采礦課程設(shè)計課程設(shè)計

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 河南理工大學(xué) 課 程 設(shè) 計 報 告 課程名稱： 姓 名： 學(xué) 號： 班 級： 摘 要 1、煤層地質(zhì)概況：單一煤層，傾角20°，煤層厚4m，相對瓦斯涌出量為11 m3/t，二氧化碳涌出量很小，煤塵有爆炸危險，涌水量不大。 2、井田范圍：設(shè)計第一水平深度540m，走向長度5110m，雙翼對開，每翼長1555m，傾向長度2000m。 3、礦井生產(chǎn)能力：設(shè)計年產(chǎn)量為120萬/t，礦井第一水平服務(wù)年限為29年。 4、礦井開拓與開采：用立井主要石門

2、開拓，全礦井共劃分4個采區(qū)，共40個工作面，上山部分24個，下山部分16個。上山部分服務(wù)年限29年，下山部分服務(wù)年限20年，在底板開圍巖平巷。擬采用采區(qū)式通風(fēng)，在兩采區(qū)中央上部開回風(fēng)井。在采區(qū)巷道布置中，全礦井有一個采區(qū)生產(chǎn)，工作面機(jī)采，分上、下山開采，共有一個采煤工作面和一個備用工作面，為準(zhǔn)備采煤有2條煤巷掘進(jìn)，采用2臺11Kw局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，不與采煤工作面串聯(lián)。有大型火藥庫一個，獨(dú)立回風(fēng)。 5、井下同時最多人數(shù)為200人，回采工作面的最多人數(shù)為30人，溫度t=18℃；掘進(jìn)工作面最多人數(shù)為15人，掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量為：0.9 m3/min，一次爆破最大炸藥量為8kg 。 選擇

3、任何通風(fēng)系統(tǒng)，都要符合投產(chǎn)較快、出煤較多、安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理等總原則。具體地說，要適應(yīng)以下基本要求： 1）礦井至少要有兩個通地面的安全出口； 2）進(jìn)風(fēng)井口要有利于防洪，不受粉塵等有害氣體污染； 3）北方礦井，冬季井口需裝供暖設(shè)備； 4）總回風(fēng)巷不得作為主要行人道； 5）工業(yè)廣場不得受扇風(fēng)機(jī)的噪音干擾； 6）裝有皮帶機(jī)的井筒不得兼作回風(fēng)井； 7）裝有箕斗的井筒不得作為主要進(jìn)風(fēng)井； 8）可以獨(dú)立通風(fēng)的礦井，盤區(qū)盡可能獨(dú)立通風(fēng)； 9）通風(fēng)系統(tǒng)要為防瓦斯、火、塵、水及高溫創(chuàng)造條件； 10）通風(fēng)系統(tǒng)要有利于深水平式或后期通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展變化。 1.礦井基本概況

4、 1、煤層地質(zhì)概況 單一煤層，傾角20，煤層厚4m，相對瓦斯涌出量為11m3/t,為高瓦斯礦井。煤塵有爆炸危險。 2、井田范圍 設(shè)計第一水平深度-540m，走向長度約5.11Km，傾向約2km，面積約12.44Km2，可采儲量為：5971.2萬t。第二水平設(shè)計參數(shù)略。 3、礦井生產(chǎn)任務(wù)：設(shè)計年產(chǎn)量為1.2Mt，礦井第一水平服務(wù)年限為30a。 4、礦井開拓與開采：用立井單水平上下山開拓，地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單，易采用綜合機(jī)械化一次采全高采煤工藝，單一走向長壁采煤法，用全部跨落法處理采空區(qū)。 第一水平主、副井長度分別為545m、560m。井田分為上下山兩個階段，上山階段的斜長為1200m，下

5、山階段傾長為800m；上山階段劃分為2個采區(qū)，每個采區(qū)的走向長度為3110m，每個采區(qū)劃分為12個區(qū)段，根據(jù)礦井的地質(zhì)條件和煤層條件，礦井采用采區(qū)式通風(fēng)。該礦井屬于高瓦斯礦井，所以上山采用三條上山，分別為運(yùn)輸上山、軌道上山、回風(fēng)上山，均布置與煤層底板巖層中，井下同時工作的最多人數(shù)為200人，工作面的人數(shù)為30人，相對瓦斯涌出量為11m3/t，掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量為：0.9 m3/min。 2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)擬定 2.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)基本要求 選擇任何通風(fēng)系統(tǒng)，都要符合投產(chǎn)快、出煤較多、安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理等原則。具體地說，要適應(yīng)以下

