1、 云南能源职业技术学院 矿井通风系统毕业设计 姓 名： 金刚 班 级： 通风 11001 学 号： 201101120416 指导老师： 王会琼 完成时间： 2015.12.13 目录 第一章：矿井通风系统现状 . 1 一、 通风现状 . 1 二、 矿井生产布局 . 1 第二章： 通风系统设计 . 2 一、 井田面积及储量 . 2 二、 现有井筒布置 . 2 三、 通风系统 . 3 四、 工程进展及主扇挂网时间预计 . 4 第三章：主扇选型原则及需要兼顾的问题 . 5 一、 风井系统存在的问题 . 5 二、 主扇选型遵循的原则 . 5 三、 主扇选型需兼顾的问题 . 6 第 四章： 瓦斯涌出量
2、预测 . 7 一、 瓦斯涌出量预测 . 7 二、 瓦斯涌出量预测 . 7 2、 综掘工作面瓦斯涌出量预测 . 8 第五章： 各时期需风量计算 . 9 一、 需风量计算原则和方法 . 9 （一） 矿井总需风量 . 9 （二） 采煤工作面需风量 . 9 （三） 掘进工作面需要风量 . 11 （四） 硐室需要风量计算 . 12 二、 风井风机挂网初期需风量计算 . 12 三、 困难时期需风量计算 . 20 第六章：矿井通风网络解算结果分析 . 24 一、 矿井负压分布情况 . 24 二、 矿井等孔计算 . 24 第七章 ： 主要通风机选型 . 25 一、 主要通风机选型参数 . 25 二、 通风设备
3、选型方案比较 . 25 三、 通风机实际运行工况点 . 30 四、 电动机选择 . 30 五、 矿井反风方式 、反风系统及设施 . 31 存在问题 . 32 云南能源职业技术学院毕业论文 1 第一章：矿井通风系统现状 一、 通风现状 矿井通风方式为中央边界式，通风方法为抽出式，由主井、管子井、皮带斜井、南斜井、西斜井进风，由己二风井回风。己二风井安装两台 BDK618-8-NO.30 轴流式主要通风机，配备电机功率均为 2 560KW，主要通风机叶片工作角度为 -5，工作风量10145m3/min，负压为 2950Pa，为全矿井生产服务。全矿总进风量 9638m3/min、总回风量 10145
4、m3/min，总有效风量 9139m3/min，有效风量率 90.1%，工作风压 2950Pa，等积孔 3.7m2，矿井采掘工作面和各供风场所的配风量 基本 满足安全生产需要。 二、 矿井生产布局 矿 井现为 三个采区 同时生产， 己二采区、庚一采区 、庚三采区 及三水平开拓工程，各采区采掘工作面布置如下： 1、 己二采 区 采煤工作面： 己 16-22111 综 采面 掘进工作面：己 16.17-22100 机、风巷 硐室： 己二变电所 、 己二中部变电所、己二绞车房、火药库、暗斜充电硐室、暗斜绞车房等。 2、 庚一采区 采煤工作面：庚 20-21080 综采面、庚 20-21090 综采面
5、 掘进工作面：庚 20-21020 机、风巷、庚 20-21050 机、风巷 硐室：庚一变电所、庚一中部变电所、庚一中部泵房、瓦斯抽放泵站等 。 3、 庚三采区 采煤工作面：庚 20-23010 综采面、庚 20-F23070 备用面 掘进工作面：庚 20-23090 机、风巷、庚三皮带下山、庚三轨道下山 硐室：庚三变电所、庚三中部泵房等 。 云南能源职业技术学院毕业论文 2 第二章： 通风系统设计 一、 井田面积及储量 采区 南部边界为己组煤层 -350m、庚组煤层 -400m 底板等高线，北部边界为己、庚煤层 -800m 底板等高线，西部 边界为 34、 36勘探线，东部边界为 26勘探线
6、，东西长 5000m，南北宽 2300 2500m，面积 9.8km2。 经估算，矿井现有边界范围被保有工业资源储量为 37.106 Mt，可采储量为22.45 Mt。 调整边界后深部采区资源 /储量表（ Mt） 井田内开采煤层己、庚煤层属于中厚煤层，经计算 三水平可采储量 36.107Mt， 服务年限为 20.6a。矿井可采储量估算为 58.557 Mt， 地质构造简单，适合机械化开采， 其 服务年限为 33.5a。 二、 现有 井筒布置 1、 新建进风井：井筒直径 D7.0m，井筒深度为 904m， 井筒支护形式为砼砌碹。主要用于 提升矸石、下料等任务兼进风井。井筒内铺设有排水管路、压风管
