張壘 礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院礦山安全課程設(shè)計(jì)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 礦山安全設(shè)計(jì)報(bào)告 姓 名： 張 壘 學(xué) 號(hào)： 1010120110 專(zhuān)業(yè)年級(jí)： 消防工程2010 班 級(jí)：消防工程2010班 指導(dǎo)教師： 譚 波 職 稱(chēng)： 講 師 起止日期： 2013 年 12 月 8 日 至 2013 年 12 月 15 日中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專(zhuān)業(yè)年級(jí) 消防工程2010 班級(jí) 消防工程2010班 學(xué)號(hào) 1010120110 學(xué)生姓名 張 壘 任務(wù)下達(dá)日期：2013 年 12 月 8日課程設(shè)計(jì)日期：2013 年

2、12 月 8 日至 2013 年 12 月 15 日課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：（1）礦井總需風(fēng)量估算要求：按照礦井實(shí)際情況計(jì)算通風(fēng)困難時(shí)期、通風(fēng)容易時(shí)期的礦井需風(fēng)量（2）礦井通風(fēng)總阻力估算（通風(fēng)困難時(shí)期、通風(fēng)容易時(shí)期）要求：根據(jù)需風(fēng)量分配巷道風(fēng)量，計(jì)算最大阻力路線的通風(fēng)阻力。考慮自然風(fēng)壓、計(jì)算礦井等積孔（3）選擇合適主扇要求：從風(fēng)機(jī)庫(kù)中選擇合適的風(fēng)機(jī)。（4）計(jì)算通風(fēng)費(fèi)用要求：按照你們宿舍電價(jià)計(jì)算通風(fēng)日常費(fèi)用。（5）給出通風(fēng)報(bào)表要求：設(shè)計(jì)一張通風(fēng)報(bào)表，將計(jì)算數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)去指導(dǎo)教師簽字：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)評(píng)閱書(shū)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) 成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日學(xué)院意見(jiàn)：

3、簽章： 年 月 日目錄一、礦井需風(fēng)量地點(diǎn)情況.4二、最大阻力線.5三、礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇.6 （一）礦井通風(fēng)系統(tǒng)的作用.6 （二）礦井通風(fēng)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu).6 （三）通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則.7 （四）礦井通風(fēng)系統(tǒng)的類(lèi)型及其適用條件.8 （五） 各類(lèi)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件.9 （六）回采工作面的通風(fēng)系統(tǒng)選擇.11 （七）礦井井下通風(fēng)設(shè)施及構(gòu)筑物布置.13四、礦井風(fēng)量計(jì)算.14 （一）風(fēng)量計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)及原則.14 （二）風(fēng)量計(jì)算.15五、礦井通風(fēng)阻力的計(jì)算.23 （一）摩擦阻力系數(shù).24 （二）摩擦阻力的計(jì)算.27 （三）局部阻力計(jì)算.30 （四）礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算.30 （五）降低通風(fēng)阻力.3

4、1 （六）自然風(fēng)壓.32 （七）礦井等積孔.36六、礦井通風(fēng)設(shè)備的選擇.37 （一）扇風(fēng)機(jī)選型的依據(jù).37 （二）扇風(fēng)機(jī)選擇.38 （三）通風(fēng)設(shè)備選型.39礦井通風(fēng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)某礦井屬低瓦斯礦井，瓦斯含量極低，煤塵具有爆炸性，總含量最大值為0.188 m3/t（16層煤），而煤層的最小殘存瓦斯量為12.5 m3/t。采煤工作面空氣溫度，按1518，工作面平均斷面積為9.5m2 ，機(jī)械化采煤，交接班時(shí)23人。掘進(jìn)面采用機(jī)掘，每班不超過(guò)10人，平均風(fēng)溫約為20。巷道布置圖課堂布置。一、礦井需風(fēng)量地點(diǎn)情況如下：表5.6 礦井用風(fēng)地點(diǎn)計(jì)算表序號(hào)用風(fēng)點(diǎn)數(shù)量一2015備用工作面 1二2014綜采工作面1三

5、掘進(jìn)工作面綜 掘1綜掘1四主排水泵房1五井下爆炸材料發(fā)放硐室1六變電所1小計(jì)七其它巷道用風(fēng)，占上述小計(jì)的5%（容易時(shí)期）其它巷道用風(fēng)，占上述小計(jì)20%（困難時(shí)期）八備用25%合計(jì)二、最大阻力線（從進(jìn)口到地面），根據(jù)巷道類(lèi)型與巷道礦井需風(fēng)量計(jì)算表5.14 東井通風(fēng)阻力計(jì)算表序號(hào)巷道名稱(chēng)支護(hù)形式10-4P（m）L（m）Sm2Qm3/shf Pa1副井砼砌13.0120011.42井底車(chē)場(chǎng)巷道錨噴17.42000.021.23區(qū)段軌道巷錨噴11.1550.09.542014工作面運(yùn)輸巷錨網(wǎng)15.41400.09.552014工作面綜采支架20.0160.08.66工作面回風(fēng)巷錨網(wǎng)15.41200.0

6、9.57中部車(chē)場(chǎng)回風(fēng)巷錨噴9.5600.06.38東回風(fēng)斜井錨噴15.11680.015.2合計(jì)15%局部阻力總計(jì)三、礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇 礦井通風(fēng)系統(tǒng)主要考慮以下因素：依據(jù)井田精確地質(zhì)報(bào)告所提供的開(kāi)采技術(shù)條件；礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力；礦井開(kāi)拓方式和采取布置；采煤年進(jìn)度計(jì)劃圖；礦井巷道斷面圖；礦井各水平服務(wù)年限。（一）礦井通風(fēng)系統(tǒng)的作用從井下采掘作業(yè)要求、礦內(nèi)空氣成分及氣候條件的變化規(guī)律、有毒有害氣體及粉塵的特性和他們對(duì)人體的影響來(lái)看，進(jìn)行通風(fēng)換氣是最有效的途徑。一般情況下，自然通風(fēng)難以持續(xù)、穩(wěn)定、有效的解決上述問(wèn)題，因此，所有礦山必須建立完善的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。在風(fēng)機(jī)動(dòng)力的作用和通風(fēng)設(shè)施的控制下，地表新

7、鮮空氣由進(jìn)風(fēng)井巷進(jìn)入礦井，經(jīng)有關(guān)井巷供給各個(gè)工作面，不斷地去稀釋和沖淡這些有害物質(zhì)，使之達(dá)到無(wú)害程度，污濁空氣經(jīng)回風(fēng)道從回風(fēng)井巷排出地表，這就是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程。它的任務(wù)是：1）保證井下工作面有足夠的氧氣；2）把井下產(chǎn)生的有毒有害氣體及礦塵稀釋到無(wú)害程度并排出礦外；3）給井下工作面創(chuàng)造良好的氣候條件。因此，礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井開(kāi)拓、開(kāi)采系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)通風(fēng)目的和任務(wù)，向井下各作業(yè)地點(diǎn)供給新鮮空氣，排出井下產(chǎn)生的污濁空氣，調(diào)節(jié)井下氣候條件而專(zhuān)門(mén)統(tǒng)籌規(guī)劃、設(shè)計(jì)構(gòu)建的由通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)動(dòng)力和通風(fēng)控制設(shè)施組成的工程體系總稱(chēng)。（二）礦井通風(fēng)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)從系統(tǒng)組成來(lái)看，礦井通風(fēng)系統(tǒng)由通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)動(dòng)

