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1、《礦井通風與安全》課程設計 中國礦業(yè)大學.......學院 礦井通風與安全 課程設計 小組成員： 設計題目 新莊孜礦90萬t/a新井通風設計 班級 指導教師 成績 日 期 目錄 1礦井設計概況 1 1.1礦區(qū)概述及井田地質特征 1 1.2井田開拓 1 1.3巷道布置與采煤方法 2 2礦井通風系統(tǒng)擬定 4 2.1礦井通風系統(tǒng)基本要求 4 2.2礦井通風方式的選擇 4 2

2、.3礦井通風方案技術和經濟比較 6 2.4通風機的工作方法 7 3采區(qū)通風 9 3.1采區(qū)上山通風系統(tǒng) 9 3.2回采工作面通風方式 9 4掘進通風 12 4.1掘進方法的確定 12 4.2掘進工作面通風方式 12 4.3煤巷掘進工作面需風量 13 4.4掘進通風設備選型 15 5礦井風量計算與分配 18 5.1礦井總風量的計算 18 5.2礦井風量分配 21 6礦井通風阻力計算 23 6.1礦井通風阻力計算原則 23 6.2礦井通風容易時期和困難時期的確定 23 6.3礦井通風阻力計算 23 7礦井通風設備選型 31 7.1選擇主要通風機 31 7.2電

3、動機選型 33 7.3礦井主要通風設備要求 35 7.4通風附屬裝置及其安全技術 35 7.5特殊災害的防治措施 36 8礦井通風費用概算 38 8.1噸煤通風費 38 8.2通風設備的折舊費和維修費 39 8.3通風員工工資費用 39 8.4專為通風服務的井巷工程折舊費和維護費 39 8.5噸煤通風成本 39 9結論 40 參考文獻 41 1礦井設計概況 1.1礦區(qū)概述及井田地質特征 1）礦區(qū)概述 新莊孜礦位于安徽省淮南市八公山東麓，南與謝一礦相接，北與孔李公司為鄰。地處東經1164938″北緯3235′41″，行政區(qū)劃屬淮南市八公山區(qū)。井內的氣

4、象參數按表1所列的平均值選取。 表1.1 空氣平均密度一覽表 季節(jié) 地點 進風井筒（kg/m3） 出風井筒（kg/m3） 冬 1.26 1.22 夏 1.20 1.25 2）井田地質特征 新莊孜井田東以第Ⅳ勘探線與李一礦井田毗鄰，西以第Ⅸ勘探線及人定境界與新莊孜相接，北部Ⅳ－Ⅴ至Ⅵ勘探線間以八公山背斜軸、Ⅵ至Ⅸ勘探線，南至3-1煤層-650m底板等高線地面投影線，東西走向長約6.4~7.4km，平均7.2km；傾斜寬：最大約2.7km，最小2.54km，平均2.6km。井田的水平面積約18.72km2。 3）煤層特征 本井田第三含煤組平均

5、總厚4.75m，含煤2余層；其中可采煤層3-1煤層，平均可采總厚4.25m，含煤系數為9.01%。具體參見圖1 綜合地質柱狀圖。具體參見圖1 綜合地質柱狀圖。本礦井達產時相對瓦斯涌出量為12.7m3/t。礦井東翼在開采3-1煤層時，其絕對瓦斯涌出量最大達到108.17m3/min，最大相對瓦斯涌出量為18.3m3/t，礦井瓦斯等級應定為高瓦斯礦井。煤層自燃傾向性等級鑒定為三級。依據《礦井防滅火規(guī)范》，礦井自燃危險等級劃歸為二級自燃礦井。 1.2井田開拓 1）井田境界及儲量 礦井地質資源量：3－1煤79.01（Mt），礦井工業(yè)儲量81.45（Mt）， 礦井可采儲量68.17（Mt），本礦井

6、設計生產能力為90萬t/年。工業(yè)廣場的尺寸為315m400m的長方形，工業(yè)廣場的煤柱量為5.7(Mt)。 2）礦井工作制度、設計生產能力及服務年限 本礦井年工作日330天，每天凈提升時間16小時。每天三班作業(yè)，其中兩班采煤，一班檢修，每班工作時間8小時。本礦井的設計生產能力為90萬噸/年,礦井服務年限為57年。 圖1.1 地質綜合柱狀圖 3）井田開拓 工業(yè)廣場應布置在井田儲量中央處，大致在井田走向中央，傾向略微偏下位置，主副井均位于工業(yè)廣場內。風井井筒布置在井田外。 礦井為立井單水平開采，所以將大巷布置在煤層底板下方20m

7、處的砂巖中。主要開拓巷道如運輸大巷，軌道大巷均布置在底板砂巖中。 煤炭由采煤工作面→采區(qū)運輸上山→采區(qū)煤倉→膠帶運輸大巷→井底煤倉→主井提升到地面；材料自井底車場→軌道運輸大巷→采區(qū)下部車場→采區(qū)軌道上山→區(qū)段回風平巷→工作面。 1.3巷道布置與采煤方法 1）采區(qū)巷道布置及生產系統(tǒng) 首采的東翼采區(qū)走向長度為3650~4500m。西翼采區(qū)走向長度為2300~2700m。首采的東翼采區(qū)上山階段斜長為1130m，下山階段為1080m，為保證合理的工作面長度，故上山階段區(qū)段長度確定為150m左右，下山階段為170m左右，區(qū)段數目為上山6個，下山6個。 在同一采區(qū)內，先采上層，后采下層；沿傾斜

8、方向，由上向下開采。本設計只布置一個采煤工作面達產，工作面的接替順序為：在上山兩翼進行左右跳采接替。 設計首采區(qū)（西二帶區(qū)）位于井田南部，接近井底車場；由井底車場至大巷120 m處。根據西二帶區(qū)煤層地質情況，本設計采用帶區(qū)準備方式。西二帶區(qū)走向長平均2357.8 m，傾向長平均1940.5 m。帶區(qū)內劃分為11個傾斜分帶，分帶平均長1757.6 m。 首采帶區(qū)工作面長度取150 m；兩斜巷設計均為矩形斷面，其中運煤斜巷寬為5 m，高為3.2 m；回風斜巷寬5m，高3 .2m。 2）采煤方法 主采煤層選用綜采開采工藝，走向長壁綜采一次采全高采煤法。工作面的推進方向確定為后退式。根據工作面

