矿井通风毕业设计

中国矿业大学函授2010届本科生通风课程设计第1页矿井通风矿井通风系统是矿井通风方法、通风方式和通风网络的总称。也就是说矿井以开掘出进、出井巷和具备一定通风动力设备，并在进出风井巷之间建有控制风流的设施，使矿井的进风流和回风流，均能按预定路线，通过采区和工作面及需要通风的地点或场所，并有效的排出各种有害气体。矿井通风系统，是否完善合理，这对整个矿井的通风和安全生产有着至关重要的作用。《煤炭工矿井业设计规范》规定；矿井通风设计必须符合下列规定：1.将足够的新鲜空气有效的送到井下工作场所，保证安全生产和良好的劳动条件；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监测监控系统；5.符合现行《煤矿安全规程》的有关规定。1矿井通风系统选择1.1矿井通风系统的基本要求和原则选择任何通风系统，都要符合投产较快、出煤较多、安全可靠、技术经济指标合理等总原则。具体地说，要适应以下基本要求：1.矿井至少要有两个通地面的安全出口；2.进风井口要有利于防洪，不受粉尘等有害气体污染；3.北方矿井，冬季井口需装供暖设备；4.总回风巷不得作为主要行人道；5.工业广场不得受扇风机的噪音干扰；6.装有箕斗的井筒不得作为主要进风井；7.可以独立通风的矿井，采区尽可能独立通风；8.通风系统要为防瓦斯、火、尘、水及高温创造条件；9.通风系统要有利于深水平式或后期通风系统的发展变化。矿井通风系统的主要原则1.必须符合《煤矿安全规程》和《煤炭工业矿井设计规范》有关规定：2.通风系统的选择应有利于加快矿井建设速度，有利于矿井高产高效，安全生产，整个系统技术经济合理。3.还应综合考虑一下因素：1)风井的位置要在洪水位标高以上，进风井口必须避免污染空气进入，距有害气体源的地点不得小于500米。2)井口工程地质及井筒施工地质条件简单。3)占地少压煤少交通方便便于施工。4)通风系统简单，风流稳定易于管理。5)发生事故时风流易于控制，井下每一水平到上一水平。1.2矿井通风系统选择按照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、边界式、区域中国矿业大学函授2010届本科生通风课程设计第2页式、采区通风式和混合式。根据本矿井的地质条件、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、矿井瓦斯涌出量、煤层自然倾向性等条件，在确保矿井安全，兼顾中后期生产需要的前提下，对矿井通风系统提出二种可行性方案：中央并列式、对角式。根据本矿自然条件，提出两种适合的通风系统：表4-1通风方式比较通风方式图示适用条件及优缺点中央并列式优点：进、回风井均布置在中央工业广场内，地面建筑物和供电集中，建井期限较短，便于贯通，初期投资少，出煤快，护井煤柱较小，矿井反风容易，便于管理缺点：风流在井下流动的路线为折返式，风流线路长，阻力大，井底车场附近漏风大，工业广场受主要通风机噪声的影响和回风风流的污染适用于煤层的倾角大，埋藏深，井田走向长度小于4km，瓦斯和自然发火都不严重的矿井两翼对角式优点：风流在井下的流动线路是直向式，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通风机噪声的危害。缺点：井筒安全煤柱压煤较多，初期投资大，投资较晚。煤层走向大于4km，井型较大，瓦斯与自然发火严重的矿井或低瓦斯矿井，煤层走向较长，产量较大的矿井。方案1和方案2个有其优缺点，在技术上难于明显的分出其优劣，因而还需进一步作经济比较。1.通风方案的经济比较说明：1)井巷工程掘进费用比较。中国矿业大学函授2010届本科生通风课程设计第3页表4-2通风建井经济方案比较表方案比项两翼对角式中央并列式风井（2个）阶段回风大巷风井阶段回风大巷开拓数量M119+125.3———244.7单价元/10m71982———71982费用万元175.85———176.14维护数量M244.3244.7单价元/10m1439614396费用万元35.1735.22费用小计211.06211.36由上表进行经济合计：方案一：对角式所需花费总计211.06万元；方案二：并列式所需花费总计211.36万元。