《第九章 礦井通風(fēng)設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第九章 礦井通風(fēng)設(shè)計（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第九章 礦井通風(fēng)設(shè)計 礦井通風(fēng)設(shè)計是整個礦井設(shè)計的主要組成部分，是保證礦井安全生產(chǎn)的重要一環(huán)。礦井通風(fēng)設(shè)計的基本任務(wù)是建立一個安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的礦井通風(fēng)系統(tǒng)。礦井通風(fēng)設(shè)計分為新建礦井通風(fēng)設(shè)計與生產(chǎn)礦井通風(fēng)設(shè)計兩種。對于新建礦井通風(fēng)設(shè)計，既要考慮當(dāng)前的需要，又要考慮礦井的長遠(yuǎn)發(fā)展。對于生產(chǎn)礦井通風(fēng)設(shè)計，必須在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，充分考慮礦井生產(chǎn)的特點和發(fā)展規(guī)劃，盡量利用原有井巷與通風(fēng)設(shè)備，在原有基礎(chǔ)上提出更完善、更切合實際的通風(fēng)設(shè)計。設(shè)計必須貫徹和遵守黨和國家的技術(shù)經(jīng)濟政策、規(guī)程、規(guī)范及相關(guān)規(guī)定。 新建礦井通風(fēng)設(shè)計一般分為基建和生產(chǎn)兩個時期，并分別進行設(shè)計。 礦井基建時期的通風(fēng)多

2、用局部通風(fēng)機對獨頭巷道進行通風(fēng)。當(dāng)主要進、回風(fēng)井筒貫通、主要通風(fēng)機安裝完畢后，便可用主要通風(fēng)機對已開鑿的井巷實行全風(fēng)壓通風(fēng)，從而可縮短其余井巷與硐室掘進時局部通風(fēng)的距離。 礦井生產(chǎn)時期通風(fēng)設(shè)計，根據(jù)礦井生產(chǎn)年限的長短而采用不同的方法。礦井服務(wù)年限不長時（約15至20年），只做一次通風(fēng)設(shè)計。礦井服務(wù)年限較長時，考慮到通風(fēng)機設(shè)備選型、礦井所需風(fēng)量、風(fēng)壓的變化等因素，分為兩期進行通風(fēng)設(shè)計，第一期為礦井生產(chǎn)初期（如第一水平 ），對該時期內(nèi)通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩種情況做詳細(xì)的設(shè)計；第二期為礦井生產(chǎn)后期（如第二水平），該時期的通風(fēng)設(shè)計只做一般原則規(guī)劃，但對礦井通風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)礦井整個生產(chǎn)時期的技術(shù)經(jīng)濟因素

3、，做出全面考慮，使確定的通風(fēng)系統(tǒng)既可適應(yīng)現(xiàn)時生產(chǎn)要求，又能照顧長遠(yuǎn)的生產(chǎn)發(fā)展與變化。 礦井通風(fēng)設(shè)計的內(nèi)容包括：確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)；礦井總風(fēng)量的計算和分配；礦井通風(fēng)阻力計算；選擇通風(fēng)設(shè)備；概算礦井通風(fēng)費用。 礦井通風(fēng)設(shè)計的主要依據(jù)是：礦區(qū)氣象資料；井田地質(zhì)地形；煤層瓦斯風(fēng)化帶垂深、各煤層瓦斯含量、瓦斯壓力及梯度等；煤層自然發(fā)火傾向，發(fā)火周期；煤塵爆炸危險性及爆炸指數(shù)；礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限；礦井開拓方式及采區(qū)巷道布置，回采順序、開采方法；礦井巷道斷面圖冊；礦區(qū)電費等。 礦井通風(fēng)設(shè)計應(yīng)滿足以下要求： 1、 將足夠的新鮮空氣有效的送到井下工作場所，保證生產(chǎn)和創(chuàng)造良好的工作條件； 2、 通

4、風(fēng)系統(tǒng)簡單、風(fēng)流穩(wěn)定、易于管理，具有抗災(zāi)能力； 3、 發(fā)生事故時，風(fēng)流易于控制，人員便于撤出； 4、 有符合規(guī)定的井下安全與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)或檢測措施； 5、 系統(tǒng)的基建投資省、營運費用低、綜合經(jīng)濟效益好。 第一節(jié) 擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng) 擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng)主要是擬定進風(fēng)井與回風(fēng)井的布置方式，礦井風(fēng)流路線，礦井主要通風(fēng)機的工作方法，這是礦井通風(fēng)設(shè)計的基礎(chǔ)。 礦井通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)和礦井的開拓、開采設(shè)計一起考慮，并通過技術(shù)、經(jīng)濟比較之后確定。確定的通風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)符合投產(chǎn)快、出煤多、安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)合理等原則。 一、擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求 1、每個礦井必須至少要有2個能行人的通達(dá)地面的安全出口

