1、目 錄前言.1一、礦井基本概況.2二、礦井通風系統選擇.3 2.1設計原則.3 2.2設計步驟.3 2.3掘進通風方法.3三、礦井總風量計算與分配.4 3.1礦井需風量計算.4 3.1.1生產工作面需風量計算.4 3.1.2掘進工作面需風量計算.6 3.1.3硐室實際需要風量.8 3.1.4礦井總風量.9 3.2礦井總風量的分配.9 3.2.1分配原則.9 3.2.2分配風量 .9四、礦井通風總阻力計算.10 4.1礦井通風總阻力計算的原則.10 4.2礦井通風總阻力的計算方法.10 4.3礦井總風阻及總等積孔的計算.17五、選擇礦井通風設備.18 5.1選擇礦井通風設備的基本要求.18 5.

2、2主要通風機的選擇.18 5.3選擇通風機.19 5.4選擇電動機.21六、通風耗電費用概算.22 6.1主要通風的耗電量.22 6.2局部通風機的耗電量.22 6.3通風總耗電量.22 6.4噸煤通風耗電量.22 6.5噸煤通風耗電成本.23結語.23參考文獻.23前言 礦井通風設計是整個礦井設計的主要組成部分，是保證礦井安全生產的重要一環，礦井通風設計的基本任務是建立一個安全可靠、技術先進、經濟合理的礦井通風系統。礦井設計的主要依據：礦區氣候資料、井田地質地形、煤層瓦斯風化帶垂深、各煤層瓦斯含量、瓦斯壓力及梯度、煤層自然發火傾向、發火周期、煤塵爆炸危險性及爆炸指數、礦井設計生產能力及服務年

3、限、礦井開拓方式及采區布置、回采順序、開采方法等。 礦井通風設計應滿足一下要求： （1）將足夠的新鮮空氣有效的送到井下工作場所，保證生產和創造良好的工作條件。 （2）通風系統簡單、風流穩定、易于管理、具有抗災能力。 （3）發生事故時，風流易于控制，人員便于撤出。 （4）有符合規定的井下安全環境監測系統或檢測措施。（5）系統的基建投資省、營運費用低、綜合經濟效益好。礦井通風設計是學完通風安全學課程后進行，是學生理論聯系實際的重要實踐教學環節，是對學生進行的一次綜合性專業設計訓練。依照老師精心設計的題目，按照大綱的要求進行，我們在規定的時間內獨立完成了本次課程設計的全部內容。但由于本人設計水平有限

4、，難免有疏漏和錯誤之處，還敬請老師指正。一、礦井基本情況介紹1.1煤層地質情況：單一煤層，傾角20，煤層平均厚度3米，為III級自燃煤層，相對瓦斯涌出量11 m3/t，絕對瓦斯涌出量為20.83 m3/min,經過抽采，瓦斯涌出量變為12 m3/min,煤塵有爆炸危險。1.2井田范圍：設計第一水平深度540m，走向長度9070m,傾斜長度2000m.1.3礦井生產任務：設計年產量90萬t。1.4礦井開拓與開采：立井單水平上下山開拓，用豎井主要石門開拓，在底板巖層中開掘巖石大巷，雙翼采區準備，按照“一井一面”布置生產，采掘比為1：2，井下同時工作的人數最多為200人。1.5自然風壓及風硐阻力：最

5、大和最小時的自然風壓分別為50Pa和150Pa,風硐阻力為120Pa。1.6井巷尺寸及其支付情況表1-1 井巷尺寸及支護情況井巷名稱井巷特征及支護情況巷長m斷面積m2副井圓形 ，罐籠，有梯子間，直徑5.5m,混凝土碹54015.9井底車場巷道拱形，混凝土碹，壁面抹漿32016主要運輸石門拱形，混凝土碹，壁面抹漿8016主要運輸巷拱形，混凝土碹，壁面抹漿12016采區上山拱形，料石碹80015工作面平巷梯形，錨桿，巷道寬度3.5m6007.0聯絡眼梯形，錨桿，巷道寬度3.5m304.0采區車場拱形，料石碹18015采煤工作面拱形，液壓支架，控頂距4.2-5.2m,綜采13014.1回風石門梯形，

