礦井通風設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　礦井通風課程設(shè)計</b></p><p>　　選題序號： 1</p><p><b>　　學 號：</b></p><p>　　姓 名： 馬志敏</p><p><b>　　班 級：</b></p>&l

2、t;p><b>　　指導老師：</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　礦井通風系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，它包括礦井進、回風和工作面進、回風巷道布置形式，礦井通風路線的連接方式，以及礦井通風設(shè)施和設(shè)備等基本內(nèi)容。它與礦井巷道布置和采煤方法在一定程度上相互制約。</p><p&

3、gt;　　礦井通風設(shè)計應(yīng)滿足下列要求：</p><p><b>　　無意漏風少</b></p><p>　　采、掘工作面實現(xiàn)獨立通風</p><p>　　通風構(gòu)筑物設(shè)置較少、安設(shè)得當、合理</p><p><b>　　進風污染少</b></p><p><b>　　

4、工作面串聯(lián)少</b></p><p>　　礦井總風阻小，可靠性高</p><p>　　變電所必須有獨立的通風系統(tǒng)</p><p>　　符合《規(guī)程》相關(guān)規(guī)定</p><p><b>　　第二章概況</b></p><p><b>　　第一節(jié)礦井概況</b></

5、p><p>　　某煤礦井田范圍走向長7.42km，傾斜寬0.66—1.47km，井田面積約8.53 km2。位于背斜南翼，為一般平緩的單斜構(gòu)造，地層產(chǎn)狀走向近東西向，傾向南，傾角10-25°，一般為16°左右。礦井生產(chǎn)能力為90萬t/a。</p><p><b>　　第二節(jié)礦井開拓方式</b></p><p>　　礦井采用中央豎

6、井，煤層分組采區(qū)上山布置的開拓方式，單翼對角式通風。礦井通風難易時期的系統(tǒng)示意圖見后。井田設(shè)三個井筒：主井、副井、風井。地面標高+200m。全礦井劃分為兩個水平，第一水平標高－150m，第二水平標高－350m，回風水平標高+45～+50m。第一水平東西運輸大巷布置在煤層的底板巖石中，距煤層30m，通過水平大巷開拓煤層的全部上山采區(qū)。礦井采用走向長壁開采方式。</p><p>　　第三節(jié)礦井瓦斯和溫度情況</

7、p><p>　　該礦是高瓦斯礦井，瓦斯涌出量較大，為安全起見，用“品”字形布置三條上山。采用綜合機械化放頂煤采煤。采煤工作面的平均斷面積8.1 m2，回采工作面溫度一般在21°，回風巷風流中瓦斯（或二氧化碳）的平均絕對涌出量為5.65m3/min，三四班交接時人數(shù)最多66人；掘進工作面平均絕對瓦斯涌出量3.75m3/min，掘進工作面同時工作的最多人數(shù)18人，一次爆破炸藥用量4.3kg。</p>

8、<p><b>　　第三章采區(qū)通風設(shè)計</b></p><p><b>　　第一節(jié)采區(qū)通風系統(tǒng)</b></p><p>　　礦井采用抽出式通風方式，利用軌道上山、運輸上山進風，回風上山回風，三條上山均布置在煤層中，三條巷道都可以行人。新鮮風流從水平大巷經(jīng)過軌道上山和運輸上山供給采、掘工作面，污風流入回風上山巷中?；夭晒ぷ髅娌捎肬型通

9、風，掘進工作面采用局部通風機接風筒壓入式通風方式。</p><p><b>　　第二節(jié)礦井風量計算</b></p><p>　　一、礦井需風量計算原則</p><p>　　1、礦井需風量應(yīng)按“有里往外”的計算原則，由采掘工作面、硐室和其他用風地點的實際最大需風量總和，再考慮一定的備用風量系數(shù)后，計算出礦井總風量。</p><

10、p>　　2、按該用風地點作業(yè)的最多人數(shù)計算，每人每分鐘不得少于4m3。</p><p>　　3、按該地點風流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害氣體濃度、風速以及溫度等都符合《規(guī)程》有關(guān)規(guī)定分別計算，取其最大值。</p><p>　　二、礦井需風量的計算方法</p><p>　　礦井需風量按一下計算，取其最大值。</p><p>　　1、按井下

