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矿井通风课程设计打印版本
矿井通风
矿井通风系统设计是矿井总体的一个重要组成部分，是保证矿井安全生产的的重要组成部分，其基本任务就是结合矿井开拓与开采设计，见了一个安全可靠、技术先进、经济合理和便于管理的通风系统，并在此基础上计算各用风所需风量，总风量与总风压，选择矿井通风设备，在概算通风费用。
因此，必须配合其他生产环节来周密考虑，精心设计以达到最佳效果。
下面是根据XX矿井的具体条件来设计该矿井的通风系统。
1通风系统
1.1矿井通风方式和通风方法
矿井初期为分区式通风系统：
副斜井、23煤副斜井、进风井、主斜井进风，东翼风井和西翼风井回风。
矿井通风方式为抽出式。
后期为并列式通风系统：
副斜井、进风井、主斜井进风，东翼风井或者西翼风井回风。
矿井初期和后期均设有两个回风井，即东翼回风井和西翼回风井。
矿井采煤工作面采用全负压通风，由工作面运输顺槽进风，工作面回风顺槽回风，工作面通风系统为U型。
矿井东翼初期通风网络：
新鲜风流自副斜井井筒→井底车场→24煤轨道运输巷→东24煤机轨合一巷（东翼24煤进风行人上山）→工作面进风巷→胶带顺槽→采煤工作面。
新鲜风流自进风斜井井筒→联络巷→24煤胶带运输巷→东24煤机轨合一巷（东翼24煤进风行人上山）→工作面进风巷→胶带顺槽→采煤工作面。
新鲜风流自主斜井井筒→东24煤机轨合一巷（东翼24煤进风行人上山）→工作面进风巷→胶带顺槽→采煤工作面。
乏风风流自采煤工作面→轨道顺槽→工作面回风巷→东翼24煤回风上山→东翼24煤总回风巷→东翼回风井井筒→地面。
矿井西翼初期通风网络：
新鲜风流自23煤副斜井井筒→西翼23煤行人下山（西翼23煤机轨合一下山）→工作面进风巷→胶带顺槽→采煤工作面。
新鲜风流自进风斜井井筒→西翼24煤胶带运输下山→西翼23煤行人下山（西翼23煤机轨合一下山）→工作面进风巷→胶带顺槽→采煤工作面。
新鲜风流自副斜井井筒→副斜井井底车场→西翼24煤轨道运输下山→西翼23煤轨行人下山→工作面进风巷→胶带顺槽→采煤工作面。
乏风风流自采煤工作面→轨道顺槽→工作面回风巷→西翼23煤回风下山→西翼23煤总回风巷→西翼回风井井筒→地面。
详见矿井通风容易时期、通风困难时期通风系统及网络示意图1-1～2。
1.2风井数目、位置、服务范围及服务时间
矿井初期利用原谱兴煤矿的23煤回风井作为改造后的西翼回风井，负责矿井西翼的回风任务；利用原菜子田矿的24煤新回风井作为改造后的东翼回风井，负责矿井东翼的回风任务。
全矿井通风方式为分区式通风。
矿井后期，采西翼时，西翼回风井作为矿井的回风井；采东翼时，东翼回风井作为矿井的回风井。
东、西翼风井位于东、西翼风井工业场地内，东翼风井服务矿井东翼，西翼风井服务矿井西翼，服务年限分别为8.9a和15.4a。
矿井通风容易时期所服务的采区为西23采区和东24采区，服务的煤层为23煤和24煤，服务的采面为西23采区和东24采区内的所有采煤工作面。
矿井通风困难时期所服务的采区为西24采区、东25-26采区、西25-26采区、西17-19采区，服务的煤层为25煤和26煤及后期单独考虑开采的17和19煤。
2矿井风量、负压及等积孔
2.1矿井风量
本次补充（修改），全矿井首采区为东翼24采区，该采区面积较小，可采储量较少，为了能够使采区正常接替，考虑西翼23采区为其接替采区，为满足矿井采区正常接替通风需要，使西翼风井风机能够正常选型，全矿井初期考虑在东翼布置1个综采工作面，1个抽放面，2个煤巷掘进工作面；在西翼23采区预留一个备用综采面和抽放面的风量，2个岩巷掘进工作面.全矿井2个井下变电所、5个绞车房及其它用风地点的风量。
根据现行《煤矿安全规程》第一百零三条规定，矿井需要的风量应按下列要求分别计算，并选取其中的最大值。
2.1.1按最大班下井人数需要风量计算
Q=4Nk=4×132×1.20=633.6m3/min=10.56m3/s
式中：
Q—矿井总需风量，m3/s；N—井下同时工作的最多人数；
