《矿井通风与空气调节》课程设计指导书.docx
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《矿井通风与空气调节》课程设计指导书
《矿井通风与空气调节》课程设计指导书
XX大学矿业学院安全工程教研室
1
说
明
本设计为采区通风设计，设计条件参照某矿实际采区给出。
本指导书可作为课程设计内容提要和说明书章节编制参考。
封
目
面（统一提供）录（自己编写）
设计任务书（即设计题目与设计条件）
前
言
煤矿及采区简要概况，任务性质与来源，编制设计的依据（资料），设计的指导思想，设计的主要内容，待解决的问题，编制内容依据的法律、法规，其他说明等。
第一章
某采区概况及安全条件
§1某采区开采范围
采区位置、境界、开采范围，与邻近采区关系，与地面关系、采区内煤系产状，可采层厚度等。
§2某采区地质情况及可采煤层情况
采区地质构造、开采煤层特征（厚度、倾角、媒质、夹石、层间距、顶底板岩石特征等）。
§3某采区安全条件
瓦斯、煤尘、煤的自然性，井上下及采区水文地质条件，上部成浅部开采情况等。
§4某采区开拓与开采
一、采区生产能力及服务年限
依据资料叙述。
二、采区巷道布置
依据资料叙述，包括采区参数，开采顺序等。
三、采煤方法
依据资料叙述，包括采煤工作面参数，采区设备与人员配置情况等。
四、采区生产系统
依据资料叙述。
2
第二章
采区通风系统
§1采区通风系统的选择
一、矿井通风方式
依据资料叙述，并说明选择的理由。
二、主要通风机的工作方法
主要通风机的工作方法基本上可分为两种：
抽出式和压入式，分析比较选定主要通风机的工作方法。
三、采煤工作面通风方式与风流方向
采煤工作面通风方式有：
U、Y、偏Y、Z、W等，采煤工作面风流方向有：
上行风与下行风，根据所给资料进行选择，并说明理由。
四、局部通风机工作方法
局部通风机工作方法有：
抽出式、压入式和抽压混合式，选定局部通风机的工作方法，并说明其理由。
五、采区通风路线
叙述采煤工作面与掘进工作面的新风与污风路线。
六、采区通风设施
叙述设计所采用的通风设施及其安设地点与作用。
§2矿井通风系统的合理性分析
根据所学知识，进行矿井通风系统的合理性、可靠性和抗灾能力分析，说明矿井通风系统对矿井安全的保证程度，是否符合有关技术要求。
第三章
采区风量计算
一、采区风量计算原则
采区所需风量，按下列要求分别计算，并取其中最大值。
（1）按主要通风机服务区域（某采区）同时工作最多人数计算，每人每分钟供
给风量不得少于4m
3
；
（2）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。
（3）根据《煤矿安全规程》及有关
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
规定，采区所需风量要满足井下人员需求和各用风地点稀释瓦斯、风速不超限等要求，且使总回风流中瓦斯浓度不超过0.75％。
二、按同时工作最多人数计算
Q1=4NK，m/min
式中：
Q
1
—按同时工作最多人数计算的采区所需总进风量，m/min；
N—井下同时工作的最多人数，人；
4—按井下每人每分钟4m的单位风量计算矿井总风量；K—风量备用系数，K=1.45。
三、采煤工作面需风量的计算
采煤工作面的风量按下列因素分别计算，取其最大值。
1.按瓦斯涌出量计算
Q采=100QCH4KCH4m/min