11、同時作業(yè)的最多人數(shù)計算</p><p>　　Q礦=4NK=4×（18+66）×1.15=386.4 m3/min</p><p>　　式中 Q礦——礦井需風量，m3/min;</p><p>　　N——采煤工作面最多工作的人數(shù)</p><p>　　K——礦井通風系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風和分配不均等因素，采用壓入式和中央并

12、列式通風時，可取1.2～1.25，采用對角式或區(qū)域式通風時，可取1.10～1.15，上述備用系數(shù)在礦井產(chǎn)量T≥0.9MT/a時，取大值。</p><p>　　2、按采煤、掘進、硐室等實際需風量計算</p><p>　　采煤工作面風量計算：</p><p>　　1）、按瓦斯涌出量計算</p><p>　　Q采=100×Q瓦×

13、K=100×5.65×1.6=904m3/min</p><p>　　式中 Q采——采煤工作面所需風量，m3/min;</p><p>　　Q瓦——采煤工作面絕對瓦斯涌出量，m3/min;</p><p>　　K——采煤工作面瓦斯涌出不均衡系數(shù)，機采工作面取1.2～1.6；</p><p>　　2）、按工作面最多人數(shù)計

14、算</p><p>　　Q采≥4N=4×66=264 m3/min</p><p>　　式中 Q采——采煤工作面所需風量，m3/min;</p><p>　　N——采煤工作面最多工作的人數(shù)</p><p>　　3）、按工作面溫度計算</p><p>　　采煤工作面要有良好的氣候條件，它的溫度和風速要符合表

15、1的對應(yīng)關(guān)系</p><p>　　Q采=60V采S采K采=60×1.5×8.1×1.2=874.8 m3/min</p><p>　　式中 Q采——采煤工作面所需風量，m3/min;</p><p>　　V采——采煤工作面適宜風速，m/s；</p><p>　　S采——采煤工作面平均有效面積，m2，按最大和最

16、小控頂有效斷面的平均值計算；</p><p>　　K采——采煤工作面適宜風速，按表2選取</p><p>　　表1采煤工作面空氣溫度與風速對應(yīng)表</p><p>　　表2采煤工作面長度風量系數(shù)表</p><p><b>　　4）、按風速驗算</b></p><p>　　按最低風速0.25m/s，驗

17、算各采煤工作面的最小風量</p><p>　　Q采≥60×0.25S采=60×0.25×8.1=121.5 m3/min</p><p>　　按最大風速4m/s，驗算各采煤工作面的最大風量</p><p>　　Q采≤60×4S采=60×4×8.1=1944m3/min</p><p>

18、;　　所以該工作面的需風量為904m3/min。</p><p>　　3、掘進工作面風量計算</p><p>　　1）、按瓦斯涌出量計算</p><p>　　Q掘=100×Q瓦×K=100×3.75×1.4=525m3/min</p><p>　　式中 Q掘——掘進工作面所需風量，m3/min;&l

19、t;/p><p>　　Q瓦——掘進工作面絕對瓦斯涌出量，m3/min;</p><p>　　K——掘進工作面瓦斯涌出不均衡系數(shù)，炮采工作面取1.4～2.0；</p><p>　　2）、按工作面最多人數(shù)計算</p><p>　　Q掘≥4N=4×18=72m3/min</p><p>　　式中 Q掘——掘進工作面

20、所需風量，m3/min;</p><p>　　N——掘進工作面最多工作的人數(shù)</p><p>　　3）、按工作面使用炸藥量計算</p><p>　　Q掘=25A掘=25×4.3=107.5 m3/min</p><p>　　式中 25——每使用1Kg的炸藥量所需風量，m3/min;</p><p>　　A掘

21、——掘進工作面一次爆破使用的最大炸藥量，Kg；</p><p><b>　　4）、按風速驗算</b></p><p>　　按最低風速0.25m/s，驗算各掘進工作面的最小風量</p><p>　　Q掘≥60×0.25S掘=60×0.25×8.5=127.5 m3/min</p><p>　　

22、按最大風速4m/s，驗算各掘進工作面的最大風量</p><p>　　Q掘≤60×4S掘=60×4×8.5=2040 m3/min</p><p>　　所以該工作面的需風量為525m3/min。</p><p>　　5）、局部通風機選型計算</p><p><b>　　5.1風筒的選擇</b>

23、</p><p>　　通風長度200～500米，宜選用直徑500mm的風筒；</p><p>　　5.2確定局部通風機的工作參數(shù)</p><p>　　以掘進工作面計算需要風量Q掘和巷道設(shè)計最大供風距離，計算局部通風機需要吸風量。</p><p>　　Q吸1=Q掘+（1-P百)m</p><p>　　式中: Q吸1——