5、，各個出口之間的距離不得少于30米。新建和改擴建礦井，如果采用中央式通風(fēng)時，還要在井田邊界附近設(shè)置安全出口；當(dāng)井田一翼走向較長，礦井發(fā)生災(zāi)害不能保證人員安全撤出時，必須掘出井田邊界附近的安全出口。井下每一個水平到上一個水平和每個采區(qū)至少都必須有2個便于行人的安全出口，并與通達(dá)地面的安全出口相連通。通到地面的2個安全出口和2個水平間的安全出口，都必須有便于行人的設(shè)施（臺階和梯子間等）。 2、風(fēng)井位置要在洪水位標(biāo)高以上（大中型礦井考慮百年一遇、小型礦井50年一遇），進風(fēng)井口須避免污染空氣進入，距有害氣體源的地點不得小于500米。井口工程地質(zhì)及井筒施工地質(zhì)條件簡單，占地少、壓煤少、交通方便、便于施

6、工。 3、箕斗提升井一般不應(yīng)兼作進風(fēng)井或出風(fēng)井。如果井上、下裝卸載裝置和井塔有完善的封閉措施，其漏風(fēng)不超過15%，并有可靠的防塵措施，箕斗井可以兼作出風(fēng)井；若井筒中風(fēng)速不超過6m/s，有可靠的降塵措施，保證粉塵濃度符合工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，箕斗井可以兼作進風(fēng)井。膠帶輸送機斜井一般不得兼作風(fēng)井。如果膠帶輸送機斜井中的風(fēng)速不超過4m/s，并有可靠的防塵措施和防火措施，可以兼作進風(fēng)井；如果膠帶輸送機斜井中的風(fēng)速不超過6m/s，并裝有甲烷斷電儀，可以兼做回風(fēng)井。 4、所有礦井都要采用機械通風(fēng)，主要通風(fēng)機必須安裝在地面。新建礦井不宜在同一井口選用幾臺主要通風(fēng)機聯(lián)合運轉(zhuǎn)。 5、不宜把兩個可以獨通風(fēng)的礦井合并

7、為一個通風(fēng)系統(tǒng)；若有幾個出風(fēng)井，則自采區(qū)到各個出風(fēng)井的風(fēng)流需保持獨立；各工作面的回風(fēng)在進入采區(qū)回風(fēng)道之前、各采區(qū)的回風(fēng)在進入回風(fēng)水平之前都不能任意貫通；下水平的回風(fēng)流和上水平的進風(fēng)流必須嚴(yán)格隔開；在條件允許時，要盡量使總進風(fēng)早分開，總回風(fēng)晚匯合。 6、采用分區(qū)式（多臺主要通風(fēng)機）通風(fēng)時，為了保證聯(lián)合運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，總進風(fēng)道的斷面不宜過小，盡可能減少公共風(fēng)路的風(fēng)阻；各分區(qū)主要通風(fēng)機的回風(fēng)流、（中央主要通風(fēng)機）每一翼的回風(fēng)流都必須嚴(yán)格隔開。 7、盡可能降低通風(fēng)阻力。盡量采用并聯(lián)通風(fēng)，并使主要并聯(lián)風(fēng)路的風(fēng)壓接近相等，以避免過多的風(fēng)量調(diào)節(jié)。盡可能利用舊巷道通風(fēng)。 8、盡可能避免設(shè)置大量風(fēng)橋和風(fēng)門或

8、采用容易引起大量漏風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)。 9、井下爆炸材料庫必須有單獨的進風(fēng)流，回風(fēng)必須引進礦井主要回風(fēng)道。井下充電硐室必須獨立通風(fēng)，回風(fēng)風(fēng)流應(yīng)引入回風(fēng)巷。 二、確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)的方法 依據(jù)礦井通風(fēng)設(shè)計的條件，提出多個技術(shù)上可行的方案。首先根據(jù)礦井生產(chǎn)實際，選定2~3個技術(shù)上可行，且符合安全要求的方案進行經(jīng)濟比較，將最優(yōu)方案確定為設(shè)計方案。礦井通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)具有較強的抗災(zāi)能力，當(dāng)井下一旦發(fā)生災(zāi)害性事故后，所確定的通風(fēng)系統(tǒng)能將災(zāi)害控制在最小范圍，并能迅速恢復(fù)生產(chǎn)。 第二節(jié) 計算和分配礦井總風(fēng)量 一、礦井需風(fēng)量的計算原則 礦井需風(fēng)量應(yīng)按照“由里往外”的計算原則，由采、掘工作面、硐室和其它用風(fēng)地點的

9、實際最大需風(fēng)量總和，再考慮一定的備用風(fēng)量系數(shù)后，計算出礦井總風(fēng)量。 1、 按該用風(fēng)地點同時工作的最多人數(shù)計算，每人每分鐘供給風(fēng)量不得少于4m3。 2、按該用風(fēng)地點風(fēng)流中的瓦斯、二氧化碳和其它有害氣體濃度、風(fēng)速以及溫度等都符合《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定分別計算，取其最大值。 二、礦井需風(fēng)量的計算方法 礦井所需風(fēng)量按以下方法計算，并取其中最大值。 （一）按井下同時工作的最多人數(shù)計算 Q礦=4NK （9-1） 式中 Q礦——礦井總供風(fēng)量，m3/min；

