東北大學(xué) 礦井通風(fēng)與安全課程設(shè)計.doc

.東 北 大 學(xué)礦井通風(fēng)與除塵課程設(shè)計班 級：安全工程1302姓 名：薄星宇學(xué) 號：20131423指導(dǎo)教師：秦華禮2016年11月目 錄前言3一、礦井概況31地質(zhì)概況32開拓方式及開采方法4二、礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計61通風(fēng)方式61）通風(fēng)方式簡介62）通風(fēng)方式選擇62礦井通風(fēng)方法83通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)9三、采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)101采取進(jìn)風(fēng)上山與回風(fēng)上山的選擇101)軌道上山進(jìn)風(fēng)，運(yùn)輸機(jī)上山回風(fēng)102)運(yùn)輸上山進(jìn)風(fēng)、軌道上山回風(fēng)103)兩種通風(fēng)方式比較112采煤工作面上行風(fēng)與下行風(fēng)的確定121）采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)要求122）采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)分類123）采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)選定13四、通風(fēng)設(shè)備的安全技術(shù)要求13五、通風(fēng)附屬裝置及其安全技術(shù)141反風(fēng)裝置142防爆門143擴(kuò)散器144風(fēng)硐155消音裝置15六、相關(guān)計算161采煤工作面需風(fēng)量的計算162掘進(jìn)工作面需風(fēng)量的計算183硐室需風(fēng)量的計算184全礦井總需風(fēng)量計算195礦井通風(fēng)總阻力計算206礦井等積孔的計算217礦井通風(fēng)設(shè)備的選擇228概算礦井通風(fēng)費(fèi)用25礦井通風(fēng)與除塵課程設(shè)計前言采礦工業(yè)是我國的基礎(chǔ)工業(yè)，它在整個國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，煤炭是我國一次能源的主體。我國煤炭生產(chǎn)以井下開采為主，其產(chǎn)量占煤炭總產(chǎn)量的95%。而地下作業(yè)首先面臨的是通風(fēng)問題，在礦井生產(chǎn)過程中要有源源不斷的新鮮空氣送到井下各個作業(yè)地點(diǎn)，以供人員呼吸，以稀釋和排除井下各種有毒有害氣體和礦塵，創(chuàng)造良好的礦內(nèi)環(huán)境，保障井下作業(yè)人員的身體健康和勞動安全。向井下供應(yīng)新鮮的空氣和良好的供風(fēng)系統(tǒng)是分不開的，所以在礦井建設(shè)的過程中一定要設(shè)計優(yōu)良的通風(fēng)系統(tǒng)，這樣不僅可以滿足井下供風(fēng)的要求，還能很好的節(jié)約礦井通風(fēng)的費(fèi)用。本文是針對礦井的建設(shè)，提出了行之有效的通風(fēng)系統(tǒng)，采用兩翼對角式的通風(fēng)方式，在采區(qū)采用軌道上山進(jìn)新風(fēng)，運(yùn)輸上山回污風(fēng)的通風(fēng)方法，并起在工作面采用上行通風(fēng)。風(fēng)別計算了通風(fēng)容易時期和通風(fēng)困難時期的風(fēng)量和風(fēng)壓，并以此為基礎(chǔ)選用了礦井主要通風(fēng)機(jī)和電機(jī)，設(shè)計的通風(fēng)系統(tǒng)滿足了礦井通風(fēng)的要求。一、礦井概況1地質(zhì)概況該礦井地處平原，地面標(biāo)高+150m，井田走向長度5km，傾斜方向長度3.3km。井田上界以標(biāo)高-165m為界，下界以標(biāo)高-1020m為界，兩邊以斷層為界，井田內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定，井田可采儲量約1.08億噸。 井田有兩個開采煤層，為、，在井田范圍內(nèi)，煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角，各煤層厚度、間距及頂?shù)匕鍘r性參見綜合柱狀圖1-1：圖1-1 綜合柱狀圖2開拓方式及開采方法礦井相對瓦斯涌出量為6.6，煤層有自然發(fā)火危險，發(fā)火期為1618個月，煤塵有爆炸性，爆炸指數(shù)為36% 。根據(jù)開拓開采設(shè)計確定，采用立井多水平上下山開拓，第一水平標(biāo)高-380m，傾斜長為8252m，服務(wù)年限為27年，因?yàn)樽呦蜉^短，兩翼各布置一個采區(qū)。每個采區(qū)上山和下山部分各分為五個區(qū)段回采。每采區(qū)各布置一個綜采工作面和一個高檔普采工作面，工作面長度150m，區(qū)段平巷及區(qū)段煤柱15m，綜采工作面產(chǎn)量在煤層時為1620t/d，在煤層時為1935t/d，日進(jìn)6刀，截深0.6m，高檔普采工作面產(chǎn)量在煤層時為1080t/d，在煤層時為1290t/d，日進(jìn)4刀，截深0.6m，東翼還另布置一備用的高檔普采工作面。