井下同时工作最多人数为132人（黔府发【2007】32号第19条规定“规范煤矿生产用工管理，原则上生产能力45万吨/年以上的煤矿每个采区同时作业的采掘人93人，不违反该规定，132人为井下同时工作最多人数）。
K—矿井通风系数，取1.20；
4—每人每分钟供风标准，m3/min.人。
2.1.2按采煤、掘进、硐室、其它用风地点等实际需风量计算
Q矿井=（∑Q采＋∑Q掘＋∑Q硐+∑Q它）×K，m3/s
式中：
∑Q采──采煤工作面实际需要风量的总和，m3/s；
∑Q掘──掘进工作面实际需要风量的总和，m3/s；
∑Q硐──独立通风硐室实际需要风量的总和，m3/s；
∑Q它──除采掘硐室外其它需风量总和，m3/s；
K──矿井通风系数，取1.20。
A、采煤工作面需风量计算
a、按瓦斯涌出量计算
Q采＝100×q瓦采×Kc，m3/min
式中：
Q采——采煤工作面实际需要的风量，m3/min；
q瓦采——采煤工作面的瓦斯绝对涌出量，m3/min。
抽放前21.60m3/min，矿井抽放率为55%，抽放后工作面瓦斯涌出量为9.72m3/min。
（备注：
本设计的瓦斯涌出量是根据经验公式预测的矿井最困难时期的瓦斯含量预测值计算的能够满足矿井通风风量的需要，并且设计考虑有一定的富裕）
Kc——采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，一般机采工作面1.2～1.6，取1.4；
Q采＝100×9.72×1.4＝1360.8m3/min，即23m3/s。
b、按工作面温度计算
Q采=60×VC×SC×KC（m3/min）
=60×1.4×7.5（6.6）×1.1
=693m3/min（609.8），即11.6m3/s（10.2m3/s）
式中：
VC—采煤工作面风速，当工作面温度稳定在20～23℃间时，工作面风速应在1.0～1.5m/s之间。
取1.4；
SC—采煤工作面的平均断面积，7.5m2；
KC—工作面长度系数，取1.1。
c、按回采工作面同时作业人数计算需风量
Q采=4·nc=4×46=184m3/min即3.1m3/s
式中：
4──每人每分钟供给的最低风量，m3/min。
nc──采煤工作面同时工作的最多人数，46人。
d、按风速验算
根据《煤矿安全规程》规定，回采工作面最低风速为0.25m/s，最高风速为4m/s的要求进行验算。
即回采工作面风量应满足：
15×Sc≤Q采≤240×Sc
式中：
Sc──回采工作面平均有效断面，7.5m2；
Q采──采煤工作面需风量，
由于井田深部无瓦斯相关参数，随着煤层开采深度增加，井田瓦斯含量增大，参照贵州省同一地区条件类似矿井，结合本矿井的实际情况，本设计综采工作面暂取25m3/s，在矿井补充完善瓦斯参数后，及时调整矿井综采工作面的风量，保证矿井的安全生产。
在鉴定区域以外和通风困难时期，设计考虑布置底板瓦斯抽采巷和备用工作以满足矿井“抽、掘、采”接替平衡，矿井初期瓦斯较小，首采区基本位于鉴定无突出区域范围内，初期暂不考虑布置底板瓦斯抽采巷，初期考虑瓦斯抽放面的风量，能够综采工作面快速推进的要求。
参照贵州省同一地区条件类似矿井，结合本矿井的实际情况，瓦斯抽放面的风量暂定为15m3/s，在矿井补充完善瓦斯参数后，及时调整矿井综采工作面的风量，保证矿井的安全生产。
B、掘进工作面需风量
掘进工作面的实际需要风量，应按照冲淡掘进工作面瓦斯涌出，并考虑局部通风机实际吸风量、工作面温度、炸药用量、风速和人数等规定要求分别进行计算，并取其中最大值。
a、按瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算：
Q掘＝100×q掘瓦×K掘通
式中：
Q掘——掘进工作面实际需要的风量，m3/min；
K掘通——掘进工作面瓦斯涌出不均衡的备用风量系数，取2.0；
q掘瓦——掘进工作面的绝对瓦斯涌出量，23煤煤巷掘进工作面绝对瓦斯涌出量1.49m3/min；24煤煤巷掘进工作面绝对瓦斯涌出量1.51m3/min。
Q掘＝100×1.51×2.0=302m3/min
b、按炸药使用量计算
Q掘=（Aj·b）/（t·c）
=（5×0.1）/（20×0.02％）
=125m3/min，即2.1m3/s
式中：
Q掘—掘进工作面实际需风量，m3/min;