24、局部通風機需要的吸風量，m3/min ；</p><p>　　Q掘——掘進工作面需要風量，m3/min ；（按以上計算取其中最大值）；</p><p>　　m——獨頭通風百米長度指數(shù)（即通風長度為100，200，300…500米時，m=1，2，3，4，…5），因最大通風長度為226米，所以取3；</p><p>　　P百——風筒百米漏風率；</p>&

25、lt;p>　　Q吸1 = Q掘+（1-P百)m = 525+0.03×226＝531.78m3/min</p><p>　　5.2安裝局部通風機巷道風量計算</p><p>　　按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：局部通風機安裝地點到回風口間，巷道的最低風速，巖巷不得低于0.15m/s，煤巷不得低于0.25m/s，以防止局部通風機吸入循環(huán)風和這段距離內(nèi)風流停滯，造成瓦斯積聚。計算公式

26、為：</p><p>　　煤巷： Q 掘全= Q吸1 + 15S</p><p>　　式中：Q 掘全——全風壓供給掘進工作面的風量，m3/min；</p><p>　　Q吸1——選定局部通風機供給工作面的最大吸風量，m3/min；</p><p>　　S ——局部通風機安裝地點的巷道斷面，m2。</p><p>　　Q

27、 掘全= Q吸1 +15S =531 + 15×8.5 = 658.5m3/min</p><p>　　通過以上計算巷道供給局部通風機的風量不少于658.5m3/min。</p><p><b>　　6、硐室需風量計算</b></p><p>　　采區(qū)變電所供風量一般為60～80 m3/min，采區(qū)絞車房供風量一般為60～120 m3

28、/min，火藥庫供風量為Q炸=4V/60，V為火藥庫容積。</p><p><b>　　7、礦井總需風量</b></p><p><b>　　容易時期</b></p><p>　　Q總=（∑Q采+∑Q掘+ ∑Q硐）K=（904+658.5+300）×1.2=2235 m3/min</p><p

29、><b>　　困難時期</b></p><p>　　Q總=（∑Q采+∑Q掘+ ∑Q硐）K=（904+904/2+658.5+300）×1.2=2778.12m3/min</p><p>　　式中 Q總——采區(qū)總風量，m3/min；</p><p>　　∑Q采——采煤工作面風量之和，m3/min；</p><

30、p>　　∑Q掘——掘進工作面風量之和，m3/min；</p><p>　　∑Q硐——獨立通風硐室風量之和，m3/min；</p><p>　　K——礦井風量系數(shù)，一般取1.20～1.25；</p><p><b>　　8、風量分配</b></p><p>　　如果礦井的總供風量是按井下工作最多人數(shù)計算的，或是按照瓦

31、斯或二氧化碳涌出量計算的，即沒有對礦井內(nèi)各工作面所需風量計算，則應(yīng)對礦井的總供風量進行分配。礦井總風量確定以后，分配到各地點的風量，應(yīng)不得低于所計算的需風量，所有巷道都應(yīng)分配一定的風量，分配后的風量，應(yīng)保證井下各處瓦斯及有害氣體濃度、風速符合《規(guī)程》有關(guān)規(guī)定。</p><p><b>　　9、風速驗算</b></p><p>　　所求出的風量，需按井巷、采掘工作面的設(shè)

32、計斷面求出風速，并符合《規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，對不符合規(guī)定的巷道要進行風量調(diào)節(jié)。</p><p>　　第三節(jié)通風阻力和總風阻</p><p><b>　　一、通風阻力的計算</b></p><p>　　通風阻力對礦井主要通風機工況點進行調(diào)整的重要參數(shù)之一，也是通風系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容之一。通風阻力可以根據(jù)通風系統(tǒng)網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，選擇一條風量最大、路線最長的串

33、聯(lián)風路進行計算。</p><p><b>　　1、計算摩擦阻力</b></p><p>　　h摩=ɑLUQ2/S3，Pa</p><p>　　式中 h摩 ——風路中某段巷道的摩擦阻力，Pa；</p><p>　　ɑ——巷道摩擦阻力系數(shù)，kg/m8或N</p><p>　　L——巷道的長度，m；