采區(qū)軌道上山均布置在k2煤層的底板穩(wěn)定細(xì)砂石中，區(qū)段回風(fēng)平巷與運(yùn)輸上山，區(qū)段運(yùn)輸平巷與軌道上山采用石門連接，為了保證生產(chǎn)正常接替，前期東西兩翼各安排兩個獨(dú)立通風(fēng)的煤層平巷掘進(jìn)頭，后期東西兩翼各安排兩個獨(dú)立通風(fēng)的煤層平巷掘進(jìn)頭和一個巖石下山掘進(jìn)頭。東西兩翼各有一個絞車房、變電所、火藥庫，亦需獨(dú)立通風(fēng)。井為箕斗井提煤用，井為罐籠井升降人員、材料、矸石，也作為進(jìn)風(fēng)井用，并設(shè)有梯子間。在開采的時候先開采煤層，之后開采煤層，并且按照先上山開采后下山開采的順序。并且另普采和綜采面相互交替的順序，保證同一采區(qū)能夠同時向下推進(jìn)。部分巷道名稱、長度、支護(hù)形式，斷面幾何特征參數(shù)列入表1。井內(nèi)的氣象參數(shù)按表3所列的平均值選取，除綜采工作面采用46工作制外，其它均采用三八工作制。井下同時作業(yè)的最多人數(shù)為700人，綜采工作面同時作業(yè)最多人數(shù)40人，高檔普采工作面同時作業(yè)最多人數(shù)60人。二、礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部分，它包含礦井通風(fēng)方式、通風(fēng)方法和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。1 通風(fēng)方式我們從事生產(chǎn)活動的煤礦，按照礦井進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井的位置關(guān)系，一般把礦井通風(fēng)方式分為四種基本類型：中央式通風(fēng)、對角式通風(fēng)、區(qū)域式和混合式通風(fēng)。1） 通風(fēng)方式簡介1.1 中央式通風(fēng) ： 中央式通風(fēng)方式又可分為中央并列式和中央分列式(又稱中央邊界式)兩種。中央并列式通風(fēng)方式是進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井都布置在礦區(qū)井田的中央，兩風(fēng)井相隔很近（一般相距3050米）。中央分列式通風(fēng)方式是進(jìn)風(fēng)井布置在礦區(qū)井田中央，而回風(fēng)井則布置在礦區(qū)井田上部邊界沿走向的中央，回風(fēng)井相隔一定距離。1.2 對角式通風(fēng)： 對角式通風(fēng)方式又可分為兩翼對角式和分區(qū)對角式兩種。兩翼對角式是進(jìn)風(fēng)井布置在礦區(qū)井田的中央，兩個風(fēng)井分別布置在礦區(qū)井田兩翼上部；分區(qū)對角式是各個采區(qū)的上部都開回風(fēng)井，不開主要回風(fēng)巷，這種方式叫分區(qū)對角式。1.3 區(qū)域式通風(fēng)：在井田的每個生產(chǎn)區(qū)域各布置進(jìn)、回風(fēng)井，分別構(gòu)成獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)1.4 混合式通風(fēng)： 混合式通風(fēng)方式是中央式和對角式組合成的一種混合式通風(fēng)方式，例如中央并列式與兩翼對角式組合；中央分列式與兩翼對角式組合等。2） 通風(fēng)方式選擇中央式通風(fēng)方式與對角式通風(fēng)方式相比較，中央式通風(fēng)方式的回風(fēng)井筒少，工業(yè)廣場比較集中；當(dāng)進(jìn)風(fēng)井口及井底車場附近發(fā)生火災(zāi)需要反風(fēng)時，反風(fēng)容易；但通風(fēng)路線長，并且隨著向邊界采區(qū)開采通風(fēng)阻力會不斷增加，加上兩風(fēng)井靠得近，進(jìn)、回風(fēng)井之間的風(fēng)壓差大，所以漏風(fēng)較大，易引發(fā)煤炭自燃。兩翼對角式風(fēng)流在井下的流動線路是直向式，風(fēng)流線路短，阻力小。內(nèi)部漏風(fēng)少，安全出口多，抗災(zāi)能力強(qiáng)。便于風(fēng)量調(diào)節(jié)，礦井風(fēng)壓比較穩(wěn)定。工業(yè)廣場不受回風(fēng)污染和通風(fēng)機(jī)噪聲的危害。井筒安全煤柱壓煤多，初期投資大，投產(chǎn)較晚。適用于煤層走向大于4km，井型較大，瓦斯與發(fā)火嚴(yán)重的礦井；或低瓦斯礦井，煤層走向較長，產(chǎn)量較大的礦井1）礦井通風(fēng)方式選擇的主要影響因素礦井總開拓布置；煤層賦存狀況；煤層瓦斯含量；煤層自燃傾向性；小窯塌陷漏風(fēng)情況；地形條件等。2）礦井通風(fēng)方式選擇的選擇依據(jù)礦井生產(chǎn)的技術(shù)條件及礦井通風(fēng)基礎(chǔ)資料：如礦井瓦斯等級；各煤層瓦斯含量及涌出量；煤塵爆炸性；煤層自然發(fā)火傾向性等；礦井設(shè)計生產(chǎn)能力和有效服務(wù)年限；礦井開拓方式、初期采區(qū)布置；采掘工作面數(shù)量；礦井各水平標(biāo)高和服務(wù)年限；采煤年進(jìn)度計劃圖；各水平、各采區(qū)產(chǎn)量分配及接替情況；井巷斷面積和支護(hù)方式；鄰近生產(chǎn)礦井有關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或統(tǒng)計資料。