《安全专业 生产矿井通风系统设计》

安全专业课程设计生产矿井通风系统设计专业名称学生姓名指导教师山东科技大学安全工程系2011年12月第-1-页共29页《矿井通风与安全》课程设计大纲课程名称：《矿井通风与安全》课程设计适用专业：安全工程普通班及定单班课程设计（200912第1次使用：自2009秋季的第16-19周:教室1#-312、320；20周14#-502，共计5个周：准备作2个内容：1）生产矿井通风系统设计（2-3周）；2）矿井瓦斯灾害防治新理论新技术专题报告（2-3周）。课程设计性质：专业核心主干课程课程设计学时：辛30学时（1-2周）、60学时（2周）。【工作量计算方法：人数（安全006定单28人）×周数5×系数0.5=70h】一、大纲编制依据本大纲是根据安全工程、采矿工程专业人才培养目标和《矿井通风与安全》课程教学标准课程目标对实践技能的要求而编制。二、课程设计的性质与目的《矿井通风与安全》课程设计是学生学习该课程结束后进行的一项实践教学环节，是课程体系的主要组成部分。通过课程设计加深对《矿井通风与安全》和其它课程所学专业理论知识的理解，综合应用理论解决实际问题，培养学生计算、绘图和设计能力，为毕业设计奠定基础。三、课程设计内容1、设计题目为：某生产矿井通风系统设计通常由指导老师提供设计矿井的开采技术条件、矿井巷道布置及巷道断面、采掘工作面位置和数目、巷道的支护形式、通风方式和其他设计所需要的已知条件。也可根据自己所在煤矿的实际情况，进行矿井通风设计。2、根据已知条件确定矿井通风系统（矿井通风方式、采区通风方式、主要通风机的工作方式等）。3、矿井风量计算及风量分配。4、矿井通风阻力计算。5、风机设备选型。6、通风费用的概算。四、课程设计的质量、图纸绘制的基本要求通风安全课程设计完成下列内容：1、按设计说明书编写提纲，编写一份课程设计说明书：字体工整、整洁、字数一般在2万字左右、50~80页左右；设计图纸按工程图要求绘制、正确、整洁、无差错；2、要求绘制两张图：（1）矿井通风系统图一张（示意图）（2）矿井通风网络图一张（示意图）3、矿井通风系统图的绘制（1）标注各主要巷道、风流方向和通风构筑物（2）各主要用风地点标出风量；五、说明书的编写设计说明书由文字说明、图表、附件等组成。1）叙述要简明扼要。2）说明书一律用A4纸抄写或打印。在每页边缘都要留出空白，左侧留出25mm,右侧留出20mm，上方留20mm，下方留20mm。3）文理通顺，字体工整清楚。说明书正文一律用小4号长宋体字书写或打印。章节标题用四号宋体字书写。标题的上方和下方都应留一行空行与正文隔开。4）说明书每页统一用阿拉伯数字编页码。第-2-页共29页5）说明书分章节书写，每一节分段落书写。说明书每章应重新开页。6）说明书中引用参考书的公式和主要原理，以及引证的依据，均应在文字说明的右上角加注参考文献的编号。该编号应与说明书正文后所附的参考文献编号相符。所引用的书籍、资料要列入参考文献中。说明书最后要编列出参考文献和参考书的名称、出版时间（或发表时间）、出版社名、作者名、参考页码。7）说明书所应用的公式，应将所有符号及单位注明。计算时，将数字代入后，可直接将答案写出，不必将计算过程详细列出。8）说明书正文之前应编写目录。9）说明书中附图必须有图名及说明，附表也必须有表名及说明。图、表中的所有标注，必须符合采矿制图标准。10）说明书的章节，应按大纲规定顺序编写，次序及内容需要变动时，应经指导教师同意。11）说明书按统一格式装订。六、对所有图的绘制提出如下几点要求（1）明确反映设计内容，投影关系正确，符合工程要求。（2）符合采矿制图标准的规定。（3）图面布置均匀整齐，图纸清洁美观，字体工整。（4）所有图纸一律用铅笔绘制。（5）说明书中的插图可不按比例绘制，要求其尺寸大体与实际情况相似，不应在同一图上出现实际较长的巷道反而比实际较短的巷道为短的现象。（6）插图要直接绘在说明书纸上，亦可单独绘制附在说明书中，说明书应留出插图的位置。