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1、 課程設計報告（論文） 設計課題： 礦井通風模擬設計 專業(yè)班級： 2009級采礦工程 學生姓名： 指導教師： 設計時間： 2012年6月18日 X X X 學院 呼倫貝爾學院x x技術學院 礦井通風模擬設計 課程設計任務書 姓 名： 專 業(yè)： 煤礦開采技術 班 級： 指導教師： 職 稱： 學生 課程設計題目：礦井通風模擬設計 已知技術參數(shù)和設計要求： 已知礦井自然

2、條件；礦井生產條件；鄰近生產礦井與通風設計有關的經(jīng)驗數(shù)據(jù)或統(tǒng)計資料及風量計算方法；各種技術經(jīng)濟參數(shù)、性能的資料以及有關法規(guī)與政策規(guī)定。要求： （1）將足夠的新鮮空氣有效地送到井下工作場所，保證生產和創(chuàng)造良好的勞動條件； （2）通風系統(tǒng)簡單，風流穩(wěn)定，易于管理，具有抗災能力； （3）發(fā)生事故時，風流易于控制，人員便于撤出； （4）有符合規(guī)定的井下環(huán)境及安全檢測系統(tǒng)或檢測措施； （5）通風系統(tǒng)的基建投資省，營運費用低、綜合經(jīng)濟效益好。 所需儀器設備： 成果驗收形式： 參考文獻： 時間 安排 指導教師： 教研室

3、主任： 2011年11月4日 X x x學院 礦井通風模擬設計 課程設計成績評定表 專業(yè)：煤礦開采技術 班級：09級專科 學號 姓名： 課題名稱 礦井通風模擬設計 設計任務與要求 任務：（1）確定礦井通風系統(tǒng)； （2）礦井風量計算和風量分配 （3）礦井通風阻力計算 （4）選擇通風設備 （5）概算礦井通風費用 要求：（1）將足夠的新鮮空氣有效地送到井下工作場所，保證生產和創(chuàng)造良好的勞動條件； （2）通風系統(tǒng)簡單，風流穩(wěn)定，易于管理，具有抗災能力； （3）發(fā)生事故時，風流易于控制，人員便于撤

4、出； （4）有符合規(guī)定的井下環(huán)境及安全檢測系統(tǒng)或檢測措施； （5）通風系統(tǒng)的基建投資省，營運費用低、綜合經(jīng)濟效益好。 指導教師評語 課程小組評定 評定成績： 課程負責人： 年 月 日 目 錄 第一章礦井通風設計的內 容……………………………………1 二 煤層地質概述………………………………………………………1 三 擬定礦井通風系統(tǒng)…………………………

5、………………………3 四 計算和分配礦井總風量……………………………………………3 五 計算礦井通風總阻力………………………………………………6 六 選擇礦井通風設……………………………………………………9 七 礦井通風費用概算…………………………………………………10 前言 礦井通風設計是礦井設計的重要組成部分，是確保設計礦井安全生產的重要環(huán)節(jié)。礦井通風設計是在礦井開拓、開采設計的基礎上進行的，主要包括礦井通風系統(tǒng)的選擇、礦井總風量和總阻力的計算，礦井主要通風機及其附屬設施的選擇等 1 礦井通風

6、設計內容和要求 1.1 設計的內容 （1) 擬定礦井通風系統(tǒng) （2) 礦井總風量計算和風量分配 （3) 礦井通風阻力計算 （4) 選擇通風設備 （5) 概算礦井通風費用 1.2 設計的要求 （1） 滿足礦井生產安全需要，將足夠的新鮮空氣有效地送到井下各用風地點 （2） 通風系統(tǒng)簡單、安全可靠、風流穩(wěn)定、易于管理，具有較強的抗災能力 （3） 礦井一旦發(fā)生災害事故，風流易于控制，作業(yè)人員便于撤離 （4） 有符合規(guī)定的井下環(huán)境及安全監(jiān)測系統(tǒng)或監(jiān)測措施 （5） 通風系統(tǒng)的基建投資省，運營費用低，綜合經(jīng)濟效果好 2 煤層地質概述 單一煤層，傾角25，煤層厚度4m，采煤工作面絕

