即为通风机的实际工况点，再由实际工况点确定实际的各参数见表8.2
表8.2××型轴流式风机参数表
参数
时期
转数r/min
叶片安装角
（°）
风量（m3/s）
风压（kpa）
输入
功率
（kw）
效率
理论
实际
理论
实际
容易时期
困难时期
XX轴流式风机装置特性曲线如下图
图1××型风机特性曲线
（3）电机选型（选做）
按通风容易时期和困难时期分别计算出通风机的轴功率
即电动机的轴功率。
（4）
（5）
若
，可只选一台电动机，否则要两台。
电动机的功率为
（6）
其中
—电动机容量备用系数，取1.1-1.2；
—电动机效率，取0.9-0.94（大型电动机去较高值）；
—传动效率，电动机与通风机直联时，取1；皮带传动时，为0.95。
通风容易时期
通风困难时期
所以：
<
因此需要选×台电动机，电动机的功率，取
=1.2，
=0.92，
=1，得
Nε=kW
（4）风机附属装置
矿井反风就是当矿井发生突变的时候及时使风流反向，控制灾害和灾情的发展的应变措施。
为了保证主扇运转的安全可靠，除扇风机机体外，仍需设置一系列附属装置，如反风装置、防爆门、风硐和扩散器等。
（1）反风装置
反风装置就是使正常风流反向的设施。
当进风井附近和井底车场发生火灾或瓦斯煤尘爆炸时，为了避免大量的CO和CO2等有害气体进入采掘空间，危及井下工人的生命安全，则利用反风装置迅速使风流逆转。
本设计选取2K58型轴流风机，这种风机反转后的风量可以达到正常时期风量的40%，故不须设置反风装置进行反风。
本矿每年进行反风演习一次，每季度都要检查反风功能，保证随时可用。
（2）防爆门
为保护风机，在风井井口设置钟形防爆门。
防爆门放入井口圈的凹内，槽中盛水以防漏风，深度必须大于防爆门的内外压差。
如图4-9所示
图2立井井口防爆盖示意图
1-防爆井盖；2-密封液槽；3-滑轮；4-平衡重锤；5-压脚；6-风硐
（3）扩散器
本设计选用由圆锥形内筒和外筒构成的环状扩散器，它可以将风机出口的大部分速压转变为静压，以减少风机出风口的速压损失，提高风机的静压。
如图4-10所示
图3轴流式通风机扩散器
（4）风硐
风硐是矿井主要通风机和出风井之间的一段联络巷道，风硐通风量很大，其内外压差较大，因此要特别注意减小风硐阻力和防止漏风。
（5）消音装置
《规程》规定矿井主要通风机噪音不得超过90dB，本设计采用主动式消音装置，把大部分噪音吸收掉。
九.通风系统评价
本矿井采用两翼对角式抽出式通风，设计风井在整个服务年限内通风阻力较小，风机运转平稳，通风都比较容易，吨煤通风成本低，比较经济，所选用的轴流式风机效率高，电耗少，用风机反转反风安全可靠。
每个采区工作面都有独立的通风系统，通风系统较为简单。
本矿采用注氮防灭火技术有利于防止自然火灾，矿井抗灾能力强。
通风安全设施：
主要有风门、调节风门、防爆水棚、回风井井口防爆门、进风井井口防火铁门等。
矿井采掘工作面独立通风，井下硐室实现了独立通风。
矿井按规定进行反风试验和反风演习，符合煤矿安全规程规定。
综上所述，本矿井通风系统简单、合理、稳定，通风方式合理，配风满足需要，通风设施齐全有效，抗灾能力强。
附：
1、矿井开采容易时期和困难通风系统图
2、矿井开采容易时期和困难通风网络图（选做）
参考文献
附录：
工程制图标准
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