礦井通風(fēng)與安全課程設(shè)計新莊礦90萬t新井通風(fēng)設(shè)計說明書

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1、《礦井通風(fēng)與安全》課程設(shè)計 中國礦業(yè)大學(xué).......學(xué)院 礦井通風(fēng)與安全 課程設(shè)計 小組成員： 設(shè)計題目 新莊孜礦90萬t/a新井通風(fēng)設(shè)計 班級 指導(dǎo)教師 成績 日 期 目錄 1礦井設(shè)計概況 1 1.1礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 1 1.2井田開拓 1 1.3巷道布置與采煤方法 2 2礦井通風(fēng)系統(tǒng)擬定 4 2.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)基本要求 4 2.2礦井通風(fēng)方式的選擇 4 2

2、.3礦井通風(fēng)方案技術(shù)和經(jīng)濟比較 6 2.4通風(fēng)機的工作方法 7 3采區(qū)通風(fēng) 9 3.1采區(qū)上山通風(fēng)系統(tǒng) 9 3.2回采工作面通風(fēng)方式 9 4掘進通風(fēng) 12 4.1掘進方法的確定 12 4.2掘進工作面通風(fēng)方式 12 4.3煤巷掘進工作面需風(fēng)量 13 4.4掘進通風(fēng)設(shè)備選型 15 5礦井風(fēng)量計算與分配 18 5.1礦井總風(fēng)量的計算 18 5.2礦井風(fēng)量分配 21 6礦井通風(fēng)阻力計算 23 6.1礦井通風(fēng)阻力計算原則 23 6.2礦井通風(fēng)容易時期和困難時期的確定 23 6.3礦井通風(fēng)阻力計算 23 7礦井通風(fēng)設(shè)備選型 31 7.1選擇主要通風(fēng)機 31 7.2電

3、動機選型 33 7.3礦井主要通風(fēng)設(shè)備要求 35 7.4通風(fēng)附屬裝置及其安全技術(shù) 35 7.5特殊災(zāi)害的防治措施 36 8礦井通風(fēng)費用概算 38 8.1噸煤通風(fēng)費 38 8.2通風(fēng)設(shè)備的折舊費和維修費 39 8.3通風(fēng)員工工資費用 39 8.4專為通風(fēng)服務(wù)的井巷工程折舊費和維護費 39 8.5噸煤通風(fēng)成本 39 9結(jié)論 40 參考文獻 41 1礦井設(shè)計概況 1.1礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 1）礦區(qū)概述 新莊孜礦位于安徽省淮南市八公山東麓，南與謝一礦相接，北與孔李公司為鄰。地處東經(jīng)1164938″北緯3235′41″，行政區(qū)劃屬淮南市八公山區(qū)。井內(nèi)的氣

4、象參數(shù)按表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 進風(fēng)井筒（kg/m3） 出風(fēng)井筒（kg/m3） 冬 1.26 1.22 夏 1.20 1.25 2）井田地質(zhì)特征 新莊孜井田東以第Ⅳ勘探線與李一礦井田毗鄰，西以第Ⅸ勘探線及人定境界與新莊孜相接，北部Ⅳ－Ⅴ至Ⅵ勘探線間以八公山背斜軸、Ⅵ至Ⅸ勘探線，南至3-1煤層-650m底板等高線地面投影線，東西走向長約6.4~7.4km，平均7.2km；傾斜寬：最大約2.7km，最小2.54km，平均2.6km。井田的水平面積約18.72km2。 3）煤層特征 本井田第三含煤組平均

5、總厚4.75m，含煤2余層；其中可采煤層3-1煤層，平均可采總厚4.25m，含煤系數(shù)為9.01%。具體參見圖1 綜合地質(zhì)柱狀圖。具體參見圖1 綜合地質(zhì)柱狀圖。本礦井達(dá)產(chǎn)時相對瓦斯涌出量為12.7m3/t。礦井東翼在開采3-1煤層時，其絕對瓦斯涌出量最大達(dá)到108.17m3/min，最大相對瓦斯涌出量為18.3m3/t，礦井瓦斯等級應(yīng)定為高瓦斯礦井。煤層自燃傾向性等級鑒定為三級。依據(jù)《礦井防滅火規(guī)范》，礦井自燃危險等級劃歸為二級自燃礦井。 1.2井田開拓 1）井田境界及儲量 礦井地質(zhì)資源量：3－1煤79.01（Mt），礦井工業(yè)儲量81.45（Mt）， 礦井可采儲量68.17（Mt），本礦井

6、設(shè)計生產(chǎn)能力為90萬t/年。工業(yè)廣場的尺寸為315m400m的長方形，工業(yè)廣場的煤柱量為5.7(Mt)。 2）礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 本礦井年工作日330天，每天凈提升時間16小時。每天三班作業(yè)，其中兩班采煤，一班檢修，每班工作時間8小時。本礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力為90萬噸/年,礦井服務(wù)年限為57年。 圖1.1 地質(zhì)綜合柱狀圖 3）井田開拓 工業(yè)廣場應(yīng)布置在井田儲量中央處，大致在井田走向中央，傾向略微偏下位置，主副井均位于工業(yè)廣場內(nèi)。風(fēng)井井筒布置在井田外。 礦井為立井單水平開采，所以將大巷布置在煤層底板下方20m

