矿井通风课程设计

矿井通风技术课程设计题目：矿井通风技术课程设计姓名：王冰雨学号：1545203115学院：能源与交通工程学院专业：矿井通风与安全班级：通风15-1学制：三年指导教师：张修峰二○一七年一月目录1.概况.............................................12.矿井通风系统选择.................................32.1.矿井通风系统设计原则及步骤....................52.2.掘进通风方法...................错误!未定义书签。3.风量计算及风量分配...............................73.1.矿井需风量的计算原则..........................93.2.矿井需风量的计算方法.........................103.3.矿井总风量分配...............................134.矿井通风阻力计算................................154.1.计算原则.....................................174.2.计算方法.....................................185.选择矿井通风设备................................215.1.选择矿井通风设备的基本要求...................245.2.选择矿井主要通风设备.........................276.概算矿井通风费用................................306.1.吨煤的通风电费...............................326.2.通风设备的折旧费和维修费.....................376.3.专为通风服务的井巷工程折旧费和维修费..........436.4.通风器材和通风仪表等材料的购置费和维修费......476.5.通风工作全体人员的工资.......................521.概况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主要组成部分，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、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保障矿井安全生产。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。矿井通风设计按照设计内容的实施步骤又可分为技术设计和施工设计。矿井通风技术设计是矿井初步设计或技术方案设计时进行的通风设计，其内容包括确定矿井通风系统、矿井总风量的计算和分配、矿井通风阻力计算、选择通风设备和概算通风费用。这也就是一般说的矿井通风设计。矿井通风施工设计是为通风构筑物和通风设备等安装施工进行的设计，其内容包括工程布置、设备布置和施工布置等。矿井通风设计的主要依据是：矿区气象资料：井田地质地形：煤层瓦斯风化带垂深、各煤层瓦斯含量、瓦斯压力及梯度等；煤层自然发火倾向，发火周期；煤尘爆炸危险性及爆炸指数；矿井设计生产能力及服务年限；矿井开拓方式及采区巷道分布，回采顺序、开采方法；矿井巷道断面图册；矿区电费等。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地运送到井下用风地点，保证安全生产和良好的工作条件；（2）通风系统简单、风流稳定、易于管理、抗灾能力强；（3）发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；（4）又符合规定的井下环境与安全监测监控系统；（5）有符合现行的《煤矿安全规程》的规定；（6）通风系统基建投资省、营运费用低、综合经济效益好。题目：（7）某矿地质与开拓开采情况如下，试进行矿井通风设计。（8）井田走向长8400m，单一煤层，煤厚2．0m，倾角15°，煤层瓦斯含量为2.89m3／t，煤尘具有爆炸危险性，煤层自燃倾向性为自燃。（9）矿井开拓开采情况为：（10）(1)矿井生产能力为0.45Mt／a，矿井服务年限为43a。（11）(2)矿井采用立井单水平上下山分区式开拓，全矿井共划分4个采区(每个采区长度相同)，上山部分2个(服务年限为25a)，下山部分2个(服务年限为18a)，矿井有两个采区同时生产。图1-1矿井开拓示意图（12）(3)矿井共有3个采煤工作面，2个生产，一个准备。采煤方法为走向长壁式普通机械化采煤，工作面长度为150m，采高2.0m，采用全部垮落法管理顶板，最大控顶距4.2m，最小控顶距3.2m；工作面预计温度22℃；工作面最大班工作人数为26人；作业形式为两采一准。每个采区各有两个煤巷掘进工作面，采用炮掘方式掘进，工作面预计温度21℃，工作面最大班工作人数为12人，工作面一次起爆炸药量为6kg。具体见图1-2。图1-2矿井巷道布置示意图（13）(4)矿井年工作日数为330d，工作制度为“三八”作业制，井下最大班工作人数为120人。(5)井巷特征见题表1-1井巷特征续表。