礦井通風(fēng)與安全教材.doc

礦井通風(fēng)與安全課程設(shè)計(jì)一、 礦井概況1 地質(zhì)概況該礦地處平原、地面標(biāo)高150m，井田走向長(zhǎng)度5km，傾斜方向長(zhǎng)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(chǔ)量約1.08億噸。根據(jù)開(kāi)采條件，煤炭供求狀況及“規(guī)程”規(guī)定，確定此礦為年產(chǎn)150萬(wàn)噸的大型礦井，服務(wù)年限為72年。井田內(nèi)有兩個(gè)開(kāi)采煤層，為k1、k2，在井田范圍內(nèi)，煤層賦存穩(wěn)定，煤層15，各煤層厚度、間距及頂?shù)装鍘r性參見(jiàn)地層概況簡(jiǎn)圖（詳見(jiàn)下圖1）。礦井相對(duì)瓦斯涌出量為6.6m3/T，煤層有自然發(fā)火危險(xiǎn)，發(fā)火期為1618個(gè)月，煤塵有爆炸性，爆炸指數(shù)為36。 表1-1 綜合柱狀圖柱狀厚度（米）巖性描述240.00表土，無(wú)流砂8.60砂質(zhì)頁(yè)巖8.40泥質(zhì)細(xì)砂巖，沙質(zhì)泥巖互層，穩(wěn)定0.20沙質(zhì)泥巖，松軟2.40k2煤層，塊狀r1.254.20灰色砂質(zhì)泥巖，細(xì)砂巖互層，堅(jiān)硬7.80灰色砂質(zhì)泥巖4.80泥巖細(xì)砂巖互層4.60薄層泥質(zhì)細(xì)砂巖，穩(wěn)定0.20泥巖，松軟2.80k2煤層煤質(zhì)中硬r1.288.20灰白色砂巖堅(jiān)硬抗壓強(qiáng)度600900公斤/cm224.86灰色中、細(xì)砂巖層互層2礦井開(kāi)拓方式及開(kāi)采方法采用立井多水平上下山開(kāi)拓，由于本礦井型為150萬(wàn)噸/a,屬于大型礦井，而且地處平原，井田走向長(zhǎng)度5千米，傾斜方向長(zhǎng)度3.3千米。為了方便安排礦井運(yùn)輸和提升系統(tǒng)，滿(mǎn)足礦井的生產(chǎn)能力的要求，所以決定開(kāi)鑿一個(gè)主井和一個(gè)副井，主井為箕斗井提煤用，副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。第一水平標(biāo)高380m，傾斜長(zhǎng)為8252m，服務(wù)年限為27年，因走向較短，兩翼各布置一個(gè)采區(qū)。每個(gè)采區(qū)上山部分和下山部分各分為五個(gè)區(qū)段回采。每采區(qū)各布置一個(gè)綜采工作面和一個(gè)高檔普采工作面，工作面長(zhǎng)度150m，區(qū)段平巷及區(qū)段煤柱15m，采區(qū)巷道采用集中聯(lián)合布置。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(mén)連接，為了保證生產(chǎn)正常接替，前期東西兩翼各安排兩個(gè)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(gè)獨(dú)立通風(fēng)的煤層平巷掘進(jìn)頭和一個(gè)巖石下山掘進(jìn)頭。西兩翼各有一個(gè)絞車(chē)房、變電所、火藥庫(kù)，亦需獨(dú)立通風(fēng)。主井為箕斗井提煤用，副井為罐籠井升降人員、材料、矸石，進(jìn)風(fēng)用，并設(shè)梯子間。礦井工作制：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(shí)作業(yè)的最多人數(shù)為700人，綜采工作面同時(shí)作業(yè)最多人數(shù)40人，高檔普采工作面同時(shí)作業(yè)最多人數(shù)60人。二 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇礦井通風(fēng)系統(tǒng)包括：通風(fēng)方式（進(jìn)、出風(fēng)井的布置方式）；通風(fēng)方法（礦井主通風(fēng)機(jī)的工作方法）；通風(fēng)網(wǎng)路。1 通風(fēng)方式的確定通風(fēng)方式一般可分為中央式，對(duì)角式，混合式三種?，F(xiàn)分別分析如下，并從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面比較其優(yōu)缺點(diǎn)，擇優(yōu)選用。1.1中央式1） 中央并列式在地形條件許可時(shí)，進(jìn)風(fēng)井和出風(fēng)井大致并列在井田走向的中央，二井底都開(kāi)掘到第一水平，主要通風(fēng)機(jī)設(shè)在出風(fēng)井的井口附近，將污風(fēng)抽到地表，出風(fēng)井的井底必須和總進(jìn)風(fēng)流隔開(kāi)，出風(fēng)井的井口一般用防爆門(mén)緊閉；還要在巖石中做條回風(fēng)石門(mén)mn，煤層傾角越大、總回風(fēng)石門(mén)越短，反之越長(zhǎng)。圖2-1 中央并列式注：用斜井開(kāi)拓時(shí)，可以大致在走向的中央開(kāi)掘一對(duì)并列斜井。2） 中央并列式的適用條件 煤層傾角大、埋藏深，但走向長(zhǎng)度不大(4km)，瓦斯、自然發(fā)火都不嚴(yán)重，在此條件下，采用中央并列式是比較合理的。這種通風(fēng)方式(和其它方式相比)，盡管存在著風(fēng)路較長(zhǎng)，阻力較大，采空區(qū)的漏風(fēng)較大的缺點(diǎn)，但對(duì)于瓦斯、自然發(fā)火不嚴(yán)重的礦井來(lái)說(shuō)，這并不很重要。同時(shí)，由于產(chǎn)生的阻力較大，通風(fēng)電力費(fèi)較大，進(jìn)風(fēng)與出風(fēng)兩井筒之間的漏風(fēng)較大，箕斗井回風(fēng)時(shí)外部漏風(fēng)較大等，這些缺點(diǎn)對(duì)走向不大的礦井來(lái)說(shuō)也不是一個(gè)很大的問(wèn)題。