7、對瓦斯涌出量3.6m3/min，溫度為20℃，同時工作的最多人數(shù)為24人，掘進工作面瓦斯涌出量9.2m3/min，同時工作人數(shù)為20人。 井田范圍：設計第一水平深度240m，走向長度7200m,雙翼開采，每翼長3600m。 礦井生產任務：設計年產量60萬t,礦井第一水平服務年限為23a。 礦井開拓與開采：用豎井主要石門開拓，在底板開掘巖平巷，其開拓系統(tǒng)如圖1-1所示。擬采用兩翼對角式通風，No7、No8兩采區(qū)中央上部邊界開回風井，其采區(qū)劃分見圖1-2.采區(qū)巷道布置間圖1-3。全礦井有兩個采區(qū)同時生產，分上、下分層開采，共有4個采煤工作面。1個備用工作面。為準備采煤有4條煤巷掘進，采用4臺

8、11kw局部通風機通風，不與采煤工作面串聯(lián)，井下同時工作的最多人數(shù)為380人。有一個大型火藥庫1500m，獨立回風。 井巷尺寸及其支護情況見表1-1。 附表1-1 巷道尺寸及其支護情況 巷道區(qū)段序號 巷道名稱 井巷特征及支護情況 斷面積/m2 計算長度/m 1-2 副井 兩個罐籠，有梯子間，風井直徑D=5m 240 2-3 主要運輸石門 三心拱，混凝土碹，壁面抹漿 9.5 120 3-4 主要運輸石門 三心拱，混凝土碹，壁面抹漿 9.5 80 4-5 主要運輸石門 三心拱，混凝土碹，壁面抹漿 7.0 450

9、 5-6 運輸機上山 梯形水泥棚 7.0 135 6-7 運輸機上山 梯形水泥棚 7.5 135 7-8 運輸機順槽 梯形木支架d=22cm, Δ＝2 5 400 8-9 聯(lián)絡眼 梯形木支架d=18cm, Δ＝4 4.0 30 9-10 上分層順槽 梯形木支架d=22cm, Δ＝2 4.8 80 10-11 采煤工作面 采高2m,控頂距2 ~4m，金屬支架，機組采煤 6.0 110 11-12 上分層順槽 梯形木支架d=22cm, Δ＝2 4.8 80 12-13 聯(lián)絡眼 梯形木支架d=18cm, Δ＝4 4.0

10、30 13-14 回風順槽 梯形木支架d=22cm, Δ＝2 5 400 14-15 回風石門 梯形水泥棚 7.5 30 15-16 主要回風巷 三心拱，混凝土碹，壁面抹漿 7.5 2500 16-17 回風井 混凝土碹（不平滑），回風井直徑D=4m 70 3 擬定礦井通風系統(tǒng) 3.1 礦井通風方法采用抽出式 理由：由于本礦井為高瓦斯礦井。采用抽出式通風，當主要通風機因故障停止運轉時，井下空氣的絕對壓力增高，在短時間內可以抑制采空區(qū)和煤壁瓦斯涌出，有利于安全；抽出式通風礦井在主要進風道無需安設風門，便于運輸、行人，通風管理簡單。 3.2 礦井通

11、風方式采用中央邊界式 理由：中央邊界式通風方式工業(yè)廣場內無主要通風機嘈聲影響，通風阻力較小，安全性好，地面漏風少，有利于瓦斯和自然發(fā)火的管理，而且適應于走向長度不大，煤層傾角較小，埋藏較淺，瓦斯。發(fā)火比較嚴重的礦井。 4 計算和分配礦井總風量 Q礦=（ΣQ采i+ΣQ掘i+ΣQ硐i）K備 式中：ΣQ采i——采煤工作面和各備用工作面所需風量之和，m3/min； ΣQ掘i——掘進工作面所需風量之和，m3/min； ΣQ硐i——硐室所需風量之和，m3/min； K備——礦井通風系統(tǒng)備用系數(shù)，宜取1.15—1.25； 4.1 采煤工