10、 N——井下同時工作的最多人數(shù)，人； 4——每人每分鐘供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，m3/min； K——礦井通風(fēng)系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和分配不均勻等因素。采用壓入式和中央并列式通風(fēng)時，可取1.20～1.25；采用中央分列式或混合式通風(fēng)時，可取1.15～1.20；采用對角式或區(qū)域式通風(fēng)時，可取1.10～1.15。上述備用系數(shù)在礦井產(chǎn)量T≥0.9Mt/a時取小值；T＜0.90Mt/a時取大值。 （二）按采煤、掘進、硐室等處實際需風(fēng)量計算 1、 采煤工作面需風(fēng)量的計算 采煤工作面的需風(fēng)量應(yīng)按下列因素分別計算，并取其中最大值。 （1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量計算

11、 = m3/min （9-2） 式中 -------采煤工作需要風(fēng)量，m3/min ； -------采煤工作面瓦斯（二氧化碳）絕對涌出量，m3/min； ----采煤工作面因瓦斯（二氧化碳）涌出量不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，即該工作面瓦斯絕對涌出量的最大值與平均值之比。通常，機采工作面可取1.2~1.6；炮采工作面可取1.4~2.0；水采工作面可取2.0~3.0。生產(chǎn)礦井可根據(jù)各個工作面正常生產(chǎn)條件時，至少進行五晝夜的觀測，得出五個比值，取其最大值。 （2）按工作面進風(fēng)流溫度計算 采煤工作面應(yīng)有良好的氣候條件，其進風(fēng)流溫度可根

12、據(jù)風(fēng)流溫度預(yù)測方法進行計算。其氣溫與風(fēng)速應(yīng)符合表9-1的要求 表9-1 采煤工作面空氣溫度與風(fēng)速對應(yīng)表 采煤工作面進風(fēng)流氣溫（℃） 采煤工作面風(fēng)速（m/s） ＜15 15~18 18~20 20~23 23~26 0.3~0.5 0.5~0.8 0.8~1.0 1.0~1.5 1.5~1.8 采煤工作面的需風(fēng)量按9-3計算： = m3/min （9-3） 式中 v采------采煤工作面適宜風(fēng)速，m/s； S采------采煤工作面平均有效斷面，按最大和

13、最小控頂有效斷面的平均值計算，m2； K采-------采煤工作面長度風(fēng)量系數(shù)，按表9-2選取。 表9-2 采煤工作面長度風(fēng)量系數(shù)表 采煤工作面長度（m） 工作面長度風(fēng)量系數(shù) ＜50 50~80 80~120 120~150 150~180 ＞180 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.30~1.40 （3）按炸藥使用量計算 = m3/min （9-4） 式中 25-----每使用1㎏炸藥的供風(fēng)量，m3/min A采------采煤工作面一次炸破使用的最大炸藥量，㎏。

14、 （4）按工作人員數(shù)量計算 = m3/min （9-5） 式中 4-----每人每分鐘應(yīng)供給的最低風(fēng)量，m3/min； n采 -------采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，人。 （5）按風(fēng)速驗算 按最低風(fēng)速驗算各個采煤工作面的最小風(fēng)量： ≥60×0.25× （9-6） 按最高風(fēng)速驗算各個采煤工作面的最大風(fēng)量： ≤60×4× （9-7） 采煤工作面有串聯(lián)通風(fēng)時，按其中一個最大需風(fēng)量計算。備用工

15、作面亦按上述要求，并滿足瓦斯（二氧化碳）、風(fēng)流溫度和風(fēng)速等規(guī)定計算需風(fēng)量，且不得低于其回采時需風(fēng)量的50%。 2、 掘進工作面需風(fēng)量計算 煤巷、半煤巖巷和巖巷掘進工作面的風(fēng)量，應(yīng)按下列因素分別計算，取其最大值。 1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量計算 = m3/min （9-8） 式中 Q掘-----掘進工作面實際需風(fēng)量，m3/min； Qch4------掘進工作面平均絕對瓦斯涌出量，m3/min； K掘----掘進工作面因瓦斯涌出量不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)。即掘進工作面最大絕對瓦斯涌出量與平均絕對瓦斯涌出

16、量之比。通常，機掘工作面取1.5~2.0；炮掘工作面取1.8~2.0。 2）按炸藥使用量計算 = m3/min （9-9） 式中 25------使用1㎏炸藥的供風(fēng)量，m3/min； A掘------掘進工作面一次炸破所用的最大炸藥量，㎏。 3）按局部通風(fēng)機吸風(fēng)量計算 = m3/min （9-10） 式中 Q掘 -----掘進工作面局部通風(fēng)機額定風(fēng)量，m3/min； Ι----掘進工作面同時運轉(zhuǎn)的局部通風(fēng)機臺數(shù)，臺； K通 ------為防止局部通風(fēng)機吸循環(huán)風(fēng)的風(fēng)量備用系數(shù)，一般取1.2~1.3，

17、進風(fēng)巷中無瓦斯涌出時取1.2，有瓦斯涌出時取1.3。 表9-3 局部通風(fēng)機額定風(fēng)量 風(fēng)機型號 額定風(fēng)量m3/min JBT—51（5.5kW） JBT—52（11 kW） JBT—61（14 kW） JBT—62（28 kW） 150 200 250 300 4)按工作人員數(shù)量計算 = m3/min （9-11） 式中 n掘-----掘進工作面同時工作的最多人數(shù)，人。 5）按風(fēng)速進行驗算 巖巷掘進工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足： 60×0.15×≤掘≤60×4× 煤巷、半煤巖巷掘進工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足： 60×