7、、动力和通讯电缆，装备梯子间。 2、新建回风立井：井筒直径 D6.0m，井筒深度为 734m，井筒支护形式为砼砌碹，装备梯子间 。主要承担 回风任务。 3、 皮带斜井（现有） 皮带斜井井筒断面 9m2，长度 1200m，坡度 14 6.8 3，支护形式上段 300 米料石，下段 900m 为锚喷。该井主要担负矿井的原煤提升、行人，兼做进风井及安全出口。 4、 管子井（现有） 云南能源职业技术学院毕业论文 3 管子井井筒为立井，直径 5.0m， 主要担负矿井的材料运输及排矸提升， 兼做进风井。矿井完全进入 后，仍保留该井的提升功能，少量进风维持井下部分排水功能。 5、 南斜井（现有） 人员上下利
8、用南斜井架空乘人器，南斜井断面 4.5m2，长度 460m，坡度 23 1013.5 。该井主要担负矿井的人员运输，兼做进风井。 6.西斜井（现有） 大件提升利用西斜井升降，该井筒提升设备与管子井提升设备同期改造，提升机为JK-2/20 型，电机功率 200Kw，可满足本矿井提升所选型液压支架等大型设备。 维修支架等也可以从该井筒升降。 7、主井（现有） 主井已经报废，设备已经拆除，目前只做为进风井的 作用。 8、己二回风井（现有） 矿井主要回风井 ，井筒直径 D5.0m，风机型号为 BDK618-8-No30， 目前总排风量为10200m3/min，风压为 3150Pa， 担负 全矿井通风任
9、务 。 三、 通风系统 1、通风方法 根据 武汉 设计院对 设计方案及我矿水平现有通风系统网络状况， 通风方法采用抽出式。 2、通风方式 通风系统 形成中央 边界式的 通风方式，通风系统各自独立运行，形成分区通风。 3、通风系统 采区通风系统总体设计为“ 三 进二回”，即 行人下山 、皮带下山进风， 轨道下山、两条 专用回风巷回风。 云南能源职业技术学院毕业论文 4 通风路线：新鲜风流自地面 三水平进风井三水平 行人 下山、皮带下山 、轨道下山 采掘工作面；另一路：由 皮带 斜井 （管子井、南斜井、主井、西斜井） 行人 下山(皮带下山 、轨道下山 )采掘工作面；乏风风流自工作面 工作面回风 顺
10、槽 东、西两条 专用回风下山 回风井地面。 4、采、掘工作面和硐室通风 风机投入运行后己二风井风机和 风井风机联合运转初期，三区四面，即二水平庚一采区、己二采区、庚三采区共布置四个回采面，二水平己一采区、三水平庚一采区尚未投产，此时三水平风机开始挂网运转。 回采工作面顺槽均沿煤层布置， 采用“ U” 型通风方式，由工作面运输顺槽进 风，工作面回风顺槽回风。掘进工作面采用局部通风机压入式通风 。 四、 工程进展及主扇挂网时间预计 目前进 、回 风井 井筒 己施工 完工 ， 回风井已于二水平庚三行人下山已贯通。进 风井井底车场、硐室等工程 正在施工， 轨道下山 、皮带下山 己 经开始对头 施工。
11、为按期完成三水平主扇挂网，主扇选型及主扇附属装置建设按以下时间安 排 进行： 云南能源职业技术学院毕业论文 5 第三章： 主扇选型原则及需要兼顾的问题 一、 风井系统存在的问题 1、矿井主扇负压高。 矿井为“五进一回”的通风形式， 属于“大折返”通风，造成通风线路长，最长路线 13500m，通风阻 力大 。 2、根据目前矿井开采深度 增加 ，瓦斯、地温呈 逐渐 上升趋势，各个采掘工作面、硐室需风量比以前明显增加。矿井通风能力紧张，不能够满足矿井安全生产需要。 3、 矿井高地温热害严重，需要加大采掘工作面风量 煤层 属于二级热害区 ，地温梯度平均 2.92 /100m。 目前 庚一 采区夏季 采
12、煤工作面温度高达 35 。 以目前 二 矿井下通风断面及主扇运行情况分析，矿井增风较为困难 。 二、 主扇选型遵循的原则 1、选用两台同一型号、同等能力的主扇，一备一用，服务年限 20.6 年。 2、满足矿井高产高效及可持续发展，通风能力满足 300400万吨的用风需求。 3、在经济合理的前提下，适当提高三水平富余风量系数。采掘工作面风量配备在满足排除瓦斯、人员呼吸、爆破、风速要求外，还要最大限度的满足通风降温需求，风量计算时全矿井富余风量系数按 1.5考虑。 4、主扇能够在高阻力环境下安全、稳定、可靠运行。三水平采区是大垂深开采采区，垂深达到 1000 米以上，巷道顶板压力大，断面易收缩。如