七、设计说明书编写章节的建议（可增删）第1章矿井通风系统的确定第1.1节概况（已知条件）第1.2节矿井通风系统第1.3节采区布置（选）第2章采区通风系统(选)第2.1节采区进回风上山的选择叙述选择进风上山和回风上山的依据。第2.2节采煤工作面进风巷与回风巷的布置简述进风巷、回风巷布置的依据。第2.3节采煤工作面上行风与下行风的选择说明采煤工作面上行风流与下行风流的具体原因。第3章矿井需配风量的计算与确定第3.1节采煤工作面所需风量的计算每个采煤工作面的实际需风量，应按下列各项分别进行计算，然后取其中的最大值。1)按瓦斯(或二氧化碳)涌出量计算2)按工作面同时工作的最多人数计算3)按工作面气温与风速的关系计算4)综采工作面所需风量确定5)按《煤矿安全规程》规定的最低与最高风速计算第3.2节备用工作面所需风量的计算备用工作面的供风量，通常取其条件相似的生产工作面的需风量之半。当采煤工作面不富裕时，也可按工作面不聚积瓦斯为原则进行配风，但工作面风速不应小于0．25m／s。第3.3节掘进工作面所需风量的计算第-3-页共29页采区内每个独立掘进工作面风量，可参照采煤工作面风量计算，亦可由经验数值选取。第3.4节采区硐室需风量计算确定采区内绞车房、变电所等硐室的风量，可由经验值选取。第3.5节矿井总配需风量的计算与确定矿井总需风量为各独立通风地点用风量之和。第4章井巷通风阻力及矿井通风总阻力计算第4.1节矿井通风总阻力的计算原则与矿井通风系统图第4.2节计算两个时期的摩擦阻力,确定风硐的通风阻力。正确选取阻力摩擦系数和巷道长度。列出表格。可参照实例。第5章矿井通风设备选择第5.1节矿井主要通风机选择1）分别计算矿井通风容易、困难时期的通风机风量与风压；2）选择通风机；第5.2节选择电动机1)计算通风机输入功率；2)计算电动机功率。第6章矿井通风费用概算第6.1节计算每吨煤的通风电费；第6.2节通风设备的折旧费和维修费；第6.3节专用通风服务的井巷工程折旧费和维修费；第6.4节一年的通风器材和通风仪表的购置费和维修费。第6.5节通风区队全体人员一年的总工资。八、专业课程设计时间安排和成绩考核1、每一项专业课程设计的时间安排一般为2-3周；2、指导教师要提前布置设计任务，使学生利用课外时间提前进行设计前期准备工作；3、课程设计期间学生进行设计计算、绘图和编写设计说明书，指导教师应当每天进行巡回指导；4、专业课程设计最后一天每位学生要进行课程答辩，由指导老师提问，学生对设计问题进行回答；5、依据专业课程设计答辩情况、说明书编写质量、设计图纸绘制质量，综合考核评定专业课程设计成绩，专业课程设计成绩不计入课程综合成绩，单独列入学生各门课程成绩内。九、成绩评定1、成绩等级优秀、良好、及格、不及格2、评分标准课程设计由指导教师根据以下标准衡量：①课程设计内容完成情况，设计态度基设计过程中表现的独立工作能力。②课程设计的正确程度。③是否符合国家制定的各种规范、规程、标准。④设计方案论证是否合理，计算是否正确，概念是否清楚。⑤设计图纸（包括插图）内容是否规范、正确，图面是否整洁美观。⑥设计书编号是否完整，文字是否通顺，书写是否完整。⑦设计中是否体现创造性和独特见解。第-4-页共29页附：已知条件某矿地处平原、地面标高+150m，井田走向长度5km，倾斜方向长度3.3km。井田上界以标高～165m为界，下界以标高－1020m为界，两边以断层为界，井田内煤层赋存稳定，井田可采储量约1.08亿吨。根据开采条件、煤炭供求状况及“规程”规定，确定此矿为年产150万吨大型矿井，服务年限为72年。井田内有两个开采煤层，为K1、K2，在井田范围内，煤层赋存稳定，煤层倾角15°，各煤层厚度，间距及顶底板岩性参见综合柱状图。矿井相对瓦斯涌出量为6.6m3/t，煤层有自然发火的危险，发火期为16～18个月，煤尘有爆炸性，爆炸指数为36%。