6、基本要求： （1）礦井至少要有兩個通地面的安全出口； （2）進(jìn)風(fēng)井口要有利于防洪、不受粉塵有害集體的污染； （3）北方礦井，井口需裝供暖設(shè)備； （4）總回風(fēng)巷不得作為主要行人道； （5）工業(yè)廣場不得受扇風(fēng)機(jī)的噪音干擾； （6）裝有皮帶機(jī)的井筒不得兼作回風(fēng)井； （7）裝有箕斗的井筒不得兼作為主要進(jìn)風(fēng)井； （8）可以獨(dú)立通風(fēng)的礦井，采區(qū)盡可能獨(dú)立通風(fēng)； （9）通風(fēng)系統(tǒng)要為防瓦斯、火、塵、水及高溫創(chuàng)造條件； （10）通風(fēng)系統(tǒng)要有利于深水平式或后期通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展變化。 2.2 礦井通風(fēng)方式的選擇 采區(qū)式通風(fēng)優(yōu)點(diǎn)：通風(fēng)線路短；各采區(qū)通風(fēng)方便、靈活；風(fēng)阻小?？刹辉O(shè)回風(fēng)大巷。建井可平

7、行施工，建井期短。 采區(qū)式通風(fēng)缺點(diǎn)：風(fēng)井及設(shè)備多，管理分散。 1)選擇通風(fēng)方案的考慮因素 選擇任何通風(fēng)方式都需要符合投產(chǎn)快、出煤較多、安全可靠和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理等原則。選擇礦井通風(fēng)方式時，應(yīng)該考慮以下兩種因素： （1）自然因素：煤層賦存條件、埋藏深度、沖擊層深度、礦井瓦斯等級。 （2）經(jīng)濟(jì)因素：井巷工程量、通風(fēng)運(yùn)行費(fèi)、設(shè)備裝備費(fèi)。 2）礦井通風(fēng)方案 礦井通風(fēng)方式根據(jù)回風(fēng)井的位置的不同，可分為中央并列式、中央分列式、兩翼對角式、采區(qū)式和混合式通風(fēng)中選擇，以下為前四種方案的示意圖。 方案一：中央并列式 風(fēng)井主副井都位于中央工業(yè)廣場上，副井進(jìn)風(fēng)，風(fēng)井回風(fēng)，如圖2.1。 圖

8、2.1 中央并列式通風(fēng)方式 1-主井，2-副井，3-運(yùn)輸大巷，4-回風(fēng)大巷，5-回風(fēng)石門 方案二：中央分列式 兩回風(fēng)井位于井田邊界的兩翼，副井進(jìn)風(fēng)、風(fēng)井回風(fēng)，如圖2.2。 圖2.2 中央分列式通風(fēng)方式 1-主井，2-副井，3-運(yùn)輸大巷，4-回風(fēng)大巷，5-回風(fēng)石門 方案3：兩翼對角式 進(jìn)風(fēng)井位于井田中央，回風(fēng)井設(shè)在井田兩翼的上部邊界，如圖2.3。 圖2.3 兩翼對角式通風(fēng)方式 1-主井，2-副井，3-運(yùn)輸大巷，4-回風(fēng)大巷，5-回風(fēng)石門 方案4：采區(qū)式通風(fēng)方式 每一個分區(qū)內(nèi)均設(shè)置進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井，構(gòu)成獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，如圖2.4。 圖2.4 采區(qū)式通風(fēng)方式 1-