9、的關鍵參數選用：選用DZ40型液壓支柱、選用MGTY750/1715-3.3D型雙滾筒采煤機、SGEC-830/500型刮板運輸機。采煤機截深0.8m，采用采煤機雙向割煤，追機作業(yè)；前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤；在工作面端頭斜切進刀，上行下行均割煤，往返一次進兩刀；采煤機過后先移架后推移刮板輸送機。 3）回采巷道布置 回采巷道采用一般的U型布置方式，即一條區(qū)段運輸平巷和一條區(qū)段回風平巷。 4）部分井巷特征參數 表1.2 部分井巷特征參數（其他井巷參數自行設計、計算或在相關圖紙上提?。? 井巷名稱 長度(m) 斷面（m2） 周長（m） 副井井筒 33.17 20.41 井

10、底車場 20 18.8 軌道運輸大巷 18 17.9 軌道上山 18 16 區(qū)段運輸平巷 16.0 16 采煤工作面 17.21 17.9 區(qū)段回風平巷 16.0 16 回風石門 20 17.3 風井 26.42 15.7 運輸大巷、石門 12.80 17.79 2礦井通風系統(tǒng)擬定 2.1礦井通風系統(tǒng)基本要求 選擇任何通風系統(tǒng)，都要符合投產快、出煤較多、安全可靠、技術經濟指標合理等原則。具體地說，要適應以下基本要求： （1）礦井至少要有兩個通地面的安全出口； （2）進風井口要有利于防洪、不受

11、粉塵有害集體的污染； （3）北方礦井，井口需裝供暖設備； （4）總回風巷不得作為主要行人道； （5）工業(yè)廣場不得受扇風機的噪音干擾； （6）裝有皮帶機的井筒不得兼作回風井； （7）裝有箕斗的井筒不得兼作為主要進風井； （8）可以獨立通風的礦井，采區(qū)盡可能獨立通風； （9）通風系統(tǒng)要為防瓦斯、火、塵、水及高溫創(chuàng)造條件； （10）通風系統(tǒng)要有利于深水平式或后期通風系統(tǒng)的發(fā)展變化。 2.2礦井通風方式的選擇 1)選擇通風方案的考慮因素 選擇任何通風方式都需要符合投產快、出煤較多、安全可靠和技術經濟合理等原則。選擇礦井通風方式時，應該考慮以下兩種因素： （1）自然因素：煤層賦存

12、條件、埋藏深度、沖擊層深度、礦井瓦斯等級。 （2）經濟因素：井巷工程量、通風運行費、設備裝備費。 2）礦井通風方案 礦井通風方式根據回風井的位置的不同，可分為中央并列式、中央分列式、兩翼對角式、采區(qū)式和混合式通風中選擇，以下為前四種方案的示意圖。 方案一：中央并列式 風井主副井都位于中央工業(yè)廣場上，副井進風，風井回風，如圖2.1。 圖2.1 中央并列式通風方式 1-主井，2-副井，3-運輸大巷，4-回風大巷，5-回風石門 方案二：中央分列式 兩回風井位于井田邊界的兩翼，副井進風、風井回風，如圖2.2。 圖2.2 中央分列式通風方式 1-主井，2-副井，3-運輸大巷

13、，4-回風大巷，5-回風石門 方案3：兩翼對角式 進風井位于井田中央，回風井設在井田兩翼的上部邊界，如圖2.3。 圖2.3 兩翼對角式通風方式 1-主井，2-副井，3-運輸大巷，4-回風大巷，5-回風石門 方案4：采區(qū)式通風方式 每一個分區(qū)內均設置進風井和回風井，構成獨立的通風系統(tǒng)，如圖2.4。 圖2.4 采區(qū)式通風方式 1-主井，2-副井，3-運輸大巷，4-回風石門 3)礦井通風方式的選擇 下面對幾種通風方式的特點及優(yōu)缺點及適用條件列表進行比較，見表2.1。 表2.1 通風方式的比較 通風方式 優(yōu)點 缺點 適用條件 中央并列式 初期投資少，工業(yè)場

14、地布置集中，管理方便，工業(yè)場地保護煤柱小，保護井筒的煤柱較少，構成礦井通風系統(tǒng)的時間短。 風路較長，風阻較大，采空區(qū)漏風較大。 煤層傾角大、埋藏深，但走向長度并不大，而且瓦斯、自燃發(fā)火都不嚴重。 中央分列式 通風阻力較小，內部漏風小，增加了一個安全出口，工業(yè)場的保護煤柱小，保護井筒的煤柱較少，構成礦井通風系統(tǒng)的時間短。 建井期限略長，有時初期投資稍大。 煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長度不大，而且瓦斯、自然發(fā)火比較嚴重。 兩翼對角式 風路較短，阻力較小，采空區(qū)的漏風較小，比中央并列式安全性更好。 建井期限略長，有時初期投資稍大。 煤層走向較大（超過4Km），井型較大，

15、煤層上部都距地表較淺，瓦斯和自燃發(fā)火嚴重的礦井。 采區(qū)式通風方式 通風線路短、幾個分區(qū)域可以同時施工的優(yōu)點外，更有利于處理礦井事故運送人員設備也方便。 工業(yè)場地分散、占地面積大、井筒保護煤柱較多。 井田面積較大，局部瓦斯含量大，采區(qū)離工業(yè)場地較遠。 2.3礦井通風方案技術和經濟比較 1）技術比較 由于該礦為高瓦斯及突出礦井，自燃發(fā)火嚴重，通過初步的技術比較，方案二和方案三比方案一和方案四有更明顯的優(yōu)勢。 2）經濟比較 方案二和方案三兩通風方案的經濟主要從巷道開拓工程量、費用及巷道維護費用、通風設施購置費用和通風電費等方面考慮。巷道開拓及維護費用只比較兩個方案中不同（或多出