Aj—掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，5kg；
b—每公斤炸药爆破后生成的当量，根据炸药有毒气体国家标准取b=0.1m3/kg；
t—通风时间，取20min；
c—爆破经通风后，允许工人进入工作面工作的CO浓度，取c=0.02％。
c、按局部通风机吸风量计算
Q掘＝Q扇﹒Ii﹒kf（m3/min）=400×1.3=520m3/min
式中：
Qf——掘进工作面局部通风机的实际风量，设计煤层掘进工作面局部通风机的额定风量625～350m3/s，电机功率30×2kW；矿井现有掘进工作面局部通风机的实际风量为400m3/s。
Z——掘进面同时运转时局部通风机台数，1台
Kf——为防止局部通风机吹循环风的风量备用系数，取1.3
d、按工作人员数量计算
Q掘=4×Nj=4×15=60m3/min，即1m3/s
式中：
Q掘—掘进工作面实际需风量，m3/min;
4—每人每分钟应供给的最低风量，4m3/min。
Nj—掘进工作面同时工作的最多人数，15人。
e、按风速进行验算
按《煤矿安全规程》规定煤巷、半煤巷掘进工作面的风量应满足：
15×Sj≤Q掘≤240×Sj
式中：
Q掘—掘进工作面按不同因素分别计算风量取最大值。
Sj=7.5m2。
由于井田深部无瓦斯相关参数，随着煤层开采深度增加，井田瓦斯含量增大，参照贵州省同一地区条件类似矿井，结合本矿井的实际情况，本设计掘进工作面暂取10m3/s，在矿井补充完善瓦斯参数后，应及时调整矿井掘进工作面的风量，保证矿井的安全生产。
C、硐室实际需风量
采区变电所：
2m3/s
矿井初期和后期硐室配风量一致。
D、井下其它地点需风量
根据国内矿井的统计资料，结合本矿井的实际情况，井下其它地点需风量∑Q其它=（ΣQ采＋ΣQ掘＋ΣQ硐）×3％（4%）。
∑Q其它（初期）=（25×2+15×2＋10×4＋2×2）×3％=3.72，取4m3/s。
∑Q其它（后期）=（25＋15＋30＋2）×4％=2.9，取3m3/s。
E、矿井总风量确定
根据上述计算结果，对矿井需风量进行计算：
矿井需风量为：
Q矿井=（∑Q采＋∑Q掘＋∑Q硐＋∑Q其它）×K
本次补充（修改），全矿井首采区为东翼24采区，该采区面积较小，可采储量较少，为了能够使采区正常接替，考虑西翼23采区为其接替采区，为满足矿井采区正常接替通风需要，使西翼风井风机能够正常选型，全矿井初期考虑在东翼布置1个综采工作面，1个抽放面，2个煤巷掘进工作面；在西翼23采区预留一个备用综采面和抽放面的风量，2个岩巷掘进工作面.全矿井2个井下变电所及其它用风地点的风量。
后期考虑1个综采工作面3个煤巷掘进工作面，2个井下变电所及其它用风地点的风量。
经计算初期全矿井总风量确定为160m3/s，其中西翼风井回风80m3/s，东翼风井回风80m3/s。
后期全矿井总风量为90m3/s（采东翼时东翼风井作为矿井的回风井，采西翼时西翼风井作为矿井的回风井），详见表2-1，2。
矿井初期配风量计算表表2-1
工作地点
需风量
工作面（m3/s）
综采工作面
（其中一个为备用）
25×2＝50
抽放面（m3/s）
其中一个为备用
15×2＝30
掘进面（m3/s）
掘进工作面
10×4＝40
硐室（m3/s）
井下变电所
2×2=4
其它
4
总需风量（m3/s）
128×1.20=153.6，取160
矿井后期配风量计算表表2-2
工作地点
需风量
工作面（m3/s）
综采工作面
25
抽放面（m3/s）
15
掘进面（m3/s）
掘进工作面
10×3＝30
硐室（m3/s）
井下变电所
2
其它
3
总需风量（m3/s）
75×1.20=90，取90
2.2矿井通风阻力及等积孔
2.2.1矿井通风阻力计算
a、摩擦阻力
根据矿井开拓布置情况，计算的风量、阻力参数作为风井主要通风机选型的依据。
参见通风总阻力计算表2-3～6。
本设计各进风井的进风量根据面积和各自长度，经过通风网络计算软件（中国矿业大学矿井通风设计MVDSS）自动分配风量计算的来的数据，经分析与理论实际基本相符。
通风摩擦阻力计算公式如下：
h=
式中：
h——通风摩擦阻力，Pa；