6、錨噴2008主要回風大道拱形，混凝土碹，壁面抹漿20008回風井混凝土碹（不平滑），風井直徑D=4m15012.6二、礦井通風系統選擇選擇合理的局部通風方法、風筒類型與直徑，計算局部通風阻力、選擇局部通風機及掘進通風安全技術措施、裝備。2.1設計原則根據開拓、開采巷道布置、掘進區域煤巖層的自然條件以及掘進工藝，確定合理的局部通風方法及其布置方式，選擇風筒類型和直徑，計算風筒出入口風量，計算風筒通風阻力，選擇局部通風機。局部通風是礦井通風系統的一個重要組成部分，其新風取自礦井主風流，其污風又排入礦井主風流。其設計原則可歸納如下：(1)礦井和采區通風系統設計應為局部通風創造條件；(2)局部通風系統

7、要安全可靠、經濟合理和技術先進；(3)盡量采用技術先進的低噪、高效型局部通風機；(4)壓人式通風宜用柔性風筒，抽出式通風宜用帶剛性骨架的可伸縮風筒或完全剛性的風筒。風筒材質應選擇阻燃、抗靜電型；(5)當一臺風機不能滿足通風要求時可考慮選用兩臺或多臺風機聯合運行。2.2設計步驟 (1)確定局部通風系統，繪制掘進巷道局部通風系統布置圖； (2)按通風方法和最大通風距離，選擇風筒類型與直徑； (3)計算風機風量和風筒出口風量； (4)按掘進巷道通風長度變化分階段計算局部通風系統總阻力； (5)按計算所得局部通風機設計風量和風壓，選擇局部通風機；(6)按礦井災害特點，選擇配套安全技術裝備。2.3掘進通

8、風方法根據礦井實際情況，選擇兩翼對角式通風方式。掘進通風方法分為利用礦井內總風壓通風和利用局部動力設備通風的方法，局部通風機通風是礦井廣泛采用的掘進通風方法，它是由局部通風機和風筒（或風障）組成一體進行通風，按其工作方式可分為：（1）壓入式通風（2）抽出式通風（3）混合式通風 經過對比，從技術性和經濟性兩方面考慮，此礦井選用兩翼對角式通風方式。 三、 風量計算及風量分配3.1礦井需風量計算 對設計礦井的風量，可按兩種情況分別計算： 一種是新礦區無鄰近礦井通風資料可參考時，礦井需要風量應按設計中井下同時工作的最多人數和按噸煤瓦斯涌出量的不同的噸煤供風量計算，并取其中最大值。在礦井設計中噸煤瓦斯涌

9、出量的計算，根據在地質勘探時測定煤層瓦斯含量，結合礦井地質條件和開采條件計算出噸煤瓦斯涌出量，再計算礦井需風量。另一種是依據鄰近生產礦井的有關資料，按生產礦井的風量計算方法進行。其原則是：礦井的供風量應保證符合礦井安全生產的要求，使風流中瓦斯、二氧化碳、氫氣和其它有害氣體的濃度以及風速、氣溫等必須符合規程有關規定。創造良好的勞動環境，以利于生產的發展。課程設計是在收集實習礦井資料基礎上進行的，故可按此種方法計算礦井風量。即按生產礦井實際資料，分別計算設計礦井采煤工作面、掘進工作面、硐室等所需風量，得出全礦井需風量，即“由里往外”計算方法。3.1.1生產工作面需風量計算 每個回采工作面實際需要風