13、按巷道设计断面和风量配备解算出的矿井通风阻力，在三水平开采中后期随着通风断面的缩小，主扇负压将会升高，造成 矿井 负压 高 的困难通风局面。 5、主扇风叶角度具有快速可调性。 6、 通风机具有较强的兼容性，为今后升级改造、维护提供条件。 云南能源职业技术学院毕业论文 6 三、 主扇选型需兼顾的问题 1、需要兼顾 庚一采区通风困难的问题。矿井 现有一个生产水平，三个生产采区，其中庚一采区进、回风路线长，是造成二水平主扇负压持续在高位运行的主要原因。 主扇挂网后， 主扇承担庚 采区及庚一采区回风，从而可以增大矿井总进风量，满足安全生产需风量。 2、 需要兼顾 己二主扇与主扇联合运转时期的 通风 系
14、统问题 随着矿井采掘部署的安排，下一步二水平庚一采区、己一采区将成为主力采区，用风量将会大幅度增加。根据 二 矿 2010 年 4 月份矿井通风阻力测定及后期通 风网络解算结果，二水平庚一与己一共用己二主扇回风，将会使二水平己二主扇一直处于高负压运行，这样会形成“顾此失彼”的局面。 因此在进行主扇选型时，需要充分考虑 各风井系统 风量 均衡 、新 、 老采区通风 优化的 问题， 需兼顾以下三个时期： 、 风机投入运行后己二风井风机和三水平风井风机联合运转初期，三区四面，即二水平庚一采区、己二采区、庚三采区共布置四个回采面，二水平己一采区、三水平庚一采区尚未投产，此时三水平风机开始挂网运转。 、
15、 三水平风机投入运行后庚组煤开采初期（三水平进风井尚未贯通），四区四面，即二水平己庚一采区、 己二采区 、 庚三采区、三水平庚一采区共布置四个回采面。 、 三水平风机投入运行后 己组、 庚组煤 同时 回采时期 。根据二矿采掘部署可知后期将存在三水平风机担负三水平庚一和己一采区供风的情况。三水平庚一采区布置两个采面、四个掘进面；三水平己一采区布置两个采面、四个掘进面，三水平回风井担负全矿井回风 。 云南能源职业技术学院毕业论文 7 第 四章： 瓦斯涌出量预测 一、 瓦斯涌出量预测 根据 浶毛湖煤矿 集团公司一、四、六矿深部勘探 报告鉴定成果，对同一煤层由南向北，瓦斯含量虽埋藏深度增加有增加的趋势
16、。一矿己 15煤层相对瓦斯涌出量 46m3/ d，是按高召 区域管理，四矿东翼 己 三采区己 16己 17煤层标高在 -364-496m 之间，瓦斯相对涌出量 12.11m3/t d，是按高瓦斯突出区管理。 该矿井属于低瓦斯矿井。根据煤矿 边界的调整，一矿 -800m 以上的部分煤层划为二矿开采。由平顶山天安一矿矿井地质及补充勘探地质报告可知，一矿深部庚 20煤层CH4 含量最小值 3.35m3/tdaf，最大值 13.08m3/tdaf，平均 8.21m3/tdaf；一矿深部己组煤层CH4含量最小值 0.03m3/tdaf，最大值 11.26m3/tdaf，平均 2.53m3/tdaf。 按
17、高 瓦斯设计，矿井生产 按 高瓦斯矿井进行管理，矿井生产期间应每年进行瓦斯等级鉴定。 二、 瓦斯涌出量预测 1、综采工作面相对瓦斯涌出量预测 q采 K1K2K3(Wo Wc)m/M 式中 q采 开采煤层相对瓦斯涌出量， m3/t； K1 围岩瓦斯涌出系数，一般 K1=1.1 1.3；取 K1=1.20； K2 工作面丢煤系数，取回采率的倒数。工作面综合回采率为 95，则 K2 1.053； K3 工作面巷道瓦斯预排影响系数，按 K3=（ L-2h） /L 计算，其中 L 为工作面长度，取 180m， h 为掘进巷道预排等值宽度；取 h=10,则 K3 0.89； 云南能源职业技术学院毕业论文
18、8 m 开采层厚度， 1.8m； M 开采层采高，采高 1.8m； Wo 煤层原始瓦斯含量，取最高的 6m3/t 作为煤层原始瓦斯含量 。 Wc 采落煤炭运至地表时残存瓦斯含量，残存瓦斯含量取 2m3/t。 经计算， q 采 =K1K2K3(Wo Wc)m/M =1.20 1.053 0.89（ 6 2.0） 1.8/1.8 =4.50 m3/t。 回采工作面相对瓦斯涌出量为 4.50m3/t，绝对瓦斯涌出量为 7.82m3/min。 2、 综掘工作面瓦斯涌出量预测 综合 机械化掘进工作面的瓦斯涌出量是由巷道煤壁瓦斯涌出量和掘进落煤瓦斯涌出量两部分组成，与煤层厚度、掘进速度、掘进端头见煤面积等因素有关。由于 二 矿瓦斯较低，瓦斯因素不足以决定掘进工作面的风量，综掘工作面瓦斯涌出量按综采工作面瓦斯涌出量的 20估算值来计算风量，综掘掘进面瓦斯绝对涌出量为 1.8 m3/min。