9、主井，2-副井，3-運(yùn)輸大巷，4-回風(fēng)石門 3)礦井通風(fēng)方式的選擇 下面對幾種通風(fēng)方式的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件列表進(jìn)行比較，見表2.1。 表2.1 通風(fēng)方式的比較 通風(fēng)方式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 適用條件 中央并列式 初期投資少，工業(yè)場地布置集中，管理方便，工業(yè)場地保護(hù)煤柱小，保護(hù)井筒的煤柱較少，構(gòu)成礦井通風(fēng)系統(tǒng)的時間短。 風(fēng)路較長，風(fēng)阻較大，采空區(qū)漏風(fēng)較大。 煤層傾角大、埋藏深，但走向長度并不大，而且瓦斯、自燃發(fā)火都不嚴(yán)重。 中央分列式 通風(fēng)阻力較小，內(nèi)部漏風(fēng)小，增加了一個安全出口，工業(yè)場的保護(hù)煤柱小，保護(hù)井筒的煤柱較少，構(gòu)成礦井通風(fēng)系統(tǒng)的時間短。 建井期限略長

10、，有時初期投資稍大。 煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長度不大，而且瓦斯、自然發(fā)火比較嚴(yán)重。 兩翼對角式 風(fēng)路較短，阻力較小，采空區(qū)的漏風(fēng)較小，比中央并列式安全性更好。 建井期限略長，有時初期投資稍大。 煤層走向較大（超過4Km），井型較大，煤層上部都距地表較淺，瓦斯和自燃發(fā)火嚴(yán)重的礦井。 采區(qū)式通風(fēng)方式 通風(fēng)線路短、幾個分區(qū)域可以同時施工的優(yōu)點(diǎn)外，更有利于處理礦井事故運(yùn)送人員設(shè)備也方便。 工業(yè)場地分散、占地面積大、井筒保護(hù)煤柱較多。 井田面積較大，局部瓦斯含量大，采區(qū)離工業(yè)場地較遠(yuǎn)。 2.3 礦井通風(fēng)方案技術(shù) 由于該礦為高瓦斯礦井，煤塵具有爆炸性，煤有自燃發(fā)

11、火的傾向，，通過初步的技術(shù)比較，煤層傾角為20o，煤層傾角較大，埋藏較淺，通過技術(shù)比較，方案4采區(qū)式通風(fēng)方式很明顯最適合本礦井。 2.4 通風(fēng)機(jī)的工作方法 礦井通風(fēng)機(jī)的工作方法有抽出式、壓入式和壓抽混合式三種，但是煤礦主要通風(fēng)機(jī)的工作方法基本上分為抽出式與壓入式兩種，現(xiàn)將兩種工作方法的優(yōu)缺點(diǎn)對比如下： 其適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)見表2.6。 表2.6 通風(fēng)方式的分類 通風(fēng)方式 使用條件及優(yōu)缺點(diǎn) 抽 出 式 優(yōu)點(diǎn)：井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，井下的風(fēng)流壓力提高可能使采空區(qū)沼氣涌出量減少，比較安全；漏風(fēng)量少，通風(fēng)管理較簡單；與壓入式相比，不存在過渡到下水平

12、時期通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)量變化的困難。 缺點(diǎn)：當(dāng)?shù)孛嬗行「G塌陷區(qū)和采區(qū)溝通時，抽出式會使小窯存積的有害氣體抽到井下使礦井有效風(fēng)量減少。 壓 入 式 低瓦斯礦的第一水平，礦井地面地形復(fù)雜、高差起伏，無法在高山上設(shè)置扇風(fēng)機(jī)?？偦仫L(fēng)巷無法連通或維護(hù)苦難時期的條件下優(yōu)缺點(diǎn)：（1）壓入式的優(yōu)缺點(diǎn)與抽出式相反，能用一部分回風(fēng)把小窯塌陷區(qū)的有害氣體壓入到地面；（2）進(jìn)風(fēng)線路漏風(fēng)大，管理苦難；（3）風(fēng)阻大，風(fēng)量調(diào)節(jié)困難；（4）由第一水平的壓入式過渡到深部水平的抽出式有一定的困難；（5）通風(fēng)機(jī)使井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，風(fēng)流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加。 現(xiàn)將兩種工作方法

13、的優(yōu)缺點(diǎn)對比如下： （1）抽出式主要通風(fēng)機(jī)使井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)一旦主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，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）壓入式主要通風(fēng)機(jī)使井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)，當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，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。 （3）采用壓入式通風(fēng)時，須在礦井總進(jìn)風(fēng)路線上設(shè)置若干構(gòu)筑物，使通風(fēng)管理工作比較困難，漏風(fēng)較大。 （4）在地面小窯塌陷區(qū)分布較廣，并和采區(qū)相溝通的條件，用抽出式通風(fēng)，會把小窯積存的有害氣體抽到井下，同時使通過主要通風(fēng)機(jī)的一部分風(fēng)流短路，總進(jìn)風(fēng)量和工作面有效風(fēng)量都會減少。用壓入式通風(fēng)，則能用一部分回風(fēng)

