矿井通风设计指导书.docx
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采矿工程毕业设计——矿井通风设计指导书
第一章矿井概况
第一节井田概况
一、地理概况：
1.交通位置；2.自然地理地形；3.气象及地震情况；4.主要自然灾害。
二、井田开发概况：
井田范围、走向长、倾斜长、上下标高；矿井的开发历史；相邻井田（矿区）的情况。
三、地质构造:
井田内的断层、摺曲、陷落柱、火成岩浸入等构造情况及对开采的影响。
四、地层：
地层年代及地层特征；含煤地层。
五、煤层（附煤层特征表）：
井田内可采煤层的层数、厚度、间距、倾角、走向、倾向及煤层变化情况；煤层内夹石及火成岩浸入情况；煤层顶底板岩石性质、厚度、稳定性及对采掘的影响；煤的硬度、容重。
六、煤质：
井田内所含煤层煤质的技术指标情况,包括水分、灰分、挥发分、全硫、发热量。
七、水文地质:
井田内主要含水层的岩性、厚度；隔水层的岩性、厚度及隔水性质；断层的导水性及断层防水煤柱；其它构造对水文地质影响情况；工作面涌水的主要来源，涌水量；矿井充水因素分析。
八、其它开采技术条件：
瓦斯涌出量，煤层自燃倾向性及自然发火期；煤尘爆炸危险性；地温等。
第二节矿井生产概况
一、井田开拓开采
1、井田境界、储量、设计能力及服务年限。
2、井田开拓：
（1）开拓方式、井筒个数、位置、用途、断面尺寸、装备等情况。
（2）矿井水平划分，采区（盘区）划分，大巷位置、数量、断面尺寸、用途等情况。
（3）井底车场形式。
（4）井下主要机电硐室、火药库、消防材料库等布置情况。
3、井下开采
（1）采区内采煤工作面数量、位置、采煤方法及工艺、支护形式和主要机电设备。
（2）开拓、掘进工作面数量、位置、掘进方法及工艺、主要机电设备。
（附：
生产采区内主要机械设备一览表）。
二、矿井提升运输、通风、排水、压气设备
1、提升设备
（1）主井：
主井的技术参数、支护形式；提升运输方式、提升运输设备的型号、数量、功率等情况。
（2）副井：
副井的技术参数、支护形式；提升运输方式、提升运输设备的型号、数量、功率等情况。
（3）其他井筒：
行人井（辅助运输井）的技术参数、支护形式；提升运输方式、提升运输设备的型号、数量、功率等情况。
三、矿井生产系统
1、矿井运输系统：
说明矿井各运输环节（工作面、运输上山、运输大巷、井底车场和主井）的运输方式及设备；矿井运输系统线路。
2、矿井运料系统：
说明矿井各运料环节（副井、井底车场、运输大巷、运输上山和工作面）的运输方式及设备；矿井运料系统线路。
3、矸石排放系统：
说明矿井各排矸系统环节的运输方式及设备；矿井排矸系统线路（从掘进工作面→地面）。
4、矿井通风系统：
说明矿井的通风方式、通风方法等通风情况；矿井通风线路。
5、辅助生产系统。
四、供电
1、供电电源：
来源，电压等级。
2、井上、下供配电系统概述。
五、给水、排水、采暖、通风及供热
1、地面及井下供水情况：
水量、水源。
2、井下排水：
井下排水地面的处理情况。
3、井下消防洒水：
地面水池的布置情况，井下主要大巷、井底车场洒水管网的布置情况、三通、阀门和消火栓的布置情况。
4、防冻：
井口冬季预热方式、设备等。
5、面锅炉房设备：
地面锅炉数量、型号等。
第三节采区（盘区）生产概况
一、采区位置、范围及邻近采区情况。
采区储量、生产能力、服务年限。
二、采区内煤层赋存条件、埋藏特征、煤层层数、厚度等。
三、采区内的地质构造及水文地质条件。
四、采区内的瓦斯含量与涌出量，煤层自然发火情况，煤尘的爆炸性等。
五、采区巷道布置情况：
上山、车场、硐室、采煤工作面、掘进工作面等尺寸、参数。
（附：
采区巷道尺寸、参数表）
六、采区内采煤工作面、掘进工作面的设备情况、人员配备、产量、尺寸及作业工艺等生产情况。
七、采区内的生产系统：
运煤、运料、通风、排水、供电等。
第二章矿井通风系统选择
第一节拟定矿井通风系统
根据矿井采掘系统，确定合理的矿井通风通风系统。
拟定矿井通风系统主要是拟定进风井与回风井的布置方式，矿井风流路线，矿井主要通风机的工作方法，这是矿井通风设计的基础。
矿井通风系统应和矿井的开拓、开采设计一起考虑，并通过技术、经济比较之后确定。
确定的通风系统，应符合投产快、出煤多、安全可靠、技术经济指标合理等原则。
一、拟定矿井通风系统的基本要求
1、每个矿井必须至少要有2个能行人的通达地面的安全出口，各个出口之间的距离不得少于30米。