α——井巷摩擦阻力系数，N.S2/m4；
L——井巷长度，m；
P——井巷净断面周长，m；
Q——通风井巷的风量，m3/s；
S——井巷净断面面积，m2。
风流经过井巷的一些局部地点，如井巷突然扩大或缩小、转弯、交叉以及堆积物或遇矿车等，由于风流速度或方向发生突然的变化，导致风流本身产生剧烈的冲击，形成极为紊乱的涡流，从而损失能量，造成这种冲击与涡流的阻力即称为局部阻力。
本矿井局部阻力按最大摩擦阻力的15％考虑。
矿井自然风压按“科马洛夫”公式计算
式中Hn――地面井口大气压力，；
H――矿井开采深度；
T1――进风侧平均温度；
T2――回风侧平均温度，；
R――矿井空气常数。
菜子田煤矿西翼风井通风容易时期负压计算表表2-3
序号
巷道名称
支护方式
a（N•s²/m4）
L（m）
P（m）
S（m²）
Q（m3/s）
V（m/s）
H（Pa）
1
23煤副斜井
锚喷
0.008
156
8.9
7.1
35
93
38.0
2
西翼23煤行人下山
锚喷
0.008
111
11.4
7.7
18
2.34
7.2
3
西翼23煤行人下山
锚喷
0.008
192
11.4
10
18
1.80
5.7
4
西翼23煤行人下山
锚喷
0.008
250
11.4
10
39
3.90
27.7
5
工作面进风巷
锚喷
0.008
100
11.3
8
20
2.50
7.1
6
23煤工作面胶带顺槽
工字钢
0.027
517
11.1
7.6
25
3.29
216.4
7
23煤综采工作面
液压支架
0.030
140
10.8
7.5
25
3.33
67.2
8
23煤轨道运输顺槽
工字钢
0.017
510
11.1
7.6
25
3.29
134
9
工作面回风巷
锚网喷
0.008
100
11.4
8
25
3.13
11.1
10
西翼23煤回风下山
锚喷
0.008
180
14
12.6
64
5.08
42.5
11
西翼23煤回风下山
锚喷
0.008
97
14
12.6
73
5.79
29.8
12
西翼23煤总回风巷
锚喷
0.008
220
13.8
11.2
75
6.70
97.2
13
西翼23煤总回风巷
锚喷
0.008
102
13.8
11.2
80
7.14
51.2
14
西翼风井
锚喷
0.008
197
9.6
6.6
80
12.12
336.8
15
风硐
砌碹
0.003
30
12
9
80
8.89
9.5
16
小计
1082
17
局部阻力（按15%计）
162.6
总计
1246.8
菜子田煤矿西翼风井通风困难时期负压计算表表2-4
序号
巷道名称
支护方式
a（N•s²/m4）
L（m）
P（m）
S（m²）
Q（m3/s）
V（m/s）
H（Pa）
1
进风井
锚喷
0.008
180
11.6
8.3
40
82
43.8
2
25、26煤进风暗斜井
锚喷
0.008
253
11.6
8.3
40
82
61.6
4
25、26煤轨道运输巷
锚喷
0.008
150
12.8
12.2
60
92
28.5
5
西翼25、26煤轨道运输巷
锚喷
0.008
320
12.2
10.3
50
85
67.0
6
西翼25、26煤轨道运输巷
锚喷
0.008
200
12.2
10.3
48
66
38.6
7
西翼25、26煤轨道运输巷
锚喷
0.008
60
12.2
10.3
38
3.69
7.3
8
西翼25、26煤轨道运输巷
锚喷
0.008
50
12.2
10.3
28
2.72
3.3
9
西翼25、26煤轨道运输巷
锚喷
0.008
60
12.2
10.3
49
76
12.1
10
西翼25、26煤轨道运输巷
锚喷
0.008
50
12.2
10.3
39
3.79
6.4
11
西翼25、26煤轨道运输巷
锚喷
0.008
50
12.2
10.3
37
3.59
5.7
12
西翼25、26煤轨道运输巷
锚喷
0.008
60
12.2
10.3
27
2.62
3.7
13
工作面进风巷
锚喷
0.008
100
12.2
10.3
23
2.23
4
14
26煤胶带运输顺槽
