《礦井通風(fēng)與安全》課程設(shè)計(jì)

礦井通風(fēng)與安全課程設(shè)計(jì)中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院礦井通風(fēng)與安全課程設(shè)計(jì)小組成員：施佳泉01070111 龍周彪01070108王龍飛01070115設(shè)計(jì)題目 九龍礦150萬t/a新井通風(fēng)設(shè)計(jì)(一)班級(jí) 采礦07-4班 指導(dǎo)教師 方宗武成績(jī) 日 期 2011年1月目 錄1 礦井設(shè)計(jì)概況11.1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征11.2 井田開拓11.3巷道布置與采煤方法32 礦井通風(fēng)系統(tǒng)擬定52.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)基本要求52.2礦井通風(fēng)方式的選擇52.3礦井通風(fēng)方案技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較72.4通風(fēng)機(jī)的工作方法83 采區(qū)通風(fēng)103.1采區(qū)上山通風(fēng)系統(tǒng)103.2回采工作面通風(fēng)方式104 掘進(jìn)通風(fēng)134.1 掘進(jìn)方法的確定134.2 掘進(jìn)工作面通風(fēng)方式134.3 煤巷掘進(jìn)工作面需風(fēng)量144.5 掘進(jìn)通風(fēng)機(jī)技術(shù)管理和安全措施175 礦井風(fēng)量計(jì)算與分配185.1礦井總風(fēng)量的計(jì)算185.2礦井風(fēng)量分配226礦井通風(fēng)阻力計(jì)算246.1礦井通風(fēng)阻力計(jì)算原則246.2礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期的確定246.3礦井通風(fēng)阻力計(jì)算297礦井通風(fēng)設(shè)備選型337.1選擇主要通風(fēng)機(jī)337.2電動(dòng)機(jī)選型357.3礦井主要通風(fēng)設(shè)備要求377.4通風(fēng)附屬裝置及其安全技術(shù)377.5特殊災(zāi)害的防治措施388礦井通風(fēng)費(fèi)用概算408.1噸煤通風(fēng)費(fèi)408.2通風(fēng)設(shè)備的折舊費(fèi)和維修費(fèi)418.3通風(fēng)員工工資費(fèi)用418.4專為通風(fēng)服務(wù)的井巷工程折舊費(fèi)和維護(hù)費(fèi)418.5噸煤通風(fēng)成本419結(jié)論42參考文獻(xiàn)431 礦井設(shè)計(jì)概況1.1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1）礦區(qū)概述九龍礦位于河北省邯鄲市峰峰礦區(qū)東南部。九龍礦地處鼓山東麓。區(qū)內(nèi)有公路與主干道相通，向北39.5公里到邯鄲市與107國道和京深高速公路接壤，并向北32公里與309國道相連北起以F9-1 和F9-2斷層，南以F26 斷層，西以F8斷層，東以二號(hào)煤層-900的等高線為邊界。井內(nèi)的氣象參數(shù)按表1.1所列的平均值選取。表1.1 空氣平均密度一覽表季節(jié) 地點(diǎn)進(jìn)風(fēng)井筒（kg/m3）出風(fēng)井筒（kg/m3）冬1.201.17夏1.1721.1532）井田地質(zhì)特征南北走向長度約為 8km。東西傾斜寬大約大約2.5km。井田面積約20 km2。3）煤層特征本礦井可采煤層有2#煤層，其煤層平均厚度為6.2m，具體參見圖1.1 綜合地質(zhì)柱狀圖。根據(jù)精查地質(zhì)報(bào)告的瓦斯地質(zhì)資料，1985年，撫順煤研所確定本礦井2#水平瓦斯相對(duì)涌出量為14 m3/t，屬高瓦斯礦井。九龍礦煤類為煙煤，煤塵爆炸指數(shù)均大于15%，都具有爆炸危險(xiǎn)性，在精查勘探與二水平補(bǔ)勘階段井田內(nèi)2、4、8、9#煤層進(jìn)行了煤塵爆炸性實(shí)驗(yàn)，均有爆炸危險(xiǎn)性。礦井投產(chǎn)以來，井下煤層及地表煤堆、矸石山未發(fā)生過自燃現(xiàn)象。經(jīng)煤炭科學(xué)研究總院撫順分院對(duì)九龍礦2、4#煤的自燃進(jìn)行了鑒定，鑒定結(jié)果表明2號(hào)、4號(hào)煤為三類不易自燃。1.2 井田開拓1）井田境界與儲(chǔ)量礦井地質(zhì)資源量：2#煤174.50（Mt），礦井工業(yè)儲(chǔ)量164.50（Mt）， 礦井可采儲(chǔ)量119.07（Mt），本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為150萬t/年。工業(yè)廣場(chǎng)的尺寸為450m400m的長方形，工業(yè)廣場(chǎng)的煤柱量為1133 (萬t)。2）礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按年工作日330天計(jì)算，“三八”工作制，即二班生產(chǎn)，一班準(zhǔn)備，每班凈工作時(shí)間為8個(gè)小時(shí)。凈提升時(shí)間為14小時(shí)。本礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為150萬噸/年,礦井服務(wù)年限為61年。圖1.1 綜合地質(zhì)柱狀圖3）井田開拓工業(yè)場(chǎng)地的位置選擇在主、副井井口附近，了均衡礦井初期和后期的生產(chǎn)運(yùn)輸量，縮短通風(fēng)網(wǎng)路，決定將井筒的位置設(shè)于井田中央偏東的位置，風(fēng)井井口位置的選擇應(yīng)在滿足通風(fēng)條件的前提下，與提升井筒的貫通位置最短，并利用各種煤柱以減少保護(hù)煤柱的損失。本礦井初步考慮采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)，故將風(fēng)井布置在邊界。本礦井采用兩個(gè)水平劃分，一對(duì)立井二水平開拓，一水平標(biāo)高為-650m( 采區(qū)布置)，二水平標(biāo)高為-850m（采區(qū)布置），兩水平之間通過斜井延伸。主要運(yùn)輸大巷沿煤層走向布置。井底車場(chǎng)為梭式車場(chǎng)，立井井口設(shè)在井田中央偏東，井口標(biāo)高為+117m。本設(shè)計(jì)主要開拓巷道有運(yùn)輸大巷和軌道大巷均布置2號(hào)煤層底版巖中層。輔助運(yùn)輸大巷和膠帶輸送機(jī)大巷沿煤層底板布置，巷道坡度隨煤層而起伏，一般為0-3左右。礦井為立井開拓，煤炭由主立井箕斗提升運(yùn)到地面。物料經(jīng)副立井罐籠運(yùn)輸?shù)骄总噲?chǎng)，然后架線電機(jī)車運(yùn)到盤區(qū)。矸石由1.5t礦車經(jīng)架線電機(jī)車運(yùn)至井底車場(chǎng)經(jīng)副井罐籠提升到地面1.3巷道布置與采煤方法1）采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)2#煤層為單斜煤層，煤層走向NE，長8016m；傾向NW，傾斜長度平均為2496m；傾角13。煤層平均厚度6.2m，煤層較穩(wěn)定。首采區(qū)為南一采區(qū)，采用走向長壁采煤法。采區(qū)走向長度為4000m，傾斜長度935m，雙翼布置，上山開采。因此工作面長度設(shè)計(jì)為150m，采用綜采放頂煤，所以把整個(gè)采區(qū)劃分分5個(gè)區(qū)段，10個(gè)工作面。根據(jù)九龍礦2號(hào)煤層的賦存條件，適宜建設(shè)采用一礦一面達(dá)產(chǎn)。