相反，由于煤層傾角大，總回風(fēng)石門(mén)長(zhǎng)度小，開(kāi)掘費(fèi)小，兩個(gè)井筒(立井或斜井)集中，便于開(kāi)掘，開(kāi)掘費(fèi)也較少，便于貫通，建井期限較短，采用中央并列式通風(fēng)方式，具有初期投資較少、出煤較快的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)它的護(hù)井煤柱較小，且便于延深井筒，為深部通風(fēng)的準(zhǔn)備工作提供有利條件。3）中央分列式(又名中央邊界式)進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向的中央，出風(fēng)井大致位于井田淺部邊界沿走向的中央，在沿傾斜方向上，出風(fēng)井和進(jìn)風(fēng)井相隔段距離，出風(fēng)井的井底高于進(jìn)風(fēng)井的井底，主要通風(fēng)機(jī)設(shè)在出風(fēng)井口附近；在井田走向的中央開(kāi)鑿主井和副井。圖2-2 中央分列式4） 中央分列式的適用條件一般地說(shuō)，這種通風(fēng)方式適用于煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長(zhǎng)度不大(4km) ，而且瓦斯，自然發(fā)火比較嚴(yán)重的新建礦井。與中央并列式相比，這種通風(fēng)方式的安全性要好，建井期限略長(zhǎng)，有時(shí)初期投資稍大(多打一個(gè)出風(fēng)井，少掘一條總回風(fēng)石門(mén))，但相差不懸殊。如果中央有兩個(gè)井筒，以后在延深井筒、做深部通風(fēng)的準(zhǔn)備工作時(shí)，也就不會(huì)困難，這種方式由于多打一個(gè)直通地面的回風(fēng)井，所以礦井的通風(fēng)阻力較小，內(nèi)部漏風(fēng)小，這對(duì)于瓦斯，自然發(fā)火的管理工作是比較有利的，增加了一個(gè)安全出口，工業(yè)廣場(chǎng)設(shè)有主要通風(fēng)機(jī)的噪音影響，從回風(fēng)系統(tǒng)鋪設(shè)防塵灑水管路系統(tǒng)都比較方便。1.2 對(duì)角式1) 兩翼對(duì)角式進(jìn)風(fēng)井筒大致位于井田走向的中央，兩個(gè)出風(fēng)井筒分別位于兩翼邊界采區(qū)中央的淺部，主要通風(fēng)機(jī)設(shè)在出風(fēng)井口附近。為了開(kāi)采深水平，有時(shí)把兩翼風(fēng)井設(shè)在兩翼沿傾斜的中央和沿走向的邊界附近。用斜井和平峒開(kāi)拓時(shí)，可把下圖中的立井改為斜井和平峒。 圖2-3 兩翼對(duì)角式 2) 兩翼對(duì)角式適用條件 一般認(rèn)為，這種布置方式(指對(duì)角風(fēng)井位于淺部邊界附近者)適用于煤層走向較大(超過(guò)4km)、井型較大、煤層上部距地面較淺、瓦斯和自然發(fā)火嚴(yán)重的新建礦井。它的優(yōu)缺點(diǎn)，完全和中央并列式相反，比中央分列式的安全性更好，但初期投資更大。如果能夠進(jìn)行相向掘進(jìn)，就能適當(dāng)減輕建井期限長(zhǎng)，投產(chǎn)較晚的缺點(diǎn)。有些瓦斯等級(jí)不高，但煤層走向較長(zhǎng)、產(chǎn)量較大的新礦井，也可采用這種通風(fēng)方式。 3)分區(qū)對(duì)角式進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向的中央，在每個(gè)采區(qū)各掘一個(gè)小回風(fēng)井，并分別安設(shè)抽出式分區(qū)主要通風(fēng)機(jī)，可不必做總回風(fēng)道。在圖95中也可以用斜井代替立井，或者進(jìn)風(fēng)用垂直于走向(或平行于走向)的平峒，出風(fēng)用斜井；或者進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)都用平峒。 圖2-4 分區(qū)對(duì)角式4)分區(qū)對(duì)角式適用條件煤層距地表淺，或因地表高低起伏較大，無(wú)法開(kāi)掘淺部的總回風(fēng)道(因會(huì)穿出地面)，在此條件下，開(kāi)采第一水平時(shí)，只能采用這種小風(fēng)井(立井、斜井或平峒)分區(qū)通風(fēng)的布置方式。每個(gè)采區(qū)各有獨(dú)立的通風(fēng)路線(xiàn)，互不影響，是這種通風(fēng)方式的主要優(yōu)點(diǎn)。1.3 混合式進(jìn)風(fēng)井與出風(fēng)井由三個(gè)以上井筒按上述各種方式混合組成，其中有中央分列與兩翼對(duì)角混合式和中央并列與中央分列混合式等。以中央分列與兩翼對(duì)角混合式通風(fēng)系統(tǒng)為例簡(jiǎn)單說(shuō)明。1) 中央分列與兩翼對(duì)角混合式為了縮短基建時(shí)間，在初期采用中央分列式通風(fēng)系統(tǒng)，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，當(dāng)開(kāi)采到兩翼邊界時(shí)，則用中央分列與兩翼對(duì)角混合式的通風(fēng)系統(tǒng)?？傊?，要在初期通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)煤層賦存條件和生產(chǎn)發(fā)展情況等進(jìn)行分析確定。 圖2-5 中央分列與兩翼對(duì)角混合式2) 混合式適用條件這種通風(fēng)方式適用于井田范圍大，多煤層，多水平開(kāi)采的礦井。大多用于老礦井的改造和擴(kuò)建。 