礦井通風(fēng)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　“礦井通風(fēng)”課程設(shè)計(jì)</p><p>　　一 設(shè)計(jì)條件及原始數(shù)據(jù) </p><p>　　某礦井，井田走向長度3.89km，傾斜長度1.98km，單一煤層，煤層厚度2.6m，煤層傾角8°～15°，相對瓦斯涌出量10.4m3/t，采煤工作面絕對瓦斯涌出量5.6m3/min，掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量1.8m3/min，煤層無自燃發(fā)火和煤塵爆炸危險(xiǎn)。<

2、;/p><p>　　礦井設(shè)計(jì)能力60萬t/a,服務(wù)年限34a，采用斜井單水平開拓方式，上山階段劃分為兩個(gè)采區(qū)，服務(wù)年限18a，下山階段劃分為兩個(gè)采區(qū)，服務(wù)年限16a，四個(gè)采區(qū)布置基本相同。達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)，礦井開拓工程量已完畢。生產(chǎn)采區(qū)有一個(gè)綜采工作面生產(chǎn)，一個(gè)備用綜采工作面，兩個(gè)綜掘工作面；準(zhǔn)備采區(qū)有一個(gè)綜掘工作面。每個(gè)掘進(jìn)工作面都采用雙巷交替掘進(jìn)，利用一臺(tái)局部聽風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，均為獨(dú)立回風(fēng)。需要獨(dú)立通風(fēng)的硐室有中央變

3、電所、爆破材料庫（容積1080m3）、采區(qū)配電室和軌道上山絞車房各一個(gè)。</p><p>　　附表1 巷道規(guī)格表</p><p>　　注:工字鋼棚梁截面高度16cm，支柱間距0.8m。</p><p>　　井下同時(shí)工作的最大人數(shù)為380人，其中綜采工作面最大人數(shù)為30人，綜掘工作面最多人數(shù)為20人，采煤工作面最高氣溫為18°

4、;C。礦井自燃風(fēng)壓變化范圍為50±Pa。</p><p>　　二 擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng)</p><p>　　2.1 礦井通風(fēng)方法</p><p>　　由于該礦井相對瓦斯涌出量10.4m3/t，故為高瓦斯礦井，因此礦井中采用抽出式通風(fēng)，抽出式通風(fēng)風(fēng)量比壓入式大，抽出式主要通風(fēng)機(jī)安裝在回風(fēng)井口，在抽出式主要通風(fēng)機(jī)的作用下，整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ呢?fù)壓

5、狀態(tài)。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下風(fēng)流的壓力增高，在短時(shí)間內(nèi)可以抑制采空區(qū)和煤壁瓦斯涌出，有利于安全。并且抽出式通風(fēng)的應(yīng)用無需在主要進(jìn)風(fēng)道安設(shè)控制風(fēng)流的通風(fēng)構(gòu)筑物，便于運(yùn)輸，行人和通風(fēng)管理工作。</p><p>　　2.2 礦井通風(fēng)方式</p><p>　　礦井通風(fēng)方式采用中央并列式,該方式地面建筑集中，占地少，節(jié)省工業(yè)場地，管理方便；初期開拓工程量小，投資少，投產(chǎn)快；兩個(gè)井筒集中，便

6、于開掘，井筒延深工作方便，井筒安全煤柱少，易于實(shí)現(xiàn)礦井反風(fēng)。</p><p>　　三 計(jì)算和分配礦井總風(fēng)量</p><p>　　3.1 采煤工作面所需風(fēng)量</p><p>　　3.1.1 按瓦斯涌出量計(jì)算</p><p>　　Q綜采=100×Q瓦采×K瓦采＝100×5.6×1.4＝784m3/min&l

7、t;/p><p>　　式中： Q綜采———一個(gè)綜采工作面需要分量，m3/min；</p><p>　　Q瓦采———一個(gè)采煤工作面瓦斯絕對涌出量，m3/min；</p><p>　　K瓦采 ———一個(gè)采煤工作面瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，取1.4；</p><p>　　3.1.2 按工作面進(jìn)風(fēng)流溫度計(jì)算</p><p>

8、　　Q綜采 = 60×V采×S采·K采 ＝60×0.8×7×1.2＝403.2</p><p>　　m3/min </p><p>　　式中 V采———一個(gè)采煤工作面的風(fēng)速，按其進(jìn)風(fēng)流溫度從表2</p><p>　　中取，取0.8m／s;

9、 </p><p>　　S采———一個(gè)采煤工作面有效通風(fēng)斷面，取最大和最小空 </p><p>　　頂距時(shí)有效斷面的平均值，㎡；</p><p>　　K采 ———一個(gè)工作面的長度分量系數(shù)，按表3取1.2；表2 采煤工作面進(jìn)風(fēng)流氣溫、風(fēng)速對應(yīng)表</p><p>　　表3 采煤工作面長度風(fēng)量系數(shù)表

10、</p><p>　　3.1.3 按工作人員計(jì)算 </p><p>　　Q綜采=4×n采=4×30=120m3/min</p><p>　　式中 4———每人每分鐘供給的最低風(fēng)量，m3/min；</p><p>　　n采———一個(gè)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，個(gè)；</p><p>　　3.1.