综合柱状图柱状厚度（米）岩性描述240.00表土，无流砂8.60砂质页岩8.40泥质细砂岩，沙质泥岩互层，稳定0.20沙质泥岩，松软2.40K1煤层，块状r＝1.254.20灰色砂质泥岩，细砂岩互层，坚硬7.80灰色砂质泥岩4.80泥岩细砂岩互层4.60薄层泥质细砂岩，稳定0.20泥岩，松软2.80k2煤层煤质中硬r＝1.288.20灰白色砂岩坚硬抗压强度600～900公斤/cm224.86灰色中、细砂岩层互层根据开拓开采设计确定。采用立井多水平上下山开拓，第一水平标高—380m，倾斜长为2825m，服务年限为27年，因走向较短，两翼各布置一个采区。每个采区上山部分和下山部分各分为五个区段回采。每采区各布置一个综采工作面和一个高档普采工作面，工作面长度150m，区段平巷及区段煤柱15m，综采工作面产量为在K1煤层时为1620吨/日，在K2煤层时为1935吨/日，日进6刀，截深0.6m，高档普采工作面产量为在K1煤层时为1080吨/日，在K2煤层时为1290吨/日，日进4刀，截深0.6m，东翼还另布置一个备用的高档普采工作面，综采工作面装备的部分机电设备如表1－2所示，采区巷道采用集中联合布置。采区轨道上山均布置在K2煤层的底板稳定细砂石中，区段回风平巷与运输上山，区段运输平巷与轨道上山采用石门连接，为了保证生产正常接替，前期东西两翼各安排两个独立通风的煤层平巷掘进头，后期东西两翼各安排两个独立通风的煤层平巷掘进头和一个岩石下山掘进头。东西两翼各有一个绞车房、变电所、火药库，亦需独立通风。井为箕斗井提煤用，井为罐笼井升降第-5-页共29页人员、材料、矸石，也作为进风井用，并设有梯子间。部分巷道名称、长度、支护形式，断面几何特征参数列入表编号井巷名称支护形式断面（m2）周长（m）1副井井筒混凝土35.821.902井底车场及主石门锚喷14.210.43井底运输大巷锚喷12.813.64采区下部车场锚喷12.813.65轨道上山锚喷10.112.06运输机上山锚喷9.611.87综采区段进风平巷U型支架9.612.98综采区段回风平巷U型支架9.612.99液压支架工作面7.8011.9510高档普采工作面区段进风平巷钢轨支架9.612.911高档普采面区段回风平巷钢轨支架9.612.912高档普采面液压支柱9.411.013高档普采备用进风平巷钢轨支架9.612.014区段平石门锚喷10.2812.415采区回风石门锚喷10.0812.416风井混凝土12.813.617总回风平巷锚喷9.6211.7018风硐混凝土井内的气象参数按表所列的平均值选取，除综采工作面采用4～6制工作制外，其他均采用3～8制工作。综采工作面部分机电设备一览表序号地点机械设备名称容量（千瓦）1工作面MLS3－170双滚筒采煤机1702工作面SGW－250型溜子125×23下顺槽S2Q－75型转载机754下顺槽SD－160运输机1505工作面KBY－62矿用支架防爆重光灯0.062×10空气平均密度一览表季节地点进风井筒（kg/m3）出风井筒（kg/m3）冬1.241.20夏1.201.24井下同时作业的最多人数为700人，综采工作面同时作业最多人数40人，绝对瓦斯涌出量为2.1-2.4m3/min，高档普采工作面同时作业最多人数60人，绝对瓦斯涌出量为2.0-2.2m3/min。掘进面均采用压入式通风方式，毛断面积可取6.1-6.4m2，掘进面同时作业最多人数为10人，绝对瓦斯涌出量为1.1-1.2m3/min，一次爆破的炸药用量为6-8kg，爆破后的通风时间至少20min。根据矿井的主扇选型习惯，一般小风量、高阻矿井以选用轴流式主扇为主，而大风量、低阻矿井则采用离心式主扇为好。第-6-页共29页矿井通风容易时期立体图矿井通风困难时期的立体图东翼容易时期通风阻力计算序号井巷区段序号巷道名称支护形式αNS2/m4L/mU/mS/m2s3/(m2)3RfrNS2/m8Qm3/sQ2(m3/s)2hfrpavm/s副井主井井底运输大巷采区下部车场采区下部车场风井0123461022242830384086