3）礦井通風(fēng)方式選擇的選擇原則每一個礦井必須有完整獨(dú)立的礦井通風(fēng)系統(tǒng)；杜絕礦井間的串聯(lián)通風(fēng)；箕斗提升井或裝有皮帶運(yùn)輸機(jī)的井筒不應(yīng)兼做進(jìn)風(fēng)井；每一個生產(chǎn)水平和每一采區(qū)都必須布置單獨(dú)的回風(fēng)道，實(shí)現(xiàn)分區(qū)獨(dú)立通風(fēng)；所選擇的通風(fēng)路線對井下工作人員應(yīng)具有最大的安全性，即：一旦礦井發(fā)生事故時，有利于風(fēng)流控制，便于人員撤退；井下每一水平到上一水平和每個采區(qū)，都必須至少布置兩個便于行人的安全出口，并同通到地面的安全出口相連接；盡可能使每個采區(qū)的設(shè)計能力相均衡、阻力相近；避免過多的風(fēng)量調(diào)節(jié)；盡量減少通風(fēng)構(gòu)筑物設(shè)施的數(shù)量；盡量避免對角風(fēng)路；防止風(fēng)流漏風(fēng)或風(fēng)流反向；井下的爆破材料庫必須有單獨(dú)的通風(fēng)系統(tǒng)；多風(fēng)機(jī)抽出式通風(fēng)時，為確保風(fēng)機(jī)聯(lián)合遠(yuǎn)行時的穩(wěn)定性，總進(jìn)風(fēng)道的斷面不宜過?。ū匾獣r進(jìn)行風(fēng)巷允許風(fēng)速的驗(yàn)算）；應(yīng)盡量降低公共風(fēng)路段的阻力。 最終選定兩翼對角式通風(fēng)方式（如下圖）。2 礦井通風(fēng)方法主要通風(fēng)機(jī)的工作方式有抽出式、壓入式和壓抽混合式抽出式通風(fēng)：是當(dāng)前常用的通風(fēng)方式，適應(yīng)性強(qiáng)，有利于瓦斯管理，適用于礦井 走向長，開采面積大的礦井。井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，漏風(fēng)量小，管理簡單。當(dāng)有塌陷區(qū)或于別的采區(qū)溝通時，會把有害氣體帶到井下， 使礦井有效風(fēng)量減少。主要通風(fēng)機(jī)安設(shè)在回風(fēng)井口，在抽出式主要通風(fēng)機(jī)的作用下，整個礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ呢?fù)壓狀態(tài)。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，井下風(fēng)流的壓力提高，比較安全。壓入式通風(fēng)：低瓦斯礦的第一水平，礦井地面地形復(fù)雜，高差起伏，無法在高山上設(shè)置通風(fēng)機(jī)?？偦仫L(fēng)巷無法連同或維護(hù)困難的條件下。與抽出的優(yōu) 缺點(diǎn)相反，進(jìn)風(fēng)路線漏風(fēng)大。管理困難，風(fēng)阻大，風(fēng)量調(diào)節(jié)困難。井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)，通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，采空區(qū)瓦斯會涌向工作面。主要通風(fēng)機(jī)安設(shè)在入風(fēng)井口，在壓入式通風(fēng)機(jī)的作用下，整個礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在高于當(dāng)?shù)卮髿獾恼龎籂顟B(tài)。在冒落裂隙通達(dá)地面時，壓入式通風(fēng)礦井采區(qū)的有害氣體通過塌陷區(qū)向外停止漏出。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，井下風(fēng)流的壓力降低。采用壓入式通風(fēng)時，須在礦井總進(jìn)風(fēng)路線上設(shè)置若干通風(fēng)構(gòu)筑物，使通風(fēng)管理難度加大，且漏風(fēng)嚴(yán)重?；旌鲜酵L(fēng)：可產(chǎn)生較大的通風(fēng)阻力，適應(yīng)大阻力礦井，但通風(fēng)管理困難，一般新建礦井和高瓦斯礦井不宜采用。但是個別用于老井延深或改建的低瓦斯礦井。所以，通過比較并且考慮到該礦井為高瓦斯礦井，選擇抽出式通風(fēng)，通風(fēng)管理較容易，安全可靠性好。3 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)礦井風(fēng)流按照生產(chǎn)要求在井巷中流動時,風(fēng)流分岔,匯合線路的結(jié)構(gòu)形式,叫通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。由于礦井開采方式和采區(qū)巷道布置不同，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)連接方式也就不一樣。一般把礦井或采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)流分流、匯合的線路結(jié)構(gòu)形式統(tǒng)稱為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。由于礦井開采方式和采區(qū)巷道布置不同，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)連接方式也就不一樣。