7、處的砂巖中。主要開拓巷道如運輸大巷，軌道大巷均布置在底板砂巖中。 煤炭由采煤工作面→采區(qū)運輸上山→采區(qū)煤倉→膠帶運輸大巷→井底煤倉→主井提升到地面；材料自井底車場→軌道運輸大巷→采區(qū)下部車場→采區(qū)軌道上山→區(qū)段回風(fēng)平巷→工作面。 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) 首采的東翼采區(qū)走向長度為3650~4500m。西翼采區(qū)走向長度為2300~2700m。首采的東翼采區(qū)上山階段斜長為1130m，下山階段為1080m，為保證合理的工作面長度，故上山階段區(qū)段長度確定為150m左右，下山階段為170m左右，區(qū)段數(shù)目為上山6個，下山6個。 在同一采區(qū)內(nèi)，先采上層，后采下層；沿傾斜

8、方向，由上向下開采。本設(shè)計只布置一個采煤工作面達(dá)產(chǎn)，工作面的接替順序為：在上山兩翼進行左右跳采接替。 設(shè)計首采區(qū)（西二帶區(qū)）位于井田南部，接近井底車場；由井底車場至大巷120 m處。根據(jù)西二帶區(qū)煤層地質(zhì)情況，本設(shè)計采用帶區(qū)準(zhǔn)備方式。西二帶區(qū)走向長平均2357.8 m，傾向長平均1940.5 m。帶區(qū)內(nèi)劃分為11個傾斜分帶，分帶平均長1757.6 m。 首采帶區(qū)工作面長度取150 m；兩斜巷設(shè)計均為矩形斷面，其中運煤斜巷寬為5 m，高為3.2 m；回風(fēng)斜巷寬5m，高3 .2m。 2）采煤方法 主采煤層選用綜采開采工藝，走向長壁綜采一次采全高采煤法。工作面的推進方向確定為后退式。根據(jù)工作面

9、的關(guān)鍵參數(shù)選用：選用DZ40型液壓支柱、選用MGTY750/1715-3.3D型雙滾筒采煤機、SGEC-830/500型刮板運輸機。采煤機截深0.8m，采用采煤機雙向割煤，追機作業(yè)；前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤；在工作面端頭斜切進刀，上行下行均割煤，往返一次進兩刀；采煤機過后先移架后推移刮板輸送機。 3）回采巷道布置 回采巷道采用一般的U型布置方式，即一條區(qū)段運輸平巷和一條區(qū)段回風(fēng)平巷。 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、計算或在相關(guān)圖紙上提取） 井巷名稱 長度(m) 斷面（m2） 周長（m） 副井井筒 33.17 20.41 井

10、底車場 20 18.8 軌道運輸大巷 18 17.9 軌道上山 18 16 區(qū)段運輸平巷 16.0 16 采煤工作面 17.21 17.9 區(qū)段回風(fēng)平巷 16.0 16 回風(fēng)石門 20 17.3 風(fēng)井 26.42 15.7 運輸大巷、石門 12.80 17.79 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）礦井至少要有兩個通地面的安全出口； （2）進風(fēng)井口要有利于防洪、不受

11、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)機的噪音干擾； （6）裝有皮帶機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風(fēng)井； （8）可以獨立通風(fēng)的礦井，采區(qū)盡可能獨立通風(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

12、條件、埋藏深度、沖擊層深度、礦井瓦斯等級。 （2）經(jīng)濟因素：井巷工程量、通風(fēng)運行費、設(shè)備裝備費。 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-運輸大巷

13、，4-回風(fēng)大巷，5-回風(fēng)石門 方案3：兩翼對角式 進風(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)置進風(fēng)井和回風(fēng)井，構(gòu)成獨立的通風(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)方式的特點及優(yōu)缺點及適用條件列表進行比較，見表2.1。 表2.1 通風(fēng)方式的比較 通風(fēng)方式 優(yōu)點 缺點 適用條件 中央并列式 初期投資少，工業(yè)場

14、地布置集中，管理方便，工業(yè)場地保護煤柱小，保護井筒的煤柱較少，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)場的保護煤柱小，保護井筒的煤柱較少，構(gòu)成礦井通風(fēng)系統(tǒng)的時間短。 建井期限略長，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，

15、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)點外，更有利于處理礦井事故運送人員設(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)和經(jīng)濟比較 1）技術(shù)比較 由于該礦為高瓦斯及突出礦井，自燃發(fā)火嚴(yán)重，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。 2）經(jīng)濟比較 方案二和方案三兩通風(fēng)方案的經(jīng)濟主要從巷道開拓工程量、費用及巷道維護費用、通風(fēng)設(shè)施購置費用和通風(fēng)電費等方面考慮。巷道開拓及維護費用只比較兩個方案中不同（或多出

