礦井通風模擬設計大作業(yè)-大學畢業(yè)論文

呼倫貝爾學院工程技術學院礦井通風設計5-通風設計說明書專業(yè)班級：采礦工程一班學生學號：學生學號：指導教師：設計時間：設計成績：___________________工程技術學院課程設計報告（論文）設計課題：礦井通風模擬設計專業(yè)班級：學生姓名：指導教師：設計時間：工程技術學院

呼倫貝爾學院工程技術學院礦井通風與安全課程設計任務書姓名：專業(yè)：采礦工程班級：一班指導教師：職稱：課程設計題目：礦井通風模擬設計已知技術參數(shù)和設計要求：已知礦井自然條件；礦井生產條件；鄰近生產礦井與通風設計有關的經驗數(shù)據(jù)或統(tǒng)計資料及風量計算方法；各種技術經濟參數(shù)、性能的資料以及有關法規(guī)與政策規(guī)定。要求：（1）將足夠的新鮮空氣有效地送到井下工作場所，保證生產和創(chuàng)造良好的勞動條件；（2）通風系統(tǒng)簡單，風流穩(wěn)定，易于管理，具有抗災能力；（3）發(fā)生事故時，風流易于控制，人員便于撤出；（4）有符合規(guī)定的井下環(huán)境及安全檢測系統(tǒng)或檢測措施；（5）通風系統(tǒng)的基建投資省，營運費用低、綜合經濟效益好。所需儀器設備：計算器，筆記本，刻度尺成果驗收形式：課程設計報告（論文）參考文獻：張國樞.通風安全學.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2008采煤作業(yè)規(guī)程.扎賚諾爾：扎賚諾爾煤業(yè)公司通大煤礦時間安排2012.06.18-2012.06.19前言-第三章；2012.06.19-2012.06.20第四章-第五章；2012.06.21第六章指導教師：教研室主任：2012年6月21日工程技術學院礦井通風與安全課程設計成績評定表專業(yè)：采礦工程班級：一班學號：姓名：課題名稱礦井通風模擬設計設計任務與要求任務：（1）確定礦井通風系統(tǒng)；（2）礦井風量計算和風量分配（3）礦井通風阻力計算（4）選擇通風設備（5）概算礦井通風費用要求：（1）將足夠的新鮮空氣有效地送到井下工作場所，保證生產和創(chuàng)造良好的勞動條件；（2）通風系統(tǒng)簡單，風流穩(wěn)定，易于管理，具有抗災能力；（3）發(fā)生事故時，風流易于控制，人員便于撤出；（4）有符合規(guī)定的井下環(huán)境及安全檢測系統(tǒng)或檢測措施；（5）通風系統(tǒng)的基建投資省，營運費用低、綜合經濟效益好。指導教師評語課程小組評定評定成績：課程負責人：年月日目錄前言……………2第一章礦井概況…………………2第二章優(yōu)選礦井通風系統(tǒng)………42.1、礦井通風系統(tǒng)的要求………42.2、確定礦井通風系統(tǒng)…………52.3、采煤工作面進、回風巷的布置……………5第三章礦井風量計算……………53.1、礦井風量計算原則…………53.2、礦井需風量的計算…………5第四章礦井通風總阻力計算……104.1、礦井通風總阻力計算原則………………104.2確定通風困難和容易時期及其最大阻力路線……………10第五章礦井通風設備的選擇……125.1礦井通風設備的要求………125.2主要通風機的選擇…………12第六章概算礦井通風費用………15小結……………17參考文獻…………17前言礦井通風設計的主要依據(jù)是：礦區(qū)氣象資料；井田地質地形；煤層瓦斯風化帶垂深、各煤層瓦斯含量、瓦斯壓力及梯度等；煤層自然發(fā)火傾向，發(fā)火周期；煤塵爆炸危險性及爆炸指數(shù)；礦井設計生產能力及服務年限；礦井開拓方式及采區(qū)巷道布置，回采順序、開采方法；礦井巷道斷面圖冊；礦區(qū)電費等。礦井通風設計的主要內容包括：（1）確定礦井通風系統(tǒng)；（2）礦井風量計算和風量分配；（3）礦井通風阻力計算；（4）選擇通風設備；（5）概算礦井通風費用。礦井通風設計滿足以下要求將足夠的新鮮空氣有效地送到井下工作場所，保證生產和創(chuàng)造良好的勞動條件；通風系統(tǒng)簡單，分流穩(wěn)定，易于管理，具有抗災能力；發(fā)生事故時，風流易于控制，人員易于撤出；有符合規(guī)定的井下環(huán)境及安全監(jiān)測系統(tǒng)或檢測措施；通風系統(tǒng)的基建投資省，運營費用低、綜合經濟效益好。