34、</p><p>　　U——巷道的周長，m；</p><p>　　Q——巷道中的風量，m3/s；</p><p>　　S——巷道斷面，m2；</p><p>　　計算時，應(yīng)將計算的參數(shù)的計算結(jié)果填入下表，將整個通風系統(tǒng)路線中各段巷道的摩擦阻力加起來，就是礦井的摩擦總阻力∑h摩。</p><p>　　井巷通風總阻力計算表

35、</p><p><b>　　2、礦井總阻力</b></p><p><b>　　h總=K局×∑h摩</b></p><p>　　式中 K局——局部阻力系數(shù)，一般K局=1.1～1.15。</p><p>　　容易時期h總=1.15×433.06=498.01Pa</p

36、><p>　　困難時期h總=1.15×912.68=1049.58 Pa</p><p><b>　　二、計算總風阻</b></p><p><b>　　R=h總/Q2總</b></p><p>　　式中 R——礦井總風阻，NS2/M8；</p><p>　　h總—

37、—礦井通風總阻力，Pa；</p><p>　　Q總——礦井總風量，m3/s；</p><p>　　容易時期R =498.01÷37.25=13.37NS2/m8</p><p>　　困難時期R =1049.58÷46.3= 22.67NS2/m8</p><p>　　第四章選擇礦井通風設(shè)備</p><p

38、>　　1、主要通風機的選選擇及附屬裝置 </p><p>　　1.1主要通風機參數(shù)</p><p><b>　　1）、靜壓 </b></p><p>　　礦井進、出風井的空氣柱的容重差以及高度差和其他自然因素所形成的壓力成為自然風壓，它對礦井風機的工況點會產(chǎn)生一定的影響，因此設(shè)計中應(yīng)烤爐自然風雅對風機的影響。（進、出風井井口標高差在15

39、0m以上或進出井井口標高相同但井深在400m以上時，應(yīng)計算礦井自然風壓）</p><p><b>　　ho=ΔpgH</b></p><p>　　Δp—進風井筒與出風井筒空氣平均密度差，kg/m3見表8.1</p><p><b>　　H—井筒深度，m0</b></p><p><b>　

40、　空氣平均濃度8.1</b></p><p>　　冬季ho=ΔpgH=0.08×9.8×350=274.4Pa</p><p>　　夏季ho=ΔpgH=0.04×9.8×350=137.2Pa</p><p><b>　　2）風阻</b></p><p>　　通風記得工

41、作風阻，由下式計算：</p><p>　　Rf易=hf易/q2f=498.01÷37.25=13.37NS2/m8</p><p>　　Rf難=hf難/q2f=1049.58÷46.3= 22.67NS2/m8</p><p><b>　　通風機工作風量</b></p><p>　　考慮到外部漏風，通

42、過主要通風機的風量QF必須大于通過風井的風量，</p><p><b>　　對于抽出式</b></p><p><b>　　Qf=1.05Q</b></p><p>　　式中：Qf——主要通風機工作風量；</p><p>　　Q—— 礦井所需總風量；</p><p>　　1.

43、05——漏風系數(shù)。</p><p>　　困難時期風量的確定。</p><p><b>　　計算礦井風量:</b></p><p>　　容易時期：Qf=1.05×37.25×60=2346.8 m3/min</p><p>　　困難時期：Qf=1.05×46.3×60=2916.9

44、m3/min</p><p><b>　　（2）通風機的選擇</b></p><p>　　首先根據(jù)Qr, hrs易和hrs難在風機特性曲線上初選能滿足要求且通風機效率不小于0.6的通風機（目前，高效風機一般都應(yīng)高于0.7），實際風壓不高于最高風壓90%</p><p>　　經(jīng)過比較，根據(jù)礦井總阻力和礦井總風量，確定XX型軸流式風機作礦井主要通風

45、機。算選通風機的特性曲線見圖4-8所示；</p><p>　　表8.2XX型軸流式風機參數(shù)表</p><p>　　XX軸流式風機裝置特性曲線取下圖</p><p><b>　?。?）電機選型</b></p><p>　　按通風容易時期和困難時期分別計算出通風機的軸功率Nso,即電動機的軸功率。</p>&l

46、t;p>　　N局=QfH局/1000η=39.11×498.01÷1000÷0.65=29.97KW</p><p>　　N難=QfH難/1000η=48.62×1049.58÷1000÷0.7=72.89KW</p><p>　　若N局/N難≥0.6，可只選一臺電動機，否則要兩臺。</p><p>