8、力和通風(fēng)控制設(shè)施三大部分有機(jī)構(gòu)成。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)就是由風(fēng)流流經(jīng)的所有井巷構(gòu)成的、相互關(guān)聯(lián)的、復(fù)雜的、網(wǎng)絡(luò)狀的井巷集合體。通風(fēng)動(dòng)力即為礦井風(fēng)流流動(dòng)提供能量的主扇、輔扇、自然壓差等動(dòng)力源組成的動(dòng)力結(jié)構(gòu)體系。通風(fēng)控制設(shè)施就是控制有害漏風(fēng)，并使供入井下的風(fēng)流按生產(chǎn)需求進(jìn)行分配的風(fēng)門(mén)、風(fēng)窗、風(fēng)橋、風(fēng)橋、輔扇、空氣幕、導(dǎo)風(fēng)板等一系列調(diào)節(jié)控制設(shè)施。其中，輔扇具有雙重功能，既屬于通風(fēng)動(dòng)力，又屬于調(diào)控設(shè)施。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，礦井通風(fēng)系統(tǒng)可劃分為三大部分，即進(jìn)風(fēng)部分、回風(fēng)部分和用風(fēng)部分，各部分擔(dān)任著不同的職能。進(jìn)風(fēng)部分把地表新風(fēng)送入用風(fēng)部分供工作面使用，回風(fēng)部分負(fù)責(zé)把用風(fēng)部分產(chǎn)生的污濁風(fēng)排出地表。用風(fēng)部分負(fù)責(zé)調(diào)解和分配進(jìn)

9、風(fēng)部分送入的新鮮空氣，并把工作面產(chǎn)生的炮煙粉塵等有毒有害物質(zhì)稀釋排入回風(fēng)部分，使作業(yè)環(huán)境達(dá)到安全衛(wèi)生的要求6。（三）通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則在設(shè)計(jì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的構(gòu)建方案時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵循技術(shù)效果良好、運(yùn)行安全可靠、基建費(fèi)用和經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低以及便于管理的原則，即：1）系統(tǒng)宏觀構(gòu)建規(guī)劃合理，既有利于通風(fēng)，又與礦井開(kāi)采規(guī)劃、開(kāi)拓方案相輔相成；2）通風(fēng)方式及壓力分布合理，有利于有害氣體和粉塵的排出與控制；3）礦井供風(fēng)量合理，既有一定余量，又不過(guò)大浪費(fèi)；4）通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理，能將生產(chǎn)要求的風(fēng)量送到每一個(gè)工作面，并將工作面用過(guò)的污風(fēng)快捷的排出地表；井巷工程量少，通風(fēng)阻力小，污風(fēng)不串聯(lián)；5）分風(fēng)調(diào)控簡(jiǎn)便易行，分風(fēng)均衡性、

10、穩(wěn)定性、可靠性好，有害漏風(fēng)少，有效風(fēng)量率和風(fēng)速合格率高；6）設(shè)備選型合理，安裝使用簡(jiǎn)便，購(gòu)置費(fèi)低，運(yùn)行效率高；7）通風(fēng)構(gòu)筑物和風(fēng)流調(diào)節(jié)設(shè)施盡量少；8）充分利用一切可用于通風(fēng)的井巷和通道，使專(zhuān)用通風(fēng)井巷工程量最??；9）通風(fēng)動(dòng)力消耗少，通風(fēng)費(fèi)用低；10）適應(yīng)生產(chǎn)變化的能力強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和管理的難度不大，能夠管好、用好。（四）礦井通風(fēng)系統(tǒng)的類(lèi)型及其適用條件按進(jìn)、回風(fēng)井在井田內(nèi)的位置不同，通風(fēng)系統(tǒng)可分為中央式、對(duì)角式、區(qū)域式及混合式。1）中央式進(jìn)、回風(fēng)井均位于井田走向中央。根據(jù)進(jìn)、回風(fēng)井的相對(duì)位置，又分為中央并列式和中央邊界式（中央分列式）。（1）中央并列式進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井大致并列在井田走向的中央，兩井底

11、可以開(kāi)掘到第一水平，也可將回風(fēng)井只掘至回風(fēng)水平。后者一般適用于較小型礦井。（2）中央邊界式進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向中央，回風(fēng)井大致位于井田淺部邊界走向中央、在傾斜方向上兩井相隔一段距離，回風(fēng)井的井底高于進(jìn)風(fēng)井的井底。2）對(duì)角式（1）兩翼對(duì)角式進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向中央，兩個(gè)回風(fēng)井位于井田邊界的兩翼（沿傾斜方向淺部），稱(chēng)為兩翼對(duì)角式。如果只有一個(gè)回風(fēng)井，且進(jìn)、回風(fēng)分別位于井田的兩翼稱(chēng)為單翼對(duì)角式。（2）分區(qū)對(duì)角式進(jìn)風(fēng)井位于井田走向的中央，在各采區(qū)開(kāi)掘一個(gè)回風(fēng)井，無(wú)總回風(fēng)巷。3）區(qū)域式在井田的每一個(gè)生產(chǎn)區(qū)域開(kāi)鑿進(jìn)、回風(fēng)井，分別構(gòu)成獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。4）混合式由上述諸種方式混合組成。例如：中央分列與兩翼

12、對(duì)角混合式，中央并列與兩翼對(duì)角混合式等等。按通風(fēng)機(jī)的工作方式來(lái)劃分，通風(fēng)方式有壓入式、抽出式和壓抽混合式3種， 各自特點(diǎn)如下： 1）抽出式主扇使井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，一旦主扇因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下風(fēng)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）壓入式主扇使井下處于正壓狀態(tài)，當(dāng)主扇停止工作時(shí)，風(fēng)流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加，比較危險(xiǎn)； 3）壓入式通風(fēng)時(shí)，須在礦井總回風(fēng)路線上設(shè)置若干構(gòu)筑物，壓入式通風(fēng)管理工作比較困難，漏風(fēng)較大； 4）在地面小窖塌陷區(qū)分布較廣，并和采區(qū)相溝通的條件下，用抽出式通風(fēng)，會(huì)把小窖積存的有害氣體抽到井下，同時(shí)使通過(guò)主扇的一部分風(fēng)流短路，總進(jìn)風(fēng)量和工作面

13、有效風(fēng)量都會(huì)減少，用壓入式通風(fēng)，則能用一部分回風(fēng)流把小窖塌陷區(qū)的有害氣體帶到地面。 5）如果能夠防止總回風(fēng)路線的漏風(fēng)，則壓入式主扇的規(guī)格尺寸和通風(fēng)電力費(fèi)用都較抽出式實(shí)效； 6）在壓入式通風(fēng)過(guò)渡到深水平抽出時(shí)，有一定的困難，過(guò)渡時(shí)期是新舊水平同時(shí)生產(chǎn)，戰(zhàn)線較長(zhǎng)，有時(shí)還需額外增掘一些井巷工程，使過(guò)渡期限拉的過(guò)長(zhǎng)，用抽出式通風(fēng)，就沒(méi)有這些缺點(diǎn)； 7）用壓抽混合式時(shí)，設(shè)備過(guò)多，管理復(fù)雜，新井設(shè)計(jì)時(shí)一般不考慮用這種方法。（五） 各類(lèi)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件各類(lèi)型礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件如表5.1所示表5.1 各種通風(fēng)方式特性對(duì)比7通風(fēng)方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件中央式中央并列式進(jìn)、回風(fēng)井均布置在中央