12、作面所需風量 ⑴按瓦斯涌出量計算 Q采=100 Q瓦采 k瓦采 式中：Q采——采煤工作面所需風量，m3/min； Q瓦采——采煤工作面瓦斯絕對涌出量，m3/min； k瓦采——采煤工作面因瓦斯涌出不均勻的備用系數(shù)，通常機采工作面取1.2—1.6；炮采工作面取1.4—2.0；水采工作面取2.0—3.0； Q采=100 3.61.5=540 m3/min； ⑵按工作面進風流溫度計算 Q采=60 V采 S采k采 式中:V采——采煤工作面風速，按其進風流溫度從表1中取，m/s；

13、 S采——采煤工作面有效通風斷面，取最大和最小控頂距時的有效斷面的平均值，m2 k采 ——采煤工作面長度風量系數(shù)，按表2采煤工作面長度風量系數(shù)表中??； 表1 采煤工作面進風流氣溫、風速對應表 采煤工作面進風流氣溫/C 采煤工作面風速/（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 表2 采煤工作面長度風量系數(shù)表 采煤工作面長度/m 工作面長度風量系數(shù) <50 50～80 80～120 120～150 150～1

14、80 >180 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3～1.4 Q采=60161=360 m3/min ⑶按工作人員數(shù)量計算 Q采=4n采 式中： n采 ——采煤工作面同時工作最大人數(shù)，個； Q采=424=96 m3/min ⑷ 按風速進行驗算 Q采≥600.25S采 Q采≤604S采 90 m3/min ≤ Q采 ≤ 1440 m3/min 綜上所述：取其最大值Q采 =540 m3/min 所以：Q采備 =270 m3/min ΣQ采 =4540+270=2430 m3

15、/min 4.2 掘進工作面所需風量 ⑴ 按瓦斯涌出量計算 Q掘=100Q瓦掘k瓦掘 式中：Q掘——掘進工作面的需風量，m3/min； Q瓦掘——掘進工作面的絕對瓦斯涌出量，m3/min； k瓦掘——掘進工作面的瓦斯涌出量不均勻時備用風量系數(shù)，一般可取1.5～2.0； Q掘=1009.21.5=1380 m3/min ⑵ 按工作人員數(shù)量計算 Q掘=4n掘 式中：——掘進工作面同時工作時的最多人數(shù)，個； Q掘=420=80 m3/min ⑶ 按局部通風機吸風量計算 本設計預選型號為BKJ66—11系列局部

16、通風機，參考按瓦斯涌出量計算的結果去Q局=300 m3/min Q掘=41201.3=624 m3/min ⑷ 按風速進行驗算 600.25S掘≤ Q掘 ≤604S掘 54m3/min≤ Q掘 ≤1440 m3/min 綜上所述：取其最大值1380 m3/min ΣQ掘 =41368=5320 m3/min 4.3 硐室所需風量 ⑴ 爆破材料庫所需風量 Q爆破材料庫=4V/60 式中: Q爆破材料庫——井下爆破材料庫所需風量，m3/min； V——井下爆破材料庫的體積，m3； Q爆破材料庫=41500/60=100 m3/min Q中央變電所=120 m3

17、/min Q采區(qū)陪電室=80 m3/min Q軌道上山絞車房=60 m3/min Σ硐= Q爆破材料庫 + Q中央變電所+ Q采區(qū)陪電室+ Q軌道上山絞車房=100+120+80+60=360 m3/min 所以： ∑Q其它=（ΣQ采i+ΣQ掘i+ΣQ硐i）K備 =（2432+5320+360）5%=405.6 m3/min Q礦=（ΣQ采i+ΣQ掘i+ΣQ硐i+∑Q其它）K備 =（2432+5320+360+405.6）1.2=10221.12m3/min 4.4 礦井風量的分配 ∑Q采=Q采-（∑Q掘+ΣQ硐+∑Q其它+∑Q備）=10221.12-（5320+360

18、+270+405.6）=3865.52 m3/min 4.5 計算各采煤工作面應分配的風量 q=∑Q采/(∑T采+1/2∑T備)=3865.52/（1479.45+1/2164.384）=2.48 由于本礦井現(xiàn)有綜采面生產，一個備用綜采工作面。 Q采=qT采=2.481479.45/4=917.259 m3/min Q備=qT備=2.48164.384=407.67 m3/min 5 計算礦井通風總阻力 礦井總風量：3096 m3/min=51.6 m3/s 綜采工作面風量：1128 m3/min=18.8 m3/s 備用綜采工作面風量：564 m3

