矿井通风与安全课程设计指导书 - 副本

题目：矿井通风设计学号：姓名：专业班级：指导教师：完成时间：资源与安全工程学院矿井通风与安全课程设计毕节学院矿井通风与安全课程设计-1-矿井通风与安全设计说明书第一节矿井通风系统的选择一、通风规定1、矿井通风系统的基本要求选择任何通风系统，都要求符合投产较快、出煤较多、安全可靠、技术可行、经济技术指标合理等总原则。就要适应以下基本要求：1)每个矿井特别是地震区、多雷区的矿井，至少要有两个通到地面的安全出口，各个出口之间的安全距离不得小于30m。新建和改建的矿井，如果采用中央并列式通风时，还要在井田边界附近设置安全出口，井下每一个水平到井上一水平和每个采区至少都有两个出口，并与通到地面的安全出口相连通，通到地面的安全出口和两个水平之间的出口都必须有便于人行的设施。2)进风井口要避免污风、尘土、炼焦气体、矸石燃烧等气体的侵入。进风井口距离产生烟尘、有害气体的地点不得小于500m；为防止进风井筒冬季结冰，需设暖风设备，矿井的总回风道不得作为主要人行道；矿井排到地面的回风流和主要通风机的噪音都不得造成公害，进风井与出风井的设置地点必须地层稳定，施工地质条件比较简单，占地少，而且要在当地历年来洪水位的最高标高以上。3)箕斗井一般不应兼作进风井或出风井。如果井上下装卸装置和井塔有完善的封闭措施，其漏风率不超过15%，并有可靠的降尘设施，箕斗井可以兼作出风井；若井筒中的风速不超过6m/s，有可靠的降尘措施，保证粉尘浓度符合工业卫生标准，胶带斜井可以兼作进风井。4)所有矿井都要采用机械通分；主要通风机和分区通风机必须安装在地面。5)不宜把两个可以独立通风的矿井合并为一个通风系统；若有几个出风井，则自采区流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)采用多台分区主要通风机时，为了保持联合运转的稳定性，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、中央主要通风机和每一翼的主要通风机的回风流都必须严格隔开。7)要充分注意降低通风费用。为此，主要风道的断面不宜过小，并做到壁面光滑，以毕节学院矿井通风与安全课程设计-2-降低摩擦阻力；主要风道的拐弯要缓慢，断面的变化要均匀，以降低局部阻力；要尽可能使每个采区的产量均衡，阻力接近，使自然分配的风量基本上和按需分配的风量一致；尽可能减少通风构筑物；同时也要重视降低基建费用，为此，要充分利用一切可用的只通地面的旧井巷，抽出式通风时，可作为进风用，压入式通风时，可作为回风用；也要利用上水平可用的旧巷道帮助下水平回风。8)要符合采区通风和掘进通风的若干要求；要满足防治瓦斯、火、尘、水和高温对矿井通风系统的要求；还要有利于深水平或后期通风系统的发展变化。2、采区通风系统的要求1)每一个采区，都必须布置回风巷，实行分区通风。煤层群分层开采的每一个上、下山采区，采用联合布置时，都必须至少设置一条专门的回风巷，采区进、回风巷必须贯穿整个采区的长度和高度。严禁将一条上、下山或盘区的风巷分为两段，其中一段作为进风巷，另一段作为回风巷。2)采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风。有特殊困难必须串联通风时应符合有关规定。3)煤层倾角大于12o的采煤工作面采用下行通风时，报总工程师批准，并须遵循下列规定：(1)采煤工作面的风速，不得低于1m/s。(2)机电设备设置在回风巷时，其风流中的瓦斯浓度不得超过1%，并应装有瓦斯自动检测报警断电装置。(3)进、回风巷中都必须设置消防供水管路。有煤与瓦斯突出的采煤工作面严禁采用下行通风。(4)采煤工作面和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区或冒落区。二、选择矿井主扇的工作方法1、抽出式主扇使井下风流处于负压状态，当一旦主扇因故停止运转时，井下的风流压力提高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全；压入式主扇使井下风流处于正压状态，当主扇停转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加。