工字钢
0.027
629
11.1
8
25
3.13
225.9
15
26煤工作面
液压支架
0.030
140
10.8
7.5
25
3.33
67.2
16
26煤轨道运输顺槽
工字钢
0.017
620
11.1
8.2
25
3.05
130.0
17
工作面回风巷
锚喷
0.008
100
11
8.3
25
3.01
9.0
18
西翼25、26煤回风巷
锚喷
0.008
60
13.5
13.8
33
2.39
2.5
菜子田煤矿西翼风井通风困难时期负压计算表表2-5
序号
巷道名称
支护方式
a（N•s²/m4）
L（m）
P（m）
S（m²）
Q（m3/s）
V（m/s）
H（Pa）
19
西翼25、26煤回风巷
锚喷
0.008
70
13.5
13.8
58
20
9.1
20
西翼25、26煤回风巷
锚喷
0.008
100
13.5
13.8
68
93
17.8
21
西翼25、26煤回风巷
锚喷
0.008
60
13.5
13.8
78
5.65
11
22
西翼25、26煤总回风巷
锚喷
0.008
392
13.5
13.8
80
5.80
96.5
23
西翼25、26煤总回风巷
锚喷
0.008
189
13.2
13.8
90
6.52
57.7
24
西翼风井
锚喷
0.008
201
9.6
6.6
90
13.64
407.7
25
风硐
砌碹
0.003
30
12
9
90
10.00
12.0
26
小计
1353
27
局部阻力（按15%计）
203.1
28
总计
1557.4
菜子田煤矿东翼风井容易时期负压计算表表2-6
序号
巷道名称
支护方式
a（N•s²/m4）
L（m）
P（m）
S（m²）
Q（m3/s）
V（m/s）
H（Pa）
1
副斜井
锚喷
0.008
180
12.3
10
52
5.20
47.9
2
副斜井井底车场
锚喷
0.008
70
12.3
10
52
5.20
18.6
3
24煤轨道运输巷
锚喷
0.008
323
11.4
8
34
25
66.5
4
24煤轨道运输巷
锚喷
0.008
107
11.4
8
26
3.25
12.9
5
东翼24煤机轨合一巷
锚喷
0.009
60
12.6
12
31
2.58
3.8
6
东翼24煤机轨合一巷
锚喷
0.008
285
11.4
9.1
29
3.19
29.0
7
东翼24煤机轨合一巷
锚喷
0.008
195
11.4
9.1
21
2.31
10.4
8
东翼24煤机轨合一巷
锚喷
0.008
60
11.4
9.1
16
1.76
1.9
9
东翼24煤机轨合一巷
锚喷
0.008
162
11.4
9.1
10
1.10
2.0
10
工作面进风巷
锚喷
0.008
100
11.3
8
25
3.13
11.0
11
24煤工作面胶带顺槽
工字钢
0.027
583
11.1
7.6
25
3.29
242
12
24煤综采工作面
液压支架
0.030
140
10.8
7.5
25
3.33
67.2
13
24煤轨道运输顺槽
工字钢
0.017
613
11.1
7.6
25
3.29
161.5
14
工作面回风巷
锚网喷
0.008
100
11.4
8
25
3.13
11.1
15
东翼24煤回风上山
锚网喷
0.008
50
13.2
10.4
29
2.79
3.9
16
东翼24煤回风上山
锚网喷
0.008
139
13.2
10.4
35
3.37
16.0
17
东翼24煤回风上山
锚网喷
0.008
161
13.2
10.4
50
81
37.8
18
东翼24煤回风上山
锚网喷
0.008
136
13.2
10.4
60
5.77
46.0
19
东翼24煤总回风巷
锚网喷
0.008
60
13.2
10.4
70
6.73
27.6
20
东翼24煤总回风巷
锚网喷
0.008
150
13.2
10.4
72
6.92
73.0
21
东翼风井
锚喷
0.008
48
12.3
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