10、量，應按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害氣體產生量以及工作面氣溫、風速和人數等規定分別進行計算，然后取其中最大值。此礦井屬高瓦斯礦井(1)高瓦斯礦井按照瓦斯(或二氧化碳)涌出量計算 根據煤礦安全規程規定，按回采工作面回風流中瓦斯（或二氧化碳）的濃度不超過1的要求計算：式中：Qc回采工作面實際需要風量，m3/s ；qc回采工作面回風巷風流中瓦斯（或二氧化碳）的平均絕對涌出量，m3/s；KCH4采面瓦斯涌出不均衡通風系數。（正常生產條件下，連續觀測1個月，日最大絕對瓦斯涌出量與月平均日瓦斯絕對涌出量的比值）。此礦井采用綜合機械化采煤,查表可取KCH4=1.5，由題目可知回風巷風流中瓦斯的平均絕對

11、涌出量qc=12 m3/min=0.2 m3/則Qc=1000.21.5=30 m3/s (2)按工作面溫度選擇適宜的風速進行計算（見表5-3） （m3/s）式中：Vc采煤工作面風速，m/s；Sc采煤工作面的平均斷面積，m2。表3-1 Kcw回采工作面溫度與對應風速調整系數回采工作面空氣溫度（）采煤工作面風速（m/s）配風調整系數K溫180.30.80.9018200.81.01.0020231.01.51.001.1023261.51.81.101.2526281.82.51.251.428302.53.01.41.6 由題目可得采煤工作面的平均斷面積Sc=14.1m2，溫度一般在21左右，

12、查表得Vc=1.01.5，取Vc=1.0m/s.則Qc=1.014.1=14.1 m3/s (3)按回采工作面同時作業人數每人供風不小于4m3/min，即不小于0.07 m3/s則 （m3/s）式中：N采煤工作面同時工作人數。由題目得N=20 則Qc=42060=1.33m3/s (4)按風速進行驗算： （m3/s）式中：S工作面平均斷面積，S=14.1 m2。 則0.2514.1Qc414.1（m3/s）則工作面所需風量Qc=30m3/s (5)備用工作面所需風量 備用工作面所需風量生產工作面需風量50%， 則備用工作面所需風量為15 m3/s。3.1.2掘進工作面需風量計算煤巷、半煤巖巷和

13、巖巷掘進工作面的需風量，應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=100kQK =1000.5121.9 =1140m/min=19 m3/s式中 Q掘進工作面實際需風量，m/min Q掘進工作面平均絕對瓦斯涌出量，m/min K掘進工作面因瓦斯涌出量不均勻的備用風量系數。即掘進工作面最大絕對瓦斯涌出量與平均絕對瓦斯涌出量之比。通常，機掘工作面取1.52.0；炮掘工作面取1.82.0。因為這些工作面為炮掘，所以取1.9。（2）按掘進工作面同時工作最多人數計算： Q=4n =420 =80m/min =1.3m/s式中 n掘進工作面同時工作的最多人數，人 A掘進

14、工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg（3）按局部通風機吸風量計算Qhi=Qhfikhfi=2501.2=300 m3/min=5m3/s式中：Qhfi第i個掘進工作面同時運轉的局部通風機額定風量的和各種通風機的額定風量按下表選取。 khfi為防止局部通風機吸循環風的風量備用系數，一般取1.21.3.進風巷道無瓦斯涌出時取1.2，有瓦斯涌出時取1.3。表3-2 各種局部通風機的額定風量風機型號額定風量m3/minJBT-51(5.5kW)150JBT-52( 11kW)200JBT-61( 14kW)250JBT-62( 28kW)300選擇JBT-62型局部通風機，其額定風量為300m3/mi