通过经济比较，中央并列式通风方式与两翼对角式通风方式相比：根据以上各种通风方式的优缺点和方案经济比较结果，并结合本矿井实际情况综合考虑，确定矿井初期采用两翼对角式通风。1.3主要通风机工作方法主要通风机的工作方法有抽出式、压入式和压抽混合式。混合式现实中很少见有使用，主要考虑抽出式和压入式。现将两种工作方法的优缺点对比如下：1.抽出式主要通风机使井下风流处于负压状态，当一旦主要通风机因故停上运转时，井下风流的压力提高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全；2.压入式主要通风机使井下风流处于正压状态，当主要通风机停转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加，比较危险。3.采用压入式通风时，须在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。4.在地面小窑塌陷区分布较广，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，同时使通过主要通风机的一部分风流短路，总进风量和工作面有效风量都会减少。用压入式通风，则能用一部分回风流把小窑塌陷区的有害气体带到地面。5.如果能够严防总进风路线上的漏风，则压入式主要通风机的规格尺寸和通风电力费用都较抽出式为小。6.在由压入式通风过渡到深水平抽出式通风时，有一定困难，过渡时期是新旧水平同时产生，战线较长，有时还须额外增掘一些井巷工程，使过渡期限拉得过长。如果用抽出式通风，就没有这些缺点。综上所述，确定该矿井采用抽出式通风。中国矿业大学函授2010届本科生通风课程设计第4页2采区通风2.1采区通风概述采区通风系统是矿井通风系统的基本组成部分，它包括采区进回风和工作面进回风巷道的布置方式，采区通风路线的连接形式，以及采区通风设备和通风构筑物的设置等基本内容。采区通风系统应满足：分区通风、采掘工作面应采用独立通风，采区内所有的巷道，回采工作面，备用工作面，掘进工作面和硐室等有足够的风量；采区内风流稳定；有利于采空区瓦斯排放和防止浮煤自燃；通风系统具有一定的抗灾能力和满足一些特殊要求的能力（如抽放瓦斯、防火灌浆、煤层注水、区域反风和降温等）。使新鲜风流在其流动路线上被加热与污染的程度最小。2.2采区通风系统的要求采区通风的基本要求：1.回采面和掘进面都应采用独立通风，不能串联；2.工作面尽量避免位于角联分支上，要保证工作面风向稳定；3.煤层倾角大于12°时，不能采用下行风；4.回采工作面的风速不得低于1m/s；5.工作面回风流中沼气浓度不得超过1％；6.必须保证通风设施（风门、风桥、风筒）规格质量要求；7.要保证风量按需分配，尽量使通风阻力小风流畅通；8.机电硐室必须在进度风流中；9.采空区必须要及时封闭；2.3工作面通风方式根据矿井开拓方案和采区巷道布置，回采工作面的通风方式为U型通风方式。采区风量见4.4节矿井风量计算部分。3掘进通风3.1掘进通风方法选择掘进通风方法分为利用矿井总风压和利用局部动力设备两种方法。利用矿井总风压进行局部通风，将增大矿井通风阻力，增加矿井通风成本，且设计矿井掘进工作面掘进长度较长，利用矿井总风压通风难以满足掘进通风要求，因此，设计选用局部动力通风方法，动力设备为局部通风机。3.2掘进通风方式选择局部通风机通风由局部通风机和风筒组成，按其工作方式分为：压入式、抽出式和混合式。本设计选用压入式通风方式，其特点分别是：1.压入式通风时，局部通风机及其附属电器设备均布置在新鲜风流中，污风不通过局部通风机，安全性好；而抽出式通风时，含瓦斯的污风通过局部通风机，安全性差。2.压入式通风，风筒出口风速和有效射程较大，可以防止瓦斯层状积聚，散热效果好，然而，抽出式通风有效吸程小，排污风时间长、速度慢。3.