開采南翼采區(qū)時(shí)，在北翼同時(shí)開掘準(zhǔn)備及回采巷道，為工作面接替做好準(zhǔn)備。待首采采區(qū)全部采完后，北采區(qū)一采區(qū)工作面已經(jīng)準(zhǔn)備出來，可以投入生產(chǎn)，依次類推。同理，設(shè)計(jì)首采采區(qū)的工作面接替順序?yàn)閮梢硖?。即?201240622022407220324082204240922052410。2）采煤方法本礦采用綜合機(jī)械化采煤的回采工藝（簡(jiǎn)稱綜采），放頂煤，全部垮落法管理頂板。工作面的推進(jìn)方向確定為后退式。根據(jù)工作面的關(guān)鍵參數(shù)，選用編號(hào)為ZC186ZZ38的配套設(shè)備：液壓支架ZZPF4800/17/33、采煤機(jī)MXA300/3.5D、刮板輸送機(jī)SGZ-764/400、 SZZ-764/160型轉(zhuǎn)載機(jī)、SB1200型破碎機(jī)、SSJ1000/2160型帶式輸送機(jī)。采煤機(jī)截深0.8m，其工作方式為雙向割煤，追機(jī)作業(yè)，工作面端頭進(jìn)刀方式。工作面用先移架后推溜的及時(shí)支護(hù)方式。3）回采巷道布置本工作面采用綜采放頂煤采煤工藝，回采巷道采用一般的“內(nèi)錯(cuò)式U+L”型布置方式，即一條區(qū)段運(yùn)輸順槽,一條區(qū)段回風(fēng)順槽和一條高頂排放瓦斯巷。該采區(qū)采用雙巷布置，間留15m的煤柱，掘進(jìn)通風(fēng)簡(jiǎn)單，通風(fēng)阻力小?；夭上锏缹挾葹?.2m，高度為3.3m。高頂瓦斯排放巷為30002000mm。4）部分井巷特征參數(shù)表1.2部分井巷特征參數(shù)（其他井巷參數(shù)自行設(shè)計(jì)、計(jì)算或在相關(guān)圖紙上提取）井巷名稱長度(m)斷面（m2）周長（m）副井44.1623.55井底車場(chǎng)及石門15.615軌道大巷15.615采區(qū)下部車場(chǎng)14.313.85運(yùn)輸上山14.313.85運(yùn)輸石門14.313.85區(qū)段運(yùn)輸13.8615工作面1014區(qū)段回風(fēng)13.8615高頂排放巷610回風(fēng)石門14.313.85回風(fēng)上山14.313.85回風(fēng)大巷15.515風(fēng)井19.619.5風(fēng)硐1211.79442 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)以下基本要求：（1）礦井至少要有兩個(gè)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(chǎng)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(shí)，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(jí)。（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(duì)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(chǎng)上，副井進(jìn)風(fēng)，風(fēng)井回風(fēng)，如圖2.1。圖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)石門方案三：兩翼對(duì)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(duì)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)石門方案四：采區(qū)式通風(fēng)方式每一個(gè)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-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(duì)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(chǎng)地布置集中，管理方便，工業(yè)場(chǎng)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(shí)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(gè)安全出口，工業(yè)場(chǎng)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(shí)間短。建井期限略長，有時(shí)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(duì)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(shí)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(gè)分區(qū)域可以同時(shí)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(chǎng)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(chǎng)地較遠(yuǎn)。2.3礦井通風(fēng)方案技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較1）技術(shù)比較由于該礦為高瓦斯礦井，三類不以自燃，并通過初步的技術(shù)比較，方案二和方案三比方案一和方案四有更明顯的優(yōu)勢(shì)。2）經(jīng)濟(jì)比較方案二和方案三兩通風(fēng)方案的經(jīng)濟(jì)主要從巷道開拓工程量、費(fèi)用及巷道維護(hù)費(fèi)用、通風(fēng)設(shè)施購置費(fèi)用和通風(fēng)電費(fèi)等方面考慮。巷道開拓及維護(hù)費(fèi)用只比較兩個(gè)方案中不同（或多出）巷道，相同巷道不再作經(jīng)濟(jì)比較，經(jīng)濟(jì)比較見表2.2至2.5。（1）進(jìn)行工程掘進(jìn)費(fèi)用比較中央分列式，回風(fēng)大巷工程量：3080m，回風(fēng)井工程量：305m；兩翼對(duì)角式，回風(fēng)井工程量：3052=610m，回風(fēng)大巷工程量：0m。表2.2 井巷掘進(jìn)費(fèi)用方案項(xiàng)目中央分列式兩翼對(duì)角式工程項(xiàng)目工程量（m）單價(jià)（元/m）費(fèi)用（萬元）工程量(m)單價(jià)（元/m）費(fèi)用（萬元）回風(fēng)大巷435630001306.80388.383000116.52回風(fēng)井4328000345.60432*28000691.2合計(jì)1652.4萬元924.24萬元（2）井巷維護(hù)費(fèi)用表2.3 井巷維護(hù)費(fèi)用比較項(xiàng)目方案中央分列式兩翼對(duì)角式工程項(xiàng)目工程量（m）單價(jià)（元/m）費(fèi)用（萬元）工程量（m）單價(jià)（元/m）費(fèi)用（萬元）回風(fēng)大巷435690*15588388.3890*1552.35回風(fēng)井432120*1577.7432*2120*15155.55合計(jì)665.7萬元207.9萬元（3）通風(fēng)設(shè)備購置費(fèi)用礦井主通風(fēng)、配套電機(jī)設(shè)備購置費(fèi)按100萬元計(jì)算，主要通風(fēng)機(jī)房必須安裝兩套主要通風(fēng)機(jī)機(jī)配套電機(jī)，一套工作，一套備用，則共需要設(shè)備費(fèi)用1002=200萬元。風(fēng)機(jī)房、風(fēng)硐、擴(kuò)散器、防爆門、反風(fēng)設(shè)施等通風(fēng)設(shè)施的土建費(fèi)按50萬元計(jì)算，則建一風(fēng)機(jī)房需要250萬元。