2、采用压入式通风时，须使矿井总进风路线上设置若干构筑物，使通风管理工作比较困难，漏风较大。3、在地面小塌陷区分布较广并和采区相沟通的条件下，用抽出式通风，会把小窑积存的有害气体抽到井下，同时使通过主扇的一部分风流短路，总进风量和工作面有效风量都会毕节学院矿井通风与安全课程设计-3-减少；压入式通风则能用一部分回风把小窑塌陷区的有害气体压到地面。4、在地面小窑塌陷区严重，开采第一水平和低沼气矿井的条件下，采用压入式通风是较合适的，深水平时再过渡到抽出式通风。目前，抽出式通风仍是主扇基本工作方法。三、选择矿井通风方式1、中央并列式的适用条件煤层倾角大、埋藏深，但走向长度不大(井田走向长度小于4km)，而且瓦斯、自然发火都不严重的矿井，采用中央并列式是较合理的。2、中央分列式的适用条件煤层倾角较小、埋藏较浅、走向长度不大，而且瓦斯、自然发火比较严重的矿井，采用中央分列式是较合理的。它与中央并列式相比，安全性要好，通风阻力较小，内部漏风小，这对于瓦斯、自然发火的管理工作是较有利的，且工业广场没有主扇噪音的影响。3、两翼对角式的适用条件煤层走向长度超过4km，井型较大，煤层上部距地面较浅，瓦斯和自然发火严重的矿井，采用两翼对角式比较适宜。4、分区对角式的适用条件煤层距地表浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘浅部的总回风巷，在此条件下开掘第一水平时，只能用这种小风井分区通风的布置方式。5、混合式的适用条件井型大、走向长，为了缩短基建时间，在初期采用中央式通风系统，随着生产的发展，当开采到两翼边界附近时，再建立对角式通风系统。在矿井通风系统确定的基础上，绘制矿井最容易时期与最困难时期通风系统示意图，图中应标明巷道长度，通过风量，通风构筑物位置，新、乏风流方向等。第二节风量计算及风量分配一种是新矿区无邻近矿井通风资料可参考时，矿井需要风量应按设计中井下同时工作的最多人数和按吨煤瓦斯涌出量的不同的吨煤供风量计算，并取其中最大值。在矿井设计中吨煤瓦斯涌出量的计算，根据在地质勘探时测定煤层瓦斯含量，结合矿井地质条件和开采条件计算出吨煤瓦斯涌出量q瓦另一种是依据邻近生产矿井的有关资料，按生产矿井的风量计算方法进行。其原则是：毕节学院矿井通风与安全课程设计-4-矿井的供风量应保证符合矿井安全生产的要求，使风流中沼气、二氧化碳、氢气和其它有害气体的浓度以及风速、气温等必须符合《规程》有关规定。创造良好的劳动环境，以利于生产的发展。课程设计是在收集实习矿井资料基础上进行的，故可按此种方法计算矿井风量。即按生产矿井实际资料，分别计算设计矿井采煤工作面、掘进工作面、硐室等所需风量，得出全矿井需风量，即“由里往外”计算方法。一、风量计算1、风量计算依据序号预测地点通风容易时期通风困难时期绝对瓦斯涌出量（m3/min）相对瓦斯涌出量（m3/t）绝对瓦斯涌出量（m3/min）相对瓦斯涌出量（m3/t）1回采工作面6.1627.126.9030.362掘进工作面0.697.670.899.773采空区0.147.550.187.474采区7.8734.648.5037.385矿井9.8443.3110.6246.73该矿按煤与瓦斯突出矿井进行设计和管理，设计建立地面永久性瓦斯抽放站，为了便于抽放，采用顺层抽放，瓦斯抽放率按30%考虑，因此本设计按抽放后的绝对瓦斯涌出量计算矿井风量。采面瓦斯涌出量：容易：6.16×70%=4.312m³/min，困难：6.90×70%=4.83m³/min掘进面瓦斯涌出量：容易：0.69×70%=0.483m³/min（单个掘进面0.483/2＝0.242m³/min）困难：0.89×70%=0.623m³/min（单个掘进面0.623/2＝0.312m³/min）2、风量计算按下列要求分别计算，并且必须取其中的最大值。