16、）巷道，相同巷道不再作經(jīng)濟比較，經(jīng)濟比較見表2.2至2.5。 （1）進行工程掘進費用比較 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 井巷掘進費用 方案項目 中央分列式 兩翼對角式 工程項目 工程量 （m） 單價 （元/m） 費用 （萬元） 工程量 (m) 單價 （元/m） 費用 （萬元） 回風(fēng)大巷 3080 4000 1232 0 4000 0 回風(fēng)井 305 10000 305 610 10000 610 合計 1535萬

17、元 610萬元 （2）井巷維護費用 表2.3 井巷維護費用比較 項目方案 中央分列式 兩翼對角式 工程項目 工程量 （m） 單價 （元/m） 費用 （萬元） 工程量 （m） 單價 （元/m） 費用 （萬元） 回風(fēng)大巷 3080 90 27.72 0 90 0 回風(fēng)井 305 120 3.66 610 120 7.32 合計 31.38萬元 7.32萬元 （3）通風(fēng)設(shè)備購置費用 礦井主通風(fēng)、配套電機設(shè)備購置費按100萬元計算，主要通風(fēng)機房必須安裝兩套主要通風(fēng)機機配套電機，一套工作，一套備用，則共需要設(shè)備費用1002=20

18、0萬元。風(fēng)機房、風(fēng)硐、擴散器、防爆門、反風(fēng)設(shè)施等通風(fēng)設(shè)施的土建費按50萬元計算，則建一風(fēng)機房需要250萬元。兩方案的經(jīng)濟比較見表2.4。 表2.4 通風(fēng)設(shè)備購置費用 方案項目 中央分列式 兩翼對角式 通風(fēng)設(shè)備費 250萬元 2502=500萬元 （4）通風(fēng)總費用比較 通風(fēng)總費用見表2.5。 表2.5 通風(fēng)總費用比較 方案項目 中央分列式（萬元） 兩翼對角式（萬元） 井巷掘進費 1535 610 井巷維護費 31.38 7.32 通風(fēng)設(shè)備費 250 500 總費用 1816.38 1117.32 由于本礦井設(shè)計為90萬t的大型礦井，同時為高瓦斯

19、突出礦井，對通風(fēng)量要求較高，方案二和方案三進行粗略的經(jīng)濟比較，方案二需要掘進回風(fēng)大巷，同時礦井走向達(dá)到7.2Km，走向太長，掘進費用太多，綜上可知，方案三投資少，因此本礦井通風(fēng)方式為兩翼對角式通風(fēng)方式。 2.4通風(fēng)機的工作方法 礦井通風(fēng)機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 抽 出 式 優(yōu)點：井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)主要通風(fēng)機因故停止運轉(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時期通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)量變化的困難

20、。 缺點：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。總回風(fēng)巷無法連通或維護苦難時期的條件下優(yōu)缺點：（1）壓入式的優(yōu)缺點與抽出式相反，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)機使井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)通風(fēng)機停止運轉(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)將兩種工作方法的優(yōu)缺點對比如下： （1

21、）抽出式主要通風(fēng)機使井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)一旦主要通風(fēng)機因故停止運轉(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)機使井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)，當(dāng)主要通風(fēng)機停止運轉(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)機的一部分風(fēng)流短路，總進風(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)風(fēng)流把小窯塌陷區(qū)的有害氣體帶

22、到地面。 （5）如果能夠嚴(yán)防總進風(fēng)路線上的漏風(fēng)，則壓入式主要通風(fēng)機的規(guī)格尺寸和通風(fēng)機電力費用都較抽出式為小。 （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。 正因為抽出式有著獨自的優(yōu)點，井下風(fēng)流處于負(fù)壓裝填，當(dāng)主要通風(fēng)機因故停止運轉(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，不存在過渡時到下水平時期通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)量變化困難。本礦井地質(zhì)構(gòu)造較簡單，為高瓦斯突出礦井，自燃發(fā)火危險性較大，走向較長，開采面

23、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、回風(fēng)和工作面進、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，回采工作面和掘進工作面都應(yīng)該獨立通風(fēng)，采

24、區(qū)布置獨立的回風(fēng)道，實行分區(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)濟合理。 3.1采區(qū)上山通風(fēng)系統(tǒng) 采用軌道上山進風(fēng)，新鮮風(fēng)流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱影響，但輸送機設(shè)備處于回風(fēng)流中，軌道上山的上部和中部甩車場都要安裝風(fēng)門，風(fēng)門數(shù)目較多。 采用運輸上山進風(fēng)，由于風(fēng)流方向與運煤方向相反，容易引起煤塵飛揚，煤炭在運輸過程中釋放的瓦斯，可使進風(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；輸送機設(shè)備所散發(fā)的熱量，使進風(fēng)流溫度升高。此外，需在軌道上山的下部車場內(nèi)安設(shè)風(fēng)門，運輸?shù)V車來往頻繁，需要加強管理，防止風(fēng)流短路。 本礦井的相對瓦斯涌出量為12.7m3/t，屬于高