第一章礦井概況某礦井，井田走向長度3.89km，傾斜長度1.98m，單一煤層，煤層厚度2.6m，煤層傾角8-15相對瓦斯涌量10.4，采煤工作面絕對瓦斯涌出量5.6，掘進工作面絕對瓦斯涌出量1.8，煤層無自然發(fā)火和煤塵爆炸危險礦井設計能力60萬，服務年限34a，采用斜井單水平開拓方式，上山階段劃分為兩個采區(qū)，服務年限18a，下山階段劃分為兩個采區(qū)，服務年限16a，四個采區(qū)布置基本相同，達到設計產量時，礦井開拓工程已完畢。生產采區(qū)有一個綜采工作面生產，一個備用綜采工作面，兩個綜掘工作面；準備采區(qū)有一個綜掘工作面。每個掘進工作面都在用雙巷交替掘進，利用一臺掘進通風機進行通風。需要獨立通風的硐室有中央變電所，爆破材料庫（容積1080），采區(qū)配電室和軌道上山絞車房各一個。巷道規(guī)格表表1井巷區(qū)段序號井巷名稱支護形式斷面形狀斷面積/m計算長度/m1-2進風斜井錨桿噴槳半圓拱形122202-3運輸大巷料石砌碹半圓拱形12803-4運輸大巷料石砌碹半圓拱形126604-5運輸大巷料石砌碹半圓拱形101205-6采區(qū)車場錨桿噴槳半圓拱形10806-7軌道上山錨桿噴槳半圓拱形95607-8軌道上山錨桿噴槳半圓拱形10808-9軌道上山錨桿噴槳半圓拱形102009-10進風順槽工字梁棚梯形1088010-11綜采面支撐掩護矩形718011-13回風順槽工字梁棚梯形990013-14運輸上山錨桿噴槳半圓拱形1038014-15運輸上山錨桿噴槳半圓拱形108015-16運輸上山錨桿噴槳半圓拱形1052016-17回風大巷料石砌碹半圓拱形1212017-18回風大巷料石砌碹半圓拱形1268018-19回風大巷料石砌碹半圓拱形1218019-20回風斜井料石砌碹半圓拱形1222020-21風硐混凝土碹半圓拱形1030注：工字梁棚截面高度16cm，支柱間距0.8m。井下同時工作的最多人數(shù)為380人，其中綜采工作面最多人數(shù)為30人，綜掘工作面最多人數(shù)為20人，采煤工作面最高氣溫為18。礦井自然風壓變化范圍為。第二章優(yōu)選礦井通風系統(tǒng)2.1、礦井通風系統(tǒng)的要求（1）每一礦井必須有完整的獨立通風系統(tǒng)。（2）進風井口應按全年風向頻率，必須布置在不受粉塵，煤塵，灰塵，有害氣體和高溫氣體侵入的地方。（3）箕斗提升井或裝有膠帶輸送機的井筒不應兼做進風井，如果兼做進風井使用，必須采取措施，滿足安全的要求。（4）多風機通風系統(tǒng)，在滿足風量按需分配的前提下，各主要通風機的工作風壓應接近，當通風機之間的風壓相差較大時，應減小共用風路的風壓，使其不超過任何一個通風機風壓的30%。（5）每一個生產水平和每一個采區(qū)，都必須布置回風巷，實行分區(qū)通風。（6）井下爆破材料庫必須有單獨的新鮮風流，回風風流必須直接引入礦井的總回風巷或主要回風巷中。（7）井下充電室必須用單獨的新鮮風流通風，回風風流應引入回風巷。2.2、確定礦井通風系統(tǒng)根據(jù)所給資料確定該設計的通風機工作方式采用；抽出式，礦井通風方式為；中央并列式通風。2.3采煤工作面進、回風巷的布置采煤工作面采用U型通風，用軌道上山進風，運輸上山回風，這樣布置有利于在進風巷中布置軌道與電纜，這樣布置符合《煤礦安全規(guī)程》中的回風巷中不能布置動力電纜的規(guī)定。第三章礦井風量計算3.1、礦井風量計算原則礦井需風量，按下列要求分別計算，并采取其中最大值。按井下同時工作最多人數(shù)計算，每人每分鐘供給風量不得少于4；按采煤、掘進、硐室及其他實際需要風量的總和進行計算。3.2、礦井需風量的計算3.2.1采煤工作面需風量的計算采煤工作面的風量應該按下列因素分別計算，取其最大值。（1）按瓦斯涌出量計算=100××=100×5.6×1.3=784式中：——第i個采煤工作面需要風量，；——第i個采煤工作面瓦斯絕對涌出量，；——第i個采煤工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù)，它是該工作面瓦斯絕對涌出量的最大值與平均值之比。生產礦井可根據(jù)各個工作面正常生產條件時，至少進行5晝夜的觀測，得出5個比值，取其最大值。通常機采工作面取1.2—1.6；炮采工作面取1.4—2.0；水采工作面取2.0—3.0，本工作面取1.4。（2）按工作面進風流溫度計算采煤工作面應有良好的氣候條件。