1）按井下同时工作的最多人数计算：KNQ4式中：Q—矿井总供风量，m3/s；N—井下同时工作的最多人数，本矿井为108人；4—每人每分钟供风标准，m3/min；K—矿井通风系数，包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素，对于中央并列式或压入式K=1.45，其它K=1.35KNQ4=4×108×1.45=10.44m3/s毕节学院矿井通风与安全课程设计-5-2)按采煤、掘进、硐室等处的实际需要风量的计算：KQQQ(）其它硐掘采QQ式中：ΣQ采—采煤工作面实际需要风量的总和，m3/s；ΣQ掘—掘进工作面实际需要风量的总和，m3/s；ΣQ硐—独立通风硐室实际需要风量的总和，m3/s；ΣQ其它—除采掘硐室外其它需风量总和，m3/s。(1)采煤工作面需风量的计算采煤工作面应按瓦斯涌出量、工作面温度、同时工作的最多人数分别计算，取其中最大值，并用风速验算。①按瓦斯涌出量：CKq100Q瓦采采式中：Q采—采煤工作面实际需要的风量，m3/s；q瓦采—采煤工作面经瓦斯抽放以后的绝对瓦斯涌出量，m3/min；KC—采煤工作面瓦斯涌出不均衡的备用风量系数，即该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比；通常机采工作面可取1.2～1.6；炮采工作面可取1.4～2.0；水采工作面可取2.0～3.0。（取1.8）通风容易时期CKq100Q瓦采采=100×4.312×1.8=12.936m3/s通风困难时期CKq100Q瓦采采=100×4.83×1.8=14.49m3/s②按工作面温度计算：iCCKSV60Q采式中：VC—回采工作面适宜的风速，按18～20℃风温选取为0.8～1.0m/s；SC—采煤工作面平均有效断面，m2；Ki—采煤工作面长度系数15850～800．980～1201．0120～1501．1150～1801．2毕节学院矿井通风与安全课程设计-6-1801．30～1．40通风容易时期：iCCKSV60Q采=60×0.9×5.18×1=4.662m/s通风困难时期：iCCKSV60Q采=60×0.9×6.105×1=5.494m/s③按工作面人员数量计算：综采工作面的实际需要风量，应按稀释和冲淡抽放以后的工作面瓦斯涌出量要求，并考虑工作面气温、风速以及人数等因素分别进行计算后，采取其中最大值。C4NQ采式中：Nc—采煤工作面同时工作的最多人数。C4NQ采=4×32=2.13m/s以上计算最大值：容易时期：Q采易＝max{Qa1易,Qa2易，Qa4易}={12.936，4.66，2.13=12.936m³/s；困难时期：Q采难＝max{Qa1难,Qa2难，Qa4难}={14.49，5.49，2.13}=14.49m³/s；④按风速验算：根据《煤矿安全规程》规定，回采工作面的最低风速为0.25m/s，最高风速为4m/s的要求进行验算。回采工作面风速应满足：CCS4QS0.25采容易时期：0.25×5.5≤采Q≤4×5.5合理困难时期：0.25×5.5≤采Q≤4×5.5合理(2)掘进工作面的风量确定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。经分析和计算认为，本矿井地温不高，掘进工作面人数≤20人，普掘面的炸药用量≤13kg，①按矿井瓦斯涌出量计算：Q掘=100×q瓦掘·K掘通中：Q掘—掘进工作面实际需要的风量，m3/s；毕节学院矿井通风与安全课程设计-7-q瓦掘—掘进工作面经瓦斯抽放以后的瓦斯涌出量，m3/min；K掘通—掘进工作面瓦斯涌出不均衡的备用风量系数，该数值应经过观察实测后取得；一般取1.5～2.0；取1.8通风容易时期Q掘=100×q瓦掘·K掘通=100×0.483×1.8=1.449m3/s通风困难时期Q掘=100×q瓦掘·K掘通=100×0.623×1.8=1.869m3/s②按炸药使用量计算：Q掘=25A式中：25—每公斤炸药爆破后，需要供给的风量，m3/min；A—掘进工作面一次爆炸的最大炸药用量，kg。