14、工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)，地面建筑和供電集中，建井期限較短，便于貫通，初期投資少，出煤快，護(hù)井煤柱較小。礦井反風(fēng)容易，便于管理。風(fēng)流在井下的流動(dòng)路線為折返式，風(fēng)流路線長(zhǎng)，阻力大，井底車(chē)場(chǎng)附近漏風(fēng)大。工業(yè)廣場(chǎng)受主要通風(fēng)機(jī)噪聲的影響和回風(fēng)風(fēng)流的污染嚴(yán)重。適用于煤層傾角大，埋藏深，井田走向長(zhǎng)度小于4Km，瓦斯與自然發(fā)火都不嚴(yán)重的礦井。冶金礦山當(dāng)?shù)V脈走向不太長(zhǎng)，或受地形地質(zhì)條件限制，在兩翼不宜開(kāi)掘風(fēng)井時(shí)使用。中央邊界式通風(fēng)阻力較小，內(nèi)部漏風(fēng)較小。工業(yè)廣場(chǎng)不受主要通風(fēng)機(jī)噪聲的影響及回風(fēng)風(fēng)流的污染。風(fēng)流在井下的流動(dòng)路線為折返式，風(fēng)流線路長(zhǎng)，阻力較大。適用于煤層傾角較小、埋藏較淺，井田走向長(zhǎng)度不大，瓦斯與自然發(fā)火比較嚴(yán)重

15、的礦井?；旌鲜交仫L(fēng)井?dāng)?shù)量較多，通風(fēng)能力大，布置較靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。通風(fēng)設(shè)備較多井田范圍大，地質(zhì)和地面地形復(fù)雜；或產(chǎn)量大，瓦斯突出量大的礦井。對(duì)角式兩翼對(duì)角式風(fēng)流在井下的流動(dòng)線路是直向式，風(fēng)流線路短，阻力小。內(nèi)部漏風(fēng)少。安全出口多，抗災(zāi)能力強(qiáng)。便于風(fēng)量調(diào)節(jié)，礦井風(fēng)壓比較穩(wěn)定。工業(yè)廣場(chǎng)不受回風(fēng)污染和通風(fēng)機(jī)噪聲的危害。井筒安全煤柱壓煤較多，初期投資大，投產(chǎn)較晚。煤層走向大于4Km，井型較大，瓦斯與自然發(fā)火嚴(yán)重的礦井；或低瓦斯礦井，煤層走向較長(zhǎng)，產(chǎn)量較大的礦井。分區(qū)對(duì)角式每個(gè)采區(qū)有獨(dú)立的通風(fēng)路線，互不影響，便于調(diào)節(jié)風(fēng)量，安全出口多，抗災(zāi)能力強(qiáng)，建井工期短，初期投資少，出煤快。占用設(shè)備多，管理分散，礦井反

16、風(fēng)困難。煤層埋藏淺，或因地表高低起伏較大，無(wú)法開(kāi)掘總回風(fēng)巷。區(qū)域式既可改善通風(fēng)條件，又能利用風(fēng)井準(zhǔn)備采區(qū)，縮減建井工期。風(fēng)流線路短，阻力小。漏風(fēng)少，網(wǎng)路簡(jiǎn)單，風(fēng)流易于控制，便于主要通風(fēng)機(jī)的選擇。通風(fēng)設(shè)備多，管理分散。井田面積大，儲(chǔ)量豐富或瓦斯含量大的大型礦井。通風(fēng)系統(tǒng)選擇主要考慮因素分為自然因素和經(jīng)濟(jì)因素。自然因素包括煤層賦存狀態(tài)、埋藏深度、沖積層厚度、礦井瓦斯等級(jí)、煤層爆炸性、煤層自然發(fā)火性、礦井地形條件、井田尺寸及礦井年生產(chǎn)能力等。經(jīng)濟(jì)因素包括井巷工程量大、通風(fēng)運(yùn)營(yíng)費(fèi)、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、維修和管理?xiàng)l件等。所以，本設(shè)計(jì)選用中央并列抽出式通風(fēng)方式。礦井通風(fēng)系統(tǒng)采用分區(qū)通風(fēng)。初期，投產(chǎn)東井區(qū)，采用中央并

17、列抽出式通風(fēng)方式，東主、副斜井進(jìn)風(fēng)，東回風(fēng)斜井回風(fēng)，風(fēng)井位于工業(yè)場(chǎng)地的南側(cè)。后期，西井區(qū)投產(chǎn)，構(gòu)成獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，亦采用中央并列抽出式通風(fēng)方式，西主、副斜井進(jìn)風(fēng)，西回風(fēng)斜井回風(fēng)，風(fēng)井亦位于工業(yè)場(chǎng)地的南側(cè)。再后期，分別在礦井南部24I線2422孔附近設(shè)一回風(fēng)立井，服務(wù)于三、四分（采）區(qū)；另外，在五、六分（采）區(qū)的中部，背斜的兩翼分設(shè)一對(duì)進(jìn)、回風(fēng)斜井，服務(wù)于五、六分（采）區(qū)，形成分區(qū)式通風(fēng)。（六）回采工作面的通風(fēng)系統(tǒng)選擇 工作面通風(fēng)方式是由進(jìn)、回風(fēng)巷與工作面的相對(duì)位置確定的。工作面的通風(fēng)方式有以下幾種： 1）U 型通風(fēng)。U 型后退式，在我國(guó)使用比較普遍。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，巷道施工維修量小，工作面漏

18、風(fēng)小，風(fēng)流穩(wěn)定，易于管理；缺點(diǎn)是上隅角瓦斯容易超限，工作面進(jìn)、回風(fēng)巷要提前掘進(jìn)，維護(hù)工作量大。適用于低瓦斯礦井。U 型前進(jìn)式的維護(hù)工作量小，不存在采掘工作面串聯(lián)通風(fēng)問(wèn)題，在巷旁支護(hù)好、漏風(fēng)不大時(shí)，有一定優(yōu)越性，采空區(qū)瓦斯不涌向工作面，而流向回風(fēng)平巷。其缺點(diǎn)是采空區(qū)漏風(fēng)不易管理，且需沿空護(hù)巷。改種通風(fēng)系統(tǒng)適用于推進(jìn)距離短，低瓦斯、自然傾向性弱的煤層。2）Z 型通風(fēng)。采用Z型后退式通風(fēng)系統(tǒng)的工作面的采空區(qū)瓦斯不會(huì)涌入工作面，而是涌向回風(fēng)巷，工作面采空區(qū)回風(fēng)側(cè)能用鉆孔抽放瓦斯，但進(jìn)風(fēng)側(cè)不能抽放瓦斯。采用Z型前進(jìn)式通風(fēng)系統(tǒng)的工作面的進(jìn)風(fēng)側(cè)沿采空區(qū)可以抽放瓦斯，采空區(qū)的瓦斯易涌向工作面，特別是上隅角，回