確定通風(fēng)方式并做技術(shù)比較根據(jù)礦井概況可知該礦井的年產(chǎn)量為150萬(wàn)噸的大型礦井，由于該井田走向長(zhǎng)度為5KM，大于中央并列式走向長(zhǎng)度不大于4KM的設(shè)計(jì)要求，且該井田的瓦斯相對(duì)涌出量為6.6 m3/T屬于低瓦斯礦井，井田上部標(biāo)高-165m屬埋藏較淺的礦井，初期考慮中央分列式通風(fēng)方式和兩翼對(duì)角式作比較：1） 技術(shù)比較：中央邊界式使用于走向不大的礦井（井田長(zhǎng)度小于4000米），兩翼對(duì)角式適合于走向較大、井型較大的礦井，與中央邊界式相比，安全性更好，多一個(gè)通往地面的安全出口，發(fā)生事故時(shí)兩翼不相互影響，便于控制通風(fēng)，阻力較小。2） 經(jīng)濟(jì)比較：因進(jìn)風(fēng)、采掘、運(yùn)輸部分所需費(fèi)用相差不大，主要考慮回風(fēng)部分的費(fèi)用。風(fēng)井的斷面為12.8，總回風(fēng)平巷的斷面為9.62，故假設(shè)開(kāi)掘1m總回風(fēng)平巷需5000元，1m風(fēng)井需6500元，兩翼對(duì)角式風(fēng)機(jī)一臺(tái)200萬(wàn)元，中央邊界式風(fēng)機(jī)一臺(tái)300萬(wàn)元。故在不考慮通風(fēng)電費(fèi)和井巷的維修費(fèi)的條件下采用中央邊界式通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)回風(fēng)部分的費(fèi)用為： 124520.5+（165+150）0.65+300=1749.75萬(wàn)元采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)回風(fēng)部分的費(fèi)用為： （165+150）0.652+2002=809.5萬(wàn)元綜上分析，應(yīng)選用兩翼對(duì)角式的通風(fēng)方式。2通風(fēng)方法的確定通風(fēng)方法，即礦井主通風(fēng)機(jī)的工作方法。煤礦主要通風(fēng)機(jī)的工作方法基本上分為抽出式與壓入式兩種。兩種方法的比較：1) 抽出式抽出式通風(fēng)是主要通風(fēng)機(jī)安裝在回風(fēng)井口，在抽出式通風(fēng)機(jī)的作用下，整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處于低于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱母眽籂顟B(tài)。抽出式優(yōu)點(diǎn)：井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)主扇因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下的風(fēng)流壓力提高可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全；漏風(fēng)量小，通風(fēng)管理較簡(jiǎn)單；與壓入式比，不存在過(guò)渡到下水平時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)量變化的困難。抽出式缺點(diǎn)：當(dāng)?shù)孛嬗行「G塌陷區(qū)井和采區(qū)溝通時(shí)，抽出式會(huì)不小窯積存的有害氣體抽到井下使有礦井效風(fēng)量減少。主要通風(fēng)機(jī)使井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)。一旦主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)，井下風(fēng)流的壓力提 高，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全；壓入式主要通風(fēng)機(jī)使井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)，當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加。2) 壓入式壓入式通風(fēng)是主要通風(fēng)機(jī)安裝在進(jìn)風(fēng)井口，作壓入式工作，井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)。 在低瓦斯礦的第一水平，礦井地面地形復(fù)雜、高差起伏，無(wú)法在高山上設(shè)置扇風(fēng)機(jī)?？偦仫L(fēng)巷無(wú)法連通或維護(hù)困難的條件下選用。優(yōu)缺點(diǎn)：1.壓入式的優(yōu)缺點(diǎn)與抽出式相反，能用一部分回風(fēng)把小窯塌陷區(qū)的有害氣體壓入到地面；2.進(jìn)風(fēng)線(xiàn)路漏風(fēng)大,管理困難；3.風(fēng)阻大、風(fēng)量調(diào)節(jié)困難；4.由第一水平的壓入式過(guò)渡到深部水平的抽出式有一定的困難；5.通風(fēng)機(jī)使井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)，當(dāng)通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌量增加。 因此，正因?yàn)槌槌鍪接兄?dú)自的優(yōu)點(diǎn)，井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下的風(fēng)流壓力提高可能使采空區(qū)沼氣涌出量減少，比較安全；漏風(fēng)量小，通風(fēng)管理較簡(jiǎn)單。由于該礦井采用上下山交替開(kāi)采，抽出式與壓入式相比，不存在過(guò)渡到下水平時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)量變化的困難。因此本設(shè)計(jì)選用抽出式通風(fēng)方法。