18、0.25×≤掘≤60×4× 式中 ------掘進工作面巷道過風(fēng)斷面積，m2。 3、 硐室需風(fēng)量 各個獨立通風(fēng)的硐室供風(fēng)量，應(yīng)根據(jù)不同的硐室分別計算。 1）井下爆炸材料庫 按庫內(nèi)空氣每小時更換4次計算： = m3/min （9-12） 式中 Q硐 ——炸破材料庫供風(fēng)量，m3/min； V——炸破材料庫總?cè)莘e，m3。 2）充電硐室 按其回風(fēng)流中氫氣濃度小于0.5%計算： = m3/min （9-13） 式中 qH2 ——充電硐室在充電時產(chǎn)生的氫氣量，m3/min。 通常充電硐室的供風(fēng)量不得

19、小于100 m3/min。 3）機電硐室 按硐室中運行的機電設(shè)備發(fā)熱量計算： = m3/min （ 9-14） 式中 ∑W——機電硐室中運轉(zhuǎn)的電動機（變壓器）總功率（按全年中最大值計算），kW； θ——機電硐室發(fā)熱系數(shù)，可依據(jù)實測由機電硐室內(nèi)機械設(shè)備運轉(zhuǎn)時的實際發(fā)熱量轉(zhuǎn)換為相當(dāng)于電器設(shè)備容量作無用功的系數(shù)確定，也可按表9-4選取。 ρ—— 空氣密度，一般取ρ=1.2㎏/ m3； Cp——空氣的定壓比熱，一般可取Cp=1.000KJ/(㎏·k)； △t——機電硐室進、回風(fēng)流的溫

20、度差，℃； 3600——熱功當(dāng)量，1 Kw·h=3600 KJ。 表9-4 機電硐室發(fā)熱系數(shù)（θ）表 機電硐室名稱 發(fā)熱系數(shù)（θ） 空氣壓縮機房 水泵房 變電所、絞車房 0.15~0.23 0.01~0.04 0.02~0.04 采區(qū)小型機電硐室，可按經(jīng)驗值確定風(fēng)量。一般為60~80 m3/min。 4、 其它巷道需風(fēng)量計算 井下其它巷道的需風(fēng)量，應(yīng)根據(jù)巷道的瓦斯（二氧化碳）涌出量和風(fēng)速分別計算，并取其中的最大值。 1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量計算 = m3/min （9-15） 式中 Q它——其它巷道需

21、風(fēng)量，m3/min； Q它——用風(fēng)巷道的絕對瓦斯（二氧化碳）涌出量，m3/min； K它——其它巷道因瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，一般取k它=1.1~1.3。 2）按最低風(fēng)速驗算 ≥ m3/min （9-16） 式中 S——井巷凈斷面積，㎡。 新建礦井，其它用風(fēng)巷總需風(fēng)量難以計算時，也可按采煤、掘進、硐室的需風(fēng)量總和的3%~5%估算。 5、 礦井總風(fēng)量計算 礦井總進風(fēng)量應(yīng)按采煤、掘進、獨立通風(fēng)硐室及其它地點實際需風(fēng)量的總和計算。 =（∑+∑+∑+∑） m3/min （9-17）

22、 式中 ∑Q采——采煤工作面、備用工作面需風(fēng)量之和，m3/min； ∑Q掘——掘進工作面需風(fēng)量之和，m3/min； ∑Q硐——獨立通風(fēng)硐室需風(fēng)量之和，m3/min； ∑Q它——其它用風(fēng)地點需風(fēng)量之和，m3/min； K ——礦井通風(fēng)系數(shù)。 當(dāng)采用壓入式或中央并列式通風(fēng)時 K=1.2~1.25 當(dāng)采用中央分列式或混合式通風(fēng)時 K=1.15~1.20 當(dāng)采用對角式或區(qū)域式通風(fēng)時 K=1

23、.10~1.15 礦井年產(chǎn)量T≥0.9Mt時，取小值；T＜0.9 Mt時，取大值。 三、礦井總風(fēng)量的分配 1、分配原則 礦井總風(fēng)量確定后，分配到各用風(fēng)地點的風(fēng)量，應(yīng)不得低于其計算的需風(fēng)量；所有巷道都應(yīng)分配一定的風(fēng)量；分配后的風(fēng)量，應(yīng)保證井下各處瓦斯及有害氣體濃度、風(fēng)速等滿足《煤礦安全規(guī)程》的各項要求。 2、 分配的方法 首先按照采區(qū)布置圖，對各采煤、掘進工作面、獨立回風(fēng)硐室按其需風(fēng)量配給風(fēng)量，余下的風(fēng)量按采區(qū)產(chǎn)量、采掘工作面數(shù)目、硐室數(shù)目等分配到各采區(qū)，再按一定比例分配到其它用風(fēng)地點，用以維護巷道和保證行人安全。風(fēng)量分配后，應(yīng)對井下各通風(fēng)巷道的風(fēng)速進行驗算，使其符合《煤礦安全規(guī)程