大致可分為串聯(lián)、并聯(lián)、角立案和復(fù)雜連接四縱類型。三、采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)1 采取進(jìn)風(fēng)上山與回風(fēng)上山的選擇1) 軌道上山進(jìn)風(fēng)，運(yùn)輸機(jī)上山回風(fēng)如圖31所示，新鮮風(fēng)流由進(jìn)風(fēng)大巷 采區(qū)進(jìn)風(fēng)石門 下部車場 軌道上山。故下部車場繞道中不設(shè)風(fēng)門。軌道上山的上部及中部車場凡與回風(fēng)巷連接處，均設(shè)置風(fēng)門與回風(fēng)隔離，為此車場航道要有一定的長度，以及決通風(fēng)與運(yùn)輸?shù)拿堋?) 運(yùn)輸上山進(jìn)風(fēng)、軌道上山回風(fēng)如圖32，運(yùn)輸上山進(jìn)風(fēng)時，風(fēng)流與煤流方向相反。運(yùn)輸機(jī)上山的下部與進(jìn)風(fēng)大巷間必須設(shè)聯(lián)絡(luò)巷入風(fēng)，禁止從溜煤眼進(jìn)風(fēng)。運(yùn)輸上山的中部、上部與回風(fēng)巷或回風(fēng)上山連接的巷道中均設(shè)置風(fēng)門或風(fēng)墻。軌道上山回風(fēng)，它與各區(qū)段回風(fēng)巷與回風(fēng)石門連通。為了將軌道上山與采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷隔離，其下部車場中應(yīng)設(shè)兩道風(fēng)門，風(fēng)門間隔不應(yīng)小于一列車長度；否則運(yùn)料與通風(fēng)發(fā)生矛盾，風(fēng)門易于被破壞或敞開，導(dǎo)致工作面風(fēng)量不足，可能引發(fā)事故。3) 兩種通風(fēng)方式比較軌道上山進(jìn)風(fēng)，新鮮風(fēng)流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱影響，軌道上山的絞車房易于通風(fēng)；變電所設(shè)在兩上山之間，其回風(fēng)口設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗，利用兩上山間風(fēng)壓差通風(fēng)。運(yùn)輸機(jī)上山進(jìn)風(fēng)，由于風(fēng)流方向與運(yùn)煤方向相反，容易引起煤塵飛揚(yáng)，煤炭在運(yùn)輸過程中所釋放的瓦斯，可使進(jìn)風(fēng)流的瓦斯和煤塵濃度增大，影響工作面的安全衛(wèi)生條件；運(yùn)輸機(jī)設(shè)備所散發(fā)的熱量，使進(jìn)風(fēng)流溫度升高。此外，須在軌道上山的下部車場內(nèi)安設(shè)風(fēng)門，此處運(yùn)輸?shù)V車來往頻繁，需要加強(qiáng)管理，防止風(fēng)流短路。進(jìn)、回風(fēng)上山的選擇應(yīng)根據(jù)煤層賦存條件、開采方法以及瓦斯、煤塵及溫度等具體條件通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。一般認(rèn)為，在瓦斯煤塵危險性大的采區(qū)，采用軌道上山進(jìn)風(fēng)，運(yùn)輸上山回風(fēng)的采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)較為合理。2 采煤工作面上行風(fēng)與下行風(fēng)的確定1）采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)要求（1）回采工作面要獨(dú)立通風(fēng)。（2）風(fēng)流穩(wěn)定。在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，回采工作面分支應(yīng)盡量避免處在角聯(lián)分支或復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)聯(lián)分支上；當(dāng)無法避免時，應(yīng)有保證風(fēng)流穩(wěn)定的措施。（3）漏風(fēng)少。應(yīng)盡量減小回采工作面的內(nèi)部及外部漏風(fēng)，特別應(yīng)避免從外部向回采工作面的漏風(fēng)。（4）會才工作面的調(diào)風(fēng)措施可靠。（5）保證風(fēng)流暢通。2）采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)分類1、U型通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)：U型后退式通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，巷道施工維修量少，工作面漏風(fēng)少，風(fēng)流穩(wěn)定，易于管理。缺點(diǎn)：上隅角瓦斯易超限，工作面進(jìn)回風(fēng)巷要提前掘進(jìn)，維護(hù)工作量大。2、Z型通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)：Z型后退式通風(fēng)系的工作面采空區(qū)瓦斯不會用如工作面，而使用如回風(fēng)巷，工作面采空區(qū)回風(fēng)側(cè)能用鉆孔抽放瓦斯但進(jìn)風(fēng)側(cè)不抽放瓦斯。