1、 矿井通风与安全 课程设计 姓名 ： 专业： 安全工程 班级 ： 学号： 1 目录 1 矿井通风系统的确定 . 2 1.1 概述 . 2 1.2 矿井通风系统 . 2 2 矿井风量计算及确定 . 7 2.1 采煤工作面需风量的计算 . 7 2.2 矿井风量的分配 . 11 3 矿井通风阻力计算 . 12 3.1 绘制通风系统图 . 12 3.2 矿井通风总阻力计算 . 12 4 通风机选型 . 15 4.1 自然风压 . 15 4.2 选择主要通风机 . 15 4.3 选择电动机 . 17 5 概算矿井通风费用及评价 . 18 6 矿井灾害防治措施 . 20 参考文献 . 22 2 1 矿井通
2、风系统的确定 1.1 概述 某煤矿井田范围走向长 7.42km，倾斜宽 0.66 1.47km，井田面积约 8.53 km2。位于背斜南翼，为一般平缓的单斜构造，地层产状走向近东西向，倾向南，倾角 10-25。 ，一般为 16。 左右。 矿井生产能力为 90 万 t/a。 矿井采用中央竖井，煤层分组采区上山布置的开拓方式，单翼对角式通风。矿井通风难易时期的系统示意图见后。井田设三个井筒：主井 、副井、风井。地面标高 +200m。全矿井划分为两个水平，第一水平标高 150m，第二水平标高 350m，回风水平标高+45 +50m。第一水平东西运输大巷布置在煤层的底板岩石中，距煤层 30m，通过水平
3、大巷开拓煤层的全部上山采区。矿井采用走向长壁开采方式。 该矿是高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，为安全起见，用“品”字形布置三条上山。采用综合机械化放顶煤采煤。 采煤工作面的平均断面积 8.1 m2，回采工作面温度一般在 21， 回风巷风流中瓦斯（或二氧化碳）的平均绝对涌出量为 5.65m3/min，三四班交接时人数最多 66 人； 掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量 3.75m3/min，掘进工作面同时工作的最多人数 18 人，一次爆破炸药用量 4.3kg。 1.2 矿井通风系统 1.2.1 矿井通风方式 根据前述矿井的地质概况，开拓方式及开采方法，提出本矿井前 25 年左右的矿井通风系统方案为：中央边
4、界式、两翼对角式和分区对角式。 3 表 1-1 通风方式 图示 适用条件及优缺点 中央边界式 通风阻力较小，内部漏风较小。工业广场不受主要通风机噪声的影响及回风风流的污染 风流在井下的流动线路为折返式，风流线路长，阻力较大 适用 于煤层倾角较小、埋藏较浅，井田走向长度不大，瓦斯与自然发火比较严重的矿井 两翼对角式 风流在井下的流动线路是直向式，风流线路短，阻力小。内部漏风少中。安全出口多，抗灾能力强。便于风量调节，矿井风压比较稳定。工业广场不受回风污染和通风机噪声的危害 井筒安全煤柱压煤多，初期投资大，投产较晚 煤层走向大于 4km，井型较大，瓦斯与发火严重的矿井；或低瓦斯矿井，煤层走向较长，
5、产量较大的矿井 分区式 每个采区有独立通风线，互不影响，便于风量调节，安全出口多，抗灾能力强，建井工期短，初期投资少，出煤快 占用设 备多，管理分散，矿井反风困难 煤层埋藏浅，或因地表高低起伏大，无法开掘总回风巷 经过上表的粗略的技术比较，考虑到本矿井为 高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，和粗略的经济比较，所以综上述考虑采用单翼对角式比较合理。 4 1.2.2 采区通风方式 1、确定采区的通风方式并作技术比较 采区应该有足够的供风量，并按需分配到各个采、掘工作面。为此采区通风系统就满足以下要求： 一个采区，都必须布置回风巷，实行分区通风。 采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风。 采煤工作面和掘进工
6、作面的进风和回风，都不得经过采空区和冒落区。 本矿井各采区设置三条上山即运输机上山、回风上山及轨道上山。 由于本矿井是高瓦斯矿井， 瓦斯涌出量较大，为了安全起见 ， 用“品”字形布置三条上山。即 轨道上山、运输机上山进风，回风上山回风。 2、采煤工作面通风方式 确定采煤工作面的通风方式并作技术比较： 工作面的回采顺序有前进式和后退式，前进式与后退式相比，回采时不用提前掘出回采巷道，可以边采边掘，但是回采巷道的上、下顺槽的维护费用多。并且新鲜风流首先通过采空区，漏风严重，且风流会带着采空区涌出的瓦斯进入工作面，容易使瓦斯超限。考虑到本矿井是高瓦斯矿井， 瓦斯 涌出量较大 ，前进式通风更容易引起瓦