19、風(fēng)側(cè)不能抽放瓦斯。Z 型通風(fēng)系統(tǒng)的采空區(qū)漏風(fēng)，前期掘進(jìn)巷道工程量小，風(fēng)流比較穩(wěn)定，介于采用U型后退式和U型前進(jìn)式之間，但需沿空支護(hù)巷道和控制經(jīng)過(guò)采空區(qū)的漏風(fēng)，其難度較大。3）H 型通風(fēng)。H 型后退式通風(fēng)系統(tǒng)，工作面風(fēng)量大，采空區(qū)瓦斯不涌向工作面，氣象條件好，增加了工作面安全出口，工作面機(jī)電設(shè)備都在新鮮風(fēng)流巷道中，通風(fēng)阻力小，在采空區(qū)的回風(fēng)巷道中可抽放瓦斯，易于控制上隅角的瓦斯。缺點(diǎn)是沿空護(hù)巷困難，由于有附加巷道，可能影響通風(fēng)的穩(wěn)定性，管理復(fù)雜。在工作面和采空區(qū)的瓦斯涌出量都較大，在入風(fēng)側(cè)和回風(fēng)側(cè)都需增加風(fēng)量以稀釋整個(gè)工作面的瓦斯時(shí)，可考慮采用H型通風(fēng)系統(tǒng)。4）Y 型通風(fēng)。Y 型通風(fēng)系統(tǒng)，在U

20、型通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)一條尾巷，改變了采空區(qū)瓦斯在上隅角處的流動(dòng)方向，使回風(fēng)道風(fēng)量加大，上隅角及回風(fēng)道的瓦斯不易超限，并可在上部進(jìn)風(fēng)道內(nèi)抽放瓦斯。但需沿空護(hù)巷并做邊界回風(fēng)上山。在國(guó)內(nèi)外高瓦斯礦井中廣泛應(yīng)用。5）W 型通風(fēng)。W 型后退式通風(fēng)系統(tǒng)，用于高瓦斯的長(zhǎng)工作面或雙工作面。該系統(tǒng)的進(jìn)、回風(fēng)平巷都布置在煤體中。當(dāng)由中間及下部平巷進(jìn)風(fēng)，上部平巷回風(fēng)時(shí)，上、下段工作面均為上行式通風(fēng)，但上段工作面的風(fēng)速高，對(duì)防塵不利，上隅角瓦斯可能會(huì)超限，所以在瓦斯涌出量很大時(shí)，常采用上、下平巷進(jìn)風(fēng)，中間平巷進(jìn)風(fēng)，中間平巷回風(fēng)的W型通風(fēng)系統(tǒng)；或者反之，采用由中間巷進(jìn)風(fēng)，上下平巷回風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)以增加風(fēng)量，提高產(chǎn)量。在

21、中間巷內(nèi)布置抽瓦斯鉆孔時(shí)，抽放孔由于處于抽放區(qū)域的中心，因而抽放率比采用U型通風(fēng)系統(tǒng)的工作面提高50%。W 型前進(jìn)式通風(fēng)系統(tǒng)，較后退式可緩和采、掘緊張關(guān)系，但巷道均維護(hù)在采空區(qū)內(nèi)，不易保證巷道有足夠的斷面積，巷道維護(hù)困難，且漏風(fēng)大，采空區(qū)涌出的瓦斯量也較大7。根據(jù)本礦實(shí)際條件考慮，采煤工作面采用U型后退式上行通風(fēng)。（七）礦井井下通風(fēng)設(shè)施及構(gòu)筑物布置 為保證風(fēng)流按擬定路線流動(dòng)，必須在巷道設(shè)置相應(yīng)的通風(fēng)構(gòu)筑物以用于引導(dǎo)風(fēng)流、截?cái)囡L(fēng)流或控制風(fēng)流8。根據(jù)用途的不同，通風(fēng)構(gòu)筑物分類(lèi)如表5.2所示。 表5.2 通風(fēng)構(gòu)筑物分類(lèi)名稱(chēng)用途及要求截?cái)囡L(fēng)流風(fēng)門(mén)用于行人、行車(chē)道中截?cái)囡L(fēng)流。避免在彎道和傾斜巷道中設(shè)置，

22、結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，漏風(fēng)少，關(guān)門(mén)方向傾向80-85風(fēng)門(mén)應(yīng)迎風(fēng)開(kāi)啟，門(mén)前后5米內(nèi)支架完好，門(mén)墻厚不小于0.45米，四周掏槽深0.2-0.3米。擋風(fēng)墻截?cái)囡L(fēng)流或防止瓦斯自采掘區(qū)向工作面擴(kuò)散，將較長(zhǎng)的巷道隔開(kāi)一邊進(jìn)風(fēng)一邊回風(fēng)。風(fēng)簾臨時(shí)局部遮斷風(fēng)流。通過(guò)風(fēng)流風(fēng)橋?qū)⒔徊娴男迈r風(fēng)流和污濁風(fēng)流隔開(kāi)。調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)通過(guò)增加局部阻力來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，多設(shè)置在回風(fēng)巷中。測(cè)風(fēng)站測(cè)礦井各處的進(jìn)風(fēng)量和回風(fēng)量。1）通風(fēng)設(shè)施為保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證各用風(fēng)地點(diǎn)的配風(fēng)量，設(shè)計(jì)中考慮了風(fēng)門(mén)、調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)等通風(fēng)設(shè)施；對(duì)廢棄巷道應(yīng)按煤礦安全規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行密閉。同時(shí)，為了保證礦井出現(xiàn)災(zāi)害時(shí)能實(shí)現(xiàn)有控制反風(fēng)，設(shè)計(jì)考慮了反風(fēng)系統(tǒng)所需要的反風(fēng)風(fēng)門(mén)。2）防止

23、漏風(fēng)措施為減少礦井漏風(fēng)，本設(shè)計(jì)考慮了以下措施： 各類(lèi)風(fēng)門(mén)均采用雙道風(fēng)門(mén)； 煤倉(cāng)和溜煤眼要求不放空； 配設(shè)專(zhuān)門(mén)的通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)設(shè)施管理維護(hù)人員； 回采工作面停采后應(yīng)按要求進(jìn)行密閉，盡量提高采空區(qū)的密實(shí)程度，有效阻止采空區(qū)漏風(fēng)；同時(shí)，生產(chǎn)中應(yīng)加強(qiáng)地面塌陷區(qū)的回填及井上下通風(fēng)系統(tǒng)的管理和監(jiān)測(cè)，以有效控制漏風(fēng)。3）降低風(fēng)阻措施優(yōu)化井巷支護(hù)形式，改善巷道維護(hù)狀況，要求采用先進(jìn)的施工技術(shù)，降低巷道摩擦阻力系數(shù)，設(shè)計(jì)中盡量縮短風(fēng)路長(zhǎng)度，巷道斷面選擇在保證巷道風(fēng)速為經(jīng)濟(jì)風(fēng)速的前提下適當(dāng)加大，同時(shí)應(yīng)及時(shí)清除巷道中的廢棄物，保持井巷暢通。4）反風(fēng)方式及反風(fēng)設(shè)施礦井的反風(fēng)一般是在礦井發(fā)生火災(zāi)時(shí)進(jìn)行。礦井反風(fēng)方式分全