缺點(diǎn)：該通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)需沿空支護(hù)巷道和控制經(jīng)過采空區(qū)的漏風(fēng)。3、Y型通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)：工作面采用Y型通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)會使回風(fēng)道風(fēng)量加大，上隅角和回風(fēng)道瓦斯不易超限，并可在上部進(jìn)風(fēng)道內(nèi)抽放瓦斯。缺點(diǎn)：采空區(qū)流過的氧氣較多從而易發(fā)火。4、W型通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)：在中間巷道布置抽放瓦斯鉆孔時，抽放孔由于處在抽放區(qū)域的中心，因而抽放率比采用U型通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)工作面提高50%。5、雙Z型通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn): 雙Z型后退式通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的上下入風(fēng)平巷布置在煤體中，漏風(fēng)攜的瓦斯不進(jìn)入工作面，工作面比較安全。缺點(diǎn)：雙Z型通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的工作面有一段是下行通風(fēng)，并且需要設(shè)置邊界上山，維護(hù)在采空區(qū)的巷道在支護(hù)上還需要防止漏風(fēng)。6、H型通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)：工作面風(fēng)量大，采空區(qū)瓦斯不涌向工作面，氣象條件好，增加了工作面的安全出口，工作面機(jī)電設(shè)備在新鮮風(fēng)流巷道中，通風(fēng)阻力小，在采空區(qū)抽放瓦斯。易于控制上隅角的瓦斯。缺點(diǎn)：沿空護(hù)巷困難，由于有附加巷道，可能影響通風(fēng)的穩(wěn)定性，管理復(fù)雜。3）采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)選定由于該礦井要求東西兩翼各布置兩個工作面，所以在上下山的一側(cè)開采一個區(qū)段，沒有兩個臨近工作面同時開采的條件，所以不使用W型通風(fēng)方式；Y型和E型有巷道在采空區(qū)，這樣給巷道的維護(hù)帶來困難，此礦為低瓦斯礦井所以不必要使用這樣方式來防止上隅角瓦斯超限，所以可以不使用這兩種通風(fēng)方式，同樣也不使用U型前進(jìn)式通風(fēng)方式。E型巷道要開采三條通風(fēng)巷道，這樣開采是合理的，但是和U型后退式相比需要多開采一條巷道，所以在該礦井的通風(fēng)設(shè)計中選用U型后退式。四、通風(fēng)設(shè)備的安全技術(shù)要求按照有關(guān)原則，并根據(jù)現(xiàn)場科技人員的經(jīng)驗(yàn)，可對通風(fēng)設(shè)備提出以下幾點(diǎn)安全技術(shù)要求：主通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性能好，主通風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定性運(yùn)轉(zhuǎn)與否決定著礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠程度。通風(fēng)設(shè)備的自動監(jiān)控系統(tǒng)完備。主要通風(fēng)機(jī)和局部通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)很重要；風(fēng)門失控會造成風(fēng)流短路和通風(fēng)系統(tǒng)紊亂，危及井下生產(chǎn)的安全。所以，它們要安裝自動監(jiān)控系統(tǒng)。反風(fēng)系統(tǒng)的靈活程度要高。進(jìn)行反風(fēng)是井下發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故時防止災(zāi)害擴(kuò)大的重要設(shè)施，主要通風(fēng)機(jī)必須安裝反風(fēng)設(shè)施，并能在10min內(nèi)改變巷道內(nèi)風(fēng)流方向且風(fēng)量不小于正常值的40。防爆裝置要有很高的完善程度。它是防止瓦斯、煤塵爆炸傳播的有效方法。當(dāng)?shù)V井開采煤塵具有爆炸性危險和瓦斯含量高的煤層時，其兩翼、相臨的采區(qū)、煤層和工作面，都要設(shè)置水棚或巖粉棚實(shí)行隔離。五、通風(fēng)附屬裝置及其安全技術(shù)為了保證主扇運(yùn)轉(zhuǎn)的安全可靠，除扇風(fēng)機(jī)機(jī)體外，仍需設(shè)置一系列附屬裝置，如反風(fēng)裝置、防爆門、風(fēng)硐和擴(kuò)散器等。