三 采區(qū)通風(fēng)方式的確定采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)是礦井的基本組成部分，它包括采區(qū)進(jìn)回風(fēng)和工作面進(jìn)回風(fēng)巷道的布置方式，采區(qū)通風(fēng)路線(xiàn)的連接方式以及采區(qū)通風(fēng)設(shè)備的和通風(fēng)構(gòu)筑物的設(shè)置等基本內(nèi)容。 一般可以采用兩種方式：軌道上山進(jìn)風(fēng)，運(yùn)輸上山回風(fēng)；運(yùn)輸上山進(jìn)風(fēng)，軌道上山回風(fēng)。 這兩種通風(fēng)方式的比較：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(chē)房易于通風(fēng)，變電所設(shè)在兩上山之間，在回風(fēng)處設(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(guò)程中釋放的瓦斯，可使風(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，輸送機(jī)設(shè)備所散發(fā)的熱量，使進(jìn)風(fēng)流溫度升高。此外，需在軌道上山的下部車(chē)場(chǎng)內(nèi)安設(shè)風(fēng)門(mén)，運(yùn)輸?shù)V車(chē)來(lái)往頻繁，需要加強(qiáng)管理，防止風(fēng)流短路。 因此，該礦上山開(kāi)采采用軌道上山通風(fēng)，下山開(kāi)采采用軌道下山進(jìn)風(fēng)，同時(shí)上山部分采用軌道上山和運(yùn)輸上山同時(shí)回風(fēng)，這樣可以大大降低阻力。 四 采煤工作面通風(fēng)方式的確定采煤工作面的通風(fēng)方法視甲烷涌出量、開(kāi)采工作條件和開(kāi)采技術(shù)而異，按工作面進(jìn)、回風(fēng)巷的數(shù)量和位置，可分為U型、E型、W型、Z型等通風(fēng)方式，其中U型應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)礦井開(kāi)采設(shè)計(jì)圖紙，本礦井采用的就是U型通風(fēng)方式，U型通風(fēng)方式是指采煤工作面有二條巷道，一條為進(jìn)風(fēng)巷，一條為回風(fēng)巷，上行通風(fēng)時(shí)，其下順槽為進(jìn)風(fēng)巷，上順槽為回風(fēng)巷，下行通風(fēng)是則相反。U型通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是：布置方便，通風(fēng)簡(jiǎn)單，工作面可采用后退式回采。上、下順槽在煤體中維護(hù)，漏風(fēng)量小，風(fēng)流流動(dòng)為上行方向，上、下順槽布置于煤體中，漏風(fēng)量??；瓦斯自然流動(dòng)方向和風(fēng)流方向一致，有利于較快降低工作面瓦斯?jié)舛?。這種通風(fēng)方式如果瓦斯不太大，工作面通風(fēng)能滿(mǎn)足要求即可采用。五 通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期采煤方案的確定1 通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期的定義在礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最小時(shí)稱(chēng)通風(fēng)容易時(shí)期，通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最大時(shí)稱(chēng)通風(fēng)困難時(shí)期。2 容易時(shí)期的采煤方案：開(kāi)采第一水平采區(qū)上山最上邊區(qū)段煤層的2個(gè)綜采工作面和1個(gè)高檔普采工作面，具體開(kāi)采情況是：西翼兩個(gè)工作面全部開(kāi)采，即1個(gè)綜采工作面和1個(gè)高檔普采工作面；東翼開(kāi)采1個(gè)綜采工作面，另外一個(gè)高檔普采面作為準(zhǔn)備面。由任務(wù)書(shū)知：綜采工作面、高檔普采工作面在k1煤層時(shí)產(chǎn)量分別為1620噸/日 、1080噸/日,則采這三個(gè)工作面年產(chǎn)為：（21620+1080）330=1425600噸=142.56萬(wàn)噸煤層煤的密度為：=m/v=1620/(15060.62.4)=1.25 區(qū)段平巷及區(qū)段煤柱寬15m，綜采工作面區(qū)段平巷寬5m，普采工作面區(qū)段平巷寬3.5m，故可以算出采掘東、西兩翼煤巷獨(dú)立掘進(jìn)頭采煤量：（假設(shè)一年可以采掘出下一區(qū)段所有的煤巷獨(dú)立掘進(jìn)頭）采掘東、西兩翼煤巷獨(dú)立掘進(jìn)頭采出煤的體積為：22（12453.52.4+125552.4）=102072 采煤量為： m=v=1.25102072=127590噸=12.759萬(wàn)噸所以按照上述的采煤方案年產(chǎn)量為： 142.56+12.759=155.319萬(wàn)噸 此采煤方法符合“年產(chǎn)150萬(wàn)噸”的要求，故此采煤方法是可行的。3 困難時(shí)期的采煤方案：開(kāi)采第一水平采區(qū)下山最下邊區(qū)段煤層的2個(gè)綜采工作面和1個(gè)高檔普采工作面，具體開(kāi)采情況是：西翼兩個(gè)工作面全部開(kāi)采，即1個(gè)綜采工作面和1個(gè)高檔普采工作面；東翼開(kāi)采1個(gè)綜采工作面，另外一個(gè)高檔普采面作為準(zhǔn)備面。由任務(wù)書(shū)知：綜采工作面、高檔普采工作面在k1煤層時(shí)產(chǎn)量分別為1935噸/日 、1290噸/日,則采這三個(gè)工作面年產(chǎn)為：（21935+1290）330=1702800噸=170.28萬(wàn)噸此采煤方法也符合“年產(chǎn)150萬(wàn)噸”的要求，雖然超產(chǎn)較大，但符合我國(guó)現(xiàn)在能源需求量大的現(xiàn)狀，符合“高產(chǎn)高效”的能源方針，故此采煤方法也是可行的。