24、礦井反風(fēng)和工作面局部反風(fēng)。全礦井反風(fēng)是指在井下發(fā)生重大火災(zāi)時(shí)，通過(guò)主扇風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)配合反風(fēng)裝置進(jìn)行反風(fēng)，利用其壓力實(shí)現(xiàn)風(fēng)流自回風(fēng)井進(jìn)入，自進(jìn)風(fēng)井排出的情況。工作面局部反風(fēng)是工作面局部發(fā)生火情，利用順槽與采區(qū)巷道之間的聯(lián)絡(luò)巷等處的風(fēng)門(mén)等通風(fēng)設(shè)施實(shí)現(xiàn)局部反風(fēng)。工作面的風(fēng)流自原工作面回風(fēng)順槽進(jìn)入，自原工作面進(jìn)風(fēng)順槽排出的情況，旨在減少火災(zāi)對(duì)工作面的影響。此外，設(shè)計(jì)對(duì)井下各種風(fēng)門(mén)采用遙測(cè)監(jiān)控，對(duì)雙道風(fēng)門(mén)采用機(jī)械聯(lián)鎖，即一道風(fēng)門(mén)打開(kāi)，另一道風(fēng)門(mén)必須關(guān)閉，當(dāng)打開(kāi)的風(fēng)門(mén)處于未關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，不能打開(kāi)另一道風(fēng)門(mén)。四、礦井風(fēng)量計(jì)算 （一）風(fēng)量計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)及原則 1）風(fēng)量計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)供給煤礦井下任何工作面用風(fēng)地點(diǎn)的新鮮風(fēng)量，

25、必須依照下述各種條件進(jìn)行計(jì)算，并取其最大值，作為該工作用風(fēng)地點(diǎn)的供風(fēng)量。 （1）按該用風(fēng)地點(diǎn)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算，每人每分鐘供給風(fēng)量不得少于 4 m。 （2）按該用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)流中瓦斯、二氧化碳、氫氣和其他有害氣體濃度，風(fēng)速以及溫度等都符合煤礦安全規(guī)程的有關(guān)各項(xiàng)規(guī)定要求分別計(jì)算，取其最大值。2）風(fēng)量計(jì)算的原則無(wú)論礦井或采區(qū)的供風(fēng)量，均按該地區(qū)各個(gè)實(shí)際用風(fēng)地點(diǎn)，按照風(fēng)量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，分別計(jì)算出各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)的實(shí)際最大需風(fēng)量，從而求出該地區(qū)的風(fēng)量總和，再考慮一定的備用風(fēng)量系數(shù)后，作為該地區(qū)的供風(fēng)量。即“由里往外”的計(jì)算原則，由采掘工作面、硐室和其它用風(fēng)地點(diǎn)計(jì)算出各個(gè)采區(qū)風(fēng)量，最后求出全礦井總風(fēng)量。（二）

26、風(fēng)量計(jì)算 1）定義需風(fēng)量:為用風(fēng)地點(diǎn)供給人員呼吸、稀釋和排出有害氣體、礦塵和創(chuàng)造良好氣候條件所需要的風(fēng)量。 2）礦井風(fēng)量計(jì)算方法 （1）礦井風(fēng)量計(jì)算的基礎(chǔ)資料 新井設(shè)計(jì)、生產(chǎn)礦井的改、擴(kuò)建和新水平延深時(shí)的采、掘工作面、硐室和其他用風(fēng)地點(diǎn)的配置數(shù)量、工程設(shè)計(jì)、平面布置圖和地質(zhì)說(shuō)明書(shū)。 礦井采、掘工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)資料。瓦斯涌出量可按煤層瓦斯含量預(yù)測(cè)資料、瓦斯來(lái)源和開(kāi)采條件等因素進(jìn)行計(jì)算；或按礦井實(shí)際瓦斯涌出量和瓦斯梯度進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)設(shè)計(jì)新井瓦斯資料不足時(shí)，也可參照鄰近生產(chǎn)礦井的瓦斯資料進(jìn)行計(jì)算。 采、掘工作面和通風(fēng)巷道風(fēng)流溫度預(yù)測(cè)資料。按礦井當(dāng)?shù)氐臍鉁?、地溫、井下機(jī)械設(shè)備等熱源、其他熱源和巖石的

27、熱物理性能，計(jì)算井下各通風(fēng)巷道和采、掘工作面的風(fēng)流溫度。 每個(gè)機(jī)械硐室的裝機(jī)容量和運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)總功率、爆破材料庫(kù)的空間總?cè)莘e和充電硐室中蓄電池機(jī)車(chē)同時(shí)充電的臺(tái)數(shù)和噸數(shù)。 （2）礦井需風(fēng)量的計(jì)算方法 采煤工作面需風(fēng)量的計(jì)算采煤工作面的風(fēng)量應(yīng)按下列因素分別計(jì)算，取其最大值。a按瓦斯涌出量按式（5.1）計(jì)算（5.1）式中 Qfi 第個(gè)采煤工作面需要風(fēng)量，m3/min qgfi 第個(gè)采煤工作面瓦斯平均絕對(duì)涌出量，m3/min?？筛鶕?jù)該采煤工作面的煤層埋藏條件、地質(zhì)條件、開(kāi)采方法、頂板管理、瓦斯含量、瓦斯來(lái)源等因素進(jìn)行計(jì)算。抽放礦井的瓦斯涌出量，應(yīng)扣除瓦斯抽放量進(jìn)行計(jì)算。生產(chǎn)礦井可按條件相似的工作面推算

28、；kgfi第個(gè)采煤工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，它是該工作面瓦斯絕對(duì)涌出量的最大值與平均值之比。生產(chǎn)礦井可根據(jù)各個(gè)工作面正常生產(chǎn)條件時(shí)，在整個(gè)工作面開(kāi)采期間，均勻間隔的選取不少于5個(gè)晝夜，進(jìn)行觀測(cè)，得出5個(gè)比值，取其最大值。通常根據(jù)采煤方法可按表5.3選取：表5.3 各種采煤工作面瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)采煤方法kgfi機(jī)采工作面炮采工作面水采工作面1.21.61.42.02.03.0當(dāng)采煤工作面有其他有害氣體涌出時(shí)，也可按有害氣體涌出量和不均勻系數(shù)，使其稀釋到煤礦安全規(guī)程規(guī)定的最高允許濃度計(jì)算之。b按工作面進(jìn)風(fēng)流溫度計(jì)算采煤工作面應(yīng)有良好的氣候條件。進(jìn)風(fēng)流溫度可根據(jù)風(fēng)流溫度預(yù)測(cè)方

29、法進(jìn)行計(jì)算。其氣溫與風(fēng)速應(yīng)符合表5.4的規(guī)定：采煤工作面的需要風(fēng)量按式(5.2)計(jì)算 (5.2)式中 vfi第i個(gè)采煤工作面的風(fēng)速，從表5.4中選取，m/s；Sfi 第個(gè)采煤工作面的平均有效斷面，按最大和最小控頂有效斷面的平均值計(jì)算，m2；klfi 第個(gè)工作面的長(zhǎng)度系數(shù)。可按表5.5選取。表5.4 采煤工作面空氣溫度與風(fēng)速對(duì)應(yīng)表采煤工作面進(jìn)風(fēng)流氣溫（）采煤工作面風(fēng)速（m/s）1515181820202323260.30.50.50.80.81.01.01.51.51.8表5.5 采煤工作面長(zhǎng)度風(fēng)量系數(shù)表采煤工作面長(zhǎng)度(m)工作面長(zhǎng)度風(fēng)量系數(shù)(klfi)1800.80.91.01.11.21.3

30、01.40c按使用炸藥量計(jì)算按每公斤炸藥爆破后稀釋炮煙所需的新鮮風(fēng)量為500m3計(jì)算： (5.3)式中 Afi第個(gè)采煤工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg； 爆破后稀釋炮煙的通風(fēng)時(shí)間，min，一般取2030min。d按工作人員數(shù)量計(jì)算按每人每分鐘應(yīng)供給4m3新鮮風(fēng)量計(jì)算： (5.4)式中 nfi 第i個(gè)采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，人。e按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算按煤礦安全規(guī)程規(guī)定的最低風(fēng)速，以式(5.5)驗(yàn)算最小風(fēng)量：(5.5)綜采和綜放工作面的最小風(fēng)量應(yīng)按式(5.6)驗(yàn)算： (5.6)按煤礦安全規(guī)程規(guī)定的最高風(fēng)速，以式(5.7)驗(yàn)算最大風(fēng)量： (5.7)式中Sfi第i個(gè)采煤工作面的平均有效斷面積，m2