24、》對風(fēng)速的要求。 第三節(jié) 計算礦井通風(fēng)總阻力 一、礦井通風(fēng)總阻力的計算原則 1、如果礦井服務(wù)年限不長（10~20年），選擇達(dá)到設(shè)計產(chǎn)量后通風(fēng)容易和困難兩個時期分別計算其通風(fēng)阻力；若礦井服務(wù)年限較長（30~50年），只計算頭15~25年左右通風(fēng)容易和困難兩個時期的通風(fēng)阻力。為此，必須先繪出這兩個時期的通風(fēng)網(wǎng)路圖。 2、通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個時期總阻力的計算，應(yīng)沿著這兩個時期的最大通風(fēng)阻力風(fēng)路，分別計算各段井巷的通風(fēng)阻力，然后累加起來，作為這兩個時期的礦井通風(fēng)總阻力。最大通風(fēng)阻力風(fēng)路可根據(jù)風(fēng)量和巷道參數(shù)（斷面積、長度等）直接判斷確定，不能直接確定時，應(yīng)選幾條可能最大的路線進行計算比較。

25、3、礦井通風(fēng)總阻力不應(yīng)超過2940 Pa。 4、礦井井巷的局部阻力，新建礦井（包括擴建礦井獨立通風(fēng)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。 二、礦井通風(fēng)總阻力的計算方法 沿礦井通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個時期通風(fēng)阻力最大的風(fēng)路（入風(fēng)井口到風(fēng)硐之前），分別用下式計算各段井巷的摩擦阻力： = ， Pa （9-18） α值可以從附錄一中查得，或選用相似礦井的實測數(shù)據(jù)。 將各段井巷的摩擦阻力累加后并乘以考慮局部阻力的系數(shù)即為兩個時期的井巷通風(fēng)總阻力。即： =（1.1~1.15）∑， Pa

26、 （9-19） =（1.1~1.15）∑， Pa （9-20） 兩個時期的摩擦阻力可按表9-5進行計算。 表9-5 礦井通風(fēng)容易（困難）時期井巷摩擦阻力計算表 節(jié)點序號 巷道名稱 支護形式 α (Ns2/m4) L （m） U (m) S (m2) S3 (m6) R (Ns2/m8) Q (m3/s) Q2 (m6/s2) h摩 （Pa） v (m/s) ① ② … 有時用下式計算兩個時期的礦井總風(fēng)阻和總等積孔。 大=，

27、 Ns2/m8 （9-21） 小 = ， Ns2/m8 （ 9-22） 大=， m2 （9-23） 小 =， m2 （9-24） 第四節(jié) 選擇礦井通風(fēng)設(shè)備 一、選擇礦井通風(fēng)設(shè)備的基本要求 1、礦井每個裝備主要通風(fēng)機的風(fēng)井，均要在地面裝設(shè)兩套同等能力的通風(fēng)設(shè)備，其中一套工作，一套備用，交替工作。 2、選擇的通風(fēng)設(shè)備應(yīng)能滿足第一開采水平各個時期的工況變化，并使通風(fēng)設(shè)

28、備長期高效運行。當(dāng)工況變化較大時，應(yīng)根據(jù)礦井分期時間及節(jié)能情況，分期選擇電動機。 3、通風(fēng)機能力應(yīng)留有一定的余量。軸流式、對旋式通風(fēng)機在最大設(shè)計負(fù)壓和風(fēng)量時，葉輪葉片的運轉(zhuǎn)角度應(yīng)比允許范圍小5?；離心式通風(fēng)機的選型設(shè)計轉(zhuǎn)速不宜大于允許最高轉(zhuǎn)速的90%。 4、進、出風(fēng)井井口的高差在150m以上，或進、出風(fēng)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。 二、主要通風(fēng)機的選擇 1、計算通風(fēng)機的風(fēng)量Q通 考慮到外部漏風(fēng)（即井口防爆門及主要通風(fēng)機附近的反風(fēng)門等處的漏風(fēng)），主要通風(fēng)機風(fēng)量可用下式計算： 通=·礦， m3/s （ 9-25）

29、 式中 Q礦——礦井總風(fēng)量，m3/s ； k——漏風(fēng)損失系數(shù)。風(fēng)井無提升任務(wù)時取1.1；箕斗井兼作回風(fēng)井時取1.15；回風(fēng)井兼做升降人員時取1.2。 2、計算通風(fēng)機的風(fēng)壓H全（或H靜） 通風(fēng)機全壓H全和礦井自然風(fēng)壓H自共同作用，克服礦井通風(fēng)系統(tǒng)的總阻力h阻、風(fēng)硐阻力h硐以及擴散器出口動能損失h擴。當(dāng)自然風(fēng)壓與通風(fēng)機風(fēng)壓同向時取“-”；反之取“+”。即： 全= 阻+硐+擴±自 ，pa （9-26） 風(fēng)硐阻力一般不超過100~200 Pa。 通

30、常離心式風(fēng)機提供的大多是全壓曲線，而軸流式、對旋式通風(fēng)機提供的大多是靜壓曲線。因此，對抽出式通風(fēng)礦井： 離心式通風(fēng)機： 容易時期 全小= 阻小+硐+擴-自 （ 9-27） 困難時期 全大= 阻大+硐+擴+自 （9-28） 軸流式（或?qū)π剑┩L(fēng)機： 容易時期 靜小= 阻小+硐-自 （9-29） 困難時期 靜大= 阻大+硐+自