14、風(fēng)流把小窯塌陷區(qū)的有害氣體帶到地面。 （5）如果能夠嚴(yán)防總進(jìn)風(fēng)路線上的漏風(fēng)，則壓入式主要通風(fēng)機(jī)的規(guī)格尺寸和通風(fēng)機(jī)電力費(fèi)用都較抽出式為小。 （6）在由壓入式通風(fēng)過渡到深水平抽出式通風(fēng)時，有一定困難，過渡時期是新舊水平同時產(chǎn)生，路線較長，有時還必須額外增掘一些井巷工程，使過渡期限拉得過長。用抽出式通風(fēng)，就沒有這些缺點(diǎn)。 綜上所述，一般地說，在地面小窯塌陷區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重、開采第一水平和低沼氣礦井等條件下，采用壓入式通風(fēng)是比較合適的，否則不宜采用壓入式通風(fēng)。因此，根據(jù)礦井實(shí)際的條件，確定該礦井采用抽出式通風(fēng)。 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)。主要進(jìn)風(fēng)井為副井，位于井田中央

15、，礦井回風(fēng)井位于井田走向中央淺部邊界。礦井主要通風(fēng)機(jī)采用抽出式通風(fēng)。全礦井只有一個回采工作面進(jìn)行生產(chǎn)，兩個掘進(jìn)工作面掘進(jìn)，采掘比為1：2，掘進(jìn)工作面采用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，回采工作面采用下行式開采，有井田邊界向井田中央開才，為后退式開采。 3 通風(fēng)系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)圖（通風(fēng)困難時期和通風(fēng)容時期） 采用立井單水平上下山開拓，經(jīng)濟(jì)技術(shù)上綜合考慮，擬采用采區(qū)式的通風(fēng)方式。風(fēng)井設(shè)在煤層兩翼中部，采用副井主要進(jìn)風(fēng)，主井輔助進(jìn)風(fēng)，風(fēng)井回風(fēng)，主扇采用抽出式的工作方式，抽出式主扇使井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，但一旦主扇因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，

16、井下的風(fēng)流壓力提高，有可能使采區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全。其通風(fēng)系統(tǒng)路線如下： 新鮮風(fēng)流：副井→井底車場→軌道石門→軌道大巷→采區(qū)下部車場→軌道上山→ 采區(qū)中部車場→運(yùn)輸平巷→工作面。 污風(fēng)風(fēng)流：工作面→區(qū)段回風(fēng)平巷→區(qū)段回風(fēng)石門→回風(fēng)石門→風(fēng)井→地面。 主井→運(yùn)輸石門→運(yùn)輸大巷→采區(qū)下部車場→運(yùn)輸上山→回風(fēng)石門→風(fēng)井→地面 繪制礦井最容易時期（圖3-1）與最困難時期（圖3-2）通風(fēng)系統(tǒng)示意。 圖 3-1 最容易時期通風(fēng)系統(tǒng)示意圖 圖3-2 最困難時期通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

17、4礦井總風(fēng)量計算與分配 4.1礦井需風(fēng)量計算原則 （1）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(diǎn)的實(shí)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。 （2）按該用風(fēng)地點(diǎn)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 m3。 （3）按該用風(fēng)地點(diǎn)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，取其最大值。 1.采煤工作面需風(fēng)量計算 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。 按瓦斯（二氧化碳）涌出量計算： Q采=100Q瓦K瓦=100×20.78×1.2=2494m3/m

18、in 式中 Q采——采煤工作需要風(fēng)量，m3/min； Q瓦——采煤工作面瓦斯絕對涌出量，20.78m3/min； K瓦——第i個采煤工作面瓦斯涌出不均勻的風(fēng)量備用系數(shù)，它是該工作面 瓦斯絕對涌出量的最大值和平均值的比值。生產(chǎn)礦井可以根據(jù)各工作面正常的生產(chǎn)條件，至少進(jìn)行5晝夜的觀測，得出5個值，取其最大值。通常機(jī)采工作面取 1.2~1.6=；炮采工作面去2.0~1.4=；水采工作面取3.0~2.0=。 按工作面進(jìn)風(fēng)流溫度計算；采煤工作面應(yīng)有良好的氣候條件，其進(jìn)風(fēng)流溫度可根據(jù)風(fēng)流溫度預(yù)測方法進(jìn)行計算。其氣溫與風(fēng)速應(yīng)符合表4-1的要求 表4-1采煤工作面空氣