其進風流溫度可根據(jù)風流溫度預測方法進行計算，其氣溫與風速應符合表的要求。T=18，所以風速為0.8采煤工作面空氣溫度與風速對應表表3采煤工作面進風氣溫采煤工作面風速<150.3～0.515～180.5～0.818～200.8～1.020～231.0～1.523～261.5～1.8采煤工作面的需要風量按計算：=600.8×71.2=403.2式中：——第i個采煤工作面的風速，按其進風流溫度從表3中選取0.8m/s，——第i個采煤工作面有效通風斷面，取最大和最小控頂時有效斷面的平均值7，，——第i個工作面的長度系數(shù)，可按表4選取1.2。采煤工作面長度風量系數(shù)表表4采煤工作面長度工作面長度風量系數(shù)<150.850～800.980～1201.0120～1501.1150～1801.2>1801.30～1.40（3）按使用炸藥量計算式中25——沒使用1kg炸藥的供風量，；——第i個采煤工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg；因本工作面為綜采工作面，故不作該驗算。（4）按工作人員數(shù)量計算Qwi=4×nwi=4×30=120式中4——每人每分鐘應供給的最低風量，；——第i個采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，個。（5）按風速進行驗算按最低風速驗算各個采煤工作面的最小風量：=600.257=105m3/min;按最高風速驗算各個采煤工作面的最大風量：=60410=2400采煤工作面有串聯(lián)通風時，按其中一個最大需風量計算。備用工作面亦按上述要求，并滿足瓦斯、二氧化碳、風流溫度和風速等規(guī)定計算風量，且不得低于其回采時需風量的50%所以取784m3/min=13m3/s3.2.2、掘進工作面需風量計算（1）按瓦斯涌出量計算Q=100×Q×式中Q工作面的需風量，；Q掘進工作面的絕對瓦斯涌出量，；掘進工作面瓦斯涌出不均勻和備用系數(shù)，取1.7，則Q=100×1.8×1.7=324（2）按炸藥量計算Q=25×式中25——使用1㎏炸藥得供風量，；——掘進工作面一次爆破所用最大炸藥量，㎏，因本工作面為綜掘工作面，故不作該驗算（3）按局部通風機吸風量計算Q==200×1.3=260式中——掘進工作面通風機額定風量，該設計選用局部風機型號為：JBT-52，則=200；——防止局部通風機吸循環(huán)風得風量備用系數(shù)取K=1.3；風機型號表：風機型號額定風量/m.minJBT-51（5.5KW）150JBT-52（11KW）200JBT-61（14KW）250JBT-62（28KW）300(4)按工作人數(shù)計算Qhi=4×nhi=4×20=80m3/min式中nhi—第i個掘進工作面同時工作的最多人數(shù)，人。(5)按風速進行驗算按最小風速驗算各個巷道掘進工作面最小風量：=60×0.15×10=90m3/min各個煤巷或半煤巷掘進工作面最小風量：=60×0.25×10=150m3/min按最高風速驗算各個巷道掘進工作面最小風量：=60×4×10=2400m3/min取最大風量Q=324m3/min=5.4m3/s時符合風速要求。3.2.3、硐室需風量計算（1）機電硐室采區(qū)各硐室得風量可按經驗值來確定，又結合本礦實際低瓦斯礦得實際情況確定為：采區(qū)絞車房=60m3/min，變電室=60m3/min，中央變電所=120m3/min.則機電硐室總需風量為硐Q=240m3/min.機電硐室發(fā)熱系數(shù)（θ）表機電硐室名稱發(fā)熱系數(shù)空氣壓縮機房0.20-0.23水泵0.01-0.03變電所、絞車房0.02-0.04（2）爆破材料庫的需風量；Qri=4×V/60=4×1080/60=192m3/min式中Qri—庫房容積，m3。所以硐室的總需風量為（192+60+60+120）=432m3/min=3.2m3/s3.2.4、其他用風巷道的需風量計算各個其他巷道的需風量，應根據(jù)瓦斯涌出量和風速分別進行計算，采用其最大值。