16、）巷道，相同巷道不再作經濟比較，經濟比較見表2.2至2.5。 （1）進行工程掘進費用比較 中央分列式，回風大巷工程量：3080m，回風井工程量：305m；兩翼對角式，回風井工程量：3052=610m，回風大巷工程量：0m。 表2.2 井巷掘進費用 方案項目 中央分列式 兩翼對角式 工程項目 工程量 （m） 單價 （元/m） 費用 （萬元） 工程量 (m) 單價 （元/m） 費用 （萬元） 回風大巷 3080 4000 1232 0 4000 0 回風井 305 10000 305 610 10000 610 合計 1535萬

17、元 610萬元 （2）井巷維護費用 表2.3 井巷維護費用比較 項目方案 中央分列式 兩翼對角式 工程項目 工程量 （m） 單價 （元/m） 費用 （萬元） 工程量 （m） 單價 （元/m） 費用 （萬元） 回風大巷 3080 90 27.72 0 90 0 回風井 305 120 3.66 610 120 7.32 合計 31.38萬元 7.32萬元 （3）通風設備購置費用 礦井主通風、配套電機設備購置費按100萬元計算，主要通風機房必須安裝兩套主要通風機機配套電機，一套工作，一套備用，則共需要設備費用1002=20

18、0萬元。風機房、風硐、擴散器、防爆門、反風設施等通風設施的土建費按50萬元計算，則建一風機房需要250萬元。兩方案的經濟比較見表2.4。 表2.4 通風設備購置費用 方案項目 中央分列式 兩翼對角式 通風設備費 250萬元 2502=500萬元 （4）通風總費用比較 通風總費用見表2.5。 表2.5 通風總費用比較 方案項目 中央分列式（萬元） 兩翼對角式（萬元） 井巷掘進費 1535 610 井巷維護費 31.38 7.32 通風設備費 250 500 總費用 1816.38 1117.32 由于本礦井設計為90萬t的大型礦井，同時為高瓦斯

19、突出礦井，對通風量要求較高，方案二和方案三進行粗略的經濟比較，方案二需要掘進回風大巷，同時礦井走向達到7.2Km，走向太長，掘進費用太多，綜上可知，方案三投資少，因此本礦井通風方式為兩翼對角式通風方式。 2.4通風機的工作方法 礦井通風機的工作方法有抽出式、壓入式和壓抽混合式三種，其適用條件和優(yōu)缺點見表2.6。 表2.6 通風方式的分類 通風方式 使用條件及優(yōu)缺點 抽 出 式 優(yōu)點：井下風流處于負壓狀態(tài)，當主要通風機因故停止運轉時，井下的風流壓力提高可能使采空區(qū)沼氣涌出量減少，比較安全；漏風量少，通風管理較簡單；與壓入式相比，不存在過渡到下水平時期通風系統(tǒng)和風量變化的困難

20、。 缺點：當地面有小窯塌陷區(qū)和采區(qū)溝通時，抽出式會使小窯存積的有害氣體抽到井下使礦井有效風量減少。 壓 入 式 低瓦斯礦的第一水平，礦井地面地形復雜、高差起伏，無法在高山上設置扇風機?？偦仫L巷無法連通或維護苦難時期的條件下優(yōu)缺點：（1）壓入式的優(yōu)缺點與抽出式相反，能用一部分回風把小窯塌陷區(qū)的有害氣體壓入到地面；（2）進風線路漏風大，管理苦難；（3）風阻大，風量調節(jié)困難；（4）由第一水平的壓入式過渡到深部水平的抽出式有一定的困難；（5）通風機使井下風流處于負壓狀態(tài)，當通風機停止運轉時，風流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加。 現(xiàn)將兩種工作方法的優(yōu)缺點對比如下： （1

21、）抽出式主要通風機使井下風流處于負壓狀態(tài)，當一旦主要通風機因故停止運轉時，井下風流的壓力提高，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全。 （2）壓入式主要通風機使井下風流處于正壓狀態(tài)，當主要通風機停止運轉時，風流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加，比較危險。 （3）采用壓入式通風時，須在礦井總進風路線上設置若干構筑物，使通風管理工作比較困難，漏風較大。 （4）在地面小窯塌陷區(qū)分布較廣，并和采區(qū)相溝通的條件，用抽出式通風，會把小窯積存的有害氣體抽到井下，同時使通過主要通風機的一部分風流短路，總進風量和工作面有效風量都會減少。用壓入式通風，則能用一部分回風風流把小窯塌陷區(qū)的有害氣體帶

22、到地面。 （5）如果能夠嚴防總進風路線上的漏風，則壓入式主要通風機的規(guī)格尺寸和通風機電力費用都較抽出式為小。 （6）在由壓入式通風過渡到深水平抽出式通風時，有一定困難，過渡時期是新舊水平同時產生，路線較長，有時還必須額外增掘一些井巷工程，使過渡期限拉得過長。用抽出式通風，就沒有這些缺點。 正因為抽出式有著獨自的優(yōu)點，井下風流處于負壓裝填，當主要通風機因故停止運轉時，井下的風流壓力提高可能使采空區(qū)沼氣涌出量減少，比較安全；漏風量少，通風管理較簡單；與壓入式相比，不存在過渡時到下水平時期通風系統(tǒng)和風量變化困難。本礦井地質構造較簡單，為高瓦斯突出礦井，自燃發(fā)火危險性較大，走向較長，開采面

23、積較大，因此選用抽出式通風方式。 3采區(qū)通風 采區(qū)通風系統(tǒng)是礦井通風系統(tǒng)的主要組成單元，也是采區(qū)生產系統(tǒng)的重要組成部分，它包括采區(qū)進、回風和工作面進、回風巷道的布置方式，采區(qū)通風路線的鏈接形式，以及采區(qū)通風設備和通風構筑物的設置等基本內容。它主要取決于采區(qū)巷道布置和采煤方法，同時要滿足全礦井通風的特殊要求。采區(qū)通風系統(tǒng)的合理與否不僅影響采區(qū)內的風量分配，發(fā)生事故時的風流控制，生產的順利完成，而且影響到全礦井的通風質量和安全狀況。 在通風系統(tǒng)中要能保證采區(qū)風流的穩(wěn)定性，盡量避免角聯(lián)風路，盡量減少采區(qū)漏風量，新鮮風流在風路上被加熱和污染的程度小，回采工作面和掘進工作面都應該獨立通風，采