31、 （9-30） 自然風(fēng)壓在容易時期取負(fù)值，困難時期取正值，是為了確保所選的通風(fēng)機在這兩個（極端）時期均有能力滿足礦井通風(fēng)要求。 對于壓入式通風(fēng)礦井，式（9-27）及（9-28）中的 h擴應(yīng)改為出風(fēng)井的出口動壓。 3、 選擇通風(fēng)機 根據(jù)計算的礦井通風(fēng)容易時期通風(fēng)機的 Q通、 H靜?。ɑ?H全?。┖屠щy時期通風(fēng)機的Q通、H靜大（或H全大），在通風(fēng)機的個體特性圖表（參見附錄四、五、六）上選擇合適的主要通風(fēng)機。判別是否合適，要看上面兩組數(shù)據(jù)所構(gòu)成的兩個時期的工作點，是否都在通風(fēng)機個體特性曲線的合理工作范圍內(nèi)。 選定以后，即可得出兩個時期主要通風(fēng)機的型號、動輪直徑、動

32、輪葉片安裝角（指軸流式或?qū)π斤L(fēng)機）、轉(zhuǎn)速、風(fēng)壓、風(fēng)量、效率和輸入功率等技術(shù)系數(shù)，并列表整理。 4、 選擇電動機 ⑴計算通風(fēng)機輸入功率 按通風(fēng)容易和困難時期，分別計算通風(fēng)機輸入功率N電小、N電大 = ， kW （9-31） = ， kW （9-32） 或 = ， kW （9-33） = ， kW

33、 （9-34） 式中 、——分別為通風(fēng)機靜壓效率和全壓效率； 、——分別為礦井通風(fēng)容易時期和困難時期通風(fēng)機的輸入功率。 ⑵選擇電動機時， 當(dāng)≥0.6 時，可選一臺電動機，其功率為： 初期 = ， kW （9-35） 當(dāng)＜0.6時，選兩臺電動機，其功率分別為： 初期 = ， kW （9-36） 后期按式（9-35）計算。 式中 ——電動機容量備用系數(shù)， k電=1.1~1.2； ——電動機效率，η電=0.

34、92～0.94（大型電機取較高值）； ——傳動效率，電動機與通風(fēng)機直聯(lián)時η傳=1；皮帶傳動時η傳=0.95。 電動機功率在400～500 kW以上時，宜選用同步電動機。其優(yōu)點是低負(fù)荷運轉(zhuǎn)時， 用來改善電網(wǎng)功率因數(shù)，使礦井經(jīng)濟用電；缺點是這種電動機的購置和安裝費較高。 第五節(jié) 概算礦井通風(fēng)費用 礦井通風(fēng)費用是通風(fēng)設(shè)計和管理的重要經(jīng)濟指標(biāo)，一般用噸煤通風(fēng)成本，即礦井每采一噸煤的通風(fēng)總費用表示。它包括噸煤通風(fēng)電費和通風(fēng)設(shè)備折舊費、材料消耗費、工作人員工資、專用通風(fēng)巷道折舊與維護費、儀表購置與維修費等其它通風(fēng)費用。 一、噸煤通風(fēng)電費 噸煤通風(fēng)電費為主要通風(fēng)機年耗電費及

35、井下輔助通風(fēng)機、局部通風(fēng)機電費之和除以年產(chǎn)量?？捎孟率接嬎悖? = ， 元/t （ 9-37） 式中 Wo——噸煤通風(fēng)電費，元/t E——主要通風(fēng)機年耗電量， kW·h/a； 通風(fēng)容易時期和困難時期共選一臺電動機時 =， kW·h/a； 選兩臺電動機時 =， kW·h/a ； 式中 EA——局部通風(fēng)機和輔助通風(fēng)機的年耗電量 ，kW·h/a； D——電價 ，元/ kW·h ； η變——變壓器效率，可取0.95； η

36、纜——電纜輸電效率，取決于電纜長度和每米電纜耗損，在0.90~0.95內(nèi)選取。 二、其它噸煤通風(fēng)費用 1、 設(shè)備折舊費 通風(fēng)設(shè)備折舊費與設(shè)備數(shù)量、成本及服務(wù)年限有關(guān)，可用表9-6計算。 噸煤通風(fēng)設(shè)備折舊費W1用下式計算： = ， 元/t （9-38） 表9-6 通風(fēng)成本計算表 序 號 設(shè) 備 名 稱 計 算 單 位 數(shù) 量 單 位 成 本 總成本 服 務(wù) 年 限 每年的折舊費 備 注 設(shè)備費 運轉(zhuǎn)及 安裝費 總計 基本設(shè)資折舊費 （G1） 大修理折舊費 （G2）

37、 2、 材料消耗費 噸煤通風(fēng)材料消耗費W2按下式計算： = ，元/t （9-39） 式中 C——通風(fēng)材料消耗總費用（包括各種通風(fēng)構(gòu)筑物的材料費、通風(fēng)機和電動機潤滑油料費等），元/a。 3、 通風(fēng)工作人員工資費 噸煤通風(fēng)工作人員工資費用W3按下式計算： = ，元/t （9-40） 式中 A——礦井通風(fēng)工作人員每年工資總額，元/a。 4、 專為通風(fēng)服務(wù)的井巷工程折