25、瓦斯突出礦井，結(jié)合礦井的實際條件，確定在有一個采區(qū)布置三條上山，一條是運輸上山，一條是軌道上山，一條是回風(fēng)上山。采用軌道上山進風(fēng)，回風(fēng)上山回風(fēng)的通風(fēng)方式，運輸上山僅進少量新風(fēng)，供行人和維修使用。這樣布置的優(yōu)點是使運輸上山的風(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

26、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)簡單、漏風(fēng)小等優(yōu)點，但風(fēng)流線路長，變化大。工作面上偶角易積聚瓦斯，工作面進風(fēng)巷一次掘進，維護量大。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，采用這種方式可以稀釋回風(fēng)流中的瓦斯，對于綜采工作面，上下平巷均進新鮮風(fēng)流有利于上下平巷安裝機電設(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

27、邊界準(zhǔn)備專用回風(fēng)上山，增加了巷道掘進、維護費用。 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??；采區(qū)內(nèi)進風(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；同時也需要在邊界準(zhǔn)備專用回風(fēng)上山，增加了行道的維護和掘進費用。 W 型 當(dāng)采用對拉式工作面時，可以采用上下平巷同時進風(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，實現(xiàn)集中生產(chǎn)的需要。這種通風(fēng)方式的主要特點是不用設(shè)置第二條風(fēng)道；若上下端平巷進風(fēng)，在該巷只撤、安裝維護采煤設(shè)備等又良好的環(huán)境，同時，易于稀釋工作面瓦斯，使上偶角瓦斯不易于積聚，排放炮

28、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3-1號煤層傾角為8，根據(jù)該礦的實際情況，確定回采工作面為上行通風(fēng)。 3）通風(fēng)構(gòu)筑物 因為生產(chǎn)的需要，井下巷道是縱橫交錯彼此貫通。為了使井下各用風(fēng)地點得到所需要的風(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，要求對通風(fēng)設(shè)施進行正確的設(shè)計，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

29、立體交叉風(fēng)路的通風(fēng)設(shè)施。 （2）擋風(fēng)墻 在需要截斷風(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，其間距要大于運輸車輛的長度，以便一座風(fēng)門啟動時，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)門和自動啟動風(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)地點的風(fēng)量，本設(shè)計主要通風(fēng)機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）測風(fēng)站 用以測量全礦井總進風(fēng)量和總回風(fēng)量以及各水平采掘區(qū)和回采工作面的進風(fēng)量。測風(fēng)站

30、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 通風(fēng) 系統(tǒng) 示意圖 適用條件及優(yōu)缺點 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：瓦斯自然流動方向和風(fēng)流方向一致，有利于較快地降低工作面瓦斯?jié)舛?。工作面平巷中的運輸設(shè)備處于新鮮風(fēng)流中，安全性好。 缺點：風(fēng)流方向與運煤方向相反，引起煤塵飛揚，增加了回采工作面的進風(fēng)流中煤塵濃度；同時，煤炭在運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＿\輸設(shè)備運轉(zhuǎn)時多產(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

31、風(fēng) 適用條件：在沒有煤（巖）與沼氣（二氧化碳）突出危險的、傾角小于12度的煤層中，可考慮采用下行通風(fēng)。 優(yōu)點：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：采用下行風(fēng)時，運輸設(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掘進通風(fēng) 掘進巷道時，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，保持掘進頭的良好氣候條件，必須對掘進頭進行獨立通風(fēng)，即向掘進面進入新鮮風(fēng)流，排出含有煙塵的污濁空氣。本設(shè)計采區(qū)達(dá)產(chǎn)時，

32、配備兩個煤巷掘進頭。 4.1掘進方法的確定 本設(shè)計掘進頭的供風(fēng)既利用局部通風(fēng)機，也利用礦井的總風(fēng)壓，此處只對局部通風(fēng)機通風(fēng)方法做具體分析。 4.2掘進工作面通風(fēng)方式 礦井新建、擴建或生產(chǎn)時，都要掘進巷道，在掘進工程中，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，必須對獨頭掘進工作面進行通風(fēng)。 掘進通風(fēng)總的可以分為總風(fēng)壓通風(fēng)法和局部動力通風(fēng)法。出于掘進面通風(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)計決定采用局部動力通風(fēng)，采用局部通風(fēng)機進行掘進的通風(fēng)。 局部通風(fēng)機通風(fēng)是礦井廣泛采用的掘進通風(fēng)方法，局部通風(fēng)機通風(fēng)是由局部通風(fēng)機和風(fēng)

33、筒組成一體進行通風(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)機和啟動裝置安裝在離掘巷道口10m外的進風(fēng)側(cè)，局部通風(fēng)機把新鮮風(fēng)流經(jīng)風(fēng)筒壓送到掘進工作面，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

34、離和壓入式局部通風(fēng)機所在位置有關(guān)。壓入式局部通風(fēng)機可隨工作面的推進及時向前移動，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10米以上，同時其風(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，因此本次設(shè)計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)缺點比較： （1）抽出式通風(fēng)時，污濁風(fēng)流必須通過局部通風(fēng)機，極不安全。而壓入式通風(fēng)時，局部通風(fēng)機安設(shè)在新鮮風(fēng)流中，通過局部通風(fēng)機