19、/min=9.4 m3/s 掘進工作面風量：360 m3/min=6 m3/s 中央變電所風量：120 m3/min=2 m3/s 爆破材料庫風量：72 m3/min=1.2 m3/s 采區(qū)配電室風量：72 m3/min=1.2 m3/s 絞車房風量：60 m3/min=1 m3/s 5.1 確定通風困難和容易時期及其阻力最大路線 由于礦井服務年限較長，所以只對上山階段進行礦井通風總阻力計算，上山階段只有兩個采區(qū)且布置相同，礦井達到設計產量后，在開采每個采區(qū)的最上面一個區(qū)段時通風路線最長，風量也比較集中，此時礦井通風阻力最大，即為通風困難時期，最大阻力路線為： 1→2→3→4

20、→5→6→7→8→9→10→11→13→14→15→16→17 當?shù)V井在開采每個采區(qū)最下面一個區(qū)段的工作面時，采區(qū)上山巷道縮短，而且備用工作面和兩個綜掘工作面已轉入新采區(qū)準備，生產采區(qū)風量減少，此時礦井通風阻力最小，即為通風容易時期，最大阻力線路為： 1→2→3→4→5→6→9→10→11→13→16→17 5.2 繪制通風困難和容易時期通風網(wǎng)絡圖 5.3 計算通風困難和容易時期總阻力 分別沿著兩個時期阻力最大的路線用下式計算各短巷道的摩擦阻力，將結果填入附表。 h摩=αLUQ2/S3 式中：α——各巷道的摩擦阻力系數(shù)，Ns2/m4 L——各巷道的長度，m U——

21、各巷道的斷面周長，m，可用U=C(S)1/2 計算。 S——各巷道的斷面積，m2 Q——分配到各巷道的風量，m3/s 然后將各段井巷的摩擦阻力累加起來，求的兩個時期的摩擦總阻力Σ摩難和Σ摩易 ，再乘以考慮局部阻力的系數(shù)，即可得出兩個時期礦井通風阻力。 h阻易=1.15Σ摩易，pa h阻難=1.20Σ摩難，pa 表3 礦井通風困難時期阻力計算表 區(qū)段 巷道名稱 支護形式 α/(Ns2/m4) L/m U/m 1-2 副井 兩個罐籠，有梯子間，風井直徑D=5m 0.0035 240 15 2-3

22、 主要運輸石門 三心拱，混凝土碹，壁面抹漿 0.0030 120 12 3-4 主要運輸石門 三心拱，混凝土碹，壁面抹漿 0.0030 80 12 4-5 主要運輸石門 三心拱，混凝土碹，壁面抹漿 0.0030 450 10 5-6 運輸機上山 梯形水泥棚 0.01 135 11 6-7 運輸機上山 梯形水泥棚 0.01 135 11 7-8 運輸機順槽 梯形木支架d=22cm, Δ＝2 0.0106 400 9.3 8-9 聯(lián)絡眼 梯形木支架d=18cm, Δ＝4 0.0158 30 8 9-10 上分層順

23、槽 梯形木支架d=22cm, Δ＝2 0.0107 80 9 10-11 采煤工作面 采高2m,控頂距2 ~4m，金屬支架，機組采煤 0.03 110 9.5 11-12 上分層順槽 梯形木支架d=22cm, Δ＝2 0.0107 80 9.1 12-13 聯(lián)絡眼 梯形木支架d=18cm, Δ＝4 0.0158 30 26.3 13-14 回風順槽 梯形木支架d=22cm, Δ＝2 0.0107 400 9.3 14-15 回風石門 梯形水泥棚 0.01 30 11 15-16 主要回風巷 三心拱，混凝土碹，壁面抹漿

24、0.003 2500 10.54 16-17 回風井 混凝土碹（不平滑），回風井直徑D=4m 0.0039 70 13.8 續(xù)表3 S/ m2 Q/(m/s) h摩/pa 9.6 85 26.97 9.5 170.35 146.22 9.5 168.68 95.58 7.0 84.34 7.37 7.0 84.34 307.97 7.0 83 298.26 5 41.5 642 4.0 8.5 4.27 4.8 8.5 5.01 6.0 8.5 4.49 4.8 8.5 5.09 5 41

25、.5 548.42 7.5 84.67 56.08 7.5 84.67 1343.31 84.67 1357 h阻=15140.44 =5140.44 pa 5．4 礦井通風等積孔的計算 Amax=1.19Q通/( R難)1/2 =1.19170.352/( 5140.44)1/2 =2.38m2 5.5 風硐阻的力計算：h硐 =200 pa 6 選擇礦井通風設備 6.1 計算主要通風機風量 Q扇=k外Q總 =1.1170.352=171.45 m3/s 6.2 計算主要通風機風壓 h通靜max=h阻max+h自=5140.