38、舊費和維護費 折算至噸煤的費用為W4(元/t)。 5、 通風(fēng)儀表購置費和維修費 噸煤通風(fēng)儀表購置費和維修費為W5(元/t)。 噸煤通風(fēng)成本（W）按下式計算： =+++++ ， 元/t （9-41） 第六節(jié) 生產(chǎn)礦井通風(fēng)設(shè)計 一、生產(chǎn)礦井通風(fēng)設(shè)計的特點 生產(chǎn)礦井的通風(fēng)設(shè)計，是指礦井新增開拓水平、采區(qū)等因素，導(dǎo)致原礦井通風(fēng)系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)需求而進行的通風(fēng)設(shè)計。與新建礦井通風(fēng)設(shè)計相比，它在設(shè)計內(nèi)容、程序和方法等方面基本類似，但涉及范圍較廣，設(shè)計更復(fù)雜一些。 生產(chǎn)礦井通風(fēng)設(shè)計要有全局思想。既要緊密聯(lián)系礦井當(dāng)前的生產(chǎn)與發(fā)展情況，又要保證新增

39、區(qū)域施工和投產(chǎn)過程中的安全生產(chǎn)；既要挖掘現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)的潛力，充分利用現(xiàn)有的通風(fēng)井巷，又要使其和新建的通風(fēng)井巷和新選的通風(fēng)設(shè)備協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)。 二、生產(chǎn)礦井通風(fēng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟 1、確定礦井通風(fēng)系統(tǒng) 生產(chǎn)礦井通風(fēng)設(shè)計，由于設(shè)計條件各異，其通風(fēng)系統(tǒng)的變化幅度也很不相同。例如，需要增加新采區(qū)，但瓦斯變化不大，增產(chǎn)任務(wù)不大時，礦井通風(fēng)系統(tǒng)不會有太大的變化，也不致增開新風(fēng)井。但如果新增的采區(qū)在邊遠(yuǎn)地區(qū)或在較深的水平，而產(chǎn)量和瓦斯涌出量有較大的增加，現(xiàn)有通風(fēng)能力不能滿足時，或者因為井田重新劃分、井型變化時，礦井通風(fēng)系統(tǒng)往往發(fā)生較大的變化，可由原來的中央并列式變?yōu)橹醒脒吔缡交驅(qū)鞘降鹊?。因此，在確定通風(fēng)系統(tǒng)

40、時，要對原有通風(fēng)系統(tǒng)和生產(chǎn)狀況進行深入、細(xì)致的分析，合理調(diào)整，以便在原有條件下確定合理的通風(fēng)系統(tǒng)。 2、 計算和分配礦井總風(fēng)量 要充分利用原礦井風(fēng)量計算和分配的成功經(jīng)驗，先計算各個用風(fēng)地點的實際需風(fēng)量（參見本章第二節(jié)），然后由里向外，推算進風(fēng)路線上的風(fēng)量和回風(fēng)路線上的風(fēng)量。 3、 計算礦井通風(fēng)總阻力 在通風(fēng)設(shè)計的服務(wù)年限內(nèi)，選擇礦井通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個時期的最大阻力路線，分別計算其通風(fēng)阻力。對正在生產(chǎn)的區(qū)域，各風(fēng)路的風(fēng)阻值應(yīng)采用實測數(shù)據(jù)，設(shè)計中的新區(qū)風(fēng)路，可參考與老區(qū)相同風(fēng)路的數(shù)據(jù)，也可按本章第三節(jié)所述的方法進行計算，新區(qū)每條風(fēng)路作成后要實測其風(fēng)阻值，為修改設(shè)計使用。 4、 局部風(fēng)

41、量調(diào)節(jié) 為保證新區(qū)從施工到投產(chǎn)過程中，新區(qū)和老區(qū)各用風(fēng)地點風(fēng)量的按需供給，新區(qū)和老區(qū)之間以及新、老區(qū)域內(nèi)各風(fēng)路之間，都要采取風(fēng)量按需調(diào)節(jié)的措施（參見第六章），設(shè)計中至少要制定出通風(fēng)困難時期的調(diào)節(jié)措施。 5、 主要通風(fēng)機的調(diào)節(jié)和選擇 原礦井主要通風(fēng)機，如果能夠適應(yīng)設(shè)計要求，就只需要調(diào)整其工況點，并驗算其電動機的能力。如果不能適應(yīng)要求，就需新選通風(fēng)機單獨運轉(zhuǎn)或與原有通風(fēng)機聯(lián)合運轉(zhuǎn)。各臺主要通風(fēng)機在通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個時期的工況點，都要落在各主要通風(fēng)機特性曲線的合理工作范圍內(nèi)。 6、 概算礦井通風(fēng)費用 概算方法與本章第五節(jié)基本相同。 復(fù)習(xí)思考題 9-1 礦井通風(fēng)設(shè)計的依據(jù)和要求