兩方案的經(jīng)濟(jì)比較見表2.4。表2.4 通風(fēng)設(shè)備購置費(fèi)用方案項(xiàng)目中央分列式兩翼對(duì)角式通風(fēng)設(shè)備費(fèi)280萬元2802=560萬元（4）通風(fēng)總費(fèi)用比較通風(fēng)總費(fèi)用見表2.5。表2.5 通風(fēng)總費(fèi)用比較方案項(xiàng)目中央分列式（萬元）兩翼對(duì)角式（萬元）井巷掘進(jìn)費(fèi)1652.4924.24井巷維護(hù)費(fèi)665.7207.9通風(fēng)設(shè)備費(fèi)280560總費(fèi)用2598.11575.62由于本礦井設(shè)計(jì)為150萬t的大型礦井，同時(shí)為高瓦斯突出礦井，對(duì)通風(fēng)量要求較高，方案二和方案三進(jìn)行粗略的經(jīng)濟(jì)比較，方案二需要掘進(jìn)回風(fēng)大巷，同時(shí)礦井走向達(dá)到7.2Km，走向太長，掘進(jìn)費(fèi)用太多，綜上可知，方案三投資少，因此本礦井通風(fēng)方式為兩翼對(duì)角式通風(fēng)方式。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，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(shí)，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(jiǎn)單；與壓入式相比，不存在過渡到下水平時(shí)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(shí)，抽出式會(huì)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(shí)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(shí)，風(fēng)流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加?，F(xiàn)將兩種工作方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)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(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(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）采用壓入式通風(fēng)時(shí)，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(huì)把小窯積存的有害氣體抽到井下，同時(shí)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(huì)減少。用壓入式通風(fēng)，則能用一部分回風(fēng)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(shí)，有一定困難，過渡時(shí)期是新舊水平同時(shí)產(chǎn)生，路線較長，有時(shí)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)。正因?yàn)槌槌鍪接兄?dú)自的優(yōu)點(diǎn)，井下風(fēng)流處于負(fù)壓裝填，當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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(jiǎn)單；與壓入式相比，不存在過渡時(shí)到下水平時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)量變化困難。本礦井地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，為高瓦斯突出礦井，自燃發(fā)火危險(xiǎn)性較大，走向較長，開采面積較大，因此選用抽出式通風(fēng)方式。3 采區(qū)通風(fēng)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的主要組成單元，也是采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，它包括采區(qū)進(jìn)、回風(fēng)和工作面進(jìn)、回風(fēng)巷道的布置方式，采區(qū)通風(fēng)路線的鏈接形式，以及采區(qū)通風(fēng)設(shè)備和通風(fēng)構(gòu)筑物的設(shè)置等基本內(nèi)容。它主要取決于采區(qū)巷道布置和采煤方法，同時(shí)要滿足全礦井通風(fēng)的特殊要求。采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的合理與否不僅影響采區(qū)內(nèi)的風(fēng)量分配，發(fā)生事故時(shí)的風(fēng)流控制，生產(chǎn)的順利完成，而且影響到全礦井的通風(fēng)質(zhì)量和安全狀況。在通風(fēng)系統(tǒng)中要能保證采區(qū)風(fēng)流的穩(wěn)定性，盡量避免角聯(lián)風(fēng)路，盡量減少采區(qū)漏風(fēng)量，新鮮風(fēng)流在風(fēng)路上被加熱和污染的程度小，回采工作面和掘進(jìn)工作面都應(yīng)該獨(dú)立通風(fēng)，采區(qū)布置獨(dú)立的回風(fēng)道，實(shí)行分區(qū)通風(fēng)，采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)既要保證質(zhì)量，安全可靠，又要經(jīng)濟(jì)合理。3.1采區(qū)上山通風(fēng)系統(tǒng)采用軌道上山進(jìn)風(fēng)，新鮮風(fēng)流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱影響，但輸送機(jī)設(shè)備處于回風(fēng)流中，軌道上山的上部和中部甩車場(chǎng)都要安裝風(fēng)門，風(fēng)門數(shù)目較多。采用運(yùn)輸上山進(jìn)風(fēng)，由于風(fēng)流方向與運(yùn)煤方向相反，容易引起煤塵飛揚(yáng)，煤炭在運(yùn)輸過程中釋放的瓦斯，可使進(jìn)風(fēng)流的煤塵和瓦斯?jié)舛仍龃?，影響工作面的安全衛(wèi)生條件；輸送機(jī)設(shè)備所散發(fā)的熱量，使進(jìn)風(fēng)流溫度升高。此外，需在軌道上山的下部車場(chǎng)內(nèi)安設(shè)風(fēng)門，運(yùn)輸?shù)V車來往頻繁，需要加強(qiáng)管理，防止風(fēng)流短路。本礦井的相對(duì)瓦斯涌出量為14m3/t，屬于高瓦斯礦井，結(jié)合礦井的實(shí)際條件，確定在有一個(gè)采區(qū)布置三條上山，一條是運(yùn)輸上山，一條是軌道上山，一條是回風(fēng)上山。采用軌道上山進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)上山回風(fēng)的通風(fēng)方式，運(yùn)輸上山僅進(jìn)少量新風(fēng)，供行人和維修使用。這樣布置的優(yōu)點(diǎn)是使運(yùn)輸上山的風(fēng)速較小，不致激起煤塵，也使軌道上山風(fēng)速不致太大。車輛通過方便，上山絞車房便于得到新鮮風(fēng)流，進(jìn)風(fēng)流污染少，工作面環(huán)境好。3.2回采工作面通風(fēng)方式1）回采工作面通風(fēng)系統(tǒng)工作面通風(fēng)方式的選擇與回風(fēng)的順序、通風(fēng)能力和巷道布置有關(guān)。