新建和改扩建矿井，如果采用中央式通风时，还要在井田边界附近设置安全出口；当井田一翼走向较长，矿井发生灾害不能保证人员安全撤出时，必须掘出井田边界附近的安全出口。
井下每一个水平到上一个水平和每个采区至少都必须有2个便于行人的安全出口，并与通达地面的安全出口相连通。
通到地面的2个安全出口和2个水平间的安全出口，都必须有便于行人的设施（台阶和梯子间等）。
2、风井位置要在洪水位标高以上（大中型矿井考虑百年一遇、小型矿井50年一遇），进风井口须避免污染空气进入，距有害气体源的地点不得小于500米。
井口工程地质及井筒施工地质条件简单，占地少、压煤少、交通方便、便于施工。
3、箕斗提升井一般不应兼作进风井或出风井。
如果井上、下装卸载装置和井塔有完善的封闭措施，其漏风不超过15%，并有可靠的防尘措施，箕斗井可以兼作出风井；若井筒中风速不超过6m/s，有可靠的降尘措施，保证粉尘浓度符合工业卫生标准，箕斗井可以兼作进风井。
胶带输送机斜井一般不得兼作风井。
如果胶带输送机斜井中的风速不超过4m/s，并有可靠的防尘措施和防火措施，可以兼作进风井；如果胶带输送机斜井中的风速不超过6m/s，并装有甲烷断电仪，可以兼做回风井。
4、所有矿井都要采用机械通风，主要通风机必须安装在地面。
新建矿井不宜在同一井口选用几台主要通风机联合运转。
5、不宜把两个可以独通风的矿井合并为一个通风系统；若有几个出风井，则自采区到各个出风井的风流需保持独立；各工作面的回风在进入采区回风道之前、各采区的回风在进入回风水平之前都不能任意贯通；下水平的回风流和上水平的进风流必须严格隔开；在条件允许时，要尽量使总进风早分开，总回风晚汇合。
6、采用分区式（多台主要通风机）通风时，为了保证联合运转的稳定性，总进风道的断面不宜过小，尽可能减少公共风路的风阻；各分区主要通风机的回风流、（中央主要通风机）每一翼的回风流都必须严格隔开。
7、尽可能降低通风阻力。
尽量采用并联通风，并使主要并联风路的风压接近相等，以避免过多的风量调节。
尽可能利用旧巷道通风。
8、尽可能避免设置大量风桥和风门或采用容易引起大量漏风的通风系统。
9、井下爆炸材料库必须有单独的进风流，回风必须引进矿井主要回风道。
井下充电硐室必须独立通风，回风风流应引入回风巷。
二、确定矿井通风系统的方法
依据矿井通风设计的条件，提出多个技术上可行的方案。
首先根据矿井生产实际，选定2~3个技术上可行，且符合安全要求的方案进行经济比较，将最优方案确定为设计方案。
矿井通风系统应具有较强的抗灾能力，当井下一旦发生灾害性事故后，所确定的通风系统能将灾害控制在最小范围，并能迅速恢复生产。
（附通风系统图；通风网络图；通风立体示意图）。
第三章矿井风量计算与分配
第一节计算依据与方法
煤矿矿井的供风是保证矿井工作人员正常劳动和安全生产的基本条件。
矿井供风量也是确定矿井主要井巷断面尺寸和主要通风机能力的基础数据。
依据《煤矿安全规程》和国家标准MT／T634—1996《煤矿矿井风量计算方法》的规定，按下列要求进行风量计算，以及矿井通风管理中的风量分配与调节。
一、风量计算依据
供给煤矿井下任何用风地点的新鲜风量，必须依照下述各种条件进行计算，并取其最大值，作为该用风地点的供风量。
1、按该用风地点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、按该用风地点的风流中瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气体的浓度，风速以及温度等都符合《煤矿安全规程》的有关各项规定要求，分别计算，取其最大值。
二、风量计算原则
无论矿井或采区的供风量，均按该地区各个实际用风地点，按照风量计算依据，分别计算出各个用风地点的实际最大需风量，从而求出该地区的风量总和，再考虑一定的备用风量系数后，作为该地区的供风量。
即由采、掘工作面、硐室和其他用风地点计算到各个采区和全矿井总风量。
第二节矿井风量计算
一、矿井风量计算的基础资料
1、新井设计、生产矿井的改、扩建和新水平延深时的采、掘工作面、硐室和其他用风地点的配置数量、工程设计、平面布置图和地质说明书。
2、矿井和采、掘工作面瓦斯涌出量预测资料。
瓦斯涌出量可按煤层瓦斯含量预测资料、瓦斯来源和开采条件等因素进行计算；或按矿井实际瓦斯涌出量和瓦斯梯度进行计算。
当设计新井瓦斯资料不足时，也可参照邻近生产矿井的瓦斯资料进行计算。