19、溫度與風(fēng)速對應(yīng)表 采煤工作面進(jìn)風(fēng)流氣溫/℃ 采煤工作面風(fēng)速/（m/s） ＜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)量按下式計算： Q采=60v采S采K采，m3/min =60×1.0×18×1.3 =1404 m3/min 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積，㎡，按最大和最小控頂有效斷面積的平均值計算； K采——采煤工作面長度風(fēng)最系數(shù)，按表4-2取 =200m3/min A

20、采——采煤工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg 按工作人員數(shù)量計算： Q采=4n采，m3/min =4×30 =120 m3/min 式中4——每人每分鐘供給的最低風(fēng)量，m3/min n采——采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，人。 2. 掘進(jìn)工作面需風(fēng)量計算 煤巷、半煤巖巷和巖巷掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量，應(yīng)按下列因素分別計算，取其最大值。 (1)、按瓦斯（二氧化碳）涌出量計算： Q掘=100Q瓦K瓦 =100×0.9×1.5 =135 m3/min (2)、按炸藥量使用最計算： Q掘=25A掘=25×8=200 m3/min

21、(3)、按局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計算： Q掘=Q通IK通=200×2×1.3=520 m3/min Q掘=4n掘=4×30=120 m3/min (4)、按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算； 煤、巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足： 60×0.15×S掘≦Q掘≦60×4×S掘 由上式得18 m3/min≦Q掘≦480m3/min 根據(jù)上面的計算掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)取其最大值。 Q掘=520 m3/min 3. 硐室需風(fēng)量 各個獨(dú)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)、井下爆破材料庫 按經(jīng)驗(yàn)值計算，小型礦井一般80~100m3/min，大型礦井一般100~150m3/min。 (2)、充

22、電硐室 通常充電硐室的供風(fēng)量不得小于100m3/min。 (3)、機(jī)電硐室 采區(qū)小型機(jī)電硐室，可按經(jīng)驗(yàn)值確定風(fēng)量，一般為60~80m3/min。 表4-4 機(jī)電硐室發(fā)熱系數(shù)表 機(jī)電硐室名稱 發(fā)熱系數(shù)（） 空氣壓縮機(jī)房 水泵房 變電所、絞車房 0.15~0.23 0.01~0.04 0.02~0.04 4.2礦進(jìn)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(diǎn)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《規(guī)程》的各項要求。 （2）分配的方法 首先按照采區(qū)布置

23、圖，對各采煤、掘進(jìn)工作面、獨(dú)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(diǎn)，用以維護(hù)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(jìn)行驗(yàn)算，使其符合《規(guī)程》對風(fēng)速的要求。 《規(guī)程》規(guī)定的風(fēng)速限定值見表4-5所示。 表4-5 風(fēng)速限定值 礦井下各類巷道的適宜風(fēng)速一般為：階段運(yùn)輸大巷：4.5~5.0m/s；軌道上(下)山、運(yùn)輸上(下)山：3.5~4.5m/s；回風(fēng)上(下)山：4.5~5.5m/s；區(qū)段運(yùn)輸平巷(順槽)：3.0~3.5m/s；區(qū)段回風(fēng)平巷(回風(fēng)順槽)：4.5~5.5m/s；階段

24、回風(fēng)大巷、總回風(fēng)巷：5.5~6.5m/s。 表4-6礦井各地點(diǎn)風(fēng)量分配情況表 地點(diǎn) 風(fēng)量m3/s 絞車房 0.12 采煤工作面 42 備用工作面 21 掘進(jìn)工作面1 9 掘進(jìn)工作面2 9 火藥庫 1.7 其他 14.18 合計 97 5 通風(fēng)阻力的計算和風(fēng)量調(diào)節(jié) 礦井通風(fēng)總阻力計算 (一) 礦井通風(fēng)總阻力計算原則 1、礦井通風(fēng)設(shè)的總阻力，不應(yīng)超過3000Pa。 2、礦井井巷的局部阻力，新建礦井按井巷摩擦阻力的10%計算，擴(kuò)