目前工作面通風(fēng)系統(tǒng)形式主要有“U”、“Y”、“W”、“Z”形，各通風(fēng)系統(tǒng)示意圖優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件（由于工作面為后退式開采，故各種通風(fēng)形式只有考慮后退式），如下見表3.1。表3.1 回風(fēng)工作面主要通風(fēng)系統(tǒng)比較通風(fēng)系統(tǒng)示意圖優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件U型在區(qū)內(nèi)后退式回采方式中，這種通風(fēng)方式具有風(fēng)流系統(tǒng)簡(jiǎn)單、漏風(fēng)小等優(yōu)點(diǎn)，但風(fēng)流線路長，變化大。工作面上偶角易積聚瓦斯，工作面進(jìn)風(fēng)巷一次掘進(jìn)，維護(hù)量大。這種通風(fēng)方式，如果瓦斯不太大，工作面通風(fēng)能滿足要求，即可采用。Y型當(dāng)采煤工作面產(chǎn)量大和瓦斯涌出量大時(shí)，采用這種方式可以稀釋回風(fēng)流中的瓦斯，對(duì)于綜采工作面，上下平巷均進(jìn)新鮮風(fēng)流有利于上下平巷安裝機(jī)電設(shè)備，可以防止工作面上偶角瓦斯積聚及保證足夠的風(fēng)量。這種通風(fēng)方式使用于瓦斯涌出量大的工作面，但需要邊界準(zhǔn)備專用回風(fēng)上山，增加了巷道掘進(jìn)、維護(hù)費(fèi)用。Z型回風(fēng)巷為沿空巷，可以提高煤炭回采率；巷道采準(zhǔn)工作量小；采區(qū)內(nèi)進(jìn)風(fēng)總長度基本不變，有利于穩(wěn)定風(fēng)阻；無上偶角瓦斯積聚問題，但是回風(fēng)巷常出現(xiàn)沼氣超限的情況；同時(shí)也需要在邊界準(zhǔn)備專用回風(fēng)上山，增加了行道的維護(hù)和掘進(jìn)費(fèi)用。W型當(dāng)采用對(duì)拉式工作面時(shí)，可以采用上下平巷同時(shí)進(jìn)風(fēng)和中間巷道回風(fēng)的方式。采用此種方式有利于滿足上下工作面同采，實(shí)現(xiàn)集中生產(chǎn)的需要。這種通風(fēng)方式的主要特點(diǎn)是不用設(shè)置第二條風(fēng)道；若上下端平巷進(jìn)風(fēng)，在該巷只撤、安裝維護(hù)采煤設(shè)備等又良好的環(huán)境，同時(shí)，易于稀釋工作面瓦斯，使上偶角瓦斯不易于積聚，排放炮煙、煤塵速度快。2）回采工作面上下行通風(fēng)回采工作面上行通風(fēng)和下行通風(fēng)的比較見下表3.2，由于2#煤層傾角為13，根據(jù)該礦的實(shí)際情況，確定回采工作面為上行通風(fēng)。3）通風(fēng)構(gòu)筑物因?yàn)樯a(chǎn)的需要，井下巷道是縱橫交錯(cuò)彼此貫通。為了使井下各用風(fēng)地點(diǎn)得到所需要的風(fēng)量，保證風(fēng)流按預(yù)定的通風(fēng)路線，就必須在某些通風(fēng)巷道的交叉口附近巷道設(shè)置通風(fēng)設(shè)施，如風(fēng)橋、擋風(fēng)墻、風(fēng)門等，以控制風(fēng)流，為了防止這些設(shè)施漏風(fēng)或風(fēng)流短路，要求對(duì)通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行正確的設(shè)計(jì)，合理的選擇形式及位置，保證通風(fēng)設(shè)施的可靠性。（1）風(fēng)橋在進(jìn)風(fēng)與回風(fēng)流平面交叉的巷道處，必須設(shè)置風(fēng)橋，風(fēng)橋使兩支相叉的風(fēng)流隔開，使之構(gòu)成立體交叉風(fēng)路的通風(fēng)設(shè)施。（2）擋風(fēng)墻在需要截?cái)囡L(fēng)流和不通行的巷道內(nèi)可以設(shè)置擋風(fēng)墻，按其服務(wù)年限長短分為永久性和暫時(shí)性。（3）風(fēng)門風(fēng)門是建筑在人員和礦車需要通過的巷道，而又不允許風(fēng)流通過的巷道，按其規(guī)定要建兩座風(fēng)門，其間距要大于運(yùn)輸車輛的長度，以便一座風(fēng)門啟動(dòng)時(shí)，另一座風(fēng)門能夠關(guān)閉，不至于形成風(fēng)流短路。分為普通風(fēng)門和自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)門兩種。（4）調(diào)節(jié)風(fēng)窗調(diào)節(jié)風(fēng)窗用以增加巷道的局部阻力，以調(diào)節(jié)用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量，本設(shè)計(jì)主要通風(fēng)機(jī)采用抽出式工作方法，調(diào)節(jié)風(fēng)窗全部設(shè)在回風(fēng)道中。（5）測(cè)風(fēng)站用以測(cè)量全礦井總進(jìn)風(fēng)量和總回風(fēng)量以及各水平采掘區(qū)和回采工作面的進(jìn)風(fēng)量。測(cè)風(fēng)站的位置一般在比較規(guī)整的巷道內(nèi)。表3.2 回采工作面上、下行通風(fēng)適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)通風(fēng)系統(tǒng)示意圖適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)上行通風(fēng)適用條件：在煤層傾角大于12度的回采工作面，應(yīng)采用上下通風(fēng)。優(yōu)點(diǎn)：瓦斯自然流動(dòng)方向和風(fēng)流方向一致，有利于較快地降低工作面瓦斯?jié)舛?。工作面平巷中的運(yùn)輸設(shè)備處于新鮮風(fēng)流中，安全性好。缺點(diǎn)：風(fēng)流方向與運(yùn)煤方向相反，引起煤塵飛揚(yáng)，增加了回采工作面的進(jìn)風(fēng)流中煤塵濃度；同時(shí)，煤炭在運(yùn)輸中放出的瓦斯又隨風(fēng)流帶到回采工作面，增加了工作面的瓦斯?jié)舛取＿\(yùn)輸設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)多產(chǎn)生的熱量隨風(fēng)流散發(fā)到回采工作面，使工作面氣溫升高。下行通風(fēng)適用條件：在沒有煤（巖）與沼氣（二氧化碳）突出危險(xiǎn)的、傾角小于12度的煤層中，可考慮采用下行通風(fēng)。優(yōu)點(diǎn)：工作面下行通風(fēng)，除了可以降低瓦斯?jié)舛群凸ぷ髅鏈囟韧?，不易出現(xiàn)瓦斯分層流動(dòng)和瓦斯積聚，還可以減少煤塵含量，降低水砂充填工作面的空氣溫度，有利于提高工作面的產(chǎn)量。缺點(diǎn)：采用下行風(fēng)時(shí)，運(yùn)輸設(shè)備處于回風(fēng)巷中，安全性較差，下行風(fēng)發(fā)生瓦斯爆炸的可能性要比上行風(fēng)可能性大。4 掘進(jìn)通風(fēng)掘進(jìn)巷道時(shí)，為了稀釋和排除自煤巖體內(nèi)涌出量的有害氣體，爆破產(chǎn)生的炮煙和礦塵，保持掘進(jìn)頭的良好氣候條件，必須對(duì)掘進(jìn)頭進(jìn)行獨(dú)立通風(fēng)，即向掘進(jìn)面進(jìn)入新鮮風(fēng)流，排出含有煙塵的污濁空氣。本設(shè)計(jì)采區(qū)達(dá)產(chǎn)時(shí)，配備兩個(gè)煤巷掘進(jìn)頭。4.1 掘進(jìn)方法的確定本設(shè)計(jì)掘進(jìn)頭的供風(fēng)既利用局部通風(fēng)機(jī)，也利用礦井的總風(fēng)壓，此處只對(duì)局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)方法做具體分析。