79矿井通风课程设计

《矿井通风与安全》课程设计姓名：**专业班级：****学号：*********指导教师：田坤云系部名称：安全工程学院2014年12月28日课程设计评语等级：评阅人：职称：年月日-1-目录1概述.................................................................11.1矿井通风设计....................................................11.2矿井概况........................................................12矿井通风系统的选择...................................................52.1矿井主要通风机工作方法的选择....................................52.2矿井通风方式的选择..............................................62.3矿井通风系统的拟定..............................................72.4绘制通风系统图及网路图..........................................83矿井总风量计算......................................................103.1矿井需风量计算原则.............................................103.2矿井需风量的计算方法...........................................104矿井总风量的分配....................................................154.1分配原则.......................................................154.2分配的方法.....................................................154.3矿井风量的分配.................................................155矿井通风总阻力计算..................................................165.1矿井通风总阻力的计算原则.......................................165.2矿井通风总阻力的计算方法.......................................166选择主要通风设备及附属装置..........................................216.1选择矿井通风设备的基本要求.....................................216.2主要通风机的选择...............................................21参考文献..............................................................24-1-1概述1.1矿井通风设计矿井通风设计是在进行矿井开拓、开采设计的同时，依据矿井的自然条件及生产技术条件，确定矿井通风系统、供风量、通风阻力和矿井主要通风设备的工作。矿井通风设计是整个矿井设计的重要组成部分，是保证矿井安全生产的重要环节。其基本任务是建立安全可靠的、技术先进和经济合理的矿井通风系统。通风系统是否合理，直接关系到整个矿井的通风状况的好坏和能否保障矿井安全生产。因此，矿井通风设计应符合下列规定：（1）将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证安全生产和良好的劳动环境；（2）井下通风巷道必须风流稳定可靠，井下环境符合规定；（3）发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出。矿井通风设计分为新建矿井通风设计和生产矿井通风设计，新建矿井在进行开拓、开采设计的同时，必须根据矿井当前的需要和长远的发展进行矿井通风设计；生产矿井随着开拓、开采的发展变化，需要根据矿井生产的特点和发展规划，在原有通风系统的基础上，设计出更为完善、合理、安全、可靠的通风系统；这两类通风设计的内容和方法基本相似。新建矿井通风设计的基本内容和步骤是：拟定矿井通风系统、矿井总风量的计算与分配、矿井通风阻力的计算、选择矿井通风设备。矿井通风系统必须根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性等条件，通过优化或技术经济比较后确定。1.2矿井概况1、煤层地质概况：煤层倾角25℃，单一煤层，煤层厚2.8m，该矿属高瓦斯矿井，矿井相对瓦斯涌出量为tm/123，煤尘有爆炸危险，煤层自然发火期为6~4个月。2、井田范围：设计第一水平开采深度240m，走向长度6000m，每翼长3000m。3、矿井生产能力：设计年产量为0.45Mt，矿井第一水平服务年限为23年。-2-4、井田开拓与开采：矿井采用立井开拓，开拓系统见图1-1，采区划分见图1-2。在每翼两采区中央上部边界开风井，采用对角式通风，通风系统见图1-3。矿井同时生产两个采区，每个采区一个高档机采生产工作面，工作面日产量750t，一个备用面，两个掘进面，可满足矿井产量要求。5、井下同时作业人数280人，一个采煤工作面最多40人，一个掘进面最多20人。6、井巷尺寸及支护情况：见表1-1。7、邻近条件相近矿井资料：采煤工作面相对瓦斯涌出量tm/83，掘进工作面（用28kW局部通风机）风量min/3003m。8、该矿自然风压为50pa。