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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。

      m  /min，相对量 1.70m  /t，二氧化碳绝对量 1.65m  /min，相对量 2.833

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 0.99

33

          50Hz，总进风量 2755m  /min,总回风量 2831m  /min，总排风量 29323

m  /min，矿井等积孔 1.71  m  ，通风机房水柱计读数 1160Pa。

3

m 3 /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 3 /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

3

2

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

LMJF-YL013T34-201101072011.3.72012.3.6

精密数字气压计

LMJF-YL001

LMJF-YL008

BJ-1    ±1Pa

T34-20110143  2011.3.22      2012.3.21

T34-20110109  2011.3.7       2012.3.6

干湿温度计

中速风表

微速风表

LMJF-GS003                    T20-20110167  2011.3.7       2012.3.6

LMJF-ZF010                    FB-2011106    2011.4.8       2011.10.7

LMJF-DF004                    FB-2011159    2011.4.7       2011.10.6

秒表LMJF-MB002/±0.1sK03-201100232011.2.242012.2.23

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。

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 4 m3 ；

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。

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

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

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 2  K 采高——采煤工作面采高调整系数

表 1.2 K 采面长——采煤工作面采长调整系数

表 1.3K 温——采煤工作面温度与对应风速调整系数

（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

（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

60m0.92.2m1.221℃1.1m/s

最大空顶距最小控顶距CH4 涌出量CH4 系数CO2 涌出量CO2 系数

3.26m2.46m0.33 m3/min1.300.51 m3/min1.20

工作人数炸药消耗量炸药类型采煤工艺备注

356.75kg二级炸药放顶煤

（1）按瓦斯涌出量计算

Q 采=100QCH4KCH4

（2）按二氧化碳涌出量计算

Q 采=67*qcc*kcc

（3）按工作面气象条件计算

Q 采=Q 基本 K 采高 K 采面长 K 温

（4）按炸药量计算

三、掘进工作面实际需风量的计算

（一）计算依据

每个掘进工作面实际需风量，应按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、人员、

爆破后的有害气体产生量以及局部通风机的实际吸风量等规定分别进行计算，

然后去其中最大值

（1）按沼气涌出量计算

Q 掘=100QCH4K 掘通

式中：

Q 掘——掘进工作面需要的风量，m3/min

QCH4——掘进工作面回风流中沼气绝对涌出量，m3/min

K 掘通——掘进工作面通风系数，取 1.6

（2）按二氧化碳涌出量计算

Q 掘=67QCO2K 掘通

式中：

QCO2——掘进工作面二氧化碳绝对涌出量，m3/min

K 掘通——掘进工作面通风系数，可取 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）按人数计算

Q 掘≥4N

式中：

N——掘进工作面同时工作的最多人数，人

（4）按工作面一次起爆的炸药消耗量计算

Q 采≥25A

式中：

A——采煤工作面一次爆破最大炸药用量，Kg

（5）按局部通风机的实际吸入风量计算

根据矿井对所有局部通风机的测定，11Kw 局部通风机的吸入风量可取：

Q 吸=180 m3/min

巷道的供风应满足，全风压供风量应大于局部通风机的实际吸入量，为避

免局部通风机吸循环风和巷道中出现风流停滞或微风的现象，局部通风机吸风

口到掘进工作面回风口之间的风流的最低风速，还应满足《安全规程》规定的

最低风速。

Q 巷供风≥Q 吸+9S 巷

式中：

Q 巷供风——全风压供风巷道的风量，m3/min

Q 吸——实测风机吸风量，m3/min

S 巷——风机吸风口到掘进工作面回风口之间的巷道的断面，m2

（6）按风速验算

①按最低风速