26、44+50=5190.44 pa 6.3 初選主要通風機 根據(jù)計算所得的各時期的主要通風機的風壓、風量、工作風阻從通風機特性曲線中選62A14—11No24型（n=1000r/min，葉片數(shù)Z=16）軸流式通風機，其主要技術特性如表4 所示。點并未正好落在通風需插入葉片安裝角度25的風壓特性曲線。 表4 主要通風機主要技術特征表 通風機型號 動輪直徑/m 葉片安裝角/ 轉數(shù)/rmin-1 風壓/pa 風量/ m3/s 效率 輸入功率/kw 62A14—11No24 2.4 25 1000 5190.44 170.35 0.85 1040 6

27、.4 選擇通風機 計算通風機輸入功率 P通入max=h通maxQ通/1000η通=5190170.36／10000.85=1040kw 7 礦井通風費用概算 噸煤通風成本是通風設計和管理的重要指標。統(tǒng)計和分析成本的構成是探索減低成本、提高企業(yè)經(jīng)濟效益必不可少的基礎資料。 7.1 噸煤的通風電費 7.1.1 通風機耗電量 7.1.1.1 主要通風機耗電量E主 ⑴礦井通風困難時期共選一臺主要通風機時，其耗電量為 E=8760P電max/K電η變η纜，kw*h 式中 η變—變壓器效率，可取0.95； η纜—電纜輸電效率，取決于電纜

28、長度和每米電纜耗損，可在0.90-0.95內選取。 ⑵礦井通風困難時期共選兩臺主要通風機時，其耗電量為 E=4380*P電max/K電h變h纜，kw*h 式中符號同前。 7.1.1.2 局部通風機耗電量E局 統(tǒng)計礦井一年井下局部通風機的耗電量。 7.1.2 噸煤通風電費計算 噸煤通風電費W1為 W1=（E主+E局）*D/T 式中 D—每度電的單價，元/kw*h； T—一年內礦井產煤量，t/a。 7.2 通風設備的折舊費 通風設備的折舊費與設備數(shù)量、成本及服務年限有關。 噸煤

29、通風設備折舊費W2為 W2=（G1+G2)/T，元/t 式中 W2—噸煤通風設備折舊費，元/t； G1—基本投資折舊費，元； G2—大修理折舊費，元。 7.3 材料消耗費用 材料消耗費用包括各種通風構筑物的材料費，主要通風機和電動機潤滑油料費用，防塵、防火、隔爆等設施費用。 噸煤材料消耗費用W3為 W3=C/T 式中 C—材料消耗費用，元。 7.4 專為通風服務的井巷工程折舊費和維修費 專為通風服務的井巷工程折舊費和維修費，一般是用專為通風服務的井巷工程建設費和維修費的總和

30、除以井巷工程的服務年限。 噸煤專為通風服務的井巷工程折舊費和維修費W4為 W4=（D1+D2)/AT 式中 D1—專為通風服務的井巷工程建設費，元； D2—專為通風服務的井巷工程維修費，元； A—井巷工程的服務年限，年。 7.5 通風器材和儀表的購置費和維修費 噸煤通風器材和儀表的購置費和維修費W5為 W5=（D3+D4)/T 式中 D3—通風器材和儀表的購置費，元； D4—通風器材和儀表的維修費，元。 7.6 通風區(qū)隊人員工資費用 通風區(qū)隊人員工資費用D6包括通風區(qū)隊人員總工資和獎金。 噸煤工資費用W6為 W6=D5/T 式中 D5—通風區(qū)隊人員工資，元。 7.7 礦井噸煤通風總費用W W=W1+W2+W3+W4+W5+W6，元/t