1 反風(fēng)裝置礦井反風(fēng)就是當(dāng)?shù)V井發(fā)生突變的時候及時使風(fēng)流反向，控制災(zāi)害和災(zāi)情的發(fā)展的應(yīng)變措施。反風(fēng)裝置就是使正常風(fēng)流反向的設(shè)施。當(dāng)進(jìn)風(fēng)井附近和井底車場發(fā)生火災(zāi)或瓦斯煤塵爆炸時，為了避免大量的CO和CO2等有害氣體進(jìn)入采掘空間，危及井下工人的生命安全，則利用反風(fēng)裝置迅速使風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。本設(shè)計選取2K58型軸流風(fēng)機(jī)，這種風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)后的風(fēng)量可以達(dá)到正常時期風(fēng)量的40%，故不須設(shè)置反風(fēng)裝置進(jìn)行反風(fēng)。本礦每年進(jìn)行反風(fēng)演習(xí)一次，每季度都要檢查反風(fēng)功能，保證隨時可用。2 防爆門為保護(hù)風(fēng)機(jī)，在風(fēng)井井口設(shè)置鐘形防爆門。防爆門放入井口圈的凹內(nèi)，槽中盛水以防漏風(fēng)，深度必須大于防爆門的內(nèi)外壓差。如圖5-1所示圖5-1 1-防爆井蓋；2-密封液槽；3-滑輪；4-平衡重錘；5-壓腳；6-風(fēng)硐3 擴(kuò)散器本設(shè)計選用由圓錐形內(nèi)筒和外筒構(gòu)成的環(huán)狀擴(kuò)散器，它可以將風(fēng)機(jī)出口的大部分速壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，以減少風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的速壓損失，提高風(fēng)機(jī)的靜壓。如圖5-2所示圖5-2 軸流式通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器4 風(fēng)硐風(fēng)硐是礦井主扇和出風(fēng)井之間的一段聯(lián)絡(luò)巷道，風(fēng)硐通風(fēng)量很大，其內(nèi)外壓差較大，因此要特別注意減小風(fēng)硐阻力和防止漏風(fēng)。5 消音裝置采用設(shè)計的消聲裝置后，可以滿足工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的90 dB(A)限值的要求。消聲裝置對主要通風(fēng)機(jī)的阻力損失影響小,防塵、防潮及降噪效果明顯,可適用于不同地區(qū),無論是寒冷干燥的北方地區(qū),還是炎熱潮濕的南方地區(qū)選用不同的材料組合,均可使消聲裝置保持良好的聲學(xué)性能,它可以廣泛的應(yīng)用于煤礦主要通風(fēng)機(jī)的消聲降噪。六、相關(guān)計算1 采煤工作面需風(fēng)量的計算對于低瓦斯礦井，采煤工作面可根據(jù)氣象條件，采用以下公式進(jìn)行計算：Qh=QfKhKlKt式中 Qf不同采煤方法工作面所需的基本量，/s；Qf=L（工作面控頂距）M（工作面實(shí)際采高）70 %v（適宜風(fēng)速）；Kh回采工作面采高調(diào)整系數(shù)；Kl回采工作面長度調(diào)整系數(shù)；Kt回采工作面溫度與對應(yīng)風(fēng)速調(diào)整系數(shù)?；夭晒ぷ髅骘L(fēng)量計算調(diào)整系數(shù)詳見下表：表1回采工作面采高調(diào)整系數(shù)Kh采高/m202.02.52.05.0及放頂煤工作面系數(shù)Kh1.01.11.5表2回采工作面長度調(diào)整系數(shù)Kl工作面長度/m80150150200200系數(shù)Kl1.01.01.31.31.5表3 回采工作面溫度與對應(yīng)風(fēng)速調(diào)整系數(shù)Kt工作面空氣溫度/回采工作面風(fēng)速/m.s-1配風(fēng)調(diào)整系數(shù)Kt201.01.0020231.01.51.001.1023261.51,81.101.2526281.82.51.251.4028302.53.01.401.60表3采煤工作面合理風(fēng)速采煤工作面空氣溫度（）采煤工作面合理風(fēng)速（m/s）180.50.818200.81.020231.01.523261.51.8表4各種礦及其采掘工作面溫度礦名稱采掘工作面溫度（）煤礦 26金屬礦27化學(xué)礦26鈾礦26取：Kh=1.5m；工作面長度為150m，即Kl=1.0；Kt =1.25；L（工作面控頂距）=煤柱高度=15m；M（工作面實(shí)際采高）=煤層厚度=240m；v（適宜風(fēng)速）=1.51.8，取1.8 m/s；煤礦，采掘工作面溫度為26。即：Qh=QfKhKlKt=L（工作面控頂距）M（工作面實(shí)際采高）70 %v（適宜風(fēng)速）KhKlKt=1524070 %1.81.51.01.25=8505/s 按回采工作面同時作業(yè)最多人數(shù)計算需風(fēng)量以人數(shù)為單位，按每人每分鐘供給不小于4的規(guī)定風(fēng)量供風(fēng)。按下式計算：Qhi=4Ni式中 Ni回采工作面同時作業(yè)最多人數(shù)，人。井下同時作業(yè)的最多人數(shù)為700人，綜采工作面同時作業(yè)最多人數(shù)40人，高檔普采工作面同時作業(yè)最多人數(shù)60人。取Ni=60。