47、<b>　　電動機的功率為</b></p><p>　　Ne=N難Ke/（ηeηtr）</p><p>　　其中 Ke—電動機容量備用系數(shù)，取1.1—1.2:；</p><p>　　ηe—電動機效率，取0.9-0.94（大型電動機取較高值）</p><p>　　ηtr—傳動效率，電動機與通風機直連時，取1；皮帶傳動時，為

48、5,。</p><p><b>　　通風容易時期</b></p><p>　　Ne=N局Ke/（ηeηtr）=29.97×1.2÷0.94÷1=38.26KW</p><p><b>　　通風困難時期</b></p><p>　　Ne=N難Ke/（ηeηtr）=72.8

49、9×1.2÷0.94÷1=82.22KW</p><p>　　所以：N易/N難≤38.26÷82.22=0.46</p><p>　　因此需要選兩臺電動機，電動機的功率，取Ke=1.2，ηe=0.92，ηtr=1，得</p><p>　　Nε=82.22KW</p><p>　　第五章概算礦井通風費用&

50、lt;/p><p>　　礦井通風費用是通風設(shè)計和管理的重要經(jīng)濟指標，一般用噸煤通風成本，即礦井每產(chǎn)一噸煤的通風總費用表示。它包括噸煤通風電費和通風設(shè)備折舊費、材料消耗費、工作人員工資、專用通風巷道折舊與維護費、儀表購置和維修費等其他通風費用。</p><p><b>　　1、噸煤通風電費</b></p><p>　　噸煤通風電費為主要通風機年耗電費

51、及井下輔助通風機、局部通風機電費之和除以年產(chǎn)量。可用下式計算：</p><p>　　Wo=（E+EA）*D/T=118.8÷90=1.32 元/噸煤</p><p>　　式中 Wo——噸煤通風電費，元/t</p><p>　　E——主要通風機年耗電量， kW?h/a；</p><p>　　EA——局部通風機和輔助通風機的年耗

52、電量 ，kW?h/a；</p><p>　　D——電價 ，元/ kW?h ；</p><p>　　二、其它噸煤通風費用</p><p><b>　　1、 設(shè)備折舊費</b></p><p>　　通風設(shè)備折舊費與設(shè)備數(shù)量、成本及服務(wù)年限有關(guān)， </p><p>　　噸煤通風設(shè)備折舊費W1用下式計算：

53、</p><p>　　W1= G1+G2/T=0.0192+0.025=0.0442元/噸煤</p><p>　　設(shè)備費 運轉(zhuǎn)及安裝費 總計 基本設(shè)資折舊費</p><p>　?。℅1） 大修理折舊費</p><p>　　（G2） 基本投資折舊費 </p><p><b>　　2、 材料消耗費</b

54、></p><p>　　噸煤通風材料消耗費W2按下式計算：</p><p>　　W2= C/T=0.54 </p><p>　　式中 C——通風材料消耗總費用（包括各種通風構(gòu)筑物的材料費、通風機和電動機潤滑油料費等），元/a。</p><p>　　3、 通風工作人員工資費</p><p

55、>　　噸煤通風工作人員工資費用W3按下式計算：</p><p>　　W3= A/T=0.31 </p><p>　　式中 A——礦井通風工作人員每年工資總額，元/a。</p><p>　　4、 專為通風服務(wù)的井巷工程折舊費和維護費</p><p>　　折算至噸煤的費用為W4

56、(元/t)。</p><p>　　5、 通風儀表購置費和維修費</p><p>　　噸煤通風儀表購置費和維修費為W5(元/t)。</p><p>　　噸煤通風成本（W）按下式計算：</p><p>　　W=W0+W1+W2+W3+W4+W5 =1.32+0.0442+0.54+0.31+0.48+0.64= 3.33 元/t</p&g

57、t;<p><b>　　通風系統(tǒng)評價</b></p><p>　　本礦采用兩翼對角抽出式通風,設(shè)計風井在整個服務(wù)年限內(nèi)通風阻力較小,風機運轉(zhuǎn)平穩(wěn),通風都比較容易,噸煤通風成本低,比較經(jīng)濟,所選用的軸流式風機效率高,電耗少,用風機反轉(zhuǎn)反風安全可靠.每個采區(qū)工作面都有獨立的通風系統(tǒng),通風系統(tǒng)較為簡單.</p><p>　　通風安全設(shè)施:主要有風門、調(diào)節(jié)風窗、