24、區(qū)布置獨立的回風道，實行分區(qū)通風，采區(qū)通風系統(tǒng)既要保證質量，安全可靠，又要經濟合理。 3.1采區(qū)上山通風系統(tǒng) 采用軌道上山進風，新鮮風流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱影響，但輸送機設備處于回風流中，軌道上山的上部和中部甩車場都要安裝風門，風門數目較多。 采用運輸上山進風，由于風流方向與運煤方向相反，容易引起煤塵飛揚，煤炭在運輸過程中釋放的瓦斯，可使進風流的煤塵和瓦斯?jié)舛仍龃?，影響工作面的安全衛(wèi)生條件；輸送機設備所散發(fā)的熱量，使進風流溫度升高。此外，需在軌道上山的下部車場內安設風門，運輸礦車來往頻繁，需要加強管理，防止風流短路。 本礦井的相對瓦斯涌出量為12.7m3/t，屬于高

25、瓦斯突出礦井，結合礦井的實際條件，確定在有一個采區(qū)布置三條上山，一條是運輸上山，一條是軌道上山，一條是回風上山。采用軌道上山進風，回風上山回風的通風方式，運輸上山僅進少量新風，供行人和維修使用。這樣布置的優(yōu)點是使運輸上山的風速較小，不致激起煤塵，也使軌道上山風速不致太大。車輛通過方便，上山絞車房便于得到新鮮風流，進風流污染少，工作面環(huán)境好。 3.2回采工作面通風方式 1）回采工作面通風系統(tǒng) 工作面通風方式的選擇與回風的順序、通風能力和巷道布置有關。目前工作面通風系統(tǒng)形式主要有“U”、“Y”、“W”、“Z”形，各通風系統(tǒng)示意圖優(yōu)缺點和適用條件（由于工作面為后退式開采，故各種通風形式只有

26、考慮后退式），如下見表3.1。 表3.1 回風工作面主要通風系統(tǒng)比較 通風 系統(tǒng) 示意圖 優(yōu)缺點及適用條件 U 型 在區(qū)內后退式回采方式中，這種通風方式具有風流系統(tǒng)簡單、漏風小等優(yōu)點，但風流線路長，變化大。工作面上偶角易積聚瓦斯，工作面進風巷一次掘進，維護量大。這種通風方式，如果瓦斯不太大，工作面通風能滿足要求，即可采用。 Y 型 當采煤工作面產量大和瓦斯涌出量大時，采用這種方式可以稀釋回風流中的瓦斯，對于綜采工作面，上下平巷均進新鮮風流有利于上下平巷安裝機電設備，可以防止工作面上偶角瓦斯積聚及保證足夠的風量。這種通風方式使用于瓦斯涌出量大的工作面，但需要

27、邊界準備專用回風上山，增加了巷道掘進、維護費用。 Z 型 回風巷為沿空巷，可以提高煤炭回采率；巷道采準工作量??；采區(qū)內進風總長度基本不變，有利于穩(wěn)定風阻；無上偶角瓦斯積聚問題，但是回風巷常出現(xiàn)沼氣超限的情況；同時也需要在邊界準備專用回風上山，增加了行道的維護和掘進費用。 W 型 當采用對拉式工作面時，可以采用上下平巷同時進風和中間巷道回風的方式。采用此種方式有利于滿足上下工作面同采，實現(xiàn)集中生產的需要。這種通風方式的主要特點是不用設置第二條風道；若上下端平巷進風，在該巷只撤、安裝維護采煤設備等又良好的環(huán)境，同時，易于稀釋工作面瓦斯，使上偶角瓦斯不易于積聚，排放炮

28、煙、煤塵速度快。 2）回采工作面上下行通風 回采工作面上行通風和下行通風的比較見下表3.2，由于3-1號煤層傾角為8，根據該礦的實際情況，確定回采工作面為上行通風。 3）通風構筑物 因為生產的需要，井下巷道是縱橫交錯彼此貫通。為了使井下各用風地點得到所需要的風量，保證風流按預定的通風路線，就必須在某些通風巷道的交叉口附近巷道設置通風設施，如風橋、擋風墻、風門等，以控制風流，為了防止這些設施漏風或風流短路，要求對通風設施進行正確的設計，合理的選擇形式及位置，保證通風設施的可靠性。 （1）風橋 在進風與回風流平面交叉的巷道處，必須設置風橋，風橋使兩支相叉的風流隔開，使之構成

29、立體交叉風路的通風設施。 （2）擋風墻 在需要截斷風流和不通行的巷道內可以設置擋風墻，按其服務年限長短分為永久性和暫時性。 （3）風門 風門是建筑在人員和礦車需要通過的巷道，而又不允許風流通過的巷道，按其規(guī)定要建兩座風門，其間距要大于運輸車輛的長度，以便一座風門啟動時，另一座風門能夠關閉，不至于形成風流短路。分為普通風門和自動啟動風門兩種。 （4）調節(jié)風窗 調節(jié)風窗用以增加巷道的局部阻力，以調節(jié)用風地點的風量，本設計主要通風機采用抽出式工作方法，調節(jié)風窗全部設在回風道中。 （5）測風站 用以測量全礦井總進風量和總回風量以及各水平采掘區(qū)和回采工作面的進風量。測風站

30、的位置一般在比較規(guī)整的巷道內。 表3.2 回采工作面上、下行通風適用條件及優(yōu)缺點 通風 系統(tǒng) 示意圖 適用條件及優(yōu)缺點 上 行 通 風 適用條件：在煤層傾角大于12度的回采工作面，應采用上下通風。 優(yōu)點：瓦斯自然流動方向和風流方向一致，有利于較快地降低工作面瓦斯?jié)舛取９ぷ髅嫫较镏械倪\輸設備處于新鮮風流中，安全性好。 缺點：風流方向與運煤方向相反，引起煤塵飛揚，增加了回采工作面的進風流中煤塵濃度；同時，煤炭在運輸中放出的瓦斯又隨風流帶到回采工作面，增加了工作面的瓦斯?jié)舛?。運輸設備運轉時多產生的熱量隨風流散發(fā)到回采工作面，使工作面氣溫升高。 下 行 通