压入通风时，可用柔性风筒，其成本低，重量轻、运输方便，而抽出式的风筒承受负压，必须使用刚性或带钢性骨架的可伸缩风筒，成本高、重量重、运输不方便。中国矿业大学函授2010届本科生通风课程设计第5页3.3掘进工作面需风量掘进工作面风量按下式各计算：1.按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算bgbbkq100Q（公式4-1）式中bQ——掘进工作面所需风量，min/3mgbq——掘进工作面回风流中沼气的绝对涌出量，min/3mbk——掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，取机掘工作面一取Kd=1.8～2.0.取1.9。所以：瓦斯绝对涌出量：qgai=100×2.44×1.9=465（m³/min）2.按人数计算bbNQ4（公式4-2）式中bN——掘进工作面同时工作的最多人数取30人。所以：故连采机掘进工作面风量：Qjf=4×30=120（m³/min）最掘进工作面最大需风量为Qjf=150(m³/min)3.按岩石掘进工作面炸药使用量计算：ctbAbQ（公式4-3）式中Aj——掘进工作面一次爆破所用最大炸药量，kg：b——每公斤炸药爆破后生成co量，根据炸药有毒气体国家标准，煤巷爆破取b=0.1mkg，岩巷爆破取b=0.04m/kg；ｔ——通风时间，一般不少于20min；c——爆破井通风后，允许进入工作面的CO浓度，一般取c＝0.02%；煤巷采用综掘机掘进，无炸药消耗，岩巷全断面一次爆破消耗炸药25kg。则按炸药消耗计算岩巷掘进工作面需风量250%02.02004.025Q采m³/min（公式4-4）4.按风速进行验算按最小风速验算，各个煤巷掘进工作面最小风量Qjf≥60×0.25Sjb（公式4-5）=60×0.25×22.95=344.25(m³/min)按最高风速验算，各个掘进工作面的最大风量中国矿业大学函授2010届本科生通风课程设计第6页Qjf≤60×4.0×Sjs（公式4-6）=60×4×22.95=5508(m³/min)式中：Sjs：第i个掘进工作面最大风量故：344.25(m³/min)Qjf5508(m³/min)因此，掘进工作面供风Qjf=465(m³/min)，能够满足要求3.4掘进通风设备1.风筒掘进通风使用的风筒有金属风筒、帆布风筒、胶布风筒、人造革风筒等柔性风筒，本设计选择了高强度柔性风筒。各项技术指标见表4-3表4-3风筒技术指标直径/mm节长/m风筒断面/m2接头方法百米风阻/N*S2*m-8百米漏风率%600100.283双反边6.51.322.局部通风机的选择1)局部通风机工作风量局部通风机工作风量按下式计算：hqQQf（公式4-7）式中fQ——局部通风机工作风量，m³/min；hQ——工作面所需风量，250m³/min；qP——风筒漏风备用系数，%100111qP式中1——风筒漏风率，1001001L＝式中100——百米漏风率，取1.32%L——通风距离，1150米；152.01＝min/295250152.0113mQ＝中国矿业大学函授2010届本科生通风课程设计第7页2)局部通风机工作负压按下式计算：2frfQRhh（公式4-8）式中fh——局部通风机工作风量，m³/min；hr——工作面所需风量，m³/min；fQ——局部通风机工作风量，m³/min；100100RRL式中100R——百米风阻，取6.5；821008.745.61001150msNRpa31585.65.68.74hf3)局部通风机选型根据局部通风机工作风量和工作负压，选取:FD-No6.3/60型2×15KW局部通风机。局部通风机技术指标见表4-4表4-4局部通风机特征表型号外径级数风量(min/3m)风压(Pa)电机功率(KW)电压(V)转数(r/min)FD-No6.3/602430～6001500～580015380/66029503.5局部通风机安全技术措施1.局部通风机必须由指定人员负责管理，保证正常运转。2.压入式局部通风机和启动装置，必须安装在进风巷道中，距掘进巷道回风口不