4.2 掘進(jìn)工作面通風(fēng)方式礦井新建、擴(kuò)建或生產(chǎn)時(shí)，都要掘進(jìn)巷道，在掘進(jìn)工程中，為了稀釋和排出自煤（巖）體涌出量的有害氣體、爆破產(chǎn)生的炮煙和礦塵，以及創(chuàng)造良好的氣候條件，必須對(duì)獨(dú)頭掘進(jìn)工作面進(jìn)行通風(fēng)。掘進(jìn)通風(fēng)總的可以分為總風(fēng)壓通風(fēng)法和局部動(dòng)力通風(fēng)法。出于掘進(jìn)面通風(fēng)必須做到風(fēng)質(zhì)好，風(fēng)量穩(wěn)定等多方面的考慮。本設(shè)計(jì)決定采用局部動(dòng)力通風(fēng)，采用局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)的通風(fēng)。局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)是礦井廣泛采用的掘進(jìn)通風(fēng)方法，局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)是由局部通風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒組成一體進(jìn)行通風(fēng)，按其工作方式分為：壓入式通風(fēng)，抽出式通風(fēng)和混合式通風(fēng)。1）壓入式通風(fēng)局部通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置安裝在離掘巷道口10m外的進(jìn)風(fēng)側(cè)，局部通風(fēng)機(jī)把新鮮風(fēng)流經(jīng)風(fēng)筒壓送到掘進(jìn)工作面，污風(fēng)沿巷道排出。具體布置示意圖如圖4.1。圖4.1 壓入式通風(fēng)2）抽出式通風(fēng)這種通風(fēng)方式是把局部通風(fēng)機(jī)安裝在離巷道口10m以外的回風(fēng)側(cè)。新鮮風(fēng)流沿巷道流入，污風(fēng)通過鐵風(fēng)筒由局部通風(fēng)機(jī)排出，抽出式通風(fēng)見圖4.2。圖4.2 抽出式通風(fēng)3）混合式通風(fēng)混合式通風(fēng)的布置如圖4.3所示，其中壓入式風(fēng)筒出風(fēng)口與工作面的距離仍應(yīng)小于有效射程長度，抽出式風(fēng)筒吸收風(fēng)口與工作面的距離和壓入式局部通風(fēng)機(jī)所在位置有關(guān)。壓入式局部通風(fēng)機(jī)可隨工作面的推進(jìn)及時(shí)向前移動(dòng)，與工作面距離保持在40-50米左右。抽出式風(fēng)筒吸風(fēng)口應(yīng)超前壓入式局部通風(fēng)機(jī)10米以上，同時(shí)其風(fēng)筒吸風(fēng)口距工作面的距離還應(yīng)大于炮煙拋擲長度，一般為30米左右，混合式通風(fēng)機(jī)見圖4.3。圖4.3 混合式通風(fēng)由于混合式通風(fēng)適用于大斷面長距離的巖巷掘進(jìn)通風(fēng)的較好方式，由于采煤工作面屬于普通斷面，短距離巖巷掘進(jìn)，因此本次設(shè)計(jì)只考慮壓入式和抽出式兩種方式。壓入式通風(fēng)與抽出式通風(fēng)優(yōu)缺點(diǎn)比較：（1）抽出式通風(fēng)時(shí)，污濁風(fēng)流必須通過局部通風(fēng)機(jī)，極不安全。而壓入式通風(fēng)時(shí)，局部通風(fēng)機(jī)安設(shè)在新鮮風(fēng)流中，通過局部通風(fēng)機(jī)的為新鮮風(fēng)流，故安全性高。（2）抽出式通風(fēng)有效吸程小，排出工作面炮煙的能力較差；壓入式通風(fēng)風(fēng)筒出口射流的有效射程達(dá)，排出工作面炮煙和瓦斯的能力強(qiáng)。（3）抽出式通風(fēng)由于炮煙從風(fēng)筒中排出，不污染巷道中的空氣，故勞動(dòng)衛(wèi)生條件好。壓入式通風(fēng)時(shí)炮煙沿巷道流動(dòng)，勞動(dòng)衛(wèi)生條件較差，而且排出炮煙的時(shí)間長。（4）抽出式通風(fēng)只能使用剛性風(fēng)筒或帶剛性圈的柔性風(fēng)筒，壓入式通風(fēng)可以使用柔性風(fēng)筒。從以上比較可以看出，兩種通風(fēng)方式各有利弊，但壓入式通風(fēng)安全可靠性較好，故在煤礦中得到廣泛應(yīng)用。綜合本井田的瓦斯?jié)舛?、掘進(jìn)條件、粉塵濃度等因素，本次設(shè)計(jì)采用壓入式掘進(jìn)通風(fēng)。4.3 煤巷掘進(jìn)工作面需風(fēng)量各掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量計(jì)算如下：1）按壓入式通風(fēng)方式通風(fēng)時(shí) （4.1）式中：Qy采用壓入式通風(fēng)時(shí)，稀釋、排除掘進(jìn)巷道炮煙所需風(fēng)量，m3/min；A為同時(shí)爆破的炸藥量，Kg，最大為6.5Kg；S掘進(jìn)巷道的凈斷面積，m3,14.3；L從工作面至炮煙濃度稀釋至安全濃度的距離，可用下式計(jì)算：L=400A/S，則L=4006.5/14.3=182t掘進(jìn)巷道的通風(fēng)時(shí)間，一般取20-30min,取20min。2）按瓦斯涌出量計(jì)算 因?yàn)槭歉咄咚沟V井，對(duì)瓦斯進(jìn)行提前抽采，以達(dá)到礦井安全規(guī)程規(guī)定的按工作面回風(fēng)風(fēng)流中沼氣的濃度不得超過1%的要求。數(shù)值大概在1）中數(shù)值上下。 3)按人數(shù)計(jì)算按每人每分鐘所需風(fēng)量和掘進(jìn)工作面的最多人數(shù)計(jì)算工作面所需風(fēng)量。 （4.3）式中：4每人每分鐘供給4 m3的規(guī)定風(fēng)量，m3/min；N該掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，取40人。故連采機(jī)掘進(jìn)工作面風(fēng)量：4）炸藥量計(jì)算巖石大巷的掘進(jìn)一般采用炮掘，所以風(fēng)量計(jì)算要按照炸藥量計(jì)算。 （4.4）式中：25使用一克炸藥的供風(fēng)量，m3/min；A該掘進(jìn)工作面一次爆破所使用的最大炸藥量，取6.5。由以上四中方法計(jì)算的掘進(jìn)巷道所需風(fēng)量最大值為：5）按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算（1）按煤礦安全規(guī)程規(guī)定煤巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量滿足：式中S為煤巷掘進(jìn)巷道斷面積，14.3m2；由風(fēng)速驗(yàn)算可知，Q=360 m3/min符合風(fēng)速要求。為保證風(fēng)量的充足供應(yīng)，根據(jù)配風(fēng)經(jīng)驗(yàn)取200 m3/min，經(jīng)風(fēng)速驗(yàn)算符合要求。（2）按照煤礦安全規(guī)程規(guī)定巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量滿足：式中S為巖巷掘進(jìn)巷道斷面積，15.6 m2；按照以上方法1、3、4（式中S取代為15.6m2）可以計(jì)算出巖巷掘進(jìn)最大需風(fēng)量為393m3/min，滿足要求。對(duì)于巖巷掘進(jìn)根據(jù)配風(fēng)經(jīng)驗(yàn)取200 m3/min，經(jīng)風(fēng)速驗(yàn)算符合要求。