4 礦井通風(fēng)容易和困難時(shí)期的通風(fēng)系統(tǒng)立體圖見(jiàn)附圖3、4。六 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖分為容易時(shí)期和困難時(shí)期兩部分，詳見(jiàn)附圖，圖。七 各用風(fēng)地點(diǎn)的供風(fēng)量和礦井總用風(fēng)量1 各用風(fēng)地點(diǎn)需風(fēng)量計(jì)算公式或經(jīng)驗(yàn)數(shù)值部分：在本設(shè)計(jì)中礦井總風(fēng)量按采煤、掘進(jìn)、峒室及其它地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算： K （61）式中：采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和， 掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和， 硐室實(shí)際需要風(fēng)量的總和， 礦井除了采煤、掘進(jìn)和硐室地點(diǎn)外的其它井巷需要進(jìn)行通風(fēng)和， K礦井通風(fēng)系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻等因素，一般可取K=1.15-1.251） 采煤實(shí)際需要風(fēng)量，應(yīng)按礦井各個(gè)采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算：各個(gè)采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量，應(yīng)按瓦斯、二氧化碳涌出量、爆破后的有害氣體產(chǎn)生量、工作面的氣溫和風(fēng)速以及人數(shù)等因素分別進(jìn)行計(jì)算后，采取其中最大值。采煤工作面有串聯(lián)通風(fēng)時(shí)，應(yīng)按其中一個(gè)采煤工作面實(shí)際需要的最大風(fēng)量計(jì)算。備用工作面亦應(yīng)滿(mǎn)足瓦斯、二氧化碳、氣溫和風(fēng)速等規(guī)定計(jì)算風(fēng)量，且不得低于其采煤時(shí)的實(shí)際需要風(fēng)量的50%。（1）按瓦斯涌出量計(jì)算： ， （62） 式中：第i個(gè)采煤工作面的瓦斯絕對(duì)涌出量，第i個(gè)采煤工作面的瓦斯絕對(duì)涌出不均勻系數(shù)，它是各個(gè)采煤工作面瓦斯絕對(duì)涌出量的最大值與其平均值之比，須在各個(gè)工作面正常生產(chǎn)條件下，至少進(jìn)行5晝夜的觀測(cè)，得出5個(gè)比值，取其最大值。通常機(jī)采工作面可取=1.21.6；炮采工作面可取=1.42?？傔M(jìn)風(fēng)量按二氧化碳涌出量的計(jì)算可參照瓦斯涌出量的計(jì)算方法。（2）按工作面溫度計(jì)算：采煤工作面應(yīng)有良好的勞動(dòng)氣象條件，其溫度和風(fēng)速應(yīng)符合表n的要求：長(zhǎng)壁工作面實(shí)際需要風(fēng)量（），按下式計(jì)算： ， （63）式中：第i個(gè)采煤工作面風(fēng)速， m/s第i個(gè)采煤工作面的平均面積，可按最大和最小控頂斷面積的平均值計(jì)算， 其他采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量，可按良好的勞動(dòng)氣象條件計(jì)算。 表6-1 采煤工作面空氣與風(fēng)速對(duì)應(yīng)表采煤工作面空氣溫度，采煤工作面風(fēng)速，m/s150.3-0.515-180.5-0.818-200.8-1.020-231.0-1.523-261.5-2.026-282.0-2.5（3） 按人數(shù)計(jì)算實(shí)際需要風(fēng)量（）； =4 , （64） 式中：第i個(gè)采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)， 人（4） 按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：按最低風(fēng)速驗(yàn)算，各個(gè)采煤工作面的最低風(fēng)量（）； 15 ， （65）式中：第i個(gè)采煤工作面的平均面積，按最高風(fēng)速驗(yàn)算，各個(gè)采煤工作面的最低風(fēng)量（）； 240 ， （66）2）掘進(jìn)工作面風(fēng)量計(jì)算掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量，由長(zhǎng)期的工作經(jīng)驗(yàn)可得：煤巷的實(shí)際需要風(fēng)量為 380 巖巷的實(shí)際需要風(fēng)量為 3003）硐室需要風(fēng)量的計(jì)算硐室實(shí)際需要風(fēng)量，應(yīng)根據(jù)不同類(lèi)型的硐室分別進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)楸镜V只有火藥庫(kù)、絞車(chē)房、變電所故可以不用計(jì)算可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值所得火藥庫(kù)按經(jīng)驗(yàn)值給定風(fēng)量：大型爆破材料庫(kù)為100150，中小型爆破材料庫(kù)為 60100 ，采區(qū)絞車(chē)房及變電所為6080 。 