7、斯超限，增加通风管理难度，故考虑采用后退式回采顺序。 由于本矿井的准备巷道是三条上山，故采用 U 型通风，再加上本矿井的煤层倾角 16，属于中等，并且本矿井瓦斯 绝对涌出量为 5.65m3/min，属于中等偏上，由于瓦斯比空气轻，为了减少在上隅角产生瓦斯积聚，因此采用上行通风方式。 1.2.3 主要通风机工作方法 确定主要通风机的工作方法并做技术比较： 主要通风机的工作方式有抽出式、压入式和压抽混合式 通风方式分为抽出式、压入式和混合式。 采区通风必须满足煤矿安全规程的规定。每 一个生产水平和每一个采区，都必须布置回风道，实行分区通风。回采工作面和掘进工作面都应采用独立通风。对于煤层倾角大的回
8、采工作面应采用上行通风。采煤工作面和掘进工作面的进风和回风，5 都不得经过采空区和冒落区。 表 1 2 通风方式 图示 适用条件及优缺点 抽出式 是当前常用的通风方式，适应性强，有利于瓦斯管理，适用于矿井走向长，开采面积大的矿井。井下风流处于负压状态，漏风量小，管理简单。当有塌陷区或于别的采区沟通时，会把有害气体带到井下，使矿井有效风量减少 压入式 低瓦斯矿的第一水平，矿井 地面地形复杂，高差起伏，无法在高山上设置通风机。总回风巷无法连同或维护困难的条件下。与抽出的优缺点相反，进风路线漏风大。管理困难，风阻大，风量调节困难。井下风流处于正压状态，通风机停止运转时，采空区瓦斯会涌向工作面。 混合
9、式 可产生较大的通风阻力，适应大阻力矿井，但通风管理困难，一般新建矿井和高瓦斯矿井不宜采用。但是个别用于老井延深或改建的低瓦斯矿井。 抽出式：主要通风机安设在回风井口，在抽出式主要通风机的作用下，整个矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态。当主要通风机因故停止运转时，井下风流 的压力提高，比较安全。 压入式：主要通风机安设在入风井口，在压入式通风机的作用下，整个矿井通风系统处在高于当地大气的正压状态。在冒落裂隙通达地面时，压入式通风矿6 井采区的有害气体通过塌陷区向外停止漏出。当主要通风机运转时，井下风流的压力降低。采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干通风构筑物，使通风管理难度加
10、大，且漏风严重。 所以，通过比较并且考虑到该矿井为高瓦斯矿井，选择抽出式通风，通风管理较容易，安全可靠性好。 7 2 矿井风量计算及确定 2.1 采煤工 作面需风量的计算 1、采煤工作面的风量应按下列因素分别计算，取其最大值 按瓦斯涌出量计算（规程 2010第一百三十六条） gwigwiwi K100QQ (2-1) 其中： wiQ 第 i个采煤工作面需要风量 , m3/min; gwiQ 第 i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量， m3/min； gwiK 第 i个采煤工作面瓦斯涌出不均匀的风量备用系数，它是该工 作面瓦斯绝对涌出量的最大值和平均值的比值。生产矿井可以根据各工作面正常生产条件时，至少
11、进行 5昼夜的观测，得出 5个值，取其最大值。通常机采工作面取 gwiK =1.21.6；炮采工作面取 gwiK =1.42.0；水采工作面取 gwiK =2.03.0。综合考虑 gwiK 取 1.3 / m i n9 0 4 m1 . 665.51 0 0Q 3wi 按工作面进风流温度计算 回 采工作面应有良好的气候条件，其气温和风速的关系应符合下表的要求。 表 2-1 wiwiwiwi KSV60Q (2-2) 其中 回采工作面的空气温度（） 回采工作面的风速（ m/s） 180 1.3 1.4 / m i nm84.6992.11.82.160KSV60Q 3wiwiwiwi 按使用炸药量计算 wiwi 25AQ (2-3) 其中： 25 每使用 1kg 炸药的供风量， m3/min； wiA 第 i个采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量， kg。 / m i nm5.1 0 73.4252 5 AQ 3wiwi 按工作人员人数计算 wiwi 4NQ (2-4) 其中： 4 每人每分钟应供给的最低风量， m3/min； wiN 第 i个采煤工作面同时工作的最多人数，个。 / m i nm2646644NQ 3wiwi 按风速进行验算（规程 2010第一百零一条） 按最低风速验算 采煤工作面的最小风量：