31、。 掘進(jìn)工作面需風(fēng)量計(jì)算煤巷、半煤巖巷和巖巷掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量，應(yīng)按下列因素分別計(jì)算，取其最大值：a按瓦斯涌出量計(jì)算 (5.8)式中 Qdi第i個(gè)掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量，m3/min；qgdi第i個(gè)掘進(jìn)工作面的平均絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min。按該工作面煤層的地質(zhì)條件、瓦斯含量和掘進(jìn)方法等因素進(jìn)行計(jì)算，抽放礦井的瓦斯涌出量，應(yīng)扣除瓦斯抽放量。生產(chǎn)礦井可按條件相似的掘進(jìn)工作面來(lái)推算之。 kgdi第i個(gè)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，其含義和觀察計(jì)算方法與采煤工作面的瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)相似。通常，機(jī)掘工作面取kgdi1.52.0。炮掘工作面取kgdi1.82.5。當(dāng)有其他有害氣體時(shí)，

32、應(yīng)根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定的允許濃度按上式計(jì)算的原則計(jì)算所需風(fēng)量。b按炸藥量計(jì)算按每公斤炸藥爆破后稀釋炮煙所需的新鮮風(fēng)量為500m3計(jì)算： (5.9)式中 Adi第i個(gè)掘進(jìn)工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg； t爆破后稀釋炮煙的通風(fēng)時(shí)間，min，一般取2030min。本礦掘進(jìn)工作面一次爆破的最大炸藥量為8.0kg，c按工作人員數(shù)量計(jì)算(5.10)式中 ndi第i個(gè)掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，人。d按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算按煤礦安全規(guī)程規(guī)定的最低風(fēng)速，驗(yàn)算最小風(fēng)量：無(wú)瓦斯涌出的巖巷：(5.11)有瓦斯涌出的巖巷，半煤巖巷和煤巷： (5.12)按煤礦安全規(guī)程規(guī)定的最高風(fēng)速，驗(yàn)算最大風(fēng)量： (5.13)式中

33、Sdi第i個(gè)掘進(jìn)工作面巷道的凈斷面積，m2。 硐室需風(fēng)量計(jì)算煤礦安全規(guī)程規(guī)定：第一百三十條 井下爆炸材料庫(kù)必須有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，回風(fēng)風(fēng)流必須直接引入礦井的總回風(fēng)巷或主要回風(fēng)巷中。新建礦井采用對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，投產(chǎn)初期可利用采區(qū)巖石上山或用不燃性材料支護(hù)和不燃性背板背嚴(yán)的煤層上山作爆炸材料庫(kù)的回風(fēng)巷。必須保證爆炸材料庫(kù)每小時(shí)能有其總?cè)莘e4倍的風(fēng)量。第一百三十一條 井下充電室必須有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，回風(fēng)風(fēng)流應(yīng)引入回風(fēng)巷。井下充電室，在同一時(shí)間內(nèi)，5t及其以下的電機(jī)車(chē)充電電池的數(shù)量不超過(guò)3組、5t以上的電機(jī)車(chē)充電電池的數(shù)量不超過(guò)1組時(shí)，可不采用獨(dú)立的風(fēng)流通風(fēng)，但必須在新鮮風(fēng)流中。井下充電室風(fēng)流中以及局

34、部積聚處的氫氣濃度，不得超過(guò)0.5%。第一百三十二條 井下機(jī)電設(shè)備硐室應(yīng)當(dāng)設(shè)在進(jìn)風(fēng)風(fēng)流中；該硐室采用擴(kuò)散通風(fēng)的，其深度不得超過(guò)6m、入口寬度不得小于1.5m，并且無(wú)瓦斯涌出。井下個(gè)別機(jī)電設(shè)備設(shè)在回風(fēng)流中的，必須安裝甲烷傳感器并具備甲烷超限斷電功能。采區(qū)變電所必須有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)3。各個(gè)獨(dú)立通風(fēng)硐室的供風(fēng)量，應(yīng)根據(jù)不同類(lèi)型的硐室分別進(jìn)行計(jì)算。a機(jī)電硐室：發(fā)熱量大的機(jī)電硐室，按硐室中運(yùn)行的機(jī)電設(shè)備發(fā)熱量進(jìn)行計(jì)算：(5.14)式中 Qri 第i個(gè)機(jī)電硐室的需風(fēng)量，m3/min； W機(jī)電硐室中運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)(或變壓器)總功率(按全年中最大值計(jì)算)，kw； 機(jī)電硐室的發(fā)熱系數(shù)，可根據(jù)實(shí)際考察由機(jī)電硐室內(nèi)機(jī)

35、械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的實(shí)際熱量轉(zhuǎn)換為相當(dāng)于電器設(shè)備容量作無(wú)用功的系數(shù)確定，也可按表5.6選取； 空氣密度，一般取1.2kg/m3； Cp空氣的定壓比熱，一般可取Cp1.0006kJ/(kg.K)。 t機(jī)電硐室進(jìn)、回風(fēng)流的溫度差，K。表5.6 機(jī)電硐室發(fā)熱系數(shù)()表機(jī)電硐室名稱(chēng)空氣壓縮機(jī)房水泵房變電所、絞車(chē)房發(fā)熱系數(shù)0.150.180.010.030.020.04b爆破材料庫(kù)按庫(kù)內(nèi)空氣每小時(shí)更換四次計(jì)算：(5.15)式中 V庫(kù)房容積，m3。c充電硐室按其回風(fēng)流中氫氣體積濃度不大于0.5計(jì)算：(5.16)式中 qrhi第i個(gè)充電硐室在充電時(shí)產(chǎn)生的氫氣量，m3/min，但充電硐室的供風(fēng)量不得小于100m3/

36、min。 其他用風(fēng)巷道的需風(fēng)量計(jì)算其他用風(fēng)巷道的需風(fēng)量，應(yīng)根據(jù)瓦斯涌出量和風(fēng)速分別進(jìn)行計(jì)算，采用其最大值。a按瓦斯涌出量計(jì)算 采區(qū)內(nèi)的其他用風(fēng)巷道(5.17) 采區(qū)外的其他用風(fēng)巷道(5.18)式中 Qei 第i個(gè)其他用風(fēng)巷道的瓦斯絕對(duì)涌出量，m3/min；kgei 第i個(gè)其他用風(fēng)巷道瓦斯涌出不均勻的風(fēng)量備用系數(shù)，一般kgei 可取1.11.3。b按風(fēng)速驗(yàn)算一般巷道(5.19)有架線機(jī)車(chē)行走的巷道(5.20)式中 Sei 第i個(gè)其他用風(fēng)井巷凈斷面積，m2。 礦井總需風(fēng)量計(jì)算：礦井所需總風(fēng)量Qm是礦井井下各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)需風(fēng)量之和，并考慮漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻等的備用風(fēng)量系數(shù)，按式(5.21)進(jìn)行計(jì)算：(5