結(jié)合本礦實(shí)際，取火藥庫(kù)實(shí)際風(fēng)量為120,絞車(chē)房實(shí)際風(fēng)量為80,變電所實(shí)際風(fēng)量為80.2 各個(gè)時(shí)期各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)需風(fēng)量計(jì)算或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定部分：1） 通風(fēng)容易時(shí)期：（開(kāi)采煤層部分） 1 綜采工作面（1）按瓦斯涌出量計(jì)算： =6.61620/(2460)=7.425 取=1.4故 =100=1007.4251.4=1039.5 （2） 按工作面溫度計(jì)算： =7.8 取=2.0 m/s故 =6027.8=936 （3）按人數(shù)計(jì)算實(shí)際需要風(fēng)量（）； =4=440=160 取三者中的最大值： =1039.5 （4）按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：按最低風(fēng)速驗(yàn)算， 15 =157.8=117 1039.5117 即15 ，按最高風(fēng)速驗(yàn)算，240 =2407.8=1872 1039.51872 即240 ，符合要求，故綜采工作面的需風(fēng)量=1039.52 高檔普采工作面 （1）按瓦斯涌出量計(jì)算： =6.61080/(2460)=4.95 取=1.4故 =100=1004.951.4=693 （2） 按工作面溫度計(jì)算： =9.4 取=1.5m/s故 =601.59.4=846 （3）按人數(shù)計(jì)算實(shí)際需要風(fēng)量（）； =4=460=240 取三者中的最大值： =846 （4）按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：按最低風(fēng)速驗(yàn)算， 15 =159.4=141 846141 即15 ，按最高風(fēng)速驗(yàn)算，240 =2409.4=22568462256 即240 ，符合要求，故綜采工作面的需風(fēng)量=846 3 掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量，由長(zhǎng)期的工作經(jīng)驗(yàn)可得煤巷的實(shí)際需要風(fēng)量為 380 4 各峒室需風(fēng)量由經(jīng)驗(yàn)：火藥庫(kù)實(shí)際風(fēng)量為120,絞車(chē)房實(shí)際風(fēng)量為80,變電所實(shí)際風(fēng)量為80. 綜上，考慮到礦井通風(fēng)系數(shù)K，取K=1.15，通風(fēng)容易時(shí)期各用風(fēng)地點(diǎn)、東、西翼總風(fēng)量以及礦井總風(fēng)量如下： 綜采工作面：=1039.51.15=1195.425 20 高檔普采工作面：=8461.15=972.916.2 準(zhǔn)備工作面（高檔普采）：0.5=0.516.2=8.1 煤巷掘進(jìn)頭：=3801.15=4377.3 絞車(chē)房：=801.15=921.5 變電所：=801.15=921.5 火藥庫(kù)：=1201.15=1382.3 西翼所需總風(fēng)量：=+2+=20+16.2+27.3+1.5+1.5+2.3=56.1東翼所需總風(fēng)量：=+0.5+2+=20+8.1+27.3+1.5+1.5+2.3=48礦井所需總風(fēng)量： =+=56.1+48=104.1 2）通風(fēng)困難時(shí)期：（開(kāi)采煤層部分） 1 綜采工作面（1）按瓦斯涌出量計(jì)算： =6.61935/(2460)=8.86875 取=1.4故 =100=1008.868751.4=1241.625 （2） 按工作面溫度計(jì)算： =7.8 取=2.0 m/s故 =6027.8=936 （3）按人數(shù)計(jì)算實(shí)際需要風(fēng)量（）； =4=440=160 取三者中的最大值： =1241.625 （4） 按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：按最低風(fēng)速驗(yàn)算， 15 =157.8=117 1241.625117 即15 ，按最高風(fēng)速驗(yàn)算，240 =2407.8=1872 1241.6251872 即240 ，符合要求，故綜采工作面的需風(fēng)量 =1241.625 2 高檔普采工作面 （1）按瓦斯涌出量計(jì)算： =6.61290/(2460)=5.9125 取=1.4故 =100=1005.91251.4=827.75 （2） 按工作面溫度計(jì)算： =9.4 取=1.5m/s故 =601.59.4=846 （3）按人數(shù)計(jì)算實(shí)際需要風(fēng)量（）； =4=460=240 取三者中的最大值： =846 （4） 按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：按最低風(fēng)速驗(yàn)算， 15 =159.4=141 846141 即15 ，按最高風(fēng)速驗(yàn)算，240 =2409.4=22568462256 即240 ，符合要求，故綜采工作面的需風(fēng)量=846 3 掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量，由長(zhǎng)期的工作經(jīng)驗(yàn)可得煤巷的實(shí)際需要風(fēng)量為 380 4 各峒室需風(fēng)量由經(jīng)驗(yàn)：火藥庫(kù)實(shí)際風(fēng)量為120,絞車(chē)房實(shí)際風(fēng)量為80,變電所實(shí)際風(fēng)量為80. 