11、4 按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算</p><p>　　Q綜采≥60×0.25×S采=60×0.25×7=105m3/min；</p><p>　　Q綜采≤60×4×S采=60×4×7=1680m3/min；</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算均符合要求；故Q綜采=784m3/min；</p>&

12、lt;p>　　∑Q綜采=Q綜采﹢Q綜備=Q綜采﹢½Q綜采=784＋½×784=1176m3/min</p><p>　　3.2 掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量</p><p>　　3.2.1 按瓦斯涌出量計(jì)算</p><p>　　Q掘=100×Q瓦掘×K瓦掘=100×1.8×1.8=324m3/min&

13、lt;/p><p>　　式中 Q掘———一個(gè)掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量，m3/min；</p><p>　　Q瓦掘———一個(gè)掘進(jìn)工作面的絕對瓦斯涌出量，m3/min；</p><p>　　K瓦掘———一個(gè)掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出不均勻和備用風(fēng)量</p><p>　　系數(shù)，一般可取1.5—2.0；</p><p>　　3.2.2

14、 按局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計(jì)算</p><p>　　本設(shè)計(jì)預(yù)選型號(hào)為BKJ66—11系列局部通風(fēng)機(jī)，參考按瓦斯涌出量計(jì)算的結(jié)果取Q局=325，Q掘=Q局×K局通=325×1.2=360m3/min</p><p>　　式中 Q局———一個(gè)掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量；</p><p>　　K局通———為防止局部通風(fēng)機(jī)吸循環(huán)風(fēng)的風(fēng)量備用系數(shù)，&

15、lt;/p><p>　　進(jìn)風(fēng)巷道中無瓦斯涌出取1.2；</p><p>　　3.2.3 按工作人員數(shù)目計(jì)算</p><p>　　Q掘=4×n掘=4×20=80m3/min</p><p>　　式中 n掘———一個(gè)掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，個(gè)；</p><p>　　3.2.4 按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算&

16、lt;/p><p>　　各個(gè)巖巷掘進(jìn)工作面風(fēng)量應(yīng)滿足：</p><p>　　60×0.15×S掘≤Q掘≤60×4×S掘 90m3/min≤Q掘≤2400m3/min</p><p>　　各個(gè)煤巷或半煤巷掘進(jìn)工作面風(fēng)量應(yīng)滿足：</p><p>　　60×0.25×S掘≤Q掘≤60

17、5;4×S掘 150m3/min≤Q掘≤2400m3/min</p><p>　　式中 S掘———一個(gè)掘進(jìn)工作面巷道的凈斷面積，取10㎡。</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算均符合要求，故Q掘=360m3/min；由于礦井有3個(gè)綜掘工作面而且裝備相同，故 ∑Q掘=3×Q掘=3×360=1080m3/min</p><p>　　3.3

18、硐室所需風(fēng)量</p><p>　　中央變電所按經(jīng)驗(yàn)值取120m3/min，采區(qū)配電室按經(jīng)驗(yàn)值取72m3/min，軌道上山絞車房按經(jīng)驗(yàn)值取60m3/min.</p><p><b>　　爆破材料庫需風(fēng)量</b></p><p>　　Q硐爆=4V／60=4×1080／60=72m3/min</p><p>　　式中

19、 Q硐爆———井下爆破材料庫需風(fēng)量，m3/min；</p><p>　　V ———井下爆破材料庫的體積，m3。</p><p>　　∑Q硐=Q硐中﹢Q硐采﹢Q硐軌﹢Q硐爆=120﹢72﹢60﹢72=324m3/min</p><p>　　該礦井不考慮其他巷道所需風(fēng)量，故其他巷道中所需風(fēng)量為0.</p><p>　　3.4 礦井總風(fēng)量計(jì)

20、算</p><p>　　Q礦=（∑Q綜采﹢∑Q掘﹢∑Q硐）×K備=（1176﹢1080﹢324）</p><p>　　×1.2=3096m3/min</p><p>　　式中 ∑Q綜采———采煤工作面和備用工作面所需風(fēng)量之和，</p><p><b>　　m3/min；</b></p&g

21、t;<p>　　∑Q掘———掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；</p><p>　　∑Q硐———硐室所需風(fēng)量之和，m3/min；</p><p>　　K備———礦井通風(fēng)系統(tǒng)（包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和配風(fēng)不均</p><p>　　勻等因素）備用系數(shù)，取1.2；</p><p><b>　　3.5 風(fēng)量分配</b>