35、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。 （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，故勞動衛(wèi)生條件好。壓入式通風(fēng)時炮煙沿巷道流動，勞動衛(wèi)生條件較差，而且排出炮煙的時間長。 （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?、掘進條件、粉塵濃度等因素，本次設(shè)計采用壓入式掘進通風(fēng)。 4.3煤巷掘進工作面需風(fēng)量

36、 各掘進工作面所需風(fēng)量計算如下： 1）按壓入式通風(fēng)方式通風(fēng)時 （4.1） 式中： Qy—采用壓入式通風(fēng)時，稀釋、排除掘進巷道炮煙所需風(fēng)量，m3/min； A—為同時爆破的炸藥量，Kg，最大為6.5Kg； S—掘進巷道的凈斷面積，m3,16； L—從工作面至炮煙濃度稀釋至安全濃度的距離，可用下式計算： L=400A/S，則L=4006.5/16=162.5 t—掘進巷道的通風(fēng)時間，一般取20-30min,取20min。 2）按瓦斯涌出量計算 根據(jù)《礦井安全

37、規(guī)程》規(guī)定，按工作面回風(fēng)風(fēng)流中沼氣的濃度不得超過1%的要求計算，即： （4.2） 式中： Qb—掘進工作面實際需風(fēng)量，m3/min； qb—該掘進工作面瓦斯的平均絕對涌出量，5.5 m3/min； Kb—該掘進工作面的瓦斯涌出量不均衡的風(fēng)量系數(shù)，根據(jù)實際觀測為1.5； Kg—礦井瓦斯抽放率，為80%。 工作面需風(fēng)量： 3)按人數(shù)計算 按每人每分鐘所需風(fēng)量和掘進工作面的最多人數(shù)計算工作面所需風(fēng)量。

38、 （4.3） 式中： 4—每人每分鐘供給4 m3的規(guī)定風(fēng)量，m3/min； N—該掘進工作面同時工作的最多人數(shù)，取30人。 故連采機掘進工作面風(fēng)量： 4）炸藥量計算 巖石大巷的掘進一般采用炮掘，所以風(fēng)量計算要按照炸藥量計算。 （4.4） 式中： 25—使用一克炸藥的供風(fēng)量，m3/min； A—該掘進工作面一次爆破所使用的最大炸藥量，取6.5。 由以上四中方法計算的掘進巷道所需風(fēng)量最大

39、值為： 5）按風(fēng)速進行驗算 （1）按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定煤巷掘進工作面的風(fēng)量滿足： 式中S為煤巷掘進巷道斷面積，16m2； 由風(fēng)速驗算可知，Q=165 m3/min不符合風(fēng)速要求。根據(jù)配風(fēng)經(jīng)驗取250 m3/min，經(jīng)風(fēng)速驗算符合要求。 （2）按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定巖巷掘進工作面的風(fēng)量滿足： 式中S為巖巷掘進巷道斷面積，18 m2； 按照以上方法1、2、3、4（式中S取代為18m2）可以計算出巖巷掘進最大需風(fēng)量為162.5 m3/min，剛剛滿足要求。對于巖巷掘進根據(jù)配風(fēng)經(jīng)驗取200 m3/min，經(jīng)風(fēng)速驗算符

40、合要求。 4.4掘進通風(fēng)設(shè)備選型 1）風(fēng)筒的選擇 掘進通風(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，易于存儲和搬運，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)計掘進頭距離較長，為經(jīng)濟起見，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 13.88 30 1.2 4.0 （1）風(fēng)筒風(fēng)阻 風(fēng)筒的風(fēng)阻包括摩擦

41、風(fēng)阻和局部風(fēng)阻，風(fēng)筒長度為1500m，由于聯(lián)絡(luò)巷間距為200m，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)ψ值可用下式計算： （4.5） 式中： Φ—柔性風(fēng)筒的漏風(fēng)風(fēng)量備用系數(shù)； Qf—局部通風(fēng)機的供風(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中查取； 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

42、 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)機選型 （1）局部通風(fēng)機工作風(fēng)量Qa： （4.6） 式中： ψ—風(fēng)筒的漏風(fēng)風(fēng)量備用系數(shù)，根據(jù)上面的計算取1.1； Qk—掘進工作面所需風(fēng)量，m3/min。 則局部通風(fēng)機工作風(fēng)量Qa=1.09250=272.5 m3/min。 （2）局部通風(fēng)機工作風(fēng)壓 壓入式局部通風(fēng)機工作全風(fēng)壓Ht（Pa）為