綜上，考慮到礦井通風(fēng)系數(shù)K，取K=1.15，通風(fēng)困難時(shí)期各用風(fēng)地點(diǎn)、東、西翼總風(fēng)量以及礦井總風(fēng)量如下： 綜采工作面：=1241.6251.15=1427.87 23.8 高檔普采工作面：=8461.15=972.916.2 準(zhǔn)備工作面（高檔普采）：0.5=0.516.2=8.1 煤巷掘進(jìn)頭：=3801.15=4377.3 絞車(chē)房：=801.15=921.5 變電所：=801.15=921.5 火藥庫(kù)：=1201.15=1382.3 西翼所需總風(fēng)量：=+2+=23.8+16.2+27.3+1.5+1.5+2.3=59.9東翼所需總風(fēng)量：=+0.5+2+=23.8+8.1+27.3+1.5+1.5+2.3=51.8礦井所需總風(fēng)量： =+=56.1+48=111.7 八 計(jì)算礦井通風(fēng)總阻力礦井通風(fēng)總阻力的概念和計(jì)算原則）礦井總阻力的概念：礦井通風(fēng)總阻力即風(fēng)流有進(jìn)風(fēng)井口到出風(fēng)口，沿一條通路各個(gè)分支的摩擦阻力和局部阻力的總合。礦井通風(fēng)總阻力是選擇礦井主要通風(fēng)機(jī)機(jī)的重要依據(jù)之一，為了合理的選用礦井主要通風(fēng)通風(fēng)機(jī)，必須正確計(jì)算出礦井總阻力。）礦井總阻力的計(jì)算原則 1）礦井通風(fēng)的總阻力，不應(yīng)超過(guò)2940 Pa.(2) 礦井井巷的局部阻力，新建礦井宜按井巷摩擦阻力的10%計(jì)算，擴(kuò)建礦井則宜按井巷摩擦阻力的15%計(jì)算。（3）礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中有較多的并聯(lián)系統(tǒng)，計(jì)算總阻力是，應(yīng)依其中最大的路線(xiàn)作為依據(jù)。 （4）應(yīng)計(jì)算出容易時(shí)期和困難時(shí)期的最大阻力，使所選用的主要通風(fēng)機(jī)既滿(mǎn)足困難時(shí)期的通風(fēng)需要，又能在通風(fēng)容易是工況合理。礦井摩擦阻力和總阻力的計(jì)算方法： 井下多數(shù)風(fēng)流屬于完全紊流狀態(tài)，故 Pa（）令， 或 若通過(guò)井巷的風(fēng)量為Q(),則V=Q/s,代入上式，得： Pa（） 對(duì)于已定型的井巷，L、U和S等各項(xiàng)都為已知數(shù)，值只和成正比。故把上式中的LU/項(xiàng)用符號(hào)來(lái)表示，即 ， 或 （3）此稱(chēng)為井巷的摩擦風(fēng)阻，它反映了井巷的特征。它只受和L、U、S的影響，對(duì)于已定型的井巷，只受的影響。 故 ， Pa (84) 上式就是在完全紊流狀態(tài)下的摩擦阻力定律。當(dāng)摩擦風(fēng)阻一定時(shí)，摩擦阻力和風(fēng)量的平方成正比。按照上述計(jì)算方法，沿著選定的兩條最大阻力風(fēng)路，將各區(qū)段的摩擦阻力累加起來(lái)，并考慮適當(dāng)?shù)木植孔枇ο禂?shù)(一般不細(xì)算局部阻力)，即可算出通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個(gè)時(shí)期的井巷通風(fēng)總阻力分別為： hrmin1.2hfrmin，Pa (85) hrmax1.15hfrmax，Pa (86)式中 1.15 困難時(shí)期的局部阻力系數(shù)； 1.2容易時(shí)期的局部阻力系數(shù)。 3礦井通風(fēng)總阻力的計(jì)算在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖中選出最大的通風(fēng)阻力路線(xiàn)，根據(jù)上述計(jì)算原則，算出此路線(xiàn)的阻力。 通風(fēng)容易時(shí)期的最大阻力路線(xiàn)：1235913151719 通風(fēng)困難時(shí)期的最大阻力路線(xiàn)：122527293133353941434547 表 8-1 井巷特征參數(shù)編號(hào)井巷名稱(chēng)支護(hù)形式長(zhǎng)度（m）斷面（）周長(zhǎng)（m）阻力系數(shù)1041副井井筒混凝土53035.821.903422井底車(chē)場(chǎng)及主石門(mén)錨噴20014.210.4603井底運(yùn)輸大巷錨噴125012.813.6684采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)錨噴12.813.6685軌道上山錨噴85010.112.088.26運(yùn)輸機(jī)上山錨噴8509.611.888.27綜采區(qū)段進(jìn)風(fēng)平巷U型支架12409.612.92608綜采區(qū)段回風(fēng)平巷U型支架12459.612.91709液壓支架工作面1507.8011.9533010高檔普采工作面區(qū)段進(jìn)風(fēng)平巷鋼軌支架12459.612.926011高檔普采面區(qū)段回風(fēng)平巷鋼軌支架12459.612.917012高檔普采面液壓支柱1509.411.033013高檔普采備用進(jìn)風(fēng)平巷鋼軌支架12609.612.045014區(qū)段平石門(mén)錨噴10010.2812.48515采區(qū)回風(fēng)石門(mén)錨噴10010.0812.48816風(fēng)井混凝土31512.813.633.317總回風(fēng)平巷錨噴9.6211.709518風(fēng)峒混凝土）通風(fēng)容易時(shí)期礦井總阻力計(jì)算： 表- 容易時(shí)期礦井摩擦總阻力網(wǎng)絡(luò)編號(hào)R Q Pa121.301110(-2)104.1140.9977235.51210(-2)53.4157.178353.22810(-2)51.184.28986591.54110(-2)49.637.9119131.79810(-2)3522.025513150.921120368.4415174.29410(-2)51.9115.663617199.99810(-3)53.428.5099摩擦總阻力955礦井總阻力為：h=1.2=1.2955=1146 Pa通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓： =380+150=530m 150+165=315mg-g-(-)g(+)/2 =5301.289.8-3151.29.8-(530-315)9.8(1.28+1.2)/2=331.24 Pa故 =h-+=1146-331+100=915 Pa通風(fēng)機(jī)風(fēng)量：=k=1.156.1=61.7 （）式中：k漏風(fēng)損失系數(shù)，風(fēng)井不做提升用時(shí)取.