序号井巷名称断面形状支护形式断面积/2m长度/m摩擦阻力系数/N·42m/s摩擦阻力/pa1-2副井圆形混凝土碹直径D=83200.042-3井底车场绕道半圆拱料石碹9.70500.0063-4井底车场绕道半圆拱料石碹9.70700.0064-5主运输石门半圆拱料石碹11.0800.0055-6煤层运输大巷半圆拱料石碹11.08750.0056-7煤层运输大巷半圆拱料石碹11.01350.0057-8采区下部车场半圆拱锚网喷9.70400.018-9采区轨道上山梯形工字钢6.305000.01249-10采区轨道上山梯形工字钢6.302690.012410-11采区中部车场梯形工字钢6.30300.012411-12联络巷梯形工字钢5.10100.01312-13区段运输平巷梯形工字钢5.5010300.02213-14采煤工作面矩形单体液压支柱配铰接顶梁见说明1500.04514-15区段回风平巷梯形工字钢5.5010300.01315-16上部车场绕道梯形工字钢5.50500.01316-17区段回风平巷梯形工字钢5.50300.01317-18运输上山梯形工字钢6.30150.012418-19运输上山梯形工字钢6.30150.012419-20矿井总回风巷半圆拱料石碹7.8021000.00420-21风井梯形混凝土碹直径D=4950.0352矿井通风系统选择选择合理的局部通风方法、风筒类型与直径，计算局部通风阻力、选择局部通风机及掘进通风安全技术措施、装备。2.1设计原则及步骤2.1.1设计原则根据开拓、开采巷道布置、掘进区域煤岩层的自然条件以及掘进工艺，确定合理的局部通风方法及其布置方式，选择风筒类型和直径，计算风筒出入口风量，计算风筒通风阻力，选择局部通风机。局部通风是矿井通风系统的一个重要组成部分，其新风取自矿井主风流，其污风又排入矿井主风流。其设计原则可归纳如下：(1)矿井和采区通风系统设计应为局部通风创造条件；(2)局部通风系统要安全可靠、经济合理和技术先进；(3)尽量采用技术先进的低噪、高效型局部通风机；(4)压人式通风宜用柔性风筒，抽出式通风宜用带刚性骨架的可伸缩风筒或完全刚性的风筒。风筒材质应选择阻燃、抗静电型；(5)当一台风机不能满足通风要求时可考虑选用两台或多台风机联合运行。2.1.2设计步骤确定局部通风系统，绘制掘进巷道局部通风系统布置图；按通风方法和最大通风距离，选择风筒类型与直径；计算风机风量和风筒出口风量；按掘进巷道通风长度变化．分阶段计算局部通风系统总阻力；按计算所得局部通风机设计风量和风压，选择局部通风机；按矿井灾害特点，选择配套安全技术装备。2.2掘进通风方法掘进通风方法分为利用矿井内总风压通风和利用局部动力设备通风的方法，局部通风机通风是矿井广泛采用的掘进通风方法，它是由局部通风机和风筒（或风障）组成一体进行通风，按其工作方式可分为：（1）压入式通风（2）抽出式通风（3）混合式通风3风量计算及风量分配3.1矿井需风量原则对设计矿井的风量，可按两种情况分别计算：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，再计算矿井需风量。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：矿井的供风量应保证符合矿井安全生产的要求，使风流中瓦斯、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。3.2矿井需风量的计算方法一、按井下同时工作的最多人数需要风量计算：Q矿进=4NK矿通=4×26×1.2=124.8m³/min式中Q矿进—矿井的总进风量，m³/mim；4—每人每分钟供奉标准，m³/min；N—井下同时工作的最多人数，按矿井生产情况取值；K矿通—矿井通风系数，取1.2。二、矿井总风量计算：（一）按井下同时工作的做多人数需要风量计算Q矿进=4NK矿通=4×26×1.2=124.8m³/min式中：Q矿进——矿井总进风量，m³/min；4——每人每分钟供风标准，m³/min；N——井下同时工作的最多人数，按矿井生产情况取值；K矿通——矿井通风系数，取1.2。（二）按采煤、掘进、硐室及其他地点实际用风量计算矿井总进风量按下式进行累加计算：Q矿进=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q其他）K矿通式中：Q矿进——矿井总进风量，m³/min；∑Q采——采煤工作面、备用采煤工作面实际需风量的总和，m³/min；∑Q掘——掘进工作面实际需风量的总和；∑Q硐——独立通风的硐室实际需风量的总和；∑Q其他——除了采煤、掘进、独立通风硐室以外其他井巷需要通风风量的总和，m³/min；K矿通—矿井通风系数，取1.2。1.采煤工作面实际需要的风量计算采煤工作面实际需要的风量，应按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、工作面温度、炸药用量人数等分别计算，取其中大值并进行风速验算。（1）按瓦斯涌出量计算高瓦斯矿井采煤工作面实际需要风量计算主要依据以下公式平均一天采煤量：045Mt=450000t450000/330=1363t/dQch4采=1363/2.89/24/60=0.33m³/minQ采=100Qch4采K采通=100×0.33×1.8=59.4m³/min式中：Q采——采煤工作面实际需要风量，m³/min；100——单位瓦斯涌出量配风量，以回风流瓦斯浓度不超过1%换算值；Qch4采——采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m³/min；K采通—采煤工作面因瓦斯或二氧化碳涌出不均匀等备用风量系数，即该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值和平均值之比，取1.8。采煤工作面布置有专用排瓦斯巷的实际需风量计算为：Q采=Q采回+Q采尾=59.4+23.7=83.1m³/min式中：Q采回——采煤工作面回风巷实际需要的风量，m³/min；Q采尾——采煤工作面尾巷实际需要的风量，m³/min；Q采尾=40×Qch4尾K采通=40×0.33×1.8=23.7m³/min；式中：Q采尾——采煤工作面尾巷实际需要的风量，m³/min；40——单位瓦斯涌出量配风量，以采煤工作面尾巷风流瓦斯浓度不超过2.5%换算值。Qch4尾——采煤工作面尾