矿井通风课程设计Word格式.docx
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中国矿业大学出版社，2002
[5]马宏福.矿井通风.徐州：
中国矿业大学出版社，2009
时间
安排
6月13做前言和第一章，6月14做第二章和第三章，6月15做第四章和第五章，6月16做第六章和第七章
宋佰超教研室主任：
孙志文
2013年6月16日
工程技术学院矿井通风模拟设计课程设计成绩评定表
专业：
采矿工程班级：
10级采矿2班学号：
2010171217姓名：
李栋
课题名称
设计任务与要求
任务：
（1）确定矿井通风系统；
（2）矿井风量计算和风量分配
（3）矿井通风阻力计算
（4）选择通风设备
（5）概算矿井通风费用
（2）通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力；
（3）发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；
（4）有符合规定的井下环境及安全检测系统或检测措施；
（5）通风系统的基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。
指导教师评语
建议成绩：
指导教师：
课程小组评定
评定成绩：
课程负责人：
2、通风设计条件.....................................................................................................4
前言
《矿井通风模拟设计》是学完《矿井通风与安全》课堂学习任务后，为增加感性认识，加深动手能力，紧密理论联系实际而进行的课程设计。
是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。
通过课程设计使学生获得以下几个方面能力，为毕业设计打下基础。
1．进一步巩固和加深我们所学矿井通风理论知识，培养我们设计计算、工程绘图、计算机应用、文献查阅、运用标准与规范、报告撰写等基本技能。
2．培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际的能力。
3．培养学生创新意识、严肃认真的治学态度和理论联系实际的工作作风。
依照老师精心设计的题目，按照大纲的要求进行，要求我们在规定的时间内独立完成计算，绘图及编写说明书等全部工作。
设计中要求严格遵守和认真贯彻《煤炭工业设计政策》、《煤矿安全煤矿安全规程》、《煤矿工业矿井设计规范》以及国家制定的其它有关煤炭工业的方针政策，设计力争做到分析论证清楚，论据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使自己的设计达到较高水平，但由于本人水平有限，难免有疏漏和错误之处，敬请老师指正。
1、矿井概况
1.1．煤层地质概况：
单一煤层，倾角15°
-18°
，相对瓦斯涌出量为8m3/t,煤尘有爆炸危险。
1.2．矿井设计生产能力及服务年限：
年产量为0.9Mt，矿井服务年限为46年。
1.3．矿井开拓方式及采区划分：
矿井采用立井单水平上下山分区式开拓。
全矿井共划分12个采区，上山部分6个（见图1-1），下山部分6个。
上山部分服务年限25年，下山部分服务年限21年。
矿井开拓系统如图1-2所示。
图1-1上山采区划分示意图
图1-2矿井开拓系统图
1.4.采煤方法
1.4.1.采煤工艺：
走向长壁普通机械化采煤；
1.4.2.巷道布置：
主、副井布置在井田的中央，通过主要石门与东西向的运输大巷相连通。
总回风巷布置在井田的上部边界，回风井分别布置在上山采区No.5、No.6上部边界中央（如图1-3），形成两翼对角式通风系统。
1.5.通风方式
1.5.1.矿井通风方式：
抽出式通风。
1.5.2.局部通风方式：
压入式通风。
图1-3巷道布置示意图
表1-1井巷尺寸及支护方式
区段
丼巷名称
断面形状
支护形式
断面积
长度m
备注
1-2
副井
圆形
混凝土碹
直径D=5
320
双罐笼提升设用梯子间
2-3
车场绕道
半圆拱
料石碹
9.7
50
3-4
70
4-5
主石门
11.0
80
5-6
煤层运输大巷
567
6-7
135
7-8
采区下部车场
锚喷
7.8
85
8-9
采区轨道上山
梯形
工字钢
6.3
500
9-10
269
10-11
下区段回风平巷
5.5
30
11-12
联络巷
木支护
5.1
10
12-13
区段运输平巷
675
13-14
采煤工作面
矩形
单体柱铰接梁
采高2.2最大控顶距4.2最小控顶距3.2
14-15
区段回风平巷
胶带输送机（落地）
15-16
绕道
16-17
区段回风平巷
17-18
运输上山
半圆梯形
料石碹工字钢
7.36.3
15
18-19
料石工字钢
19-20
矿井总回风巷
2800
20-21
风井
D=4
92
9’-11’
119
设用梯子间
11’-12’
落地胶带输送机