；箕斗井兼作回風(fēng)井時(shí)取.；回風(fēng)井兼作升降人員時(shí)取.所以：R=/=915/61.7 2=0.24 等積孔為：A=1.1917/=1.191761.7/9150.5=2.4 ）通風(fēng)困難時(shí)期礦井總阻力計(jì)算： 表 - 容易困難礦井摩擦總阻力網(wǎng)絡(luò)編號(hào)R Q Pa121.301110(-2)111.7162.3372255.73310(-2)59.9205.725274.40510(-3)54.913.27727294.05810(-2)53.4115.71629312.31110(-2)51.962.24931331.79810(-2)37.325.01533350.921123.8521.74835392.05610(-2)37.328.60539412.64710(-2)51.971.341434.64710(-2)53.4132.51243454.70510(-3)54.914.18145470.101759.9364.901摩擦總阻力1717礦井總阻力為：h=1.2=1.151717=1975 Pa通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓： =380+150=530m 150+165=315m g+(-)g(+)/2-g=3151.29.8+(530-315)9.8(1.28+1.2)/2-5301.289.8=165.62 Pa故 =h-+=1975+165.62+100=2241 Pa通風(fēng)機(jī)風(fēng)量： =k=1.159.9=65.9 所以：R=/=2241/65.9 2=0.52 等積孔為：A=1.1917/=1.191765.9/22410.5=1.66 通風(fēng)難易程度與等積孔的關(guān)系如下：表-通風(fēng)難易程度與等積孔的關(guān)系表可知，在通風(fēng)容易時(shí)期該礦為小阻力礦，在困難時(shí)期為中阻力礦注：1 在計(jì)算井巷風(fēng)阻R時(shí)，若一段井巷內(nèi)風(fēng)量相同但不同部分的摩擦阻力系數(shù)不同，應(yīng)分別計(jì)算各個(gè)部分的風(fēng)阻R,然后累加求和求出該段井巷的總風(fēng)阻R。 2 在采下山的煤層時(shí)，把運(yùn)輸上山和軌道上山并聯(lián)起來(lái)用作回風(fēng)巷，以減少通風(fēng)阻力。九 通風(fēng)設(shè)備的選型及通風(fēng)費(fèi)用的概算由前計(jì)算可知：通風(fēng)容易時(shí)期的通風(fēng)阻力與風(fēng)量的關(guān)系為：= R=0.24 （）風(fēng)機(jī)需風(fēng)量為： =k=1.156.1=61.7 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為：=915 Pa通風(fēng)困難時(shí)期的通風(fēng)阻力與風(fēng)量的關(guān)系為： = R=0.52風(fēng)機(jī)需風(fēng)量為： =k=1.159.9=65.9 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為：=2241 Pa查找風(fēng)機(jī)并選型根據(jù)上述條件及風(fēng)機(jī)效率的要求可找到相宜的風(fēng)機(jī)為 2K56NO.24風(fēng)機(jī)（轉(zhuǎn)速為n=750 r/min）通過(guò)阻力與風(fēng)量的關(guān)系可以得到兩個(gè)時(shí)期的通風(fēng)機(jī)工作阻力曲線(xiàn)，如附圖5所示：風(fēng)量與阻力時(shí)期風(fēng)量m3/s阻力Pa容易時(shí)期H=0.24Q2506007011768517341002400困難時(shí)期H=0.52Q2501300601872702548803328做出相應(yīng)的阻力曲線(xiàn)后，可與風(fēng)機(jī)不同角度的工作曲線(xiàn)相交得一系列交點(diǎn)，根據(jù)通風(fēng)機(jī)選型方法可得通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，方法如下：通風(fēng)管道或礦井的通風(fēng)阻力與風(fēng)流的平方成正比：h=R。 風(fēng)量越大，通風(fēng)阻力越高。當(dāng)通風(fēng)機(jī)與通風(fēng)管道或礦井相連時(shí)，通風(fēng)機(jī)的個(gè)體風(fēng)壓曲線(xiàn)與管道或礦井的風(fēng)阻特性曲線(xiàn)就有一交點(diǎn)，這個(gè)交點(diǎn)就叫做通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。如圖所示，a、a1和a2為管道或礦井的風(fēng)阻由R變?yōu)镽1和R2時(shí)，所對(duì)應(yīng)的工況點(diǎn)。圖-通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)示意圖由此方法得出容易時(shí)期得工況點(diǎn)為Q=61.7m3/s P=915Pa 風(fēng)機(jī)葉片安裝角度，困難時(shí)期得工況點(diǎn)為Q=65.9m3/s P=2241Pa 風(fēng)機(jī)葉片安裝角度。通風(fēng)機(jī)的