31、風 適用條件：在沒有煤（巖）與沼氣（二氧化碳）突出危險的、傾角小于12度的煤層中，可考慮采用下行通風。 優(yōu)點：工作面下行通風，除了可以降低瓦斯?jié)舛群凸ぷ髅鏈囟韧猓灰壮霈F(xiàn)瓦斯分層流動和瓦斯積聚，還可以減少煤塵含量，降低水砂充填工作面的空氣溫度，有利于提高工作面的產量。 缺點：采用下行風時，運輸設備處于回風巷中，安全性較差，下行風發(fā)生瓦斯爆炸的可能性要比上行風可能性大。 4掘進通風 掘進巷道時，為了稀釋和排除自煤巖體內涌出量的有害氣體，爆破產生的炮煙和礦塵，保持掘進頭的良好氣候條件，必須對掘進頭進行獨立通風，即向掘進面進入新鮮風流，排出含有煙塵的污濁空氣。本設計采區(qū)達產時，

32、配備兩個煤巷掘進頭。 4.1掘進方法的確定 本設計掘進頭的供風既利用局部通風機，也利用礦井的總風壓，此處只對局部通風機通風方法做具體分析。 4.2掘進工作面通風方式 礦井新建、擴建或生產時，都要掘進巷道，在掘進工程中，為了稀釋和排出自煤（巖）體涌出量的有害氣體、爆破產生的炮煙和礦塵，以及創(chuàng)造良好的氣候條件，必須對獨頭掘進工作面進行通風。 掘進通風總的可以分為總風壓通風法和局部動力通風法。出于掘進面通風必須做到風質好，風量穩(wěn)定等多方面的考慮。本設計決定采用局部動力通風，采用局部通風機進行掘進的通風。 局部通風機通風是礦井廣泛采用的掘進通風方法，局部通風機通風是由局部通風機和風

33、筒組成一體進行通風，按其工作方式分為：壓入式通風，抽出式通風和混合式通風。 1）壓入式通風 局部通風機和啟動裝置安裝在離掘巷道口10m外的進風側，局部通風機把新鮮風流經風筒壓送到掘進工作面，污風沿巷道排出。具體布置示意圖如圖4.1。 圖4.1 壓入式通風 2）抽出式通風 這種通風方式是把局部通風機安裝在離巷道口10m以外的回風側。新鮮風流沿巷道流入，污風通過鐵風筒由局部通風機排出，抽出式通風見圖4.2。 圖4.2 抽出式通風 3）混合式通風 混合式通風的布置如圖4.3所示，其中壓入式風筒出風口與工作面的距離仍應小于有效射程長度，抽出式風筒吸收風口與工作面的距

34、離和壓入式局部通風機所在位置有關。壓入式局部通風機可隨工作面的推進及時向前移動，與工作面距離保持在40-50米左右。抽出式風筒吸風口應超前壓入式局部通風機10米以上，同時其風筒吸風口距工作面的距離還應大于炮煙拋擲長度，一般為30米左右，混合式通風機見圖4.3。 圖4.3 混合式通風 由于混合式通風適用于大斷面長距離的巖巷掘進通風的較好方式，由于采煤工作面屬于普通斷面，短距離巖巷掘進，因此本次設計只考慮壓入式和抽出式兩種方式。 壓入式通風與抽出式通風優(yōu)缺點比較： （1）抽出式通風時，污濁風流必須通過局部通風機，極不安全。而壓入式通風時，局部通風機安設在新鮮風流中，通過局部通風機

35、的為新鮮風流，故安全性高。 （2）抽出式通風有效吸程小，排出工作面炮煙的能力較差；壓入式通風風筒出口射流的有效射程達，排出工作面炮煙和瓦斯的能力強。 （3）抽出式通風由于炮煙從風筒中排出，不污染巷道中的空氣，故勞動衛(wèi)生條件好。壓入式通風時炮煙沿巷道流動，勞動衛(wèi)生條件較差，而且排出炮煙的時間長。 （4）抽出式通風只能使用剛性風筒或帶剛性圈的柔性風筒，壓入式通風可以使用柔性風筒。 從以上比較可以看出，兩種通風方式各有利弊，但壓入式通風安全可靠性較好，故在煤礦中得到廣泛應用。綜合本井田的瓦斯?jié)舛?、掘進條件、粉塵濃度等因素，本次設計采用壓入式掘進通風。 4.3煤巷掘進工作面需風量

36、 各掘進工作面所需風量計算如下： 1）按壓入式通風方式通風時 （4.1） 式中： Qy—采用壓入式通風時，稀釋、排除掘進巷道炮煙所需風量，m3/min； A—為同時爆破的炸藥量，Kg，最大為6.5Kg； S—掘進巷道的凈斷面積，m3,16； L—從工作面至炮煙濃度稀釋至安全濃度的距離，可用下式計算： L=400A/S，則L=4006.5/16=162.5 t—掘進巷道的通風時間，一般取20-30min,取20min。 2）按瓦斯涌出量計算 根據《礦井安全

37、規(guī)程》規(guī)定，按工作面回風風流中沼氣的濃度不得超過1%的要求計算，即： （4.2） 式中： Qb—掘進工作面實際需風量，m3/min； qb—該掘進工作面瓦斯的平均絕對涌出量，5.5 m3/min； Kb—該掘進工作面的瓦斯涌出量不均衡的風量系數，根據實際觀測為1.5； Kg—礦井瓦斯抽放率，為80%。 工作面需風量： 3)按人數計算 按每人每分鐘所需風量和掘進工作面的最多人數計算工作面所需風量。

38、 （4.3） 式中： 4—每人每分鐘供給4 m3的規(guī)定風量，m3/min； N—該掘進工作面同時工作的最多人數，取30人。 故連采機掘進工作面風量： 4）炸藥量計算 巖石大巷的掘進一般采用炮掘，所以風量計算要按照炸藥量計算。 （4.4） 式中： 25—使用一克炸藥的供風量，m3/min； A—該掘進工作面一次爆破所使用的最大炸藥量，取6.5。 由以上四中方法計算的掘進巷道所需風量最大