12’-25’
280
5-6’
11．0
702
2、通风设计条件
2.1.煤层条件：
单一煤层，赋存稳定。
2.2.井田尺寸：
走向长度8400米。
2.3．矿井设计生产能力及服务年限：
2.4.矿井开拓方式及采区划分：
全矿井共划分12个采区，上山部分6个（见图2-1），下山部分6个。
矿井开拓系统如图2-2所示。
图2-1上山采区划分示意图
图2-2矿井开拓系统图
3、拟定矿井通风系统
矿井开拓采用立井开拓方式，矿井通风采用两翼对角式通风方式。
矿井主要进风井为位于井田中央的副井，总回风巷布置在井田的上部边界，回风井分别布置在上山采区No.5、No.6上部边界中央，形成两翼对角式通风系统。
3.1采区工作面通风系统：
新鲜风流从地面经副井进入井下—→井底车场—→主要运输石门—→主要运输大巷—→采区下部车场—→运输上山—→区段运输顺槽—→上层采煤工作面—→清洗工作面后（污风）—→区段回风平巷—→回风石门—→主要回风巷道—→回风井排入大气。
3.2．备用工作面通风系统：
新鲜风流从地面经副井进入井下—→经井底车场—→主要运输石门—→主要运输大巷—→采区下部车场—→运输上山—→区段运输顺槽—→上层采煤工作面—→清洗工作面（污风）—→区段回风平巷—→回风石门—→主要回风巷道—→回风井排入大气。
3.3．火药库通风系统：
新鲜风流从地面经副井进入井下—→井底车场—→主要运输石门—→火药库—→轨道上山—→回风石门—→主要回风巷道—→回风井—→排入大气。
3.4．掘进工作面通风系统：
新鲜风流从地面经副井进入井下—→井底车场—→主要运输石门—→主要运输大巷—→采区下部车场—→运输上山—→掘进工作面。
清洗工作面（污风）流入轨道上山—→回风石门—→主要回风巷道—→回风井—→排入大气。
4、矿井总风量计算与分配
4.1矿井需风量计算原则
1）按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3。
2）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。
4.2矿井需风量的计算方法
矿井需风量按以下方法计算，并取其中最大值。
4.2.1按进下同时工作的最多人数计算
Q矿=4×
N×
K
=4×
120×
1.15
=552m3/min
式中Q矿——矿井总需风量，m3/min
N——井下同时工作的最多人数，人；
4——矿井通风系数，包括矿井内部漏风和分配不均等因素。
采用压入式
和中央并列式通风时，可取1.20-1.25;
采用对角式或区域式通风时，
可取1.10-1.15。
上述备用系数在矿井产量T≥0.90Mt/a时取大值。
4.2.2按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算
1）采煤工作面需风量计算
采煤工作面的需风量应按下列因素分别计算，并取其中最大值。
（1）按瓦斯涌出量计算：
瓦斯绝对涌出量为：
8×
0.85=6.8m3/min
Qwi=100×
Qgwi×
Kgwi
=100×
6.8×
1.6
=1088m3/min
式中Qwi——采煤工作需要风量，m3/min；
Qgwi——采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min；
Kgwi——采煤工作面因瓦斯涌出量不均匀的备用风量系数，生产矿井可根据
各个工作面正常生产条件时，至少进行五昼夜的观测，得出五个比
值，取其最大值。
即该工作面炮采工作面可取1.4-2.0;
水采工作面
可取2.0-3.0。
（2）按工作人员数量计算：
Qwi=4×
nwi，m3/min
=4×
26
=104m3/min
式中4——每人每分钟供给的最低风量，m3/min
nwi——采煤工作面同时工作的最多人数，人。
（3）按风速验算：
按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：
Qwi≥60×
0.25×
Swi，m3/min
=60×
8.14
=122.1m3/min
按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：
Qwi≤60×
4×
=1953.6m3/min
根据上面的计算掘进工作面的风量应取其最大值。
Qwi=1088m3/min
122.1m3/min≦Qwi≦1953.6m3/min
所以，Qwi=1088m3/min符合上述要求。
2）掘进工作面需风量计算
煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面的需风量，应按下列因素分别计算，取其最大值。
Qhi≥100×
Qghi×
Kghi
=100×
0.42×
2
=84m3/min
式中Qhi——掘进工作需要风量，m3/min；
Qghi——掘进工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min；
Kghi——掘进工作面因瓦斯涌出量不均匀的备用风量系数，一般取1.5-2.0。