每个岩石巷道掘进工作面的最低风量

Q 掘≥9S 掘

每个煤巷、半煤半岩巷掘进工作面的最低风量

Q 掘≥15S 掘

②按最高风速

每个岩巷、煤巷、半煤半岩巷掘进工作面的最低风量

Q 掘≤240S 掘

掘进工作面的需要风量

∑Q 掘=Q 掘 1+Q 掘 2+…+Q 掘 n

（二）掘进工作面实际需风量具体计算

1.运输巷掘井工作面需风量计算

CH4 涌出量

（qhg）

CH4 系数

（khg）

CO2 涌出量

（qhc）

CO2 系数

（khc）

炸药消耗

量

（Ahf）

炸药类别

0.16m3/min1.200.32m3/min1.207.35二级

局扇型号局扇功率风筒直径供风距离局扇吸风量

（Qaf）

FBD-NO5/2×5.52×5.5kw500mm450m191m3/min

工作人员（Nhf）掘进净断面巷道类别局扇至回风口备注

（Shf）最大断面

（Shd）

116.1m2煤巷4.68m2

参数说明：

运输巷掘井工作面最大掘进长度 450m，选用 FBD-NO5/2×5.5

局部通风机，电机功率 2×5.5kw，工作风量范围 200-100m3/min，其实际吸风

量为 191m3/min；CH4 的绝对涌出量一般维持在 0.08-0.16m3/min,取其最大涌

出量作为计算参数；CO2 的绝对涌出量一般维持在 0.16~0.32m3/min，取其最大

涌出量作为计算参数。

（1）按照瓦斯涌出量计算

（2）按照二氧化碳涌出量计算

（3）按炸药量计算

按上述条件计算的最大值，确定局部通风机吸风量应大于 73.5m3 / min 。

（4）按局部通风机实际吸风量计算

注：

局扇安设位置至回风口巷道类型为煤巷。

（5）按工作人员数量验算

满足工作人员用风要求。

（6）按风速进行验算

①验算最小风量

②验算最大风量

即风速符合要求。

则 3211 运输巷掘进工作面需风量确定为？

？

。

2.四采区轨道下山掘进工作面需风量计算

CH4 涌出量

（qhg）

CH4 系数

（khg）

CO2 涌出量

（qhc）

CO2 系数

（khc）

炸药消耗量

（Ahf）     炸药类别

0.12m3/min1.100.30m3/min1.1010.1二级

局扇型号局扇功率风筒直径供风距离局扇吸风量

（Qaf）

FBD-No5/2*5.52*5.5kW500mm800m175 m3/min

工作人员

（Nhf）

掘进净断面

（Shf）     巷道类别

局扇至回风口

最大断面

（Shd）

备注

1110.5m2岩巷8.03m2

参数说明：

四采区轨道下山掘进工作面最大掘进长度 800m，选用 FBD-

No5/2*5.5 局部通风机，电机功率 2*5.5kW，工作风量范围 200-100 m3/min，其

实际吸风量为 175 m3/min； CH4 的绝对涌出量一般维持在 0.08~0.12 m3/min，

取其最大涌出量作为计算参数；CO2 的绝对涌出量一般维持在 0.18~0.30 m3/min,取

其最大涌出量作为计算参数。

（1 按照瓦斯涌出量计算

（2）按照二氧化碳涌出量计算

（3）按炸药量计算

按上述条件计算的最大值，确定局部通风机吸风量应大于101m3 / min 。

（4）按局部通风机实际吸风量计算

注：

局扇安设位置至回风口巷道类型为岩巷。

（5）按工作人员数量验算

满足工作人员用风要求。

（6）按风速进行验算

①验算最小风量：

②验算最大风量：

即风速符合要求。

则四采区轨道下山掘进工作面需风量确定为：

。

3.三采区运输巷掘进工作面需风量计算

CH4 涌出量

（qhg）

CH4 系数

（khg）

CO2 涌出量

（qhc）

CO2 系数

（khc）

炸药消耗量

0.12m3/min1.100.30m3/min1.1010.1二级

局扇型号局扇功率风筒直径供风距离局扇吸风量

（Qaf）

FBD-No5/2*5.52*5.5kW500mm650m183 m3/min

工作人员

（Nhf）

掘进净断面

（Shf）     巷道类别

局扇至回风口

最大断面

（Shd）

备注

1110.5m2岩巷8.03m2

参数说明：

三采区运输巷掘进工作面最大掘进长度 650m，选用 FBD-

No5/2*5.5 局部通风机，电机功率 2*5.5kW，工作风量范围 200-100 m3/min，其

实际吸风量为； CH4 的绝对涌出量一般维持在 0.08~0.12 m3/min，取其最大

涌出量作为计算参数；CO2 的绝对涌出量一般维持在 0.20~0.30m3/min,取其最

大涌出量作为计算参数。

（1）按照瓦斯涌出量计算

（2）按照二氧化碳涌出量计算

（3）按炸药量计算

按上述条件计算的最大值，确定局部通风机吸风量应大于101m3 / min 。

（4）按局部通风机实际吸风量计算

注：

局扇安设位置至回风口巷道类型为岩巷。

（5）按工作人员数量验算

满足工作人员用风要求。

（6）按风速进行验算

①验算最小风量

②验算最大风量

即风速符合要求。

则三采区运输巷掘进工作面需风量确定为。

4.-310 维修掘进工作面需风量计算

CH4 涌出量

（qhg）

CH4 系数

（khg）

CO2 涌出量

（qhc）

CO2 系数

（khc）

炸药消耗量

（Ahf）     炸药类别

0.16m3/min1.200.32m3/min1.207.35二级

局扇型号局扇功率风筒直径供风距离局扇吸风量

（Qaf）

FBD-No5/2*5.52*5.5kW500mm320m150 m3/min

工作人员

（Nhf）

掘进净断面

（Shf）     巷道类别

局扇至回风口

最大断面

（Shd）

备注

1