通風(fēng)與安全課程設(shè)計---礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目:礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　助學(xué)院校: </p><p>　　自考助學(xué)專業(yè): 采礦工程 </p><p>　　姓 名: </p&

2、gt;<p>　　自考助學(xué)學(xué)號: </p><p>　　成 績: </p><p>　　指導(dǎo)教師簽名: </p><p>　　2O14年10月25日</p><p><b>　　目錄</b></p&g

3、t;<p><b>　　前 言1</b></p><p>　　第一章 礦井概況2</p><p>　　1.1 礦井概況2</p><p>　　1.2 巷道尺寸及支護情況2</p><p>　　第二章 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇3</p><p>　　第三章 礦井總風(fēng)量計算與分配

4、4</p><p>　　3.1礦井需風(fēng)量的計算原則4</p><p>　　3.2礦井需風(fēng)量的計算方法4</p><p>　　第四章 礦井通風(fēng)阻力的計算9</p><p>　　4.1 礦井通風(fēng)阻力計算的原則9</p><p>　　4.2礦井通風(fēng)阻力計算的方法9</p><p>　　4.3

5、礦井通風(fēng)容易及困難時期通風(fēng)示意圖9</p><p>　　第五章 礦井通風(fēng)設(shè)備選型11</p><p>　　5.1選型原則11</p><p>　　5.2主要通風(fēng)機的選擇11</p><p>　　5.3選擇電動機12</p><p><b>　　結(jié)束語13</b></p>

6、<p><b>　　參考文獻14</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　本設(shè)計是針對于煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)進行的設(shè)計，內(nèi)容涉及較多，設(shè)計時間較短，對于我來說，設(shè)計的過程是一個學(xué)習(xí)的過程，更是一個把所有知識與實踐相結(jié)合的一個過程。再此設(shè)計過程中，通過查閱資料和在老師的幫助下對所學(xué)有了較為全面的認(rèn)識和了解，其中以

7、前的礦井開拓設(shè)計也為本次設(shè)計打下了一個良好的基礎(chǔ)。同時涉及的參考文獻較多，由于參考資料層次不齊，難免存在一些錯誤，還望大家見諒。根據(jù)設(shè)計大綱所要求內(nèi)容，將設(shè)計分為六章，內(nèi)容主要有三部分，第一部分主要介紹煤田概況從而合理的對煤田進行劃分，內(nèi)容涉及第一章。二到四章為設(shè)計的第二部分，也是本次設(shè)計的核心內(nèi)容，主要是對礦井的開拓和通風(fēng)系統(tǒng)進行合理設(shè)計，選擇合理的通風(fēng)方式和方法，并計算出容易時期和困難時期的風(fēng)阻，最后選擇出適合的風(fēng)機和對通風(fēng)費用進行

8、概算。第五章介紹了礦用設(shè)備的選擇。</p><p>　　由于時間緊迫，加之所學(xué)知識有限，本設(shè)計中難免有錯誤和不妥之處，歡迎大家批評指正。</p><p><b>　　第一章 礦井概況</b></p><p><b>　　1.1 礦井概況</b></p><p>　　礦井位于平原地區(qū)，井田長7200米

9、，雙翼開采，每翼長3600米。設(shè)計年產(chǎn)量60萬噸，礦井第一水平服務(wù)年限為23年。礦井采用豎井主要石門開拓，在煤層底板開圍巖平巷，其開拓系統(tǒng)如圖 1，已擬定采用兩翼對角式通風(fēng)，在NO7，NO8兩區(qū)中央上部邊界開回風(fēng)井，其采區(qū)劃分見圖 2。采區(qū)巷道布置見圖 3，每個采區(qū)共有上層工作面2個，下層工作面2個，工作日產(chǎn)量均為500噸，全礦同時有4個工作面生產(chǎn)即能滿足要求。備用工作面2個。井下同時工作的最多人數(shù)為380人。該礦為單一煤層，煤層厚4m