15、n（4）按風速進行驗算：因為這些掘進工作面是按煤巷掘進，所以應滿足： 600.25SQ604S 157.5Q2520m/min 2.63Q42m/s綜合上述掘進工作面需風量取19m/s。掘進工作面需風量之和為=192=38m/s。3.1.3硐室實際需要風量 硐室實際需要風量應按礦井各個獨立通風硐室實際需要風量的總和計算即式中：Q火火藥庫實際需要風量，按每小時4次換氣量計算，即Q火=4V/60=0.07V (m3/s)；V井下爆炸材料庫的體積，m3，包括聯絡巷道在內的火藥庫的空間總體積(m3)，一般按經驗值給定風量，大型火藥庫供風100150m3/min；中小型火藥庫供風60100m3/min；

16、取Q火=120 m3/min=2 m3/sQ充充電硐室實際需要風量，應按回風流中氫氣濃度小于0.5%計算，但不得小于100m3/min，或按經驗值給定100200m3/min；取Q充=150 m3/min=2.5 m3/s機電硐室需要風量應根據不同硐室內設備的降溫要求進行配風，選取硐室風量，須保證機電硐室溫度不超過30，其它硐室溫度不超過26。Q機大型機電硐室實際需要風量，應按機電設備運轉的發熱量計 算即Wi 機電硐室中運轉的機電總功率，kW；(1-i ) 機電硐室的發熱系數，應根據實際考查的結果確定，也可取下列數值，空氣壓縮機房取0.200. 23；水泵房取0.020.04；8601kW/h

17、的熱當量數，千卡；i 機電設備效率；t機電硐室進回風流的氣溫差，；Q采硐 采區絞車房或變電硐室實際需要風量，按經驗供給風量6080 m3/min ；取Q采硐=60 m3/min=1 m3/s,共有兩個變電所和一個絞車房,則Q采硐=3 m3/sQ其它硐 其它硐室所需風量，根據具體情況供風。 則硐室實際需風量Q硐=2+2.5+3=7.5 m3/s3.1.4礦井總風量 礦井總風量按下式計算式中：Qkj 礦井總進風量，m3/s；Qcj 采煤工作面實際需要風量總和，m3/s；Qjj 掘進工作面實際需要風量總和，m3/s；Qdj 獨立通風的硐室實際需要風量總和，m3/s；Qgj礦井中除采煤、掘進和硐室以外

18、其它井巷需要通風量總和，m3/s；Q硐=Qdj+ Qgj，m3/s；Kkj 礦井通風系數(包括礦井內部漏風和配風不均勻等因素)宜取1.151.25。取Kkj=1.15 Qkj=(30+192+7.5)1.15=86.8m3/s 3.2礦井總風量的分配3.2.1分配原則 礦井總風量確定后，分配到各用風地點的風量，應不得低于其計算的需風量；所有巷道都應分配一定的風量；分配后的風量，應保證井下各處瓦斯及有害氣體濃度、風速等滿足規程的各項要求。 3.2.2分配風量 表3-3 風量分配表井巷名稱V（m3/s）相同用風地點個數V（m3/s）1采煤工作面301302掘進工作面192383火藥庫2124充電硐

19、室2.512.55變電所1226絞車房111 四、礦井通風總阻力計算4.1礦井通風總阻力計算的原則 （1）如果礦井服務年限不長(1020年)，選擇達到設計產量后通風容易和困難兩個時期分別計算其通風阻力；若礦井服務年限較長（3050年），只計算前1525年通風容易和困難兩個時期的通風阻力。為此，必須先繪出兩個時期的通風網絡圖。 （2）通風容易和困難兩個時期總阻力的計算，應沿著這兩個時期的最大通風阻力風路，分別計算各段井巷的通風阻力，然后累加起來，作為這兩個時期的礦井通風總阻力。最大通風阻力風路可根據風量和巷道參數（斷面積、長度等）直接判斷確定，不能直接確定的應選幾條可能最大的路線進行計算比較。