3、采、掘工作面和通风巷道风流温度预测资料。
按矿井当地的气温、地温、井下机械设备等热源、其他热源和岩石的热物理性能，计算井下各通风巷道和采、掘工作面的风流温度。
4、每个机械硐室的装机容量和运转的电动机总功率、爆破材料库的空间总容积和充电硐室中蓄电池机车同时充电的台数和吨数。
二、矿井需风量的计算方法
1、采煤工作面需风量的计算。
2、掘进工作面需风量计算
3、硐室需风量计算：
4、其他用风巷道的需风量计算：
5、采区需风量计算：
6、矿井总需风量计算：
三、计算结果表述
第三节，矿井总风量分配
一、矿井总风量的分配。
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《煤矿安全规程》的各项要求。
2、分配的方法
先将以上计算得出的矿井总风量Qm中减去独立回风的掘进风量∑Qmdi和峒室风量∑Qmri，再按以下原则对剩余的风量进行大致的分配；各个回采工作面的风量，按照与产量成正比的原则进行分配；各个备用工作面的风量，按照它在生产时所需风量的一半进行分配。
即：
…………………………（2-2-26）
式中：
Qre——矿井总风量中减去独立回风的掘进风量和峒室风量后的剩余风量，m3/min；
Qm——矿井总风量,m3/min；
∑Qmdi——各掘进工作面所需风量之和，m3/min；
∑Qmri——各硐室所需风量之和，m3/min；
第四章矿井通风阻力计算
一、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），只计算头15~25年左右通风容易和困难两个时期的通风阻力。
为此，必须先绘出这两个时期的通风网路图。
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。
二、矿井通风总阻力的计算方法
沿矿井通风容易和通风困难两个时期通风阻力最大的风路（入风井口到风硐之前），分别用下式计算各段井巷的摩擦阻力：
………………………………（2-3-1）
α值可以从附录一中查得，或选用相似矿井的实测数据。
将各段井巷的摩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：
=（1.1~1.15）∑………………………（2-3-2）
=（1.1~1.15）∑………………………（2-3-3）
两个时期的摩擦阻力可按表2-3-1进行计算。
表2-3-1矿井通风容易（困难）时期井巷摩擦阻力计算表
节点序号
巷道名称
支护形式
α
（Ns2/m4）
L
（m）
U
（m）
S
（m2）
S3
（m6）
R
（Ns2/m8）
Q
（m3/s）
Q2
（m6/s2）
h摩
（Pa）
v
（m/s）
①
②
…
用下式计算两个时期的矿井总风阻和总等积孔。
大=…………………………
小=………………………
大=…………………………
小=………………………
第五章矿井主要通风机选型
一、选择矿井通风设备的基本要求
1、矿井每个装备主要通风机的风井，均要在地面装设两套同等能力的通风设备，其中一套工作，一套备用，交替工作。
2、选择的通风设备应能满足第一开采水平各个时期的工况变化，并使通风设备长期高效运行。
当工况变化较大时，应根据矿井分期时间及节能情况，分期选择电动机。
3、通风机能力应留有一定的余量。
轴流式、对旋式通风机在最大设计负压和风量时，叶轮叶片的运转角度应比允许范围小5ْ；离心式通风机的选型设计转速不宜大于允许最高转速的90%。
4、进、出风井井口的高差在150m以上，或进、出风井口标高相同，但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压。
二、主要通风机的选择
1、计算通风机的风量Q通
考虑到外部漏风（即井口防爆门及主要通风机附近的反风门等处的漏风），主要通风机风量可用下式计算：
通=·矿，m3/s（2-4-1）
式中Q矿——矿井总风量，m3/s；
k——漏风损失系数。
风井无提升任务时取1.1；箕斗井兼作回风井时取1.15；回风井兼做升降人员时取1.2。
2、计算通风机的风压H全（或H静）
通风机全压H全和矿井自然风压H自共同作用，克服矿井通风系统的总阻力h阻、风硐阻力h硐以及扩散器出口动能损失h扩。
当自然风压与通风机风压同向时取“-”；反之取“+”。
即：
全=阻+硐+扩±自，pa（2-4-2）