式中：
Q
采
—采煤工作面所需风量，m/min；
Q
CH4
—采面的瓦斯绝对涌出量，m/min；
K
CH4
—采煤工作面瓦斯涌出不均匀系数，本矿取1.5。
Q
CH4
=qT/1440m/min
式中：
T—采煤工作面最大日产量，t/d；
q—工作面瓦斯相对涌出量，m/t；
A
T=1.15，t/d
Nn
式中：
A—年产量，n—年工作日数；N—采煤工作面个数，单一采煤工作面取1；
Q
采
=100qTK
CH4
/1440，/min。
2.按工作面进风流温度计算
见教材及有关参考书。
3.按使用炸药量计算
见教材及有关参考书。
4.按工作人员数量计算
见教材及有关参考书。
5.按风速进行验算
见教材及有关参考书。
四、掘进工作面需风量的计算
煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面的风量，按下列因素分别计算，取其最大值。
4
33
3
3
3
3
3
3
1.按瓦斯涌出量计算
见教材及有关参考书。
2.按使用炸药量计算
见教材及有关参考书。
3.按局部通风机吸风量计算
见教材及有关参考书。
4.按工作人员数量计算
见教材及有关参考书。
5.按风速进行验算
见教材及有关参考书。
五、硐室需风量的计算
如果设计有采区硐室，按经验取值：
机电硐室取80/min；爆破材料库取100/min。
六、采区实际需要风量的总和
采区的总进风量，按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算。
采区总风量：
Q
2
=（∑Q
采
+∑Q
掘
+∑Q
硐
+∑Q
其他
）×K
式中：
ΣQ
采
—采煤实际需要风量的总和，m/s；
ΣQ掘—掘进实际需要风量的总和，m/s；
ΣQ硐—独立回风的硐室实际需要风量的总和，m/s；
ΣQ其他—采区除了采煤、掘进和硐室地点外的其它井巷需要进行通风的风量总和，m/s；
K—采区通风系数（考虑采区内部漏风和配风不均匀等因素），取K
=1.20。
七、采区总风量的确定
采区总风量Q总按Q1、Q2的最大值选取。
Q
总
=max{Q
1
Q
2
}，m/min
确定采区所需总风量为：
Q
总
，m/min。
第四章
采区通风阻力计算
一、计算的原则
本课程设计应遵循以下原则：
5
（1）主要通风机仅考虑为某采区服务，因此只需计算某采区通风困难时期的最大通风阻力路线，一般为经过采煤工作面的通风路线。
（2）为了减少矿井的外部漏风和主通风机运转费用，矿井通风最困难时期的通风阻力不易过大（一般不超过3000pa），必要时须对某些局部巷道采取降阻措施。
（3）计算采区总阻力时，可不考虑风路沿途的漏风和局部阻力，将计算出的采区摩擦总阻力乘以1.15（局部阻力系数）作为采区总阻力。
二、计算的方法
按所选定的采区通风困难时期的通风阻力最大的风流路线，用下式计算出各区段井巷的摩擦阻力，即：
h摩
LUQ
S
2
，Pa
式中-α从附录中查得。
计算时，应将计算参数和计算结果填入井巷摩擦阻力计算表中，将风流路线中各段井巷（由入风井口至风硐入口）的摩擦阻力累加起来即得采区的摩擦总阻力h摩大。
三、井巷摩擦阻力计算
根据设计说明某采区通风困难时期及最大通风阻力路线。
按实际供风量核定矿井产量，做到“以风定产”，不超能力生产。
其阻力计算详见井巷摩擦阻力计算表。
采区井巷最大摩擦阻力h摩大=×××Pa。
表?
?
?