42、是什么？ 9-2 如何正確礦井通風(fēng)系統(tǒng)？ 9-3 礦井需風(fēng)量的計算原則和方法是什么？ 9-4 如何計算礦井通風(fēng)總阻力？ 9-5 選擇礦井主要通風(fēng)機的要求有哪些？ 9-6 如何計算噸焊通風(fēng)成本？ 9-7 生產(chǎn)礦井通風(fēng)設(shè)計有什么特點？ 習(xí) 題 9-1 某礦井炮采工作面瓦斯絕對涌出量為2.8m/min，進風(fēng)流中不含瓦斯；工作面采高2.0m，平均控頂距3.2m，溫度21C；工作面最大班工作人數(shù)為22 人；該工作面一次起爆炸藥為10kg；試計算該工作面的需風(fēng)量為多少？（Q=461 m/min） 9-2 某礦井地質(zhì)與開拓開采情況如下，試進行礦井通風(fēng)設(shè)計： 井田走向長8400m，

43、傾角=15~18，相對瓦斯涌出量為11 m/t，煤塵具有爆炸危險性。礦井開拓開采情況如下： A、礦井生產(chǎn)能力與服務(wù)年限 礦井生產(chǎn)能力為0.9Mt/a,服務(wù)年限46a。 B、礦井開拓方式與采區(qū)劃分 礦井采用立井單水平上下山分區(qū)式開拓。全礦井共劃分12個采區(qū)，上山部分6個（見題圖9-2），下山部分6個。上山部分服務(wù)年限25年，下山部分服務(wù)年限21年。礦井開拓系統(tǒng)如題圖9-1所示。主、副井布置在井田的中央，通過主石門與東西向的運輸大巷相連通?？偦仫L(fēng)巷布置在井田的上部邊界，回風(fēng)井分別布置在上山采區(qū)NO6上部邊界中央，形成兩翼對角式通風(fēng)系統(tǒng)。 C、采煤方法 采區(qū)巷道布置如題圖9-

44、3所示。礦井有兩個采區(qū)同時生產(chǎn)，共3個采煤工作面，其中兩個生產(chǎn)，一個備用；采煤方法為走向長壁普通機械化采煤。工作面長150m，采高2.2m，采用全部垮落法管理頂板，最大控頂距4.2m，最小控頂距3.2m；最大班工作人數(shù)26人；作業(yè)形式為兩采一準(zhǔn)。每個采區(qū)各有兩個煤巷掘進工作面，采用打眼放炮破煤。 D、礦井工作制度 礦井年工作日300天，工作制度為“三八”作業(yè)。井下最大班工作人數(shù)120人。 E、井巷尺寸及支護情況見題表9-1。 題圖9- 1 開拓系統(tǒng)示意圖 題圖9- 2 上山采區(qū)劃分示意圖 題圖9- 3 巷道布置示意圖 題表9-1

45、 井巷尺寸及支護形式 區(qū)段 井巷名稱 斷面 形狀 支護 形式 斷面積（m） 長度（m） 備注 1-2 副井 圓形 混凝土碹 直徑D=5 320 雙罐籠提升設(shè)有梯子間 2-3 車場繞道 半圓拱 料石碹 9.7 50 3-4 車場繞道 半圓拱 料石碹 9.7 70 4-5 主石門 半圓拱 料石碹 11.0 80 5-6 煤層運輸大巷 半圓拱 料石碹 11.0 567 6-7 煤層運輸大巷 半圓拱 料石碹 11.0 135 7-8(6-7)

46、采區(qū)下部車場 半圓拱 錨噴 7.8 85 8-9(7-8) 采區(qū)軌道上山 梯形 工字鋼 6.3 500 9-10(8-13) 采區(qū)軌道上山 梯形 工字鋼 6.3 269 10-11(13-14) 下區(qū)段 回風(fēng)平巷 梯形 工字鋼 5.5 30 11-12(14-15) 聯(lián)絡(luò)巷 梯形 木支護 5.1 10 12-13(20-21) (15-16) 區(qū)段運輸平巷 梯形 工字鋼 5.5 675 13-14(21-22) (16-17) 采煤工作面 矩形 單體柱 鉸接梁 采高2.2，最大控頂距4

47、.2，最小控項距3.2 135 14-15(22-24) (17-18) 區(qū)段回風(fēng)平巷 工字鋼 5.5 675 膠帶輸送機 （落地） 15-16 (18-24) 繞道 梯形 木支護 5.1 50 16-17 (24-25) 區(qū)段回風(fēng)平巷 梯形 工字鋼 5.5 30 17-18 (25-26) 運輸上山 半圓 梯形 料石碹 工字鋼 7.3 6.3 15 18-19 (26-27) 運輸上山 半圓 梯形 料石 工字鋼 7.3 6.3 15 19-20 (27-28) 礦井總回風(fēng)巷 半圓拱 料石碹 7.8 2800 20-21(28-29) 風(fēng)井 圓形 料石碹 D=4 92 設(shè)有梯子間 -11 運輸上山 梯形 工字鋼 6.3 119 落地膠帶輸送機 11-12 運輸上山 梯形 工字鋼 6.3 10 落地膠帶輸送機 12-25 運輸上山 梯形 工字鋼 6.3 280 落地膠帶輸送機 18