图1-1开拓系统布置图图1-2采区划分图-3-图1-3通风系统布置示意图-4-表1-1井巷尺寸及支护情况井巷名称支护形式断面形状净断面积（m2）井巷特征备注副井混凝土碹圆形19.6井筒直径5.0m，罐笼提升，有梯子间H=240m进风石门料石砌碹半圆14.0L=200m大巷混凝土碹半圆10.0不抹灰浆3~4段200m4~5段550m运输机上山工字钢梯形9.0支架纵口径Δ=5201~202,300m202~203,80m203~204,80m轨道上山工字钢梯形9.0支架纵口径Δ=5208~209,80m209~210,220m210~211,20m区段工作面机巷（上顺槽）工字钢梯形8.0支架纵口径Δ=5L=750（困难时期）L=60m（容易时期）采煤工作面矩形8.0单体液压支柱，一次采全高，支架整齐，控顶距2~4m。L=140m区段回风巷（下顺槽）工字钢梯形6.5支架纵口径Δ=5同上顺槽回风斜巷、联络巷工字钢梯形8.0支架纵口径Δ=5L=30m采区总回风巷锚喷半圆8.0L=1500m回风石门锚喷半圆8.0L=50m回风井混凝土碹圆形8.0井筒直径D=3.5m，有梯子间H=70m风硐R取0.02Ns2/m8-5-2矿井通风系统的选择矿井通风系统应根据矿井设计生产能力，煤层赋存条件、表土层厚度、地温、矿井瓦斯涌出量、煤层自燃倾向性等条件，在确保矿井安全，兼顾中、后期生产需要的前提下，通过对多个可行的矿井通风系统方案进行技术经济比较后确定。中央式通风系统具有井巷工程量少、初期投资少的优点。因此，矿井初期宜优先采用。有煤与瓦斯突出危险的矿井、高瓦斯矿井、煤层易自燃的矿井及有热害的矿井，应采用对角式或分区对角式通风；当井田面积较大时，初期可采用中央式通风，逐步过渡为对角式或分区对角式。矿井通风方法一般采用抽出式，压入式使用较少。当地形复杂、露头发育、老窑多、采用多风井通风有利时，可采用压入式通风。鉴于压入式通风在生产矿井中实际应用情况，故对压入式通风是否适用于高瓦斯矿井并不予以明确规定，设计选择通风方法时，可根据矿井的具体条件并通过技术经济比较后确定。2.1矿井主要通风机工作方法的选择主要通风机的工作方法有三种：抽出式、压入式、压抽混合式[1]。2.1.1抽出式通风抽出式通风是把主通风机安设在出风井口附近，风硐与出风井连通，出风井口安装防爆门。在抽出式通风矿井中，井下任何地点的空气压力都小于井外同标高的大气压力，因此，抽出式通风又称负压通风。它的优点是：（1）抽出式通风在主要进风道不需要安设风门，利于运输和行人，通风管理工作方便、容易。（2）在瓦斯矿井中采用抽出式通风，一般认为当主要通风机一旦因故停止运转时，井下任何一点的空气压力均会一定程度的提高，在短时间内可抑制采空区、巷道空顶内积聚的瓦斯向巷道或其他工作空间内涌出，有利于矿井安全生产。它的缺点是：在开采煤田上部第一水平时，因地面往往塌陷严重采用抽，出式通风，会把大量污风、有害气体吸入井下风道，使一部分风流短路，降低有效风量；容易引起煤炭自然发火。2.1.2压入式通风-6-压入式通风是把主要通风机安装在进风井井口附近，风硐与进风井筒连通。在压入式通风矿井中，井下任何一点的空气压力都大于井外同标高的大气压力。因此，压入式通风又称正压通风。它的缺点是：（1）主要进风道需要安设风门，所以：①给运输、行人带来不便；②这些风门经常被损坏，维修困难；③矿井进风路线上漏风较大，通风管理工作比较困难。（2）当主要通风机因故停止运转时，井下空气压力下降，破坏了巷道内的空气压力与煤岩裂隙及采空区内气压的相对平衡，会有瓦斯从煤岩裂隙和采空区内向巷道（工作面）空间涌出，使巷道和工作面空气中的瓦斯浓度增加，可能造成瓦斯积聚，威胁安全生产。但在矿井浅部开采时，由于地表有塌陷出现裂隙与井下沟通时，为避免用抽出式通风将塌陷区的有害气体吸入井下，可在矿井开采第一水平时采用压入式通风，当开采下水平时再改为抽出式通风。此外，当矿井火灾比较严重，采用抽出式通风，易将火区中的有毒气体抽到巷道中，威胁安全时，可采用压入式通风。2.1.3压抽混合式通风在入风井口设一风机做压入式工作，回风井口设一风机作抽出式工作。通风系统的进风部分处于正压，回风部分处于负压，工作面大致处于中间，其正压或负压均不大，采空区通连地表的漏风因而较小。其缺点是：使用通风机设备较多，动力消耗大，特别在通风管理上比较复杂，一般较少采用。综上比较并结合本矿井的具体条件，本矿井采用抽出式通风方法。2.2矿井通风方式的选择按进、回风井在井田内的位置不同，通风系统可分为中央式、对角式、区域式及混合式。中央式通风分为中央并列式和中央边界式。中央并列式：优点：进、回风井均布置在工业广场内，场地建筑和供电集中，建井期限较短，便于贯通，初期投资少，出煤快，井筒保护煤柱小，矿井反风容易。缺点：风流在井下的流动路线为折返式，风流线路长，风阻大；井底车场附近漏风大，工业广场受主要通风机噪声影响和回风污风的污染。使用条件：适用于煤层倾角大，埋藏深、井田走向长度不大（小于4km），瓦斯与自然发火都不严重的矿井。中央边界式：优点：通风阻力小，内部漏风较小。工业广场不受主要通风机噪声-7-的影响及回风流的污染。缺点：风流在井下的流动路线为折返式，风流线路长，风阻大。使用条件：适用于煤层倾角较小，埋藏浅，井田走向长度不大，瓦斯与自然发火比较严重的矿井。对角式通风分为两翼对角式和分区对角式。（1）两翼对角式：优点：风流在井下的流动路线为直向式，风流线路短，阻力小。内部漏风少。安全出口多，抗灾能力强。便于风量调节，矿井风压比较稳定。工业广场不受回风污染和主通风机的噪声影响。缺点：井筒保护煤柱压煤较多，初期投资大，投产晚。使用条件：井田走向长度大于4km，井型较大；瓦斯与煤层自然发火严重的矿井，或者低瓦斯矿井；煤层走向较长，产量较大的矿井。（2）分区对角式：优点：每个采区都有独立的通风路线，互不影响，便于风量调节，安全出口多，抗灾能力强，建井工期短，初期投资少，出煤快。缺点：占用设备多，管理分散，矿井反讽困难。使用条件：煤层埋藏浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘总回风巷。（3）区域式：优点：即可改善