20、（3）礦井通風總阻力不應超過2940Pa 。（4）礦井井巷的局部阻力，新建礦井（包括擴建礦井獨立通風的擴建區）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。4.2礦井通風總阻力的計算方法 礦井通風總阻力是指風流由進風井口止，沿一條通路（風流路線）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。 對于有兩臺或多臺主要通風機工作的礦井，礦井通風阻力應該按每臺主要通風機所服務的系統分別計算。 通風路線的確定：（1）、容易時期的最大風阻風路：（2）、困難時期的最大風阻風路：（3）、計算方法： 沿礦井通風容易和困難兩個時期通風阻力最大的風路（入風井口到風硐之前），分

21、別用下式計算各段井巷的摩擦阻力： h=Q,Pa 式中：Hf巷道摩擦阻力，Pa.巷道摩擦阻力系數，Ns2/m4L井巷長度，m.Q通過井巷的風量，m3/sU井巷凈斷面周長，m.S井巷凈斷面積，S2a值可以從表中查得，或選用相似礦井的實測數據。將各段井巷的摩擦阻力累加后并乘以考慮局部阻力系數即為兩個時期的井巷通風總阻力。即 h=(1.11.15),Pa h=(1.11.15)其計算表格如下：表4-1 礦井通風容易時期摩擦阻力計算表序號巷道名稱支護形式a/Ns2/m4L/mU/mS/m2S3/m6R/Ns2/m8Q/m3/sQ2/m6/s2h摩/Pav/m/s1副井圓形 ，罐籠，有梯子間，直徑5.5m

22、,混凝土碹42554017.315.940190.09986.87534.24745.95.452井底車場拱形，混凝土碹，壁面抹漿9132015.41640960.01186.87534.2482.885.432主要運輸石門拱形，混凝土碹，壁面抹漿2512015.41640960.001186.87534.248.275.433主要運輸巷三心拱，混凝土碹，壁面抹漿2580015.41640960.007586.87534.2456.55.434運輸機上山拱形，料石碹4380014.91533750.015603600544.005中部車場拱形，料石碹4318014.91533750.00344

23、520256.93.006區段運輸平巷梯形，錨桿，巷道寬度3.5m9160010.27.03430.162401600259.25.717采煤工作面拱形，液壓支架，控頂距4.2-5.2m,綜采33013015.414.12803.20.0243090021.62.138回風平巷梯形，錨桿，巷道寬度3.5m9160010.27.03430.0433090038.74.299采取上部車場拱形，料石碹4318014.91533750.0034309003.12.0011回風大巷拱形，混凝土碹，壁面抹漿25130010.985120.06986.87534.24519.910.8512回風石門梯形，錨

24、噴9120010.985120.03986.87534.24293.810.8513回風井混凝土碹（不平滑），風井直徑D=4m31.415012.612.62000.40.00386.87534.2422.66.89總阻力2113.35Pa 表4-2 礦井通風困難時期摩擦阻力計算表序號巷道名稱支護形式a/Ns2/m4L/mU/mS/m2S3/m6R/Ns2/m8Q/m3/sQ2/m6/s2h摩/Pav/m/s1副井圓形 ，罐籠，有梯子間，直徑5.5m,混凝土碹42554017.315.940190.09986.87534.24745.95.452井底車場拱形，混凝土碹，壁面抹漿9132015.

25、41640960.01186.87534.2482.885.432主要運輸石門拱形，混凝土碹，壁面抹漿2512015.41640960.001186.87534.248.275.433主要運輸巷三心拱，混凝土碹，壁面抹漿25160015.41640960.01586.87534.24113.015.434運輸機上山拱形，料石碹4380014.91533750.015603600544.005中部車場拱形，料石碹4318014.91533750.00344520256.93.006區段運輸平巷梯形，錨桿，巷道寬度3.5m9160010.27.03430.162401600259.25.717采煤