4.4 掘進(jìn)通風(fēng)設(shè)備選型1）風(fēng)筒的選擇掘進(jìn)通風(fēng)使用的風(fēng)筒有金屬風(fēng)筒和帆布、膠布、人造革等柔性風(fēng)筒，柔性風(fēng)筒重量輕，易于存儲(chǔ)和搬運(yùn)，連接和懸吊也較為方便，膠布和人造革風(fēng)筒防水性能好，且適合于壓入式通風(fēng)?？紤]到本設(shè)計(jì)掘進(jìn)頭距離較長，為經(jīng)濟(jì)起見，決定使用膠片風(fēng)筒，其具體參數(shù)見表4.1。表4.1 風(fēng)筒規(guī)格及接頭形式風(fēng)筒類型風(fēng)筒直徑（mm）接頭方法百米風(fēng)阻（NS2/m8）節(jié)長（m）壁厚（mm）風(fēng)筒質(zhì)量（kg/m）膠片風(fēng)筒1000雙反邊13.88301.24.0（1）風(fēng)筒風(fēng)阻風(fēng)筒的風(fēng)阻包括摩擦風(fēng)阻和局部風(fēng)阻，風(fēng)筒長度為1500m，由其百米風(fēng)阻值得風(fēng)筒總風(fēng)阻為：（2）風(fēng)筒的漏風(fēng)率柔性風(fēng)筒的漏風(fēng)率風(fēng)風(fēng)量備用系數(shù)值可用下式計(jì)算： （4.5）式中：柔性風(fēng)筒的漏風(fēng)風(fēng)量備用系數(shù)；Qf局部通風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量，m3/min；Q0風(fēng)筒末端的風(fēng)量，m3/min；P風(fēng)筒100m長度的漏風(fēng)率，%,百米漏風(fēng)率可從表4.2中查??；L風(fēng)筒總長度，m。表4.2 柔性風(fēng)筒百米漏風(fēng)率p風(fēng)筒接頭類型風(fēng)筒100m漏風(fēng)率p/%膠接0.1-0.4多反邊0.4-0.6多層反邊3.05插接12.8帶入數(shù)據(jù)，則柔性風(fēng)筒的漏風(fēng)風(fēng)量備用系數(shù)為：2）局部通風(fēng)機(jī)選型（1）局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量Qa： （4.6）式中：風(fēng)筒的漏風(fēng)風(fēng)量備用系數(shù)，根據(jù)上面的計(jì)算取1.1；Qk煤巷掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量，m3/min。則局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量Qa=1.09200=218 m3/min。（2）局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓壓入式局部通風(fēng)機(jī)工作全風(fēng)壓Ht（Pa）為 （4.7）式中：Ht局部通風(fēng)機(jī)工作全風(fēng)壓，Pa；R風(fēng)筒總風(fēng)阻，NS2/m8；Qa局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量，m3/s；Qk掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量，m3/s；空氣密度，kg/m3；帶入已知數(shù)據(jù)得：（3）局部通風(fēng)機(jī)的選擇礦用局部通風(fēng)機(jī)分為軸流式和離心式兩種，軸流式局部通風(fēng)機(jī)具有體積小，便于安裝和串聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)，效率等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)根據(jù)局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量Qa和工作全風(fēng)壓Ht選取FD-No5/15型軸流式風(fēng)機(jī)，其工作參數(shù)見表4.3。表4.3 局部通風(fēng)機(jī)參數(shù)風(fēng)機(jī)類型功率（KW）電壓（V）轉(zhuǎn)速（r/min）級(jí)數(shù)風(fēng)量（m3/min）風(fēng)壓（Pa）FD-No5/1527.5380/66029002190-250200-32004.5 掘進(jìn)通風(fēng)機(jī)技術(shù)管理和安全措施1）保證工作面有足夠的新鮮風(fēng)流（1）局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)時(shí)，無論是工作和交接班都不準(zhǔn)停風(fēng)或減少風(fēng)量。（2）提高有效風(fēng)量。應(yīng)減少導(dǎo)風(fēng)設(shè)施的漏風(fēng)，減低導(dǎo)風(fēng)設(shè)施的風(fēng)阻，要采用接頭嚴(yán)密漏風(fēng)小的反邊接頭法，及時(shí)修補(bǔ)風(fēng)筒和堵補(bǔ)風(fēng)筒針眼，選用大直徑風(fēng)筒，提高通風(fēng)設(shè)備的安裝質(zhì)量。2）保證局部通風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)（1）局部通風(fēng)機(jī)必須有專人負(fù)責(zé)管理，局部通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置必須裝在進(jìn)風(fēng)道中，距回風(fēng)口不小于10m，局部通風(fēng)機(jī)吸收風(fēng)量必須小于全風(fēng)壓供給該處的風(fēng)量，以免發(fā)生循環(huán)風(fēng)。（2）防止局部通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)燒壞，采用QC83-80型磁力啟動(dòng)器。（3）局部通風(fēng)機(jī)和機(jī)電設(shè)備必須配有延時(shí)風(fēng)電閉鎖裝置。（4）安設(shè)瓦斯自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警斷電裝置，局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)采用雙回路供電，以保證局部通風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。3）局部通風(fēng)機(jī)的管理工作主要是保證局部通風(fēng)機(jī)安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少漏風(fēng)，降低風(fēng)筒阻力，提高工作面的有效風(fēng)量，加強(qiáng)局部通風(fēng)機(jī)管理及檢查。5 礦井風(fēng)量計(jì)算與分配5.1礦井總風(fēng)量的計(jì)算礦井總風(fēng)量是井下各個(gè)工作地點(diǎn)有效風(fēng)量和各條風(fēng)路上的漏風(fēng)的總和。本設(shè)計(jì)采用按實(shí)際需要由里往外細(xì)致配風(fēng)的計(jì)算方法。生產(chǎn)礦井總風(fēng)量按以下要求風(fēng)別計(jì)算，并取其中的最大值。1）按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算 （4.1）式中：N井下同時(shí)工作的最多人數(shù)，700人；Kt礦井通風(fēng)系數(shù)，一般可取1.2-1.25，本設(shè)計(jì)取1.25。