25、建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計算。 3、在進(jìn)行礦井通風(fēng)總阻力計算時，不要計算每一條巷道的通風(fēng)阻力，只選擇其中一條阻力最大的風(fēng)路進(jìn)行計算。但必須是礦井達(dá)到設(shè)計年產(chǎn)量以后，通風(fēng)容易時期和通風(fēng)困難時期的阻力最大風(fēng)路。一般，可能兩個時期的通風(fēng)系統(tǒng)圖上根據(jù)采掘作業(yè)布置情況分別風(fēng)流路線最長、風(fēng)量較大的一條線路作為阻力最大的風(fēng)路。在選定的風(fēng)路上（分最容易和最困難時期），從進(jìn)風(fēng)井口到回風(fēng)井口逐段編號，對各段井巷進(jìn)行阻力計算，然后累加起來，得出這兩個時期的各個井巷通風(fēng)總阻力（h阻易，h阻難）。如果通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，直觀上難以判斷哪條風(fēng)路阻力最大時，則需選擇幾條風(fēng)路，通過計算比較選出最大值。 （二）礦井通風(fēng)總阻

26、力計算 礦井通風(fēng)總阻力：風(fēng)流由進(jìn)風(fēng)井口起，到回風(fēng)井口止，沿一條通路（風(fēng)流路線）各個分支的摩擦阻力和局部阻力的總和，簡稱礦井總阻力，用hm表示。 對于礦井有兩臺或多臺風(fēng)主要通風(fēng)機(jī)工作，礦井通風(fēng)阻力按每臺主要通風(fēng)機(jī)所服務(wù)的系統(tǒng)分別計算。 礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最小時稱通風(fēng)容易時期。通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最大時亦稱為通風(fēng)困難時期。 對于通風(fēng)困難和容易時期，要分別畫出通風(fēng)系統(tǒng)圖。按照采掘工作面及硐室的需要分配風(fēng)量，再由各段風(fēng)路的阻力計算礦井總阻力。 沿著上述兩個時期通風(fēng)阻力最大的風(fēng)路，分別用下式計算出各段風(fēng)路井巷的磨擦阻力： hfr=αLUQ2/S3 式中：hfr——巷道摩檫阻

27、力，Pa； L、U、S——分別為巷道的長度、周長、凈斷面積，m2； Q——分配給井巷的風(fēng)量，m3/s； α——各巷道的摩擦阻力系數(shù)，kg/m3。 表5-1 井巷尺寸及其支護(hù)情況表 井巷名稱 井巷特征及支護(hù)情況 斷面積(㎡) 副 井 兩個灌籠，有梯子間，風(fēng)井直徑 23.75 主要運(yùn)輸石門 拱形，混凝土砌，壁面摸漿 16 主要運(yùn)輸石門 拱形，混凝土砌，壁面摸漿 16 主要運(yùn)輸巷 拱形，混凝土砌，壁面摸漿 16 運(yùn)輸機(jī)上山 拱形，料石碹 15 運(yùn)輸機(jī)上山 拱形，料石碹 15 運(yùn)輸機(jī)頻槽 梯形，錨桿，寬度3.5 8.75 上

28、順槽 梯形，錨桿，寬度3.5 8.75 采煤工作面 采高4m，控頂距4.2-5.2m，金屬支架，機(jī)組采煤 20.8 上順槽 梯形，錨桿，寬度3.5 8.75 回風(fēng)順槽 梯形，錨桿，寬度3.5 8.75 回風(fēng)石門 梯形，錨噴 8 主要回風(fēng)巷 拱形，混凝土砌，壁面摸漿 8 回風(fēng)井 混凝土砌（不光滑），風(fēng)井直徑D=4m 12.56 專心---專注---專業(yè) 計算方法： 1、兩個時期通風(fēng)系統(tǒng)的總風(fēng)阻： 通風(fēng)容易時期總阻力 ： h阻易=1.2h摩易=1.2×1384.2=1660.8Pa 通風(fēng)困難時期總阻力： h阻難=1.1