22、;</p><p>　　（1）Q余=Q礦-（∑Q掘﹢∑Q硐）=3096﹣（1080+324）=1692m3/min</p><p>　　式中 Q余———采煤工作面和備用工作面分配的總風(fēng)量；</p><p>　　一般情況下，備用采煤工作面分配的風(fēng)量為采煤工作面的½，故：</p><p>　　Q采=2／3·Q余=2／3

23、×1692=1128 m3/min</p><p>　　Q備采=1／3·Q余=1／3×1692=564 m3/min</p><p>　　Q采≥60V低S=60×0.25×7=105 m3/min</p><p>　　Q采≤60V高S=60×4×7=1680 m3/min</p>&

24、lt;p>　　符合要求，為了方便進(jìn)行下一步通風(fēng)阻力的計(jì)算，將以上各項(xiàng)風(fēng)量的單位均換成m3/s,如下：</p><p>　　礦井總風(fēng)量：3096m3/min=51.6m3/s</p><p>　　綜采工作面風(fēng)量：1128m3/min=18.8m3/s</p><p>　　備用工作面風(fēng)量：564m3/min=9.4m3/s</p><p>

25、　　掘進(jìn)工作面風(fēng)量：360m3/min=6m3/s</p><p>　　中央變電所風(fēng)量：120m3/min=2m3/s</p><p>　　爆破材料庫風(fēng)量：72m3/min=1.2m3/s</p><p>　　采區(qū)配電室風(fēng)量：72m3/min=1.2m3/s</p><p>　　絞車房風(fēng)量：60m3/min=1m3/s</p>

26、<p>　　四 計(jì)算礦井通風(fēng)總阻力</p><p>　　4.1 井巷摩擦阻力的計(jì)算</p><p>　　由于礦井服務(wù)年限較長（34年），所以只對上山階段（服務(wù)年限為18年）進(jìn)行礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算。上山階段只有兩個(gè)采區(qū)且布置相同，礦井達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量后，在開采每個(gè)采區(qū)的最上面一個(gè)區(qū)段時(shí)通風(fēng)路線最長，風(fēng)量也比較集中，此時(shí)礦井通風(fēng)阻力最大，即為通 風(fēng)困難時(shí)期，最大阻力路線為：1→

27、2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→13→14→15→16→17→18→19→20→21.</p><p>　　當(dāng)?shù)V井在開采每個(gè)采區(qū)最下面一個(gè)區(qū)段的最后一個(gè)工作面時(shí)，采區(qū)上山巷道縮短，而且備用工作面和兩個(gè)綜掘工作面已轉(zhuǎn)入新采區(qū)準(zhǔn)備，生產(chǎn)采區(qū)風(fēng)量減少，此時(shí)礦井通風(fēng)阻力最小，即為通風(fēng)容易時(shí)期，最大阻力路線為：1→2→3→4→5→6→9→10→11→13→16→17→18→19→20→21.</p>

28、<p>　　分別沿著兩個(gè)時(shí)期阻力最大的路線用下式計(jì)算各段井巷的摩擦阻力并填入表4、表5中：h摩=αLUQ²／S³,Pa;</p><p>　　然后將各段井巷的摩擦阻力累加起來，求得兩個(gè)時(shí)期的摩擦阻力∑h摩難和∑摩易，再乘以考慮局部阻力的系數(shù)，即可得出兩個(gè)時(shí)期礦井通風(fēng)總阻力。</p><p>　　表4 礦井通風(fēng)困難時(shí)期阻力計(jì)算表<

29、/p><p>　　h阻難=1.15∑h摩難=1.15×696.31=800.7565(Pa)</p><p>　　表5 礦井通風(fēng)容易時(shí)期阻力計(jì)算表</p><p>　　h阻易=1.20∑摩易=1.20×276＝331.2(Pa)</p><p>　　4.2 計(jì)算礦井總風(fēng)阻和等積孔 </p>&

30、lt;p>　　通風(fēng)困難時(shí)期：R難=R阻難/Q2=800.7565/51.62=0.3(kg/m7)</p><p>　　A難=1.19/難=1.19／=2.17(㎡)</p><p>　　通風(fēng)容易時(shí)期：R易=R阻易/Q2=331.21/51.62=0.1244(kg/m7)</p><p>　　A易=1.19/易=1.19／=3.37(㎡)</p>

31、<p>　　計(jì)算結(jié)果表明:兩個(gè)時(shí)期的總風(fēng)阻都小于0.35N·㎡／m8,等積孔都大于2㎡，因此可認(rèn)為本礦井屬于通風(fēng)容易礦井。</p><p>　　五 選擇礦井通風(fēng)設(shè)備（選型）</p><p>　　5.1 計(jì)算主通風(fēng)機(jī)風(fēng)量</p><p>　　Q通=1.05×Q礦=1.05×51.6=54.18 m3/s</p>