Qhi=4Ni =460 =240/min=4/s 2 掘進(jìn)工作面需風(fēng)量的計算按瓦斯或二氧化碳涌出量計算 根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔怀^1 %的要求計算。即Qji=100qjiKi式中 Qji第i個掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量，/s； qji掘進(jìn)工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯或二氧化碳的絕對涌出量，/s；Ki掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出不均衡系數(shù)，該值應(yīng)從實(shí)測和統(tǒng)計中得出，一般可取1.52.0。qji=6.6 m3/s；（礦井相對瓦斯涌出量）取Ki=1.5。即：Qji=100qjiKi =1006.61.5 =990/s 3 硐室需風(fēng)量的計算硐室需風(fēng)量應(yīng)該按照礦井各個獨(dú)立通風(fēng)硐室需風(fēng)量總和計算：Qd=Qd1+Qd2+Qd3+Qdn式中 Qd所有獨(dú)立通風(fēng)硐室需風(fēng)量總和，/s；Qd1，Qd2，Qd3Qdn不同獨(dú)立通風(fēng)硐室需風(fēng)量，/s。機(jī)電酮室須設(shè)在進(jìn)風(fēng)流中。酮室深度不超過6m，入門寬度不小于1.5m者，可用擴(kuò)散通風(fēng)。個別機(jī)電酮室經(jīng)礦總工程帥批準(zhǔn)，可設(shè)在回風(fēng)流中，但其中瓦斯?jié)舛炔坏贸^0.5%，并應(yīng)安裝瓦斯自動檢測報警斷電裝置。發(fā)熱量大的機(jī)電硐室如水泵房、中央變電所、壓氣機(jī)房等，其風(fēng)量的供給以能實(shí)現(xiàn)硐室降溫為目的。硐室內(nèi)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的熱使硐室進(jìn)、回風(fēng)產(chǎn)生溫差，這項(xiàng)溫差所反映的室內(nèi)風(fēng)流所吸收熱量應(yīng)和機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的發(fā)熱量相等。即：Qdj= ANt/（3600Cpt）式中 Qd獨(dú)立通風(fēng)硐室需風(fēng)量，/s； A一個kWh的電量變?yōu)闊崃康漠?dāng)量，A=3600KJ/kWh；Nt硐室中機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的總功率，kW；硐室中機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)熱系數(shù)，一般從實(shí)測中得出，水泵房取0.020.04，壓氣機(jī)房取0.200.23；Cp空氣的定壓比熱，一般取1.0006KJ/kgK；t 硐室進(jìn)、回風(fēng)溫差，K。即： A=3600KJ/kWh；Nt= 112.2kW；=0.2；Cp=1.0006KJ/kgK；t=2。 Qdj= ANt/（3600Cpt） =3600112.20.2/（36001.01.00062） =11213.3/s 4 全礦井總需風(fēng)量計算Qt=K（Qh+Qb+Qj+Qd+Qq）式中 Qt礦井總風(fēng)量，/s； Qh回采工作面需風(fēng)量的總和，/s； Qb備用工作面需風(fēng)量的總和，/s； Qj掘進(jìn)工作面需風(fēng)量的總和，/s； Qd獨(dú)立通風(fēng)硐室需風(fēng)量的總和，/s； Qq礦井除采、掘硐室以外的其他巷道需風(fēng)量的總和，/s；K礦井風(fēng)量備用系數(shù)（抽出式通風(fēng)取1.151.20，壓入式通風(fēng)取1.251.3） 選取通風(fēng)機(jī)工作方法為抽出式礦井通風(fēng)方法，即取K=1.0。Qh=8505/s ；Qb=1/2 Qh=4252.5/s ；Qji=990/s ；Qdj=11213.3/s Qt=K（Qh+Qb+Qj+Qd+Qq） =1.0（8505+4252.5+990+11213.3） =24960.8/s 5 礦井通風(fēng)總阻力計算 礦井通風(fēng)總阻力計算原則 礦井通風(fēng)設(shè)的總阻力，不應(yīng)超過2940Pa。 礦井井巷的局部阻力，新建礦井按井巷摩擦阻力的10%計算，擴(kuò)建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計算。 礦井通風(fēng)總阻力計算 礦井通風(fēng)總阻力：風(fēng)流由進(jìn)風(fēng)井口起，到回風(fēng)井口止，沿一條通路（風(fēng)流路線）各個分支的摩擦阻力和局部阻力的總和，簡稱礦井總阻力，用hm表示。 對于礦井有兩臺或多臺風(fēng)主要通風(fēng)機(jī)工作，礦井通風(fēng)阻力按每臺主要通風(fēng)機(jī)所服務(wù)的系統(tǒng)分別計算。 在主要通風(fēng)機(jī)的服務(wù)年限內(nèi)，隨著采煤工作面及采區(qū)接替的變化，通風(fēng)系統(tǒng)的總阻力也將因之變化。