29、5=1.15摩難=1.15×2290.6=2633.5Pa 當(dāng)?shù)确e孔大于2時一般為通風(fēng)比較容易，當(dāng)?shù)确e孔在1-2之間時為通風(fēng)中等，當(dāng)?shù)确e孔小于1時通風(fēng)困難；由此知本礦井通風(fēng)容易。 表5-4 礦井通風(fēng)難易程度分級 礦 井 通 風(fēng) 難 易 程 度 礦井總風(fēng)阻 Ns2m-8 等積孔 ㎡ 容 易 ＜0.355 ＞2 中 等 0.335～1.420 1～2 困 難 ＞1.420 ＜1 由等積孔可以看出，礦井通風(fēng)為中等,所以礦井在生產(chǎn)時期應(yīng)加大各巷道的掘進(jìn)斷面，以滿足用風(fēng)地點(diǎn)所需風(fēng)量，并避免有關(guān)巷道風(fēng)速超限。 6 礦井通風(fēng)設(shè)備的選擇 礦井

30、通風(fēng)設(shè)備是指主要通風(fēng)機(jī)和電動機(jī)。 （一）礦井通風(fēng)設(shè)備的要求： 1、礦井必須裝設(shè)兩套同等能力(同型號)的主要通風(fēng)設(shè)備，其中一套作備用。 2、選擇通風(fēng)設(shè)備應(yīng)滿足第一開采水平各個時期工況變化，并使通風(fēng)設(shè)備長期高效率運(yùn)行。 3、風(fēng)機(jī)能力應(yīng)留有一定的余量，軸流式其葉片安裝角度要比允許角度小5°，離心式的轉(zhuǎn)速不大于最高允許轉(zhuǎn)速的90%。 4、進(jìn)、出風(fēng)井井口的高差在150m以上，或進(jìn)、出風(fēng)井井口標(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(jī)的選擇 主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量 ??Qf=KQm =97×1.1=107m3/s； 對于抽出式通風(fēng)，分別求出

31、困難和容易時期的扇風(fēng)機(jī)靜壓: 容易時期： H扇靜易＝h阻易-h自助 (Pa) 式中 h自助—通風(fēng)容易時期幫助主扇風(fēng)壓工作的礦井自然風(fēng)壓，Pa。 h自助＝0Pa 帶入數(shù)據(jù)： h扇靜易＝1660.8Pa 困難時期: h扇靜難＝h阻難+h自反 (Pa) 式中 h自反—通風(fēng)困難時期反對主扇風(fēng)壓工作的礦井自然風(fēng)壓，Pa。 h自反＝50Pa 帶入數(shù)據(jù)： h扇靜難＝2633.5+50=2683.5Pa 礦井總風(fēng)阻計算 R＝h/Q2 所以礦井通風(fēng)容易時期： R礦易＝h阻易/Q2扇=1660.8/1072=0.145（kμ） 礦井通風(fēng)困難時期： R困難＝h阻難/Q2

32、扇=2683.5/1072=0.234（kμ） 式中 R礦易、R礦難—容易時期和困難時期的全礦總風(fēng)阻，kμ。 根據(jù)Q扇=97m3/s；、h扇靜易＝1660.8Pa、h扇靜難＝2683.5Pa，在扇風(fēng)機(jī)個體特性曲線圖表上選擇合適的主扇：可選用FBCDZ-8-No24B軸流式扇風(fēng)機(jī)，共選用兩臺，其中一臺工作，一臺備用。 2．繪制所選扇風(fēng)機(jī)的特性曲線及工況點(diǎn) 1）容易時期 阻力系數(shù)：R＝0.145 故通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線方程：H＝RQ2＝0.145Q2 表6-1 容易時期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線方程計算表 Q（m3/s） 50 60 70 80 90 100 110 12

33、0 H（Pa） 362.5 522 710.5 928 1174.5 1450 1754.5 2088 2）困難時期 阻力系數(shù)：R＝0.1989 故通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線方程：H＝RQ2＝0.234Q2 表6-2 困難時期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線方程計算表 Q（m3/s） 50 60 70 80 90 100 110 120 H（Pa） 585 842.4 1372 1555.2 1895.4 2340 2831.4 3369.6 繪制出所選扇風(fēng)機(jī)的特性曲線及工作工況點(diǎn)如下圖（圖6-1）。 則FBCDZ-8-No24B軸流式通風(fēng)