风硐阻力一般不超过100~200Pa。
通常离心式风机提供的大多是全压曲线，而轴流式、对旋式通风机提供的大多是静压曲线。
因此，对抽出式通风矿井：
离心式通风机：
容易时期全小=阻小+硐+扩-自（2-4-3）
困难时期全大=阻大+硐+扩+自（2-4-4）
轴流式（或对旋式）通风机：
容易时期静小=阻小+硐-自（2-4-5）
困难时期静大=阻大+硐+自（2-4-6）
自然风压在容易时期取负值，困难时期取正值，是为了确保所选的通风机在这两个（极端）时期均有能力满足矿井通风要求。
对于压入式通风矿井，式（2-4-4）及（2-4-4）中的h扩应改为出风井的出口动压。
3、择通风机
根据计算的矿井通风容易时期通风机的Q通、H静小（或H全小）和困难时期通风机的Q通、H静大（或H全大），在通风机的个体特性图表（参见附录四、五、六）上选择合适的主要通风机。
判别是否合适，要看上面两组数据所构成的两个时期的工作点，是否都在通风机个体特性曲线的合理工作范围内。
选定以后，即可得出两个时期主要通风机的型号、动轮直径、动轮叶片安装角（指轴流式或对旋式风机）、转速、风压、风量、效率和输入功率等技术系数，并列表整理。
4、选择电动机
⑴计算通风机输入功率
按通风容易和困难时期，分别计算通风机输入功率N电小、N电大
=，kW（2-4-7）
=，kW （2-4-8）
或 =，kW （2-4-9）
=， kW（2-4-10）
式中、——分别为通风机静压效率和全压效率；
、——分别为矿井通风容易时期和困难时期通风机的输入功率。
⑵选择电动机时，
当≥0.6时，可选一台电动机，其功率为：
初期=kW（2-4-11）
当＜0.6时，选两台电动机，其功率分别为：
初期=，kW（2-4-12）
后期按式（2-4-11）计算。
式中——电动机容量备用系数，k电=1.1~1.2；
——电动机效率，η电=0.92～0.94（大型电机取较高值）；
——传动效率，电动机与通风机直联时η传=1；皮带传动时η传=0.95。
电动机功率在400～500kW以上时，宜选用同步电动机。
其优点是低负荷运转时，
用来改善电网功率因数，使矿井经济用电；缺点是这种电动机的购置和安装费较高。
第六章矿井通风概预算
矿井通风费用是通风设计和管理的重要经济指标，一般用吨煤通风成本，即矿井每采一吨煤的通风总费用表示。
它包括吨煤通风电费和通风设备折旧费、材料消耗费、工作人员工资、专用通风巷道折旧与维护费、仪表购置与维修费等其它通风费用。
一、吨煤通风电费
吨煤通风电费为主要通风机年耗电费及井下辅助通风机、局部通风机电费之和除以年产量。
可用下式计算：
=，元/t（2-6-1）
式中Wo——吨煤通风电费，元/t
E——主要通风机年耗电量，kW·h/a；
通风容易时期和困难时期共选一台电动机时
=，kW·h/a；
选两台电动机时
=，kW·h/a；
式中EA——局部通风机和辅助通风机的年耗电量，kW·h/a；
D——电价，元/kW·h；
η变——变压器效率，可取0.95；
η缆——电缆输电效率，取决于电缆长度和每米电缆耗损，在0.90~0.95内选取。
二、其它吨煤通风费用
1、设备折旧费
通风设备折旧费与设备数量、成本及服务年限有关，可用表2-6-1计算。
吨煤通风设备折旧费W1用下式计算：
=，元/t（2-6-2）
表2-6-1通风成本计算表
序
号
设
备
名
称
计
算
单
位
数
量
单
位
成
本
总成本
服
务
年
限
每年的折旧费
备
注
设备费
运转及
安装费
总计
基本设资折旧费
（G1）
大修理折旧费
（G2）
2、材料消耗费
吨煤通风材料消耗费W2按下式计算：
=，元/t（2-6-3）
式中C——通风材料消耗总费用（包括各种通风构筑物的材料费、通风机和电动机润滑油料费等），元/a。
3、通风工作人员工资费
吨煤通风工作人员工资费用W3按下式计算：
=，元/t（2-6-4）
式中A——矿井通风工作人员每年工资总额，元/a。
4、专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费
折算至吨煤的费用为W4（元/t）。
5、通风仪表购置费和维修费
吨煤通风仪表购置费和维修费为W5（元/t）。
吨煤通风成本（W）按下式计算：
=+++++，元/t（2-6-5）
第七章安全技术措施
内容自编
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