37、.21)式中 Qm礦井所需總風(fēng)量，m3/min；Qmfi各采煤工作面和備用工作面所需風(fēng)量之和，m3/min； Qmdi各掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量之和，m3/min； Qmri各硐室所需風(fēng)量之和，m3/min； Qmei其他用風(fēng)巷道所需風(fēng)量之和，m3/min； km礦井內(nèi)部漏風(fēng)和調(diào)風(fēng)不均勻等因素的備用風(fēng)量系數(shù)。通常可取1.151.25。五、礦井通風(fēng)阻力的計(jì)算當(dāng)空氣沿井巷運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的粘滯性和慣性以及井巷壁面等對(duì)風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用而形成通風(fēng)阻力，它是造成風(fēng)流能量損失的原因。礦井通風(fēng)阻力分為沿程阻力和局部阻力。風(fēng)流在井巷中做沿程流動(dòng)時(shí)，由于流體層間的摩擦和流體與井巷壁面之間的摩擦所形成的阻力稱(chēng)為沿程

38、阻力；在風(fēng)流運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于井巷斷面、方向變化以及分岔或匯合等原因，是均與流動(dòng)在局部地區(qū)受到影響而破壞，從而引起風(fēng)流速度場(chǎng)分布變化和產(chǎn)生渦流等，造成風(fēng)流的能量損失的阻力稱(chēng)之為局部阻力。摩擦阻力一般占礦井通風(fēng)阻力的90%左右，它是選擇扇風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)。 （一）摩擦阻力系數(shù)1）井筒、暗井及遛道 （1）無(wú)任何裝備的光滑混凝土和鋼筋混凝土井筒 值如表5.7； （2）磚和混凝土磚砌的無(wú)任何裝備的井筒 值按表中值增大一倍；（3）裝備的井筒、井壁用混凝土、鋼筋混凝土混凝土磚及轉(zhuǎn)砌碹的104值為 343490；（4）支護(hù)的暗井和遛道 值如表5.8。2）水平巷道3) 綜采面的值采用支撐式液壓支架時(shí)，104值為

39、300420Ns2/m4； 采用掩護(hù)式液壓支架時(shí)，104值為 220330Ns2/m4；采用支撐掩護(hù)式液壓支架時(shí)，104值為 320350Ns2/m4 。表5.7 不同斷面井筒的 值井筒直徑井筒斷面平滑的混凝土104不平滑的混凝土104412.633.339.2519.631.437.2628.331.437.2738.529.435.3850.329.435.3表5.8 支護(hù)的暗井和遛道 值井筒特征斷面（m2）104人行格間有平臺(tái)的溜道9460.6有人行格間的溜道 1.95 196.0 下放煤的溜道 1.8156.8 表5.9 裸體巷道值井巷壁的特征104順走向在煤層里開(kāi)掘的巷道 58.8

40、交叉走向在巖層里開(kāi)掘的巷道68.78.4 巷壁和底板粗糙程度相同的巷道58.878.4 以上三種巷道在底板阻塞的情況下98147 表5.10 砌碹巷道 值 砌碹類(lèi)別104混凝土砌碹、外抹灰漿29.439.2 磚砌碹、外面抹灰漿 24.529.4 表5.11 工字梁拱形和梯形支架巷道 值金屬梁尺寸d0（mm）支架縱口徑 =L /d0時(shí)的104值按斷面校正23456斷面(m2)校正系數(shù)100107.8147.0176.4205.8245.031.08120127.4166.6205.8245.0294.041.00140137.2186.2225.4284.2284.260.91160147.02

41、05.8254.8313.6392.080.88180156.8225.4294.0382.2431.2100.84表5.12 金屬橫梁和幫柱混合支護(hù)巷道 值邊柱厚度d0（mm）支架縱口徑 =L /d0時(shí)的104值按斷面校正23456斷面m2校正系數(shù)400156.8176.4205.8215.6235.224681.081.000.910.88500166.6196.0215.6245.0264.6100.84表5.13 錨噴巷道 值 （沈陽(yáng)煤礦設(shè)計(jì)研究院）序號(hào)支護(hù)形式及巷道種類(lèi)巷道成形狀態(tài)（mm）1041軌道平巷光面爆破15083.4103.02軌道斜巷光面爆破15093.2120.63通過(guò)

42、風(fēng)行人巷（無(wú)軌道、臺(tái)階）光面爆破15074.597.14通過(guò)風(fēng)行人巷（無(wú)軌道、有臺(tái)階）光面爆破15084.3109.85膠帶運(yùn)輸機(jī)巷光面爆破150118.7174.6（二）摩擦阻力的計(jì)算 1）礦井通風(fēng)點(diǎn)阻力計(jì)算原則 （1）礦井總阻力不應(yīng)超過(guò) 2940Pa； （2）礦井井巷的局部阻力，新建礦井(包括擴(kuò)建礦井獨(dú)立通風(fēng)的擴(kuò)建區(qū))宜按井巷摩擦阻力的10計(jì)算，擴(kuò)建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計(jì)算7。 2） 摩擦阻力計(jì)算公式（5.24）（5.25）（5.26） （5.27）式中 hf 摩擦阻力，Pa；無(wú)因次系數(shù)（沿程阻力系數(shù)、達(dá)西系數(shù)），其值通過(guò)實(shí)驗(yàn)求；L風(fēng)道長(zhǎng)度，m；d風(fēng)道當(dāng)量直徑，m；空氣密度，kg/

43、m；v斷面平均風(fēng)速，m/s；P斷面周長(zhǎng)，m；S斷面面積，m2；摩擦阻力系數(shù)，kg/m；Q空氣流量，m/s；Rf巷道的摩擦風(fēng)阻，kg/m7。礦井中大多數(shù)通風(fēng)巷風(fēng)流的 Re值進(jìn)入阻力平方區(qū)，的值只與相對(duì)粗糙度有關(guān)，對(duì)于幾何尺寸和支護(hù)已定型的井巷，可視為值一定。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的密度=1.2kg/m，公式（5.26）成立。把、L、U、S歸結(jié)為一個(gè)參數(shù) Rf，得出公式（5.27）。根據(jù)不同井筒或巷道的不同支護(hù)形式，可確定104 ，再有公式求各風(fēng)道的hf求和即得到礦井總的摩擦阻力，如表5.14與5.15所示。表5.15 東風(fēng)井通風(fēng)困難時(shí)期阻力計(jì)算表序號(hào)巷道名稱(chēng)支護(hù)形式10-4P（m）L（m）Sm2Qm3

44、/shf Pa1東主斜井砼砌5013.01275.811.440.0759.52東副斜井砼砌5013.960.013.470.08.43東副斜井錨噴11013.9140.012.970.048.84東副斜井錨噴11013.988.012.970.030.75東副斜井錨噴11013.9164.012.967.052.46東副斜井錨噴11013.9174.012.949.029.77東副斜井錨噴11013.9312.012.937.030.48東副斜井錨噴11013.9412.012.929.024.69井底車(chē)場(chǎng)巷道錨噴11017.490.021.219.00.6010井底車(chē)場(chǎng)巷道錨噴11017.