34、機(jī)在礦井容易和困難時期的實(shí)際工作工況點(diǎn)如下表5-8所示。 表6-3 容易時期和困難時期的工作點(diǎn) 時期 主通風(fēng)機(jī)型號 葉片安裝角α 轉(zhuǎn)數(shù) （r/min） 風(fēng)壓Pa 風(fēng)量Q（m3/s） 效率η 輸入功率（KW） 容易 FBCDZ-8-No24B 46°/38° 740 1786.5 111.55 0.75 340 困難 FBCDZ-8-No24B 52°/44° 740 2831.4 110 0.77 410 3．通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況 初期風(fēng)機(jī)葉片角為46°/38°，實(shí)際工況點(diǎn)M1′，其工況值為： 流量Q1′＝111.55m3/s 負(fù)壓H1′

35、=1786.5Pa 靜壓效率η1′=73％； 軸功率N1′=280kW<500kW 礦井后期風(fēng)機(jī)葉片角52/44o，實(shí)際工況點(diǎn)M2＇，工況值為： 流量Q2′=110m3/s 負(fù)壓H2′＝2831.4Pa 靜壓效率η2′＝79％ 軸功率N2′=410kW<500kW 通風(fēng)機(jī)達(dá)到最大設(shè)計負(fù)壓和風(fēng)量時，葉片角度52o/44o<55o/47o(風(fēng)機(jī)最大葉片角度），風(fēng)機(jī)能力有足夠余量。 選擇電動機(jī) 根據(jù)通風(fēng)容易和困難兩個時期主通風(fēng)機(jī)的輸入功率，計算電動機(jī)的輸出功率N電出。①當(dāng)主通風(fēng)機(jī)的輸入功率在通風(fēng)容易時期N扇入易與通風(fēng)困難時期N扇入難相差不大時，即N扇入易≥0.6N扇入難，則兩個時

36、期都用一種較大功率的電動機(jī)。②其功率在300kW～400kW以上，宜選用同步電動機(jī)，故選用下公式計算： N電出= N扇入難/η轉(zhuǎn)，（Kw） 式中 n—傳動效率，直接傳動時η轉(zhuǎn)=1； η電—電動機(jī)傳動效率，一般取0.9～0.95。 N電出=400/1=400kW N電入=1.10×N電出/η電=1.10×400/0.95=463.2kW 由以上計算選用YBFe450S3-8型電動機(jī)，技術(shù)參數(shù)如表6-4所示。 表6-4 YBFe450S3-8型電動機(jī)技術(shù)參數(shù)表 型號 額定功率（kW） 額定電壓（V） 額定轉(zhuǎn) 速 （r/min） 效率 （%） 功率因數(shù) (cosФ

37、) 額定電流（A） 最大轉(zhuǎn)矩 YBFe450S3-8 2×250 6000 740 94.8 0.89 6.0 1.8 7 概算噸煤通風(fēng)電耗 噸煤通風(fēng)成本是通風(fēng)設(shè)計和管理的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在這里計算電費(fèi)如下： 電費(fèi)（W1） 噸煤的通風(fēng)電費(fèi)為主要通風(fēng)機(jī)年耗電費(fèi)及井下輔助通風(fēng)機(jī)、局部通風(fēng)機(jī)電費(fèi)之和除以年產(chǎn)量，可用如下公式計算： 礦井選兩臺電機(jī)時： E——主要通風(fēng)機(jī)年耗

38、電量， D——電價，元/KWh，在此?。?元/KWh； T——礦井年產(chǎn)量，噸； ηv——變壓器效率，可取0.95； EA——局部通風(fēng)機(jī)和輔助通風(fēng)機(jī)的年耗電量； ηw——電纜輸電效率在0.9-0.95之間，在此?。?.9； =4380*500/0.95*0.9 =.509kw/h =(.509kw/h+ 2*11*4380/0.95*0.9)* 1元/KWh/t =2.22元/t 參考文獻(xiàn) 1、煤礦安全規(guī)程，國家煤礦安全監(jiān)察局，2011年 2、孫研，風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本，機(jī)械工業(yè)出版社，1998年 3、張國樞等，通風(fēng)安全學(xué)，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000年