10、，傾角25°，低瓦斯礦井，相對瓦斯涌出量為3.06m3 /t，煤塵有爆炸危險性。</p><p>　　1.2 巷道尺寸及支護情況</p><p>　　表2-1 巷道尺寸、支護表</p><p>　　第二章 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇</p><p>　　礦井開拓采用立井開拓方式，礦井通風(fēng)采用兩翼對角式通風(fēng)方式。礦井主要進風(fēng)井為位于井田中央的

11、副井，總回風(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)No.5、No.6上部邊界中央，形成兩翼對角式通風(fēng)系統(tǒng)。</p><p>　　1．采區(qū)工作面通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流從地面經(jīng)副井（1~2）進入井下，經(jīng)井底車場(2)、主要運輸石門(2~3、3~4)、主要運輸大巷（4~5）、采區(qū)下部車場（5）、運輸上山（5~6、6~7）、區(qū)段運輸順槽（7~8）、上層采煤工作面（10~11）。清洗工作面后，污風(fēng)經(jīng)區(qū)段回風(fēng)平巷（13

12、~14）、回風(fēng)石門（14~15）、主要回風(fēng)巷道（15~16）回風(fēng)井（16~17）排入大氣。</p><p>　　2．備用工作面通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流從地面經(jīng)副井（1~2）進入井下，經(jīng)井底車場(2)、主要運輸石門(2~3、3~4)、主要運輸大巷（4~5）、采區(qū)下部車場（5）、運輸上山（5~6、6~7）、區(qū)段運輸順槽（7~8）、上層采煤工作面（10~11）。清洗工作面后，污風(fēng)經(jīng)區(qū)段回風(fēng)平巷（13~14）、回風(fēng)石門（14~

13、15）、主要回風(fēng)巷道（15~16）回風(fēng)井（16~17）排入大氣。</p><p>　　3．火藥庫通風(fēng)系統(tǒng)：</p><p>　　新鮮風(fēng)流從地面經(jīng)副井（1~2）進入井下，經(jīng)井底車場(2)、主要運輸石門(2~3)、火藥庫、軌道上山、回風(fēng)石門（14~15）、主要回風(fēng)巷道（15~16）回風(fēng)井（16~17）排入大氣。</p><p>　　4．掘進工作面通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流從地面

14、經(jīng)副井（1~2）進入井下，經(jīng)井底車場(2)、主要運輸石門(2~3、3~4)、主要運輸大巷（4~5）、采區(qū)下部車場（5）、運輸上山（5~6）、掘進工作面。清洗工作面后，污風(fēng)流入軌道上山、回風(fēng)石門（14~15）、主要回風(fēng)巷道（15~16）回風(fēng)井（16~17）排入大氣。</p><p>　　第三章 礦井總風(fēng)量計算與分配</p><p>　　3.1礦井需風(fēng)量的計算原則</p><

15、;p>　　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、硐室和其他用風(fēng)地點的實際最大需風(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。</p><p>　　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4立方米。</p><p>　　2．按該用風(fēng)地點風(fēng)流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害氣體濃度、風(fēng)速以及溫度等都符合《規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定分別計算，取其最大

16、值。</p><p>　　3.2礦井需風(fēng)量的計算方法</p><p>　　礦井需風(fēng)量按以下方法計算，并取其中最大值。</p><p>　　1．按進下同時工作的最多人數(shù)計算</p><p><b>　　Q礦=4NK</b></p><p>　　=4×120×1.10</p&

17、gt;<p>　　=528m3/min</p><p>　　式中Q礦——礦井總需風(fēng)量，m3/min</p><p>　　N——井下同時工作的最多人數(shù)，人；</p><p>　　4——礦井通風(fēng)系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和分配不均等因素。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)

18、量T≧0.90Mt/a時取大值。</p><p>　　2．按采煤、掘進、硐室等處實際需風(fēng)量計算</p><p>　　1）采煤工作面需風(fēng)量計算</p><p>　　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。</p><p>　?。?）按瓦斯（二氧化碳）涌出量計算：</p><p>　　根據(jù)礦井總產(chǎn)量算出礦井