按瓦斯涌出量計算經查資料其他巷道涌出量可按礦井各工作面的瓦斯涌出總量的3%-5%計算，故其他巷道的瓦斯涌出量為：本設計去Q=133×Q×K式中第i個其他用風巷道瓦斯絕對涌出量，m3/min；取Q=0.9m3/min；第i個其他用風巷道瓦斯涌出不均勻的的風量備用系數(shù)，一般可取，本設計取1.25；則Q=133×0.9×1.25=150m3/min（2）按最低風速驗算Qoi≥=60×0.15×10=90m3/min式中第i個其他井巷凈斷面積，m2；所以取150m3/min=2.5m3/s3.2.5、礦井總風量計算礦井的總進風量，應按采煤、掘進、硐室及其它地點實際需風量的總和計算。=（784+784x50%+3243+192+120+60+60+150）×1.25=3412.5m3/min=56.87m3/s式中∑Q采——采煤工作面、備用工作面需風量（根據(jù)規(guī)程規(guī)定備用采煤工作面的需風量為采煤工作面的50%）之和，m3/min；∑Q掘——掘進工作面需風量之和，m3/min；∑Q硐——獨立通風硐室需風量之和，m3/min；∑Q它——其它用風地點需風量之和，m3/min；K——礦井通風系數(shù)。注：當采用壓入式或中央并列式通風時K=1.2~1.25當采用中央分列式或混合式通風時K=1.15~1.20當采用對角式或區(qū)域式通風時K=1.10~1.15礦井年產量T≥0.9Mt時，取小值；T＜0.9Mt時，取大值。第四章礦井通風總阻力計算4.1、礦井通風總阻力計算原則；（1）礦井通風總阻力不應超過2940Pa。（2）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(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。4.2確定通風困難和容易時期及其最大阻力路線由于礦井服務年限較長（34年），所以只對上山階段（服務年限為18年）進行礦井通風總阻力進行計算。上山階段只有倆個采區(qū)且布置相同，礦井達到設計產量后，在開采每個采區(qū)的最上面的一個區(qū)段時通風路線最長，風量也比較集中，此時礦井通風阻力最大，及通風困難時期，最大阻力路線為：eq\o\ac(○,1)→eq\o\ac(○,2)→eq\o\ac(○,3)→eq\o\ac(○,4)→eq\o\ac(○,5)→eq\o\ac(○,6)→eq\o\ac(○,7)→eq\o\ac(○,8)→eq\o\ac(○,9)→eq\o\ac(○,10)→eq\o\ac(○,11)→eq\o\ac(○,13)→eq\o\ac(○,14)→eq\o\ac(○,15)→eq\o\ac(○,16)→eq\o\ac(○,17)→eq\o\ac(○,18)→eq\o\ac(○,19)→eq\o\ac(○,20)→eq\o\ac(○,21)當?shù)V井在開采每個采取最下面一個區(qū)段的最后一個工作面時采區(qū)上山巷道縮短，而且備用工作面和倆個綜掘工作面以轉入新采區(qū)準備，生產采區(qū)風量減少，此時礦井通風阻力最小，及通風容易時期，最大阻力路線為：eq\o\ac(○,1)→eq\o\ac(○,2)→eq\o\ac(○,3)→eq\o\ac(○,4)→eq\o\ac(○,5)→eq\o\ac(○,6)→eq\o\ac(○,9)→eq\o\ac(○,10)→eq\o\ac(○,11)→eq\o\ac(○,13)→eq\o\ac(○,16)→eq\o\ac(○,17)→eq\o\ac(○,18)→eq\o\ac(○,19)→eq\o\ac(○,20)→eq\o\ac(○,21)計算困難和容易時期的總阻力沿著通風容易和困難時期的風流路線，依次計算各段摩擦阻力,然后分別累計得出容易和困難時期的總摩擦阻力和,再乘以1.1后，得兩個時期的礦井總阻及。通風容易使時期總阻力=(1.1～1.15)×通風困難使時期總阻力=(1.1～1.15)×式中=式中：——摩擦阻力，Pa；——摩擦阻力系數(shù)，N×s2/m4；——井巷長度，m；——井巷凈斷面周長，m；——通過井巷的風量，m3/s；——井巷凈斷面積，m2；詳細見下表時期節(jié)點序號巷道名稱支護形式/L/mU/mS/Q/m3·s-1hfi/pa容易時期1-2進風斜井錨桿噴槳0.012224014.591456.8749.532-6運輸大巷料石砌碹0.004296013.511226.6322.346-9軌道上山錨桿噴槳0.008056012.331026.6339.179-10進風順槽工字梁棚0.02188013.161025.63159.710-11綜采面支撐掩護0.03318011.01725.63