39、值為： 5）按風速進行驗算 （1）按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定煤巷掘進工作面的風量滿足： 式中S為煤巷掘進巷道斷面積，16m2； 由風速驗算可知，Q=165 m3/min不符合風速要求。根據配風經驗取250 m3/min，經風速驗算符合要求。 （2）按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定巖巷掘進工作面的風量滿足： 式中S為巖巷掘進巷道斷面積，18 m2； 按照以上方法1、2、3、4（式中S取代為18m2）可以計算出巖巷掘進最大需風量為162.5 m3/min，剛剛滿足要求。對于巖巷掘進根據配風經驗取200 m3/min，經風速驗算符

40、合要求。 4.4掘進通風設備選型 1）風筒的選擇 掘進通風使用的風筒有金屬風筒和帆布、膠布、人造革等柔性風筒，柔性風筒重量輕，易于存儲和搬運，連接和懸吊也較為方便，膠布和人造革風筒防水性能好，且適合于壓入式通風?？紤]到本設計掘進頭距離較長，為經濟起見，決定使用膠片風筒，其具體參數見表4.1。 表4.1 風筒規(guī)格及接頭形式 風筒類型 風筒直徑 （mm） 接頭方法 百米風阻 （NS2/m8） 節(jié)長 （m） 壁厚 （mm） 風筒質量 （kg/m） 膠片風筒 1000 雙反邊 13.88 30 1.2 4.0 （1）風筒風阻 風筒的風阻包括摩擦

41、風阻和局部風阻，風筒長度為1500m，由于聯(lián)絡巷間距為200m，由其百米風阻值得風筒總風阻為： （2）風筒的漏風率 柔性風筒的漏風率風風量備用系數ψ值可用下式計算： （4.5） 式中： Φ—柔性風筒的漏風風量備用系數； Qf—局部通風機的供風量，m3/min； Q0—風筒末端的風量，m3/min； P—風筒100m長度的漏風率，%,百米漏風率可從表4.2中查取； L—風筒總長度，m。 表4.2 柔性風筒百米漏風率p 風筒接頭類型 風筒100m漏風率p/% 膠接

42、 0.1-0.4 多反邊 0.4-0.6 多層反邊 3.05 插接 12.8 帶入數據，則柔性風筒的漏風風量備用系數為： 2）局部通風機選型 （1）局部通風機工作風量Qa： （4.6） 式中： ψ—風筒的漏風風量備用系數，根據上面的計算取1.1； Qk—掘進工作面所需風量，m3/min。 則局部通風機工作風量Qa=1.09250=272.5 m3/min。 （2）局部通風機工作風壓 壓入式局部通風機工作全風壓Ht（Pa）為

43、 （4.7） 式中： Ht—局部通風機工作全風壓，Pa； R—風筒總風阻，NS2/m8； Qa—局部通風機工作風量，m3/s； Qk—掘進工作面所需風量，m3/s； ρ—空氣密度，kg/m3； 帶入已知數據得： （3）局部通風機的選擇 礦用局部通風機分為軸流式和離心式兩種，軸流式局部通風機具有體積小，便于安裝和串聯(lián)運轉，效率等優(yōu)點。本設計根據局部通風機工作風量Qa和工作全風壓Ht選取FD-No5/15型軸流式風機，其工作參數見表4.3。 表4.3 局部通風機參數 風機類

44、型 功率 （KW） 電壓 （V） 轉速 （r/min） 級數 風量 （m3/min） 風壓 （Pa） FD-No5/15 27.5 380/660 2900 2 190-250 200-3200 4.5掘進通風機技術管理和安全措施 1）保證工作面有足夠的新鮮風流 （1）局部通風機通風時，無論是工作和交接班都不準停風或減少風量。 （2）提高有效風量。應減少導風設施的漏風，減低導風設施的風阻，要采用接頭嚴密漏風小的反邊接頭法，及時修補風筒和堵補風筒針眼，選用大直徑風筒，提高通風設備的安裝質量。 2）保證局部通風機的安全運轉 （1）局部通風機

45、必須有專人負責管理，局部通風機和啟動裝置必須裝在進風道中，距回風口不小于10m，局部通風機吸收風量必須小于全風壓供給該處的風量，以免發(fā)生循環(huán)風。 （2）防止局部通風機電動機燒壞，采用QC83-80型磁力啟動器。 （3）局部通風機和機電設備必須配有延時風電閉鎖裝置。 （4）安設瓦斯自動檢測報警斷電裝置，局部通風機應采用雙回路供電，以保證局部通風機連續(xù)運轉。 3）局部通風機的管理工作 主要是保證局部通風機安全正常運轉，減少漏風，降低風筒阻力，提高工作面的有效風量，加強局部通風機管理及檢查。 5礦井風量計算與分配 5.1礦井總風量的計算 礦井總風量是井下各個工作地點

46、有效風量和各條風路上的漏風的總和。本設計采用按實際需要由里往外細致配風的計算方法。生產礦井總風量按以下要求風別計算，并取其中的最大值。 1）按井下同時工作的最多人數計算 （5.1） 式中： N—井下同時工作的最多人數，700人； Kt—礦井通風系數，一般可取1.2-1.25，本設計取1.25。 本礦井下同時作業(yè)的最多人數為700人，則 2）按采煤、掘進、硐室及其他地點實際需風量的總和計算 （5.2） 式中：

47、 —采煤工作面和備用工作面實際需要風量的總和，； —掘進工作面實際需要風量的總和，； —硐室實際需要風量的總和，； —除了采煤、掘進和硐室地點外其他需要通風地點風量總和，。 Kt—采區(qū)風量備用系數，包括礦井內部漏風和配風不均勻等因素一般可取Kt=1.2~1.25，取Kt =1.20； （1）綜采工作面實際需要風量計算 每個采煤工作面實際需要風量，應按瓦斯(或二氧化碳）涌出量、工作面氣溫、風速和人數等規(guī)定分別計算，然后取其中最大值。 ①按瓦斯涌出量計算 根據《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，按采煤工作面回風巷風流中瓦斯的濃度不得超過1%的要求計算。即：