19、每分鐘產(chǎn)煤量為：1.71t，瓦斯絕對涌出量為：1.73×8=13.84 m3/min</p><p>　　Q采=100Q瓦K瓦</p><p>　　=100×13.84×1.6</p><p>　　=2214.4m3/min</p><p>　　式中Q采——采煤工作需要風(fēng)量，m3/min；</p>

20、<p>　　Q瓦——采煤工作面瓦斯（二氧化碳）絕對涌出量，m3/min；</p><p>　　K瓦——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。</p><p>　?。?）按工作面進風(fēng)流溫度計算；采煤工作面應(yīng)有

21、良好的氣候條件，其進風(fēng)流溫度可根據(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1的要求</p><p>　　表3-1采煤工作面空氣溫度與風(fēng)速對應(yīng)表</p><p>　　采煤工作面的需風(fēng)量按下式計算：</p><p>　　Q采=60v采S采K采，m3/min</p><p>　　=60×1.0×8.14×1.2&

22、lt;/p><p>　　=586.08 m3/min</p><p>　　式中v采——采煤工作面適宜風(fēng)速，m/s</p><p>　　S采——采煤工作面平均有效斷面積，㎡，按最大和最小控頂有效斷面積的平均值計算；</p><p>　　K采——采煤工作面長度風(fēng)最系數(shù)，按表3-2先取</p><p>　　表3-2 采煤工作面

23、長度風(fēng)量系數(shù)表</p><p>　?。?）按炸藥使用量計算：</p><p>　　Q采=25A采，m3/min</p><p><b>　　=25×10</b></p><p>　　=250 m3/min</p><p>　　式中25——每使用1kg炸藥的供風(fēng)量，m3/min</p

24、><p>　　A采——采煤工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg</p><p>　?。?）按工作人員數(shù)量計算：</p><p>　　Q采=4n采，m3/min</p><p>　　=4×26=104 m3/min</p><p>　　式中4——每人每分鐘供給的最低風(fēng)量，m3/min</p><

25、p>　　n采——采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，人。</p><p><b>　　（5）按風(fēng)速驗算：</b></p><p>　　按最低風(fēng)速驗算各個采煤工作面的最小風(fēng)量：</p><p>　　Q采≧60×0.25S采，m3/min</p><p>　　=60×0.25×8.14</

26、p><p>　　=122.1m3/min</p><p>　　按最高風(fēng)速驗算各個采煤工作面的最大風(fēng)量：</p><p>　　Q采≦60×4S采，m3/min</p><p>　　=60×4×8.14</p><p>　　=1953.6 m3/min</p><p>　　

27、2）掘進工作面需風(fēng)量計算</p><p>　　煤巷、半煤巖巷和巖巷掘進工作面的需風(fēng)量，應(yīng)按下列因素分別計算，取其最大值。</p><p>　?。?）按瓦斯（二氧化碳）涌出量計算：</p><p>　　Q掘=100Q瓦K瓦</p><p>　　=100×0.42×1.5</p><p>　　=60 m

28、3/min</p><p>　?。?）按炸藥量使用最計算：</p><p>　　Q掘=25A掘，m3/min</p><p><b>　　=25×10</b></p><p>　　=250 m3/min</p><p>　?。?）按局部通風(fēng)機吸風(fēng)量計算：</p><p

29、>　　Q掘=Q通IK通，m3/min</p><p>　　=200×1×1.2</p><p>　　=240 m3/min</p><p>　　式中Q通——掘進工作面局部通風(fēng)機額定風(fēng)量（表3），</p><p>　　I——掘進工作面同時運轉(zhuǎn)的局部通風(fēng)機臺數(shù)，臺：</p><p>　　K通——防

30、止局部通風(fēng)機吸循球風(fēng)的風(fēng)量備用系數(shù)，一般取1.2~1.3,進風(fēng)巷中無瓦斯涌出時取1.2，有瓦斯涌出時取1.3。</p><p>　　表3-3 局部通風(fēng)機額定風(fēng)量Q通</p><p>　?。?）按工作人員數(shù)量計算：</p><p>　　Q掘=4n掘，m3/min</p><p><b>　　=4×10</b>&l