125.211-13回風順槽工字梁棚0.02192013.161026.63180.313-16運輸上山錨桿噴槳0.008060012.331026.6341.9716-20回風大巷料石砌碹0.0042122013.511256.87129.520-21風硐混凝土碹0.00353012.331056.874.18時期節(jié)點序號巷道名稱支護形式/L/mU/mS/Q/m3·s-1hfi/pa困難時期1-2進風斜井錨桿噴槳0.008024014.591456.8733.012-6運輸大巷料石砌碹0.004296013.511246.2767.496-9軌道上山錨桿噴槳0.008084012.331034.4798.449-10進風順槽工字梁棚0.02188013.161025.63159.810-11綜采面支撐掩護0.03318011.01725.63125.211-13回風順槽工字梁棚0.021110013.161034.67365.413-16運輸上山錨桿噴槳0.008098012.331046.27207.016-20回風大巷料石砌碹0.0042122013.511256.87223.920-21風硐混凝土碹0.00353012.331056.874.18由表7計算得容易時期礦井總摩擦阻力hf1為：由表8計算得困難時期礦井總摩擦阻力hf2為：則：通風容易使時期總阻力(1.1～1.15)×通風困難使時期總阻力(1.1～1.15)×第五章礦井通風設備的選擇5.1礦井通風設備的要求（1）礦井必須設計兩套同等能力的主要通風設備，其中一套備用。（2）選擇通風機應滿足第一開采水平各個時期工況變化，并使設備長期高效率運行，當工況變化較大時，根據(jù)礦井分期時間及節(jié)能情況，應分期選擇電動機。（3）通風機能力應留有一定的余量，軸流式通風機在最大設計負壓和風量時，輪葉運轉角度應比允許范圍小5o;離心式風機的選擇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150米以上，或進，出風井井口標高相同，但井深400米以上時，宜計算礦井的自然風壓。5.2主要通風機的選擇5.2.1.計算通風機風量由于外部漏風，風機風量大于礦井風量。式中——主要通風機的工作風量，；——礦井需風量，；K——漏風損失系數(shù)，風井不做提升用時取1.1，箕斗井兼做回風用時取1.15；回風并兼做升降人員時取1.2。由上式計算得：5.2.2計算通風機風壓根據(jù)下面公式求通風機風壓①軸流式通風機（提供的大多是靜壓曲線）容易時期困難時期（2）離心式通風機（提供的大多是全壓曲線）容易時期困難時期注：自然風壓在困難和容易時期依據(jù)經驗分別估取。本礦根據(jù)實際情況取風洞阻力為，擴散器出口動能損失由估算取60Pa。5.2.3初選通風機根據(jù)計算的礦井通風容易時期通風機的(或)和礦井通風困難通風機的、(或)在通風機特性曲線上，選出滿足礦井通風要求的通風機。5.2.4求通風機的實際工況點（1）計算通風機的工作風阻用靜壓特性曲線時：用全壓特性曲線時：（2）確定通風機的實際工況點在通風機特性曲線圖中做通風機在風阻曲線，與風壓曲線的交點即為實際工況點5.2.5確定通風機的型號和轉速根據(jù)通風機的工況參數(shù)（），對初選風機進行技術、經濟和安全性比較，最后確定風機為BDNo24號軸流式風機；風機轉速選580r/min。5.2.6電動機的選擇⑴計算通風機輸入功率按通風容易和困難時期，分別計算通風機輸入功率N電小、N電大或 式中、——分別為通風機靜壓效率和全壓效率；、——分別為礦井通風容易時期和困難時期通風機的輸入功率。(2)電動機臺數(shù)及種類當Nmin≥0.6Nmax時，可選一臺電動機，電動機功率為Ne=Nmax·ke/ηeηtr當Nmin<0.6Nmax時，選兩臺電動機，其功率為初期Nmin=(Nmin·Nmax)?·ke/ηeηtr后期Ne=Nmax·ke/ηeηtr式中ke—電動機容量備用系數(shù)，1.1～1.2ηe—電動機效率，0.9～0.94ηtr—傳動效率，電動機與通風機直聯(lián)時取1，皮帶傳動時取0.95。因故第六章概算礦井通風費用礦井通風費用是通風設計和管理的重要經濟指標，一般用噸煤通風成本，即礦井每采一噸煤的通風總費用表示。它包括噸煤通風電費和通風設備折舊費、材料消耗費、工作人員工資、專用通風巷道折舊與維護費、儀表購置與維修費等其它通風費用