45、4110.021.225.01.4011井底車(chē)場(chǎng)巷道錨噴11013.7120.013.240.012.612區(qū)段軌道巷錨噴11011.1350.08.617.019.313工作面運(yùn)輸巷錨桿16015.440.014.817.00.9014工作面運(yùn)輸巷錨桿16015.43200.014.812.035.01512205工作面綜采支架50020.0220.08.620.0140.816工作面回風(fēng)巷錨桿16015.43200.014.820.097.317中部車(chē)場(chǎng)回風(fēng)巷錨噴1109.560.06.327.018.318東回風(fēng)斜井錨噴9515.1168.015.255.020.819東回風(fēng)斜井錨噴95

46、15.120.015.276.04.720東回風(fēng)斜井錨噴9515.1240.015.279.061.421東回風(fēng)斜井錨噴9515.1240.015.281.064.522東回風(fēng)斜井錨噴9515.1550.015.2110.0272.823東回風(fēng)斜井砼砌5015.160.015.7110.014.2合計(jì)1749.110%的局部阻力174.91總計(jì)1924.01（三）局部阻力計(jì)算 井巷的一些局部地點(diǎn)，如井巷突然擴(kuò)大或縮小、轉(zhuǎn)彎、交叉以及堆積物或遇礦車(chē)等，由于風(fēng)流速度或方向發(fā)生突然變化，導(dǎo)致風(fēng)流本身產(chǎn)生劇 烈的沖擊， 極為紊亂的渦流，從而造成能量損失。造成這種沖擊與渦流的阻力即稱(chēng)局部阻力，由這種阻力

47、所產(chǎn)生的風(fēng)壓損失就叫局部阻力損失。由于井下造成局部損失的地點(diǎn)多，各種情況復(fù)雜多樣，在實(shí)際通風(fēng)中，并不逐個(gè)計(jì)算各個(gè)局部阻力，礦井井巷的局部阻力在新建礦井中一般按占整個(gè)礦井通風(fēng)阻力的 10計(jì)算，擴(kuò)建礦井宜按井巷摩擦阻力的15計(jì)算5。通風(fēng)容易時(shí)：hl10%hf =721.710%=72.17Pa；通風(fēng)困難時(shí)：hl10%hf 1749.110%=174.91Pa。 （四）礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算 總摩擦阻力：hf=hi+hl 通風(fēng)容易時(shí)：hfe=721.7+72.17=793.87Pa; 通風(fēng)困難時(shí)： hfd =1749.1+174.91=1924.01Pa; 兩個(gè)時(shí)期的礦井總摩擦阻力，再乘以1.1（擴(kuò)建礦

48、井乘以1.15）后，得兩個(gè)時(shí)期的礦井總阻力hme及hmd。通風(fēng)容易時(shí)期總阻力：hme=(1.11.15)hfe=1.1793.87=873.26Pa通風(fēng)困難時(shí)期總阻力：hmd=(1.11.15)hfe=1.11924.01=2116.411Pa（五）降低通風(fēng)阻力降低礦井通風(fēng)阻力，對(duì)保證礦井安全生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益都有重要意義，摩擦阻力是礦井通風(fēng)阻力的主要組成部分，因此要以降低井巷摩擦阻力為重點(diǎn)，同時(shí)注意降低某些風(fēng)量大的井巷的局部阻力。1）降低井巷摩擦阻力措施 （1）減小摩擦阻力系數(shù) 在礦井設(shè)計(jì)時(shí)盡量選用 值較小的支護(hù)方式，施工時(shí)要注意保證施工 質(zhì)量，盡可能使井巷壁面平整光滑。砌碹巷道的 值一般只

49、有支架巷道的3040，因此，對(duì)于服務(wù)年限比較長(zhǎng)的主要井巷，應(yīng)盡可能采用砌碹支護(hù)方式。（2）保證有足夠大的井巷斷面 在其它參數(shù)不變時(shí)，井巷斷面擴(kuò)大 33，Rf值可減少50，井巷通過(guò)風(fēng)量一定時(shí)，其通風(fēng)阻力和能耗可較少一半。斷面增大將增加基建投資，但要同時(shí)考慮長(zhǎng)期節(jié)電的經(jīng)濟(jì)效益。（3）選用周長(zhǎng)較小的井巷 在井巷斷面相同的條件下，圓形斷面的周長(zhǎng)最小，拱形斷面次之。因此，立井井筒采用圓形斷面，斜井、石門(mén)、大巷等主要井巷采用拱形斷面 ，次要巷道以及采區(qū)內(nèi)服務(wù)時(shí)間不長(zhǎng)的巷道才采用梯形斷面。（4）減少巷道長(zhǎng)度 因巷道的摩擦阻力和巷道長(zhǎng)度成正比，故在進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和改善通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，在滿足開(kāi)采需要的前提下，要盡

50、可能縮短風(fēng)路的長(zhǎng)度。（5）避免巷道內(nèi)風(fēng)量過(guò)于集中 巷道的摩擦阻力與風(fēng)量的平方成正比，巷道內(nèi)風(fēng)量過(guò)于集中時(shí)，摩擦阻力就會(huì)大大增加。因此，要盡可能使礦井的總進(jìn)風(fēng)早分開(kāi)，使礦井的總回風(fēng)晚匯合。 2）降低局部阻力措施 局部阻力與局部阻力系數(shù)成正比，與斷面的平方成反比。因此，為降低局部阻力，應(yīng)盡量避免井巷斷面的突然擴(kuò)大或突然縮小，斷面大小懸殊的井巷，其連接處斷面應(yīng)逐漸變化。盡可能避免井巷直角拐彎，在拐彎處的內(nèi)側(cè)和外側(cè)要做成圓弧形，有一定的曲率半徑，必要時(shí)可在拐彎處設(shè)置導(dǎo)風(fēng)板。主要巷道內(nèi)不得隨意停放車(chē)輛、堆積木料等，巷內(nèi)堆積物要及時(shí) 清除或排列整齊，盡量減少堵塞井巷斷面7。（六）自然風(fēng)壓 1）自然風(fēng)壓的產(chǎn)

51、生在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，由于進(jìn)風(fēng)井和出風(fēng)井空氣溫度以及地形高差不同，進(jìn)出風(fēng)井空氣柱密度也不同，從而造成進(jìn)出風(fēng)井兩側(cè)空氣柱重量的不同而產(chǎn)生壓差即自然風(fēng)壓。 2）影響自然風(fēng)壓的因素 （1）氣溫 進(jìn)回風(fēng)兩側(cè)空氣柱的氣溫差是造成密度差的重要原因。入風(fēng)流氣溫受地面氣溫影響較大，回風(fēng)流氣溫常年保持穩(wěn)定。在冬季，地面氣溫低，自然風(fēng)壓值大；在夏季，地面氣溫高，自然風(fēng)壓值低，甚至反向。（2）大氣壓力 大氣壓力對(duì)自然風(fēng)壓有一定的影響。同一地點(diǎn)大氣壓力變化幅度不大，對(duì)自然風(fēng)壓影響較??；條件相同的礦井海拔愈高，大氣壓力愈低，自然風(fēng)壓愈?。缓０斡?，大氣壓力愈大，自然風(fēng)壓愈大。 （3）地形和地貌 礦井進(jìn)回風(fēng)井口的標(biāo)高差對(duì)自然風(fēng)壓值有較大的影響。在其它條件相同的條件下，高山地區(qū)自然風(fēng)壓大，平原地區(qū)自然風(fēng)壓小。 （4）相對(duì)濕度和空氣成分 （5）開(kāi)采深度 開(kāi)采深度是影響礦井自然風(fēng)壓的另一主要因素。開(kāi)采深度愈大，自然風(fēng)壓愈大；開(kāi)采深度愈小，自然風(fēng)壓愈小。另外開(kāi)采深度對(duì)自然風(fēng)壓變化趨勢(shì)也有一定影響。對(duì)于淺井、