48、 （5.3） 式中： —第個采煤工作面的瓦斯絕對涌出量，m3/min，3101工作面= 10.65 m3/min； —第個采煤工作面瓦斯涌出不均勻的備用風量系數，它是各個采煤工作面瓦斯絕對涌出量的最大值與其平均值之比，須在各個工作面正常生產條件下，至少進行5晝夜的觀測，測出5個比值，取其最大值。通常機采工作面可取Kai=1.2~1.6；炮采工作面可取Kai=1.4~12。 3101工作面其按照瓦斯?jié)舛扔砍隽坑嬎悖? ②按工作面氣溫與風速的關系計算： 采煤工作面應有良好的勞動氣候條件，溫度和風速應符合下列要求，見表

49、5.1。 表5.1 采煤工作面空氣溫度與風速對應表 工作面溫度/℃ <15 15~18 18~20 20~23 23~26 26~28 工作面風速/ms-1 0.3~0.5 0.5~0.8 0.8~1.0 1.0~1.5 1.5~2.0 2.0~2.5 按下式計算： （5.4） 式中： Vai—第i個工作面風速，m/s； Sai—第i個采煤工作面的平均斷面積，m2。 對于綜采一次采全高工作面，取溫度為25℃，則風速為1.7m/s，采煤工作面面積為S=17.21m2

50、，代入上式可得： ③按人數計算： 按每人每分鐘所需風量和工作面的最多人數計算工作面所需風量。 （5.5） 式中：4—每人每分鐘供給4m3的規(guī)定風量，m3/min Ni—第i個采煤工作面同時工作的最多人數，人 已知Ni=40，可得： 按照以上三種計算風量的方法，選擇計算的最大風量，所以綜采一次采全高工作面的風量為1755.42 m3/min。 ④按風速進行驗算： （5.6） 式中： S

51、ai—第i個采煤工作面的平均斷面積，m2 綜采一次采全高工作面的面積為17.21m2，代入上式 所以綜采工作面的風量為1755.42 m3/min，滿足風速要求。 （2）備用工作面需要風量計算 根據礦井資料，本礦不設備用工作面。 （3）掘進工作面需風量計算 每個獨立通風的掘進工作面實際需要風量，應按瓦斯或二氧化碳涌出量和人數等規(guī)定要求分別進行計算，并必須采取其中最大值。 各掘進工作面所需風量計算如下： ①按瓦斯涌出量計算： 根據《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，按工作面回風風流中瓦斯的濃度不得超過1％的要求計算。即：

52、 （5.7） 式中： qbi—第i個掘進工作面的瓦斯絕對涌出量，m3/min； Kbi—第i個掘進工作面瓦斯涌出不均衡的風量系數，應根據實際觀測的結果確定，一般機掘工作面取1.5~2，炮掘工作面取1.8~2.0， Kbi取2。 掘進工作面日出煤量按工作面日出煤量的10%計算，所以 所以掘進工作面瓦斯涌出量可以計算為： ②按人數計算： 按每人每分鐘所需風量和工作面的最多人數計算工作面所需風量。 （5.8） 式中： 4—每人每分

53、鐘供給4m3的規(guī)定風量，m3/min； Ni——第i個采煤工作面同時工作的最多人數，人，取40人。 由以上兩種方法計算的掘進工作面所需風量最大值為： （4）硐室需風量計算 ①井下火藥庫 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，大型爆破材料庫風量不得小于100 m3/min，中小型不得小于60m3/min，本設計中取100m3/min。 ②絞車房 井下絞車房一般單獨供風，從一些設計單位及部分生產礦井分配情況來統(tǒng)計，絞車房的一般供風量為60~80m3/min，取80m3/min為佳。因此，本設計中取80m3/min。 ③采區(qū)變電所 按《煤炭安全規(guī)程》要求，一般為80m3/min。

54、 ⑤充電硐室：150m3/min ⑥檢修硐室：120m3/min ⑦其它硐室：200m3/min 綜上所述，硐室總風量： （5）其他巷道所需風量計算 其它巷道所需風量由下式計算： （5.9） 式中： S—其它巷道平均斷面面積，取S=12.8 m2； （6）Kt的確定 Kt是礦井漏風系數，是反映井下通風構筑物及通風管理水平的一個綜合性指標，礦井采用兩翼對角式通風方式，由表5.2可以查出Kt=1.15。 表5.2 礦井通風系數表 通風方式 Kt取值 中央并列式 1.20~

55、1.25 中央分列式或混合式 1.15~1.20 對角式或分區(qū)式通風 1.10~1.15 綜上所述，按采煤、掘進、硐室及其他地點實際需要風量的總和計算得礦井所需風量總和為： 根據上述方法計算取較大者，得出礦井總風量為4227.2m3/min。 5.2礦井風量分配 根據實際需要由里向外的原則配風，逆風將各用風地點計算值乘以1.15就是各用風地點實際風量，采煤工作面只配計算的風量，上下平巷的風量乘以1.15。順風流而下，遇到分風地點則加上其它風路的風量，一起分配給未分風前的那條風路，作為該風路的分量，直至確定進風井的風量。 （1）采煤工作面，考慮到采煤工作面的采空區(qū)漏風

56、占工作面風量的15%，工作面進風側平巷風量為：Q進=1755.421.15=2018.73 m3/min （2）掘進面：Q掘=2211.21.15=485.76 m3/min （3）火藥庫：Q火=1001.15=115m3/min （4）絞車房：Q絞車=801.15=92 m3/min （5）采區(qū)變電所：Q機電=801.15=92 m3/min （6）充電硐室：Q充電=1501.15=172.5 m3/min （7）檢修硐室：Q檢修=1201.15=138m3/min （8）其它硐室：Q檢修=2001.15=230 m3/min （9）其它巷道：Q其它1=7681.15=883

57、.2 m3/min 經以上分配過程，礦井風量正好分配完畢，具體風量分配見表5.3，井巷風速驗算結果見表5.4。 表5.3風量分配表 用風地點 采煤工作面平巷 掘進工作面 充電硐室 火 藥 庫 絞 車 房 采區(qū)變電所 檢修硐室 其它硐室 其它巷道 合計 分配風量/m3min-1 2018.73 242.885 172.5 115 92 92 138 230 883.2 4955.8 表5.4 井巷風速驗算表 井 巷 限速/ms-1 有效斷面/m2 風量/m3s-1 實際風速/ms-1 備注 低 高 副井井筒 － 12