43、 （4.7） 式中： Ht—局部通風(fēng)機工作全風(fēng)壓，Pa； R—風(fēng)筒總風(fēng)阻，NS2/m8； Qa—局部通風(fēng)機工作風(fēng)量，m3/s； Qk—掘進工作面所需風(fēng)量，m3/s； ρ—空氣密度，kg/m3； 帶入已知數(shù)據(jù)得： （3）局部通風(fēng)機的選擇 礦用局部通風(fēng)機分為軸流式和離心式兩種，軸流式局部通風(fēng)機具有體積小，便于安裝和串聯(lián)運轉(zhuǎn)，效率等優(yōu)點。本設(shè)計根據(jù)局部通風(fēng)機工作風(fēng)量Qa和工作全風(fēng)壓Ht選取FD-No5/15型軸流式風(fēng)機，其工作參數(shù)見表4.3。 表4.3 局部通風(fēng)機參數(shù) 風(fēng)機類

44、型 功率 （KW） 電壓 （V） 轉(zhuǎn)速 （r/min） 級數(shù) 風(fēng)量 （m3/min） 風(fēng)壓 （Pa） FD-No5/15 27.5 380/660 2900 2 190-250 200-3200 4.5掘進通風(fēng)機技術(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)機通風(fēng)時，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，及時修補風(fēng)筒和堵補風(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)機的安全運轉(zhuǎn) （1）局部通風(fēng)機

45、必須有專人負(fù)責(zé)管理，局部通風(fēng)機和啟動裝置必須裝在進風(fēng)道中，距回風(fēng)口不小于10m，局部通風(fēng)機吸收風(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)機電動機燒壞，采用QC83-80型磁力啟動器。 （3）局部通風(fēng)機和機電設(shè)備必須配有延時風(fēng)電閉鎖裝置。 （4）安設(shè)瓦斯自動檢測報警斷電裝置，局部通風(fēng)機應(yīng)采用雙回路供電，以保證局部通風(fēng)機連續(xù)運轉(zhuǎn)。 3）局部通風(fēng)機的管理工作 主要是保證局部通風(fēng)機安全正常運轉(zhuǎn)，減少漏風(fēng)，降低風(fēng)筒阻力，提高工作面的有效風(fēng)量，加強局部通風(fēng)機管理及檢查。 5礦井風(fēng)量計算與分配 5.1礦井總風(fēng)量的計算 礦井總風(fēng)量是井下各個工作地點

46、有效風(fēng)量和各條風(fēng)路上的漏風(fēng)的總和。本設(shè)計采用按實際需要由里往外細(xì)致配風(fēng)的計算方法。生產(chǎn)礦井總風(fēng)量按以下要求風(fēng)別計算，并取其中的最大值。 1）按井下同時工作的最多人數(shù)計算 （5.1） 式中： N—井下同時工作的最多人數(shù)，700人； Kt—礦井通風(fēng)系數(shù)，一般可取1.2-1.25，本設(shè)計取1.25。 本礦井下同時作業(yè)的最多人數(shù)為700人，則 2）按采煤、掘進、硐室及其他地點實際需風(fēng)量的總和計算 （5.2） 式中：

47、 —采煤工作面和備用工作面實際需要風(fēng)量的總和，； —掘進工作面實際需要風(fēng)量的總和，； —硐室實際需要風(fēng)量的總和，； —除了采煤、掘進和硐室地點外其他需要通風(fēng)地點風(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=1.2~1.25，取Kt =1.20； （1）綜采工作面實際需要風(fēng)量計算 每個采煤工作面實際需要風(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)定分別計算，然后取其中最大值。 ①按瓦斯涌出量計算 根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，按采煤工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯的濃度不得超過1%的要求計算。即：

48、 （5.3） 式中： —第個采煤工作面的瓦斯絕對涌出量，m3/min，3101工作面= 10.65 m3/min； —第個采煤工作面瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，它是各個采煤工作面瓦斯絕對涌出量的最大值與其平均值之比，須在各個工作面正常生產(chǎn)條件下，至少進行5晝夜的觀測，測出5個比值，取其最大值。通常機采工作面可取Kai=1.2~1.6；炮采工作面可取Kai=1.4~12。 3101工作面其按照瓦斯?jié)舛扔砍隽坑嬎悖? ②按工作面氣溫與風(fēng)速的關(guān)系計算： 采煤工作面應(yīng)有良好的勞動氣候條件，溫度和風(fēng)速應(yīng)符合下列要求，見表

49、5.1。 表5.1 采煤工作面空氣溫度與風(fēng)速對應(yīng)表 工作面溫度/℃ <15 15~18 18~20 20~23 23~26 26~28 工作面風(fēng)速/ms-1 0.3~0.5 0.5~0.8 0.8~1.0 1.0~1.5 1.5~2.0 2.0~2.5 按下式計算： （5.4） 式中： Vai—第i個工作面風(fēng)速，m/s； Sai—第i個采煤工作面的平均斷面積，m2。 對于綜采一次采全高工作面，取溫度為25℃，則風(fēng)速為1.7m/s，采煤工作面面積為S=17.21m2