本礦井下同時(shí)作業(yè)的最多人數(shù)為700人，則2）按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他地點(diǎn)實(shí)際需風(fēng)量的總和計(jì)算 （4.2）式中：采煤工作面和備用工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，；掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，；硐室實(shí)際需要風(fēng)量的總和，；除了采煤、掘進(jìn)和硐室地點(diǎn)外其他需要通風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量總和，。Kt采區(qū)風(fēng)量備用系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻等因素一般可取Kt=1.21.25，取Kt =1.20；（1）綜采工作面實(shí)際需要風(fēng)量計(jì)算每個(gè)采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量，應(yīng)按瓦斯(或二氧化碳）涌出量、工作面氣溫、風(fēng)速和人數(shù)等規(guī)定分別計(jì)算，然后取其中最大值。 按瓦斯涌出量計(jì)算工作面布置有專用排瓦斯巷（俗稱尾巷，且符合規(guī)程第一百三十七條的規(guī)定）的采煤工作面風(fēng)量計(jì)算： qa 采煤工作面尾巷的風(fēng)排瓦斯量；第個(gè)采煤工作面瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，取1.2絕對(duì)涌出量按下式計(jì)算： q采=q相對(duì)*A工日/1440 （3-3）其中 q相對(duì)工作面瓦斯相對(duì)涌出量，m3/t;A工日工作面日產(chǎn)量.礦井的瓦斯相對(duì)涌出量為14m3/t， q采=14*4545.5/1440=44.19 m3/min 因?yàn)椋?= =0.1217 m3/min m3/min m3/min 綜上所述，回采工作面的風(fēng)量： m3/min 按工作面氣溫與風(fēng)速的關(guān)系計(jì)算：采煤工作面應(yīng)有良好的勞動(dòng)氣候條件，溫度和風(fēng)速應(yīng)符合下列要求，見表5.1。表4.1 采煤工作面空氣溫度與風(fēng)速對(duì)應(yīng)表工作面溫度/<1515181820202323262628工作面風(fēng)速/ms-10.30.50.50.80.81.01.01.51.52.02.02.5按下式計(jì)算： （5.4）式中：Vai第i個(gè)工作面風(fēng)速，m/s；Sai第i個(gè)采煤工作面的平均斷面積，m2。對(duì)于綜采工作面，取溫度為25，則風(fēng)速為1.7m/s，采煤工作面面積為S=10m2，代入上式可得：按人數(shù)計(jì)算：按每人每分鐘所需風(fēng)量和工作面的最多人數(shù)計(jì)算工作面所需風(fēng)量。 （5.5）式中：4每人每分鐘供給4m3的規(guī)定風(fēng)量，m3/minNi第i個(gè)采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，人已知Ni=40，可得：按照以上三種計(jì)算風(fēng)量的方法，選擇計(jì)算的最大風(fēng)量，所以綜采工作面的風(fēng)量為1920.2 m3/min。按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算： （5.6）式中：Sai第i個(gè)采煤工作面的平均斷面積，m2綜采工作面的面積為10m2，代入上式所以綜采工作面的風(fēng)量為1920.2 m3/min，滿足風(fēng)速要求。（2）備用工作面需要風(fēng)量計(jì)算備用工作面需要風(fēng)量取綜采工作面所需風(fēng)量的一半960.1 m3/min（3）掘進(jìn)工作面需風(fēng)量計(jì)算每個(gè)獨(dú)立通風(fēng)的掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量，應(yīng)按瓦斯或二氧化碳涌出量和人數(shù)等規(guī)定要求分別進(jìn)行計(jì)算，并必須采取其中最大值。各掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量計(jì)算如下：按瓦斯涌出量計(jì)算：根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，按工作面回風(fēng)風(fēng)流中瓦斯的濃度不得超過1的要求計(jì)算。即： （5.7）式中：qbi第i個(gè)掘進(jìn)工作面的瓦斯絕對(duì)涌出量，m3/min；Kbi第i個(gè)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出不均衡的風(fēng)量系數(shù)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果確定，一般機(jī)掘工作面取1.52，炮掘工作面取1.82.0， Kbi取2。掘進(jìn)工作面日出煤量按工作面日出煤量的10%計(jì)算，所以所以掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量可以計(jì)算為：按人數(shù)計(jì)算：按每人每分鐘所需風(fēng)量和工作面的最多人數(shù)計(jì)算工作面所需風(fēng)量。 （5.8）式中：4每人每分鐘供給4m3的規(guī)定風(fēng)量，m3/min；Ni第i個(gè)采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，取40人。由以上兩種方法計(jì)算的掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量最大值為：（4）硐室需風(fēng)量計(jì)算井下火藥庫煤礦安全規(guī)程規(guī)定，大型爆破材料庫風(fēng)量不得小于100 m3/min，中小型不得小于60m3/min，本設(shè)計(jì)中取100m3/min。絞車房井下絞車房一般單獨(dú)供風(fēng)，從一些設(shè)計(jì)單位及部分生產(chǎn)礦井分配情況來統(tǒng)計(jì)，絞車房的一般供風(fēng)量為6080m3/min，取80m3/min為佳。因此，本設(shè)計(jì)中取80m3/min。采區(qū)變電所按煤炭安全規(guī)程要求，一般為80m3/min。充電硐室：150m3/min檢修硐室：120m3/min其它硐室：200m3/min綜上所述，硐室總風(fēng)量：（5）其他巷道所需風(fēng)量計(jì)算其它巷道所需風(fēng)量由下式計(jì)算： （5.9）式中：S其它巷道平均斷面面積，取S=14.3m2；（6）Kt的確定Kt是礦井漏風(fēng)系數(shù)，是反映井下通風(fēng)構(gòu)筑物及通風(fēng)管理水平的一個(gè)綜合性指標(biāo)，礦井采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)方式，由表5.2可以查出Kt=1.15。表5.2 礦井通風(fēng)系數(shù)表通風(fēng)方式Kt取值中央并列式1.201.25中央分列式或混合式1.151.20對(duì)角式或分區(qū)式通風(fēng)1.101.15綜上所述，按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算得礦井所需風(fēng)量總和為：根據(jù)上述方法計(jì)算取較大者，得出礦井總風(fēng)量為7171.285m3/min。5.2礦井風(fēng)量分配根據(jù)實(shí)際需要由里向外的原則配風(fēng)，逆風(fēng)將各用風(fēng)地點(diǎn)計(jì)算值乘以1.15就是各用風(fēng)地點(diǎn)實(shí)際風(fēng)量，采煤工作面只配計(jì)算的風(fēng)量，上下平巷的風(fēng)量乘以1.15。