Qhi=4×
nhi，m3/min
=104m3/min
（3）按风速进行验算：
岩巷掘进工作面的风量应满足：
60×
0.15×
Shi≦Qhi≦60×
Shi
由上式得43.2m3/min≦Qhi≦1152m3/min
煤巷、半煤岩巷掘进工作面的风量应满足：
Shi≤Qhi≤60×
=72m3/min≤Qhi≤1152m3/min
Qhi=104m3/min
72m3/min≦Qhi≦1152m3/min
所以，Qhi=104m3/min符合上述要求。
3）硐室需风量
各个独立通风的硐室供风量，应根据不同的硐室分别计算。
（1）井下爆破材料库
按经验值计算，中小型矿井一般80-100m3/min，大型矿井一般100-150m3/min。
故取Qri=100m3/min
（2）充电硐室
通常充电硐室的供风量不得小于100m3/min。
（3）机电硐室
采区小型机电硐室，可按经验值确定风量，一般为60-80m3/min。
表4-1机电硐室发热系数表
机电硐室名称
发热系数（θ）
空气压缩机房
水泵房
变电所、绞车房
0.20-0.23
0.01-0.03
0.02-0.04
根据上面硐室的风量，应取其最大值。
Qri=100m3/min
4）其它巷道需风量计算
新建矿井，其他用风巷道的总风量难以计算时，也可按采煤、掘进、硐室的需风量总和的3%-5%估算。
Qoi=0.05（Qwi+Qhi+Qri）m3/min
=0.05（1088+104+100）
=64.6m3/min
5）矿井总风量计算
=（1088×
3+104×
4+100+64.6）×
1.1
=4229.6m3/min
通过计算所得；
矿井总风量为4229.6m3/min。
4.3．矿进总风量的分配
1）分配原则
矿井总风量确定后，分配到各用风地点的风量，应不得低于其计算的需风量；
所有巷道都应分配一定的风量；
分配后的风量，应保证井下各处瓦斯及有害气体浓度、风速等满足《煤矿安全煤矿安全规程》的各项要求。
2）分配的方法
首先按照采区布置图，对各采煤、掘进工作面、独立回风硐室按其需风量配给风量，余下的风量按采区产量、采掘工作面数目、硐室数目等分配到各采区，再按一定比例分配到其它用风地点，用以维护巷道和保证行人安全。
风量分配后，应对井下各通风巷道的风速进行验算，使其符合《煤矿安全规程》对风速的要求。
5、矿井通风总阻力计算
5.1矿井通风总阻力的计算原则
1）如果矿井服务年限不长（10-20年），选择达到设计产量后通风容易和困难两个时期分别计算其通风阻力；
若矿井服务年限较长（30-50年），只计算前15-25年通风容易和困难两个时期的通风阻力。
2）通风容易和通风困难两个时期总阻力的计算，应沿着这两个时期的最大通风阻力风路，分别计算各段井巷的通风阻力，然后累加起来，作为这两个时期的矿井通风总阻力。
最大通风阻力风路可根据风量和巷道参数（断面积、长度等）直接判断确定，不能直接确定时，应选几条可能最大的路线进行计算比较。
3）矿井通风总阻力不应超过2940Pa。
4）矿井井巷的局部阻力，新建矿井（包括扩建矿井独立通风的扩建区）宜按井巷摩擦阻力的10%计算；
扩建矿井宜按井巷摩擦阻力的15%计算。
5.2矿井通风总阻力的计算方法
沿矿井通风容易和困难两个时期通风阻力最大的风路（入不敷出风井口到风硐之前），分别用下式计算各段井巷的磨擦阻力；
将各段井巷的磨擦阻力累加后并乘以考虑局部阻力的系数即为两个时期的井巷通风总阻力。
即
两个时期的摩擦阻力可按表5-1和表5-2进行计算。
1）计算矿井通风容易时期的通风总阻力
2）矿井通风困难时期通风总阻力
表5-1矿井通风容易时期井巷磨擦阻力计算表
区段
井巷名称
α/（Ns2/m4）
L/m
U/m
S/m2
S3/m6
R/（Ns2/m8）
Q/（m3/s）
h摩/Pa
v/（m/s）
Q2/（m6/s2）
混凝土碹
0.045
15.7
19.6
384.16
0.03
149
3.6
4900
车场绕道
0.0045
12.146
94.09
0.003
7.3
0.004
21
0.0042
12.935
11
121
16
6.4
煤层运输大巷
0.023
36
3.2
1296
0.12
35
7
3.1
1225
采区下部车场
0.0072
10.892
60.84
0.014
17
4.5
采区轨道上山
0.0285
10.442
39.69
0.595
718
0.32
97
2.8
289
下区段回风平巷
9.756
30.25
0.05
45
0.0158
9.395
26.01
0.011
12
4
1.128
152
2.1
23104
单体住铰接梁
11.8
66.26
0.148
20
1.4
400
0.0185
0.056
8
64
225
运输上山
半圆
10.537
0.002
4.9
0.042
12.56
157.75
0.024
31
961
表5-2矿井通风困难时期井巷磨擦阻力计算表
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