31、t;/p><p>　　=40 m3/min</p><p>　　（5）按風(fēng)速進行驗算；</p><p>　　巖巷掘進工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足：</p><p>　　60×0.15×S掘≦Q掘≦60×4×S掘 </p><p>　　由上式得43.2 m3/min≦Q掘≦1152 m3/min

32、</p><p>　　煤巷、半煤巖巷掘進工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足：</p><p>　　60×0.25×S掘≦Q掘≦60×4×S掘 </p><p>　　=72 m3/min≦Q掘≦1152 m3/min</p><p>　　根據(jù)上面的計算掘進工作面的風(fēng)量應(yīng)取其最大值。</p><p>

33、;　　Q掘=250 m3/min</p><p>　　72 m3/min≦Q掘≦1152 m3/min</p><p>　　所以，Q掘=250 m3/min符合上述要求。</p><p><b>　　3）硐室需風(fēng)量</b></p><p>　　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。</p>&

34、lt;p>　?。?）井下爆破材料庫</p><p>　　按經(jīng)驗值計算，小型礦井一般80~100m3/min，大型礦井一般100~150m3/min。</p><p><b>　　（2）充電硐室</b></p><p>　　通常充電硐室的供風(fēng)量不得小于100m3/min。</p><p><b>　　（3）

35、機電硐室</b></p><p>　　采區(qū)小型機電硐室，可按經(jīng)驗值確定風(fēng)量，一般為60~80m3/min。</p><p>　　表3-4 機電硐室發(fā)熱系數(shù)表</p><p>　?。?）其它巷道需風(fēng)量計算</p><p>　　新建礦井，其他用風(fēng)巷道的總風(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。</p&

36、gt;<p>　　（5）礦井總風(fēng)量計算；</p><p>　　=(2214.4×2+250×4+285+82.5) ×1.1</p><p>　　=6375.9 m3/min。</p><p>　　通過計算所得；礦井總風(fēng)量為6375.9 m3/min</p><p>　　第四章 礦井通風(fēng)阻力的計算&

37、lt;/p><p>　　4.1 礦井通風(fēng)阻力計算的原則</p><p>　　1．如果礦井服務(wù)年限不長（10~20年），選擇達到設(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），只計算前15~25年通風(fēng)容易和困難兩個時期的通風(fēng)阻力。為此，必須先給出這兩個時期的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖。</p><p>　　2．通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個時期總阻力的計算

38、，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。</p><p>　　3．礦井通風(fēng)總阻力不應(yīng)超過2940Pa</p><p>　　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

39、力的10%計算；擴建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計算</p><p>　　4.2礦井通風(fēng)阻力計算的方法</p><p>　　沿礦井通風(fēng)容易和困難兩個時期通風(fēng)阻力最大的風(fēng)路（入不敷出 風(fēng)井口到風(fēng)硐之前），分別用下式計算各段井巷的磨擦阻力；</p><p>　　將各段井巷的磨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

40、力。即</p><p>　　4.3礦井通風(fēng)容易及困難時期通風(fēng)示意圖</p><p>　　圖4-6 礦井容易時期節(jié)點系統(tǒng)圖</p><p>　　4-7 礦井困難時期節(jié)點系統(tǒng)圖</p><p>　　第五章 礦井通風(fēng)設(shè)備選型</p><p><b>　　5.1選型原則</b></p>&l

41、t;p>　　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。</p><p>　　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)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)牟情況，分期選擇電動機動。</p><p>　　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

42、，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%。</p><p>　　4．進、出井井口的高差在150m以上，或進、出風(fēng)井口標(biāo)高相同，但井深400米以上時，宜計算礦井的自然風(fēng)壓。</p><p>　　5.2主要通風(fēng)機的選擇</p><p><b>　　一、選型依據(jù)</b></p>

43、;<p>　　礦井需要風(fēng)量：Q=56m3/s</p><p>　　礦井需要風(fēng)壓：容易hmin=2877.76Pa；困難hmax=3614.72Pa</p><p>　　二、風(fēng)機選型參數(shù)計算</p><p><b>　　1.風(fēng)機的計算風(fēng)壓</b></p><p>　　hFmin=hmin+hT+hs=2877