井巷摩擦阻力计算表
井巷
序号
井巷名称
支护形式
摩擦阻力
系数α
（Ns/m）
长L
（m）
周长
U（m）
净断
面积
S（m）
摩擦风阻
（Ns/m）
风量
Q
（m/s）
摩擦阻力h（Pa）
风速V（m/s）
1
2
总计
四、采区通风总阻力计算
通风困难时期的通风总阻力h
阻大
为：
h
阻大
=K
局
h
摩大
+h
硐
，Pa
K
局
—考虑局部阻力的系数，取1.15；
硐
h摩大—井巷最大摩擦阻力h摩大，Pa；
h硐—对风硐的要求是，通风阻力一般不超过100～200Pa。
故风硐的通风阻力h可不必计算，取h硐=200Pa。
6
28
3
2
28
3
五、采区总风阻R及等积孔A1.风阻与等积孔计算
R
h摩大
Q总
式中：
R—采区总风阻，N·S/m；
Q
总
—采区总风量，m/s；
A
h摩大—采区通风总阻力，Pa。
1.19
R
式中：
A—等积孔，m；
R—采区总风阻，N·S/m。
2.降低风阻措施
（1）砌碹巷道表面应尽量光滑平整，以降低通风阻力。
梯工钢巷道支护应整齐，并保持设计的巷道断面大小与形状。
（2）在容易产生局部阻力的地方，应尽量降低局部阻力系数。
巷道连接处应做成斜线或圆弧形，巷道拐弯处应尽量避免直角转弯或小于90°转弯，转弯处内、外侧施工成斜线或圆弧形，必要时设置导风板。
（3）在日常通风管理工作中，应避免在主要巷道中停放矿车、堆放杂物，巷道应随时修复，保证其完整性并保持足够的有效通风断面，以利于风流畅通。
第五章
一、主要通风机工作风量
主要通风机选择
由于存在外部漏风，通风机风量Q
通
必大于采区总风量Q
总
。
通风机的工作
风量，需要适当考虑加入外部漏风量，考虑1.05的系数。
Q
通
=K
外
Q
总
，m/min
式中K外—外部漏风系数，取1.05。
二、主要通风机需要的最大静压
h
通静大
=h
阻大
+h
自
，Pa
式中h
通静大
—主要通风机需要的最大静压，Pa；
h
自
—与通风机通风方向相反的自然风压，通风困难时期取h
自
与通风机
风压反向。
可根据设计矿井所在地的气象资料或邻近矿井的资料近似估算，本课程设计取100Pa。
7
三、主要通风机需配电机功率
N
风流
=h
通静大
×Q
通
/（1000×η
b
）
N
风机
=N
风流
×K×K
e
/（η
e×ηt）
式中：
N风流—为通风困难时期的风流功率，kW；
N
风机
—为风机所需的配套电机功率，kW；
ηb—通风机工作效率，ηb＝0.7～0.75；
K—由于矿井处于高原地区，需考虑的空气密度校正系数，K=1.12/1.2=0.93；
K
e
—电机容量备用系数，K
e
=1.15；
η
e
——电机效率，η
e
=0.9；
ηt——传动效率，直接传动ηt=1.0。
四、主要通风机的选择
根据上述计算得的h
通大
、Q
通
以及各时期的采区总风阻，就可从通风机个体特性
曲线中选择合适的通风机。
所选择的通风机，在各时期内的工况点均应在合理的工作范围内，通风机的效率尽量高，且有一定的余量。
轴流式通风机在最大风压和风量时的轮叶安装角度，至少比该风机的轮叶最大允许安装角度小5°。
通风机选定后，将选出的通风机型号、叶片安装角度、工况点参数（风压、风量、效率和输入功率）等参数列表说明。
要求绘制个体特性曲线、风阻特性曲线和工况点图。
第六章
概算采区通风费用
本课程设计只考虑主要通风机运转所耗电费。
采区通风动力费用：
W
2
=（I
1
+I
2
）e/A（元/t）
式中：
I1—主要通风机每年耗电量，kW·h/年；I2—局部通风机每年耗电量，kW·h/年；e—每度电的费用，元/（kW·h）；
A—采区生产能力，t/年。
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第七章
设计要求
§1设计内容和说明书编制主要要求
1、选择方案的确定必须提出两个以上的方案，进行比较分析。
2、尽量配以插图和表格等辅助形式说明设计内容。
3、设计的主要依据应写出，凡涉及计算的问题应将计算的公式列出，代入有关数据（表格除外），直接得出结果。
公式与表必须编号，如表3-1-1（第三章第一节第一张表）。
4、说明要求文字简明通顺，缮写清晰整洁。
说明书内容的顺序建议为：
1）目录；2）设计任务书（即设计题）；3）正文；4）附表；5）附图。
§2绘制设计图纸要求
（一）本设计要求绘制正规设计大图一张：
采区通风系统及通风网络图（示意图），采区通风系统图最好画成立体图。
绘图要求：
（一）采用1号图幅绘制，标题栏按下面统一格式绘制：
（二）用铅笔绘制，所有点、线、符号应符合煤炭部统一标准，必须使用标准惯用图例，所用到的图例必须绘在相应的图上，中文字体采用长仿宋体，采用国家公布实施的简化汉字。
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