50、，代入上式可得： ③按人數(shù)計算： 按每人每分鐘所需風(fēng)量和工作面的最多人數(shù)計算工作面所需風(fēng)量。 （5.5） 式中：4—每人每分鐘供給4m3的規(guī)定風(fēng)量，m3/min Ni—第i個采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，人 已知Ni=40，可得： 按照以上三種計算風(fēng)量的方法，選擇計算的最大風(fēng)量，所以綜采一次采全高工作面的風(fēng)量為1755.42 m3/min。 ④按風(fēng)速進行驗算： （5.6） 式中： S

51、ai—第i個采煤工作面的平均斷面積，m2 綜采一次采全高工作面的面積為17.21m2，代入上式 所以綜采工作面的風(fēng)量為1755.42 m3/min，滿足風(fēng)速要求。 （2）備用工作面需要風(fēng)量計算 根據(jù)礦井資料，本礦不設(shè)備用工作面。 （3）掘進工作面需風(fēng)量計算 每個獨立通風(fēng)的掘進工作面實際需要風(fēng)量，應(yīng)按瓦斯或二氧化碳涌出量和人數(shù)等規(guī)定要求分別進行計算，并必須采取其中最大值。 各掘進工作面所需風(fēng)量計算如下： ①按瓦斯涌出量計算： 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％的要求計算。即：

52、 （5.7） 式中： qbi—第i個掘進工作面的瓦斯絕對涌出量，m3/min； Kbi—第i個掘進工作面瓦斯涌出不均衡的風(fēng)量系數(shù)，應(yīng)根據(jù)實際觀測的結(jié)果確定，一般機掘工作面取1.5~2，炮掘工作面取1.8~2.0， Kbi取2。 掘進工作面日出煤量按工作面日出煤量的10%計算，所以 所以掘進工作面瓦斯涌出量可以計算為： ②按人數(shù)計算： 按每人每分鐘所需風(fēng)量和工作面的最多人數(shù)計算工作面所需風(fēng)量。 （5.8） 式中： 4—每人每分

53、鐘供給4m3的規(guī)定風(fēng)量，m3/min； Ni——第i個采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，人，取40人。 由以上兩種方法計算的掘進工作面所需風(fēng)量最大值為： （4）硐室需風(fēng)量計算 ①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)計中取100m3/min。 ②絞車房 井下絞車房一般單獨供風(fēng)，從一些設(shè)計單位及部分生產(chǎn)礦井分配情況來統(tǒng)計，絞車房的一般供風(fēng)量為60~80m3/min，取80m3/min為佳。因此，本設(shè)計中取80m3/min。 ③采區(qū)變電所 按《煤炭安全規(guī)程》要求，一般為80m3/min。

54、 ⑤充電硐室：150m3/min ⑥檢修硐室：120m3/min ⑦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)量計算 其它巷道所需風(fēng)量由下式計算： （5.9） 式中： S—其它巷道平均斷面面積，取S=12.8 m2； （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)管理水平的一個綜合性指標(biāo)，礦井采用兩翼對角式通風(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 1.20~

55、1.25 中央分列式或混合式 1.15~1.20 對角式或分區(qū)式通風(fēng) 1.10~1.15 綜上所述，按采煤、掘進、硐室及其他地點實際需要風(fēng)量的總和計算得礦井所需風(fēng)量總和為： 根據(jù)上述方法計算取較大者，得出礦井總風(fēng)量為4227.2m3/min。 5.2礦井風(fēng)量分配 根據(jù)實際需要由里向外的原則配風(fēng)，逆風(fēng)將各用風(fēng)地點計算值乘以1.15就是各用風(fēng)地點實際風(fēng)量，采煤工作面只配計算的風(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)

56、占工作面風(fēng)量的15%，工作面進風(fēng)側(cè)平巷風(fēng)量為：Q進=1755.421.15=2018.73 m3/min （2）掘進面：Q掘=2211.21.15=485.76 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=7681.15=883

57、.2 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)速驗算結(jié)果見表5.4。 表5.3風(fēng)量分配表 用風(fēng)地點 采煤工作面平巷 掘進工作面 充電硐室 火 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 分配風(fēng)量/m3min-1 2018.73 242.885 172.5 115 92 92 138 230 883.2 4955.8 表5.4 井巷風(fēng)速驗算表 井 巷 限速/ms-1 有效斷面/m2 風(fēng)量/m3s-1 實際風(fēng)速/ms-1 備注 低 高 副井井筒 － 12

58、 33.17 82.6 2.49 符合 井底車場 － 8 20 82.6 4.13 符合 軌道運輸大巷 － 8 18 71.68 3.98 符合 運輸大巷石門 － 8 12.80 71.68 5.60 符合 軌道上山 － 6 18 70.14 3.70 符合 區(qū)段運輸平巷 － 6 16.0 60.51 3.78 符合 采煤工作面 0.25 4 17.21 60.51 3.52 符合 區(qū)段回風(fēng)平巷 － 6 16.0 60.51 3.78 符合 回風(fēng)主石門 － 8 20 82.6 4