44、.76+0+100=2977.76Pa</p><p>　　hFmax=hmax+hT+hs=3614.72+0+100=3714.72Pa</p><p>　　hs——通風(fēng)設(shè)備阻力，一般為100～200Pa，風(fēng)機工況點風(fēng)量與所選風(fēng)機風(fēng)量相差懸殊時取下限，否則取上限。</p><p>　　hT——礦井自然風(fēng)壓，hT=H(γ1-γ2)，H為入風(fēng)口與出風(fēng)口的高差(m)，

45、γ1和γ2分別為入風(fēng)井和出風(fēng)井的空氣容重(kg/m3)。</p><p><b>　　2.風(fēng)機的計算風(fēng)量</b></p><p>　　QF=Ks.Q=1.05×56=58.8（m3/s）</p><p>　　Ks——礦井外部漏風(fēng)系數(shù)，專用通風(fēng)井取1.05。</p><p><b>　　3.風(fēng)機的選擇&

46、lt;/b></p><p>　　選用FBCDZ-6-No19C防爆軸流對旋式通風(fēng)機兩臺，一臺工作，一臺備用。配用電機為YBFe355M1-6，額定功率Pe=2×185kW，電壓U=380V，額定轉(zhuǎn)速n=980r/min，風(fēng)量Q=35～82m3/s，風(fēng)壓P=1000～4850Pa。</p><p>　　根據(jù)以上計算煤礦選用4臺同等能力的主要通風(fēng)機投入運行，其型號為FBCDZ

47、-6-No19C，主要技術(shù)參數(shù)為：功率2×185KW，風(fēng)量Q=35-82m3/s，風(fēng)壓1000-4850Pa,主要通風(fēng)機能滿足以上所計算參數(shù)。</p><p><b>　　5.3選擇電動機</b></p><p>　　1.初期和后期風(fēng)機的軸功率分別為 </p><p>　　2.電動機的輸出功率為</p><p>

48、;　　式中 傳動效率，直聯(lián)傳動，取</p><p>　　所選風(fēng)機功率為2×185kW，可滿足要求。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　在兩個星期的課程設(shè)計過程中，讓我不僅從中學(xué)到了很多新的知識，更讓我對所學(xué)的專業(yè)知識做了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和總結(jié)，并且能夠運用已經(jīng)學(xué)過的知識來解決設(shè)計中出現(xiàn)的問題。通過指導(dǎo)教師

49、的指導(dǎo)，讓我掌握了礦井通風(fēng)設(shè)計的基本步驟，也能夠熟練的使用工具書來解決設(shè)計中出現(xiàn)的問題，更能使自己對設(shè)計進行比較周全的考慮。</p><p>　　本設(shè)計涉及內(nèi)容多，任務(wù)繁重，在設(shè)計中多次與老師、同學(xué)交流和討論，采納了老師和同學(xué)的建議，多次計算和核算，最終確定設(shè)計方案。在設(shè)計過程中對一些內(nèi)容進行了反復(fù)的修改。在短短的兩個星期時間內(nèi)，由于時間急迫，設(shè)計圖紙不能盡善盡美，可能有很多地方做得不夠細(xì)致、美觀。</p&

50、gt;<p>　　在本設(shè)計的制作中，我一直都細(xì)心的編寫說明書的每一部分，嚴(yán)格按照設(shè)計要求來進行設(shè)計，對于計算就更加嚴(yán)格計算每一個數(shù)據(jù)，對于每一部分設(shè)計自己都親手完成。經(jīng)過兩個星期的努力，我順利完成了煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計圖和說明書。</p><p>　　最后，感謝老師的耐心的指導(dǎo)和熱情的幫助。由于本人水平有限，設(shè)計不能盡善盡美，還望在使用中多多參詳。</p><p><b&g

51、t;　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 張國樞.通風(fēng)安全學(xué).第一版徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000</p><p>　　[2] 趙以蕙.礦井通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié).徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1990</p><p>　　[3] 沈陽煤.礦設(shè)計研究院.礦井巷道通風(fēng)摩擦阻力系數(shù)表（試行），1985</p><p>　　[4]