當(dāng)根據(jù)風(fēng)量和巷道參數(shù)直接判定最大總阻力路線時，可按該路線的阻力計算礦井總阻力；當(dāng)不能直接判定時，應(yīng)選幾條可能是最大的路線進(jìn)行計算比較，然后定出該時期的礦井總阻力。 礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最小時稱通風(fēng)容易時期。通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最大時亦稱為通風(fēng)困難時期。 對于通風(fēng)困難和容易時期，要分別畫出通風(fēng)系統(tǒng)圖。按照采掘工作面及硐室的需要分配風(fēng)量，再由各段風(fēng)路的阻力計算礦井總阻力。計算方法： 期東、西兩翼的通風(fēng)阻力最大路線，分別用下式算出各段巷道的摩擦阻力。Hf LUQ2/S3，Pa 式中： Hf巷道摩擦阻力，Pa.L井巷長度，mQ通過井巷的風(fēng)量，m3/sU井巷凈斷面周長，m.S井巷凈斷面積，S2另外，工作面漏風(fēng)取210，樂譜其余風(fēng)量均勻分配給各個風(fēng)門或風(fēng)窗。全礦通風(fēng)摩擦阻力計算如下表： 表時期 地點(diǎn)西翼（Pa）東翼容易時期1156.81321.1困難時期1378.31503西翼容易時期通風(fēng)總阻力： H1=1.02hr min = 1.201156.8=138.2Pa西翼困難時期通風(fēng)總阻力：H1=1.15hr mar =1.151378.3 =1585Pa東翼容易時期通風(fēng)總阻力：H2=1.02hr min=1.201321.1 =1585.3 Pa東翼困難時期通風(fēng)總阻力：H2=1.15hr mar =1.151503 =1728.5 Pa6 礦井等積孔的計算礦井等積孔是用用來表示井巷或礦井的通風(fēng)難易程度。其計算步驟如下：R=hr/Qf2式中：R礦井通風(fēng)，NS2/m3 Hr礦井總阻力，Pa Qf礦井總風(fēng)量，m3/s（1）容易時期：西翼：R1=1388.2/50.62=0.54 NS2/ m3 A1=1.1896/（0.54）=1.63 m2東翼：R2=1585.3/57.82=0.47 NS2/ m3 A2=1.1896/（0.47）=1.72 m2（2）困難時期：西翼：R1=1585/53.62=0.55 NS2/ m3 A1=1.1896/（0.54）=1.63 m2東翼：R2=1728.5/60.92=0.47 NS2/ m3 A2=1.1896/（0.47）=1.72 m2礦井等積孔計算和礦井通風(fēng)難易程度分級見下表：表1 礦井等積孔計算表礦井等積孔計算表時期地區(qū)風(fēng)量m3/s風(fēng)壓Pa風(fēng)阻Ns2/m4等積孔m2容易時期東翼58.71585.30.471.72西翼50.61388.20.541.63困難時期東翼60.91728.50.471.72西翼53.615850.551.61表 2礦井通風(fēng)難易程度分級表礦井通風(fēng)難易程度礦井總風(fēng)阻Rm/Ns2*m-s等積孔A/m2容易2中等0.355-1.4201-2困難1.4201根據(jù)計算，本礦井兩翼在容易和困難時期，其通風(fēng)難易程度都在中等以上。7 礦井通風(fēng)設(shè)備的選擇 礦井通風(fēng)設(shè)備是指主要通風(fēng)機(jī)和電動機(jī)。 礦井通風(fēng)設(shè)備的要求： 1、礦井必須裝設(shè)兩套同等能力的主通風(fēng)設(shè)備，其中一套作備用。 2、選擇通風(fēng)設(shè)備應(yīng)滿足第一開采水平各個時期工況變化，并使通風(fēng)設(shè)備長期高效率運(yùn)行。 3、風(fēng)機(jī)能力應(yīng)留有一定的余量。4、進(jìn)、出風(fēng)井井口的高差在150m以上，或進(jìn)、出風(fēng)井井口標(biāo)高相同，但井深400m以上時，宜計算礦井的自然風(fēng)壓。本礦井為高瓦斯礦井，考慮壓人和抽出通風(fēng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)及軸流式通風(fēng)機(jī)和離心式通風(fēng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。初步選擇軸流式通風(fēng)機(jī)采用抽出通風(fēng)方式通風(fēng)。1、確定主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量（1）容易時期通過主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q扇必大于通過出風(fēng)井的礦井總風(fēng)量Q對于抽出式 Q容=(1.051.10)Q礦 m3/s 式中，1.051.10為外部漏風(fēng)系數(shù)，出風(fēng)井無提升運(yùn)輸任務(wù)時取1. 05，有提升運(yùn)輸任務(wù)時取1.10。 此處取1.1 Q扇=1.151.2=56.3 m3/s（2）困難時期時期通過主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q扇必大于通過出風(fēng)井的礦井總風(fēng)量Q礦，對于抽出式 Q扇=(1.051.10)Q礦 m3/s 式中，1.051.10為外部漏風(fēng)系數(shù)，出風(fēng)井無提升運(yùn)輸任務(wù)時取1. 05，有提升運(yùn)輸任務(wù)時取1.10。