32、<p>　　式中 1.05———礦井外部漏風(fēng)系數(shù)，回風(fēng)井無提升時(shí)取1.05；</p><p>　　5.2 計(jì)算主通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓</p><p>　　h通靜難=h阻難＋h自=800.7565﹢50＝850.7565Pa=86.81（㎜H2O）</p><p>　　h通靜易=h阻易-h自=331.2-50=281.2Pa=28.7（㎜H2O）</

33、p><p>　　式中 h通靜難、h通靜易———分別為礦井通風(fēng)容易和困難時(shí)期通風(fēng)機(jī)</p><p><b>　　靜壓，Pa；</b></p><p>　　h阻難、h阻易———分別為礦井通風(fēng)容易和困難時(shí)期通風(fēng)總阻</p><p><b>　　力，Pa;</b></p><p>

34、　　h自———主要通風(fēng)機(jī)工作的自然分壓，Pa;</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)在通風(fēng)機(jī)性能特性曲線上選擇合適的通風(fēng)機(jī)，本設(shè)計(jì)經(jīng)比較選62A14-11No24型軸流式通風(fēng)機(jī)，其主要技術(shù)特征如表6；</p><p>　　表6 主通風(fēng)機(jī)主要技術(shù)特征</p><p>　　5.3 選擇配套電動(dòng)機(jī)</p><p><b

35、>　　計(jì)算通風(fēng)機(jī)輸入功率</b></p><p>　　P通入易=h通靜易·Q通／η通易×10-3=637×65／0.72×10-3=57.51（kw） </p><p>　　P通入難=h通靜難·Q通／η通難×10-3=1290×65／0.85×10-3=98.65（kw）</p>

36、;<p>　　式中 P通入易、P通入難———通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期主要通風(fēng)機(jī) </p><p><b>　　的輸入功率，KW;</b></p><p>　　Q通———主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m3/s；</p><p>　　η通易、η通難———通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期主要通風(fēng)機(jī)</p><p>　　的效率，取0

37、.7—0.75.</p><p>　　計(jì)算電動(dòng)機(jī)的輸出、輸入功率：</p><p>　　由于P通入易＜0.6P通入難，原則上兩個(gè)時(shí)期應(yīng)各選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。但考慮到本設(shè)計(jì)條件下礦井達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)就是通風(fēng)困難時(shí)期，通風(fēng)容易時(shí)期較短，不久又轉(zhuǎn)入通風(fēng)困難時(shí)期。因此，兩個(gè)時(shí)期都用一臺(tái)功率較大的電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　P電出=P通入難／η傳=98.65／1=98.65（kw）

38、</p><p>　　P電入=1.1×P電出／η電=1.1×98.65／0.92=117.95（kw）</p><p>　　式中 η傳———傳動(dòng)效率，直接取1；</p><p>　　1.1———電動(dòng)機(jī)容量備用系數(shù)，軸流式通風(fēng)機(jī)取1.1；</p><p>　　η電——電動(dòng)機(jī)效率，一般取0.92—0.94。，本設(shè)計(jì)取0.

39、92； </p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算所得數(shù)據(jù)和主要通風(fēng)機(jī)所要求的轉(zhuǎn)數(shù)，在有關(guān)電動(dòng)機(jī)技術(shù)特征手冊上選擇合適的電動(dòng)機(jī)。</p><p><b>　　六 結(jié)論</b></p><p>　　該礦井通風(fēng)方法采用抽出式，通風(fēng)方式采用中央并列式；</p><p>　　礦井的總風(fēng)量為51.6m3/s；</p>

40、<p>　　礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期的礦井總風(fēng)阻分別為331.2Pa、 800.7565Pa；</p><p>　　經(jīng)計(jì)算數(shù)據(jù)和分析比較礦井選涌62A14-11No24型軸流式通風(fēng)機(jī)；</p><p>　　與其通風(fēng)機(jī)配套的電動(dòng)機(jī)的輸出功率和輸入功率分別為98.65kw、117.95kw；</p><p><b>　　七 心得體會(huì)</b&

41、gt;</p><p>　　通過設(shè)計(jì)更加明確了明確了礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的方法和步驟，增強(qiáng)了分析問題的能力。尤其對礦井風(fēng)量計(jì)算、風(fēng)量分配及礦井總風(fēng)阻計(jì)算更加系統(tǒng)化，通從礦井風(fēng)壓和礦井總風(fēng)阻能獨(dú)立分析、選定礦井的主要通風(fēng)機(jī)，并能簡述通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)特性。為之后的畢業(yè)設(shè)計(jì)、上崗工作打下了牢固的專業(yè)基礎(chǔ)； </p><p><b>　　八 參考文獻(xiàn)</b></p><