59、.13 符合 風(fēng) 井 － 15 26.42 82.6 5.51 符合 6礦井通風(fēng)阻力計算 6.1礦井通風(fēng)阻力計算原則 （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（包括擴建礦井獨立通風(fēng)的擴建區(qū)）宜按井巷摩擦阻力的10%計算，擴建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計算； （3）礦井通風(fēng)網(wǎng)路中有很多的并聯(lián)系統(tǒng)，計算總阻力時，應(yīng)以其中阻力最大的路線作為依據(jù)； （4）設(shè)計的礦井通風(fēng)阻力不宜過高，一般不超過350 mm水柱； （5）應(yīng)計算出困難時期的最大阻力和容易時期的最小阻力，使所選用的主要通風(fēng)機既滿足困難時期的通風(fēng)需要，又能

60、在通風(fēng)容易時工況合理。 6.2礦井通風(fēng)容易時期和困難時期的確定 礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最小時稱通風(fēng)容易時期（通常在達(dá)產(chǎn)初期），即容易時期礦井最大阻力路線。本設(shè)計在初期開采第一水平3號煤層時，當(dāng)平巷掘進結(jié)束工作面采煤開始時為通風(fēng)最容易時期，此時通風(fēng)線路較短。東一采區(qū)前期上山開采，布置綜采一次采全高首采面3101工作面；在東一采區(qū)右翼準(zhǔn)備工作面3202；掘進頭共兩個。其通風(fēng)容易時期的通風(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)總阻力最大時稱通風(fēng)困難時期（通常在生產(chǎn)后期），即困難時期礦井最大阻力路線。本設(shè)計在開采3號煤層時，當(dāng)東一采區(qū)快要采完時，是通風(fēng)最困難的時期。此時在東一采

61、區(qū)下山3121工作面開采，準(zhǔn)備3222工作面。其通風(fēng)困難時期的通風(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)最容易和最困難時期都在主要通風(fēng)機服務(wù)年限之內(nèi)。 6.3礦井通風(fēng)阻力計算 1）通風(fēng)最容易時期 為了計算通風(fēng)最容易時期的風(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：進風(fēng)井（副井）——井底車場及硐室——運輸大巷——軌道上山——區(qū)段運輸平巷——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。 2）通風(fēng)最困難時期 通風(fēng)最困難時期的通風(fēng)立體圖如

62、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：進風(fēng)井（副井）——井底車場及硐室——運輸大巷——軌道下山——區(qū)段運輸平巷——采煤工作面 污風(fēng)路線：區(qū)段回風(fēng)平巷——回風(fēng)下山——回風(fēng)上山——回風(fēng)石門——回風(fēng)井。 42 圖6.1 通風(fēng)容易時期的通風(fēng)系統(tǒng)立體圖 圖6.2 通風(fēng)困難時期的通風(fēng)系統(tǒng)立體圖 圖6.3 通風(fēng)容易時期的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖 圖6.4 通風(fēng)困難時期的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖 3）礦井通風(fēng)阻力計算 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。

63、摩擦阻力按下式計算： （6.1） 式中： α—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算結(jié)果見表6.1，表6.2。 表6.1 礦井通風(fēng)最容易時期井巷通風(fēng)阻力計算表 井巷區(qū)段序號 井巷名稱 支護形式 L S U α104 Q hf m m2 m Ns2/m4 m3/s Pa 1-2 副井 混凝 5

64、12 33.17 20.41 410 82.6 80.09778428 2-3 車場及硐室 錨噴 500 20 18.8 90 82.6 72.150687 3-4 運輸大巷 錨噴 1540 18 17.9 90 71.68 218.5721072 4-6 軌道上山 錨噴 1180 18 16 85 70.14 135.3738946 6-8 區(qū)段運輸平巷 錨網(wǎng) 1700 16 16 80 60.51 194.5150678 8-9 綜采工作面 支架 150 17.21 17.9 330 60.5

65、1 63.64582565 9-10 區(qū)段回風(fēng)平巷 錨網(wǎng) 1700 16 16 120 60.51 291.7726017 10-11 甩車道 錨噴 180 12.80 17.79 210 60.51 117.4065009 11-13 回風(fēng)上山 錨噴 80 18 16 120 70.14 12.95702281 13-14 回風(fēng)石門 錨噴 200 20 17.3 90 82.6 26.5575933 14-15 回風(fēng)井 混凝 305 26.42 15.7 90 82.6 15.94423387 合計

66、 1228.993319 表6.2 礦井通風(fēng)最困難時期井巷通風(fēng)阻力計算表 井巷區(qū)段序號 井巷名稱 支護形式 L S U α104 Q hf m m2 m Ns2/m4 m3/s Pa 1-2 副井 混凝 512 33.17 20.41 410 82.6 80.09778428 2-3 車場及硐室 錨噴 500 20 18.8 90 82.6 72.150687 3-4 運輸大巷 錨噴 3310 18 17.9 90 71.68 469.7881006 4-8 軌道下山 錨噴 1050 18 16 85 51.44 64.79069103 8-9 區(qū)段運輸平巷 錨網(wǎng) 2270 16 16 80 49.90666667 176.6822846 9-10 綜采工作面 支架 170 17.21 17.9 330 49.90666667 49.06710203 10-11 區(qū)段回風(fēng)平巷