順風(fēng)流而下，遇到分風(fēng)地點(diǎn)則加上其它風(fēng)路的風(fēng)量，一起分配給未分風(fēng)前的那條風(fēng)路，作為該風(fēng)路的分量，直至確定進(jìn)風(fēng)井的風(fēng)量。（1）采煤工作面，考慮到采煤工作面的采空區(qū)漏風(fēng)占工作面風(fēng)量的15%，工作面進(jìn)風(fēng)側(cè)平巷風(fēng)量為：Q進(jìn)=1920.21.15=2208.23 m3/min（2）備用面：Q備=960.11.15=1104.115 m3/min（2）掘進(jìn)面：Q掘=2838.81.15=2032.74 m3/min（3）火藥庫：Q火=1001.15=115m3/min（4）絞車房：Q絞車=801.15=92 m3/min（5）采區(qū)變電所：Q機(jī)電=801.15=92 m3/min（6）充電硐室：Q充電=1501.15=172.5 m3/min（7）檢修硐室：Q檢修=1201.15=138m3/min（8）其它硐室：Q檢修=2001.15=230 m3/min（9）其它巷道：Q其它1=8581.15=986.7 m3/min經(jīng)以上分配過程，礦井風(fēng)量正好分配完畢，具體風(fēng)量分配見表5.3，井巷風(fēng)速驗(yàn)算結(jié)果見表5.4。表5.3風(fēng)量分配表用風(fēng)地點(diǎn)采煤工作面平巷掘進(jìn)工作面?zhèn)溆霉ぷ髅娉潆婍鲜一?藥 庫絞 車 房采區(qū)變電所檢修硐室其它硐室其它巷道合計(jì)分配風(fēng)量/m3min-12208.232032.741104.115172.51159292138230986.77171.285表5.4 井巷風(fēng)速驗(yàn)算表井 巷限速/ms-1有效斷面/m2風(fēng)量/m3s-1實(shí)際風(fēng)速/ms-1備注低高副井井筒1244.16119.522.71符合井底車場(chǎng)815.6119.527.66符合軌道運(yùn)輸大巷815.690.755.81符合運(yùn)輸大巷石門814.390.756.67符合軌道上山614.390.756.67符合區(qū)段運(yùn)輸平巷613.86322.31符合采煤工作面0.25410323.20符合區(qū)段回風(fēng)平巷613.8622.861.65符合高位瓦斯巷 669.141.52符合回風(fēng)大巷815.5119.524.13符合風(fēng) 井1519.6119.525.51符合6礦井通風(fēng)阻力計(jì)算6.1礦井通風(fēng)阻力計(jì)算原則（1）礦井通風(fēng)的總阻力，不應(yīng)超過2940 Pa；（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；（3）礦井通風(fēng)網(wǎng)路中有很多的并聯(lián)系統(tǒng)，計(jì)算總阻力時(shí)，應(yīng)以其中阻力最大的路線作為依據(jù)；（4）設(shè)計(jì)的礦井通風(fēng)阻力不宜過高，一般不超過350 mm水柱；（5）應(yīng)計(jì)算出困難時(shí)期的最大阻力和容易時(shí)期的最小阻力，使所選用的主要通風(fēng)機(jī)既滿足困難時(shí)期的通風(fēng)需要，又能在通風(fēng)容易時(shí)工況合理。6.2礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期的確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最小時(shí)稱通風(fēng)容易時(shí)期（通常在達(dá)產(chǎn)初期），即容易時(shí)期礦井最大阻力路線。本設(shè)計(jì)在初期開采第一水平2號(hào)煤層時(shí)，南二采區(qū)前期上山開采，布置綜放2201工作面；在南四采區(qū)右翼準(zhǔn)備工作面2406；掘進(jìn)頭共兩個(gè)。其通風(fēng)容易時(shí)期的通風(fēng)系統(tǒng)立體示意圖和網(wǎng)絡(luò)圖如圖6.1和圖6.3所示。通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最大時(shí)稱通風(fēng)困難時(shí)期（通常在生產(chǎn)后期），即困難時(shí)期礦井最大阻力路線。本設(shè)計(jì)在開采2號(hào)煤層時(shí)，當(dāng)南二采區(qū)快要采完時(shí)，是通風(fēng)最困難的時(shí)期。此時(shí)在南二采區(qū)2204工作面開采，2409工作面?zhèn)溆茫?205工作面準(zhǔn)備煤巷掘進(jìn)頭兩個(gè)，另外在北翼采區(qū)巖巷開拓掘進(jìn)，兩個(gè)巖巷掘進(jìn)頭。其通風(fēng)困難時(shí)期的通風(fēng)系統(tǒng)立體示意圖和網(wǎng)絡(luò)圖如圖6.2和圖6.4所示。礦井通風(fēng)最容易和最困難時(shí)期都在主要通風(fēng)機(jī)服務(wù)年限之內(nèi)。圖6.1礦井通風(fēng)容易時(shí)期立體圖圖6.2礦井通風(fēng)困難時(shí)期立體圖6.3容易時(shí)期網(wǎng)絡(luò)圖6.4困難時(shí)期網(wǎng)絡(luò)圖6.3礦井通風(fēng)阻力計(jì)算1）通風(fēng)最容易時(shí)期為了計(jì)算通風(fēng)最容易時(shí)期的風(fēng)壓，就首先要找到一條通風(fēng)壓力最大的通風(fēng)路線。通風(fēng)最容易時(shí)期的通風(fēng)立體圖如圖6.1所示，可以知道通風(fēng)阻力最小的風(fēng)流路線為：新風(fēng)路線：進(jìn)風(fēng)井（副井）井底車場(chǎng)及硐室運(yùn)輸大巷軌道上山區(qū)段運(yùn)輸平巷采煤工作面污風(fēng)路線： 區(qū)段回風(fēng)平巷 回風(fēng)上山回風(fēng)大巷回風(fēng)井。高位瓦斯排放巷2）通風(fēng)最困難時(shí)期通風(fēng)最困難時(shí)期的通風(fēng)立體圖如圖6.2所示，可以知道通風(fēng)阻力最大的風(fēng)流路線為：新風(fēng)路線：進(jìn)風(fēng)井（副井）井底車場(chǎng)及硐室運(yùn)輸大巷軌道上山區(qū)段運(yùn)輸平巷采煤工作面污風(fēng)路線：區(qū)段回風(fēng)平巷 回風(fēng)上山回風(fēng)石門回風(fēng)井。 高位瓦斯排放巷3）礦井通風(fēng)阻力計(jì)算礦井通風(fēng)阻力包括摩擦阻力、局部阻力和自然風(fēng)壓。摩擦阻力是風(fēng)流與井巷周壁摩擦以及空氣分子間的擾動(dòng)和摩擦而產(chǎn)生的阻力，由此阻力引起的風(fēng)壓損失是摩擦阻力損失。摩擦阻力按下式計(jì)算： （6.1）式中：摩擦阻力系數(shù)，Ns2/m4；L井巷長度，m；U井巷凈斷面周長，m；Q通過井巷的風(fēng)量，m3/s；S井巷凈斷面積，m2；各井巷的摩擦阻力計(jì)算結(jié)果見表6.1，表6.2。表6.1 礦井通風(fēng)最容易時(shí)期井巷通風(fēng)阻力計(jì)算表井巷區(qū)段序號(hào)井巷名稱支護(hù)形式LSU104Qhfmm2mNs2/m4m3/sPa1-2副井混凝771.6144.16523.55410119.52123.54326662-3車場(chǎng)及硐室錨噴489.2715.61590119.52248.53624353-4軌道大巷錨噴2238.6015.6159098.66774.85188724-6軌道上山錨噴102014.313.858590.75338.18475486-8區(qū)段運(yùn)輸平巷錨網(wǎng)270013.86158032124.61068298-9綜采工作面支架15010143303270.96329-10區(qū)段回風(fēng)平巷錨網(wǎng)270013.861512022.8695.389161359-