58、 33.17 82.6 2.49 符合 井底車場 － 8 20 82.6 4.13 符合 軌道運輸大巷 － 8 18 71.68 3.98 符合 運輸大巷石門 － 8 12.80 71.68 5.60 符合 軌道上山 － 6 18 70.14 3.70 符合 區(qū)段運輸平巷 － 6 16.0 60.51 3.78 符合 采煤工作面 0.25 4 17.21 60.51 3.52 符合 區(qū)段回風平巷 － 6 16.0 60.51 3.78 符合 回風主石門 － 8 20 82.6 4

59、.13 符合 風 井 － 15 26.42 82.6 5.51 符合 6礦井通風阻力計算 6.1礦井通風阻力計算原則 （1）礦井通風的總阻力，不應超過2940 Pa； （2）礦井井巷的局部阻力，新建礦井（包括擴建礦井獨立通風的擴建區(qū)）宜按井巷摩擦阻力的10%計算，擴建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計算； （3）礦井通風網路中有很多的并聯(lián)系統(tǒng)，計算總阻力時，應以其中阻力最大的路線作為依據； （4）設計的礦井通風阻力不宜過高，一般不超過350 mm水柱； （5）應計算出困難時期的最大阻力和容易時期的最小阻力，使所選用的主要通風機既滿足困難時期的通風需要，又能

60、在通風容易時工況合理。 6.2礦井通風容易時期和困難時期的確定 礦井通風系統(tǒng)總阻力最小時稱通風容易時期（通常在達產初期），即容易時期礦井最大阻力路線。本設計在初期開采第一水平3號煤層時，當平巷掘進結束工作面采煤開始時為通風最容易時期，此時通風線路較短。東一采區(qū)前期上山開采，布置綜采一次采全高首采面3101工作面；在東一采區(qū)右翼準備工作面3202；掘進頭共兩個。其通風容易時期的通風系統(tǒng)立體示意圖和網絡圖如圖6.1和圖6.3所示。 通風系統(tǒng)總阻力最大時稱通風困難時期（通常在生產后期），即困難時期礦井最大阻力路線。本設計在開采3號煤層時，當東一采區(qū)快要采完時，是通風最困難的時期。此時在東一采

61、區(qū)下山3121工作面開采，準備3222工作面。其通風困難時期的通風系統(tǒng)立體示意圖和網絡圖如圖6.2和圖6.4所示。 礦井通風最容易和最困難時期都在主要通風機服務年限之內。 6.3礦井通風阻力計算 1）通風最容易時期 為了計算通風最容易時期的風壓，就首先要找到一條通風壓力最大的通風路線。通風最容易時期的通風立體圖如圖6.1所示，可以知道通風阻力最小的風流路線為： 新風路線：進風井（副井）——井底車場及硐室——運輸大巷——軌道上山——區(qū)段運輸平巷——采煤工作面 污風路線：區(qū)段回風平巷——回風上山——回風石門——回風井。 2）通風最困難時期 通風最困難時期的通風立體圖如

62、圖6.2所示，可以知道通風阻力最大的風流路線為： 新風路線：進風井（副井）——井底車場及硐室——運輸大巷——軌道下山——區(qū)段運輸平巷——采煤工作面 污風路線：區(qū)段回風平巷——回風下山——回風上山——回風石門——回風井。 42 圖6.1 通風容易時期的通風系統(tǒng)立體圖 圖6.2 通風困難時期的通風系統(tǒng)立體圖 圖6.3 通風容易時期的通風網絡圖 圖6.4 通風困難時期的通風網絡圖 3）礦井通風阻力計算 礦井通風阻力包括摩擦阻力、局部阻力和自然風壓。摩擦阻力是風流與井巷周壁摩擦以及空氣分子間的擾動和摩擦而產生的阻力，由此阻力引起的風壓損失是摩擦阻力損失。

63、摩擦阻力按下式計算： （6.1） 式中： α—摩擦阻力系數，Ns2/m4； L—井巷長度，m； U—井巷凈斷面周長，m； Q—通過井巷的風量，m3/s； S—井巷凈斷面積，m2； 各井巷的摩擦阻力計算結果見表6.1，表6.2。 表6.1 礦井通風最容易時期井巷通風阻力計算表 井巷區(qū)段序號 井巷名稱 支護形式 L S U α104 Q hf m m2 m Ns2/m4 m3/s Pa 1-2 副井 混凝 5

64、12 33.17 20.41 410 82.6 80.09778428 2-3 車場及硐室 錨噴 500 20 18.8 90 82.6 72.150687 3-4 運輸大巷 錨噴 1540 18 17.9 90 71.68 218.5721072 4-6 軌道上山 錨噴 1180 18 16 85 70.14 135.3738946 6-8 區(qū)段運輸平巷 錨網 1700 16 16 80 60.51 194.5150678 8-9 綜采工作面 支架 150 17.21 17.9 330 60.5

65、1 63.64582565 9-10 區(qū)段回風平巷 錨網 1700 16 16 120 60.51 291.7726017 10-11 甩車道 錨噴 180 12.80 17.79 210 60.51 117.4065009 11-13 回風上山 錨噴 80 18 16 120 70.14 12.95702281 13-14 回風石門 錨噴 200 20 17.3 90 82.6 26.5575933 14-15 回風井 混凝 305 26.42 15.7 90 82.6 15.94423387 合計

66、 1228.993319 表6.2 礦井通風最困難時期井巷通風阻力計算表 井巷區(qū)段序號 井巷名稱 支護形式 L S U α104 Q hf m m2 m Ns2/m4 m3/s Pa 1-2 副井 混凝 512 33.17 20.41 410 82.6 80.09778428 2-3 車場及硐室 錨噴 500 20 18.8 90 82.6 72.150687 3-4 運輸大巷 錨噴 3310 18 17.9 90 71.68 469.7881006 4-8 軌道下山 錨噴 1050 18 16 85 51.44 64.79069103 8-9 區(qū)段運輸平巷 錨網 2270 16 16 80 49.90666667 176.6822846 9-10 綜采工作面 支架 170 17.21 17.9 330 49.90666667 49.06710203 10-11 區(qū)段回風平巷