26、工作面拱形，液壓支架，控頂距4.2-5.2m,綜采33013015.414.12803.20.0243090021.62.138回風平巷梯形，錨桿，巷道寬度3.5m9160010.27.03430.0433090038.74.299采取上部車場拱形，料石碹4318014.91533750.0034309003.12.0010回風上山拱形，料石碹4385014.91533750.01686.87534.24120.55.7911回風大巷拱形，混凝土碹，壁面抹漿25130010.985120.06986.87534.24519.910.8512回風石門梯形，錨噴9120010.985120.039

27、86.87534.24293.810.8513回風井混凝土碹（不平滑），風井直徑D=4m31.415012.612.62000.40.00386.87534.2422.66.89總阻力2290.36Pa圖4-1兩翼對角式通風系統圖4-2容易時期通風網絡圖圖4-3困難時期通風網絡圖4.3礦井總風阻及總等積孔的計算4.3.1礦井通風容易時期總風阻及總等積孔礦井通風容易時期的總風阻Ryhy/Qy2 式中：Ry礦井容易時期總風阻，N.S2/m5；hy礦井通風容易時期總阻力，2113.35pa；Qy礦井通風容易時期的總風量，86.8m3/s。礦井通風容易時期總等積孔Ay1.19/ 式中：Ay礦井通風容易

28、時期總等積孔，m2；Ry礦井通風容易時期總風阻，N.S2/m5；4.3.2礦井通風困難時期總風阻及總等積孔礦井通風困難時期的總風阻Rkhk/Qk2 Rk礦井困難時期總風阻，N.S2/m5； hk礦井通風困難時期通風總阻力，2290.36pa；Qk礦井通風困難時期的總風量，86.8m3/s。礦井通風困難時期總等積孔Ak1.19/ 式中：Ak礦井通風困難時期總等積孔，m2；Rk礦井通風困難時期總風阻，N.S2/m5；表4-3 礦井總風阻及總等積孔的計算時期風量m3/s總阻力Pa風阻N.S2/m5等積孔A/m2難易程度容易時期86.82113.350.2802.25 容易困難時期86.82290.3

29、60.3042.16 容易表4-4 礦井通風難易程度分級礦井通風難易程度礦井總風阻 Rm/Ns2m-s等積孔A/m2容易0.3552中等0.3551.42012困難1.4201等五、 選擇礦井通風設備5.1選擇礦井通風設備的基本要求(1)礦井每個裝備主要通風機的風井，均要在地面裝設兩套同等能力的通風設備，其中一套工作，一套備用，交替工作。（2）選擇的通風設備應能滿足第一個開采水平各個時期的工況變化，并使通風設備長期高效運行。當工況變化較大時，應根據礦井分期間及節能情況，分期選擇電動機。（3通風機能力應留有一定的余量。軸流式、對旋式通風機在最大設計負壓和風量時，葉輪葉片的運轉角應逼允許范圍小5；

30、離心式通風機的選型設計轉速不宜大于允許最高轉速的90%。（4）進、出風井井口的高差在150m以上，或進、出風井井口標高相同，但井深400m以上時，宜計算礦井的自然風壓。5.2主要通風機的選擇5.2.1計算通風機的風量Q 考慮到外部漏風（即井口防爆門及主要通風機附近的反風門等處的漏風），主要通風機風量可用下式計算：Q通KQ式中：Q通主扇工作風量；m3/S Q礦井所需風量m3/S K漏風系數。風井無提升任務時取1.1；箕斗井兼作回風井時取1.15；回風井兼作升降人員時取1.2.該礦井回風井無提升任務所以取為1.1。 容易時期：Q通1.10Q1.1086.895.48 m3/s困難時期：Q通1.10Q1.1086.895.48 m3/s5.2.2計算通風機的風壓H通全（或H通靜）軸流式通風機；容易時期 =2113.35+120 -150 =2083.35Pa困難時期 =2290.36+120+50 =2460.36 Pa5.3選擇通風機根據計算的礦井通風容易時期通風機的Q通、H通靜小和困難時期通風機的Q通、H通靜大，在通風機的個體特性圖表上選擇合適的主要通風機。根據Q通=95