礦井通風(fēng)與安全《通風(fēng)部分》通風(fēng)設(shè)計(jì)

自我介紹郭玉森龍巖學(xué)院副教授從事專業(yè)：礦井通風(fēng)與平安資源工程學(xué)院副院長龍巖學(xué)院安培中心副主任聯(lián)系方式：手機(jī)公室：0597－279371311/6/20241.

通風(fēng)設(shè)計(jì)局部要求：1、完成通風(fēng)設(shè)計(jì)說明書一份2、繪制困難時(shí)期、容易兩時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)圖及網(wǎng)絡(luò)圖〔可畫在同一張〕各一張〔2號圖紙〕。11/6/20242.通風(fēng)系統(tǒng)圖的主要內(nèi)容：1、繪制礦井主要巷道、硐室，并標(biāo)注其名稱2、按圖例標(biāo)明風(fēng)機(jī)和井下通風(fēng)構(gòu)筑物〔柵欄、密閉、風(fēng)門、風(fēng)橋等〕、風(fēng)井和主要進(jìn)風(fēng)井的名稱及井口坐標(biāo)。風(fēng)機(jī)應(yīng)畫出主要通風(fēng)機(jī)的圖形符號，并標(biāo)明型號，電動(dòng)機(jī)功率，風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)等。3、標(biāo)明新鮮風(fēng)流和污濁風(fēng)流的方向、路線；標(biāo)明主要巷道的風(fēng)流方向、設(shè)置的測風(fēng)站，并注明風(fēng)量Q、斷面S和風(fēng)速V(用引出線在方框里表示〕。4、井下安裝局扇的位置應(yīng)標(biāo)明上局扇的圖形符號、型號及電動(dòng)機(jī)功率。5、標(biāo)注采區(qū)名稱。11/6/20243.11/6/20244.指北針繪制：11/6/20245.礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)一、礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求１、礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)；礦井風(fēng)量計(jì)算和風(fēng)量分配；礦井通風(fēng)阻力計(jì)算；選擇通風(fēng)設(shè)備；概算礦井通風(fēng)費(fèi)用。２、礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的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(chǎn)和良好的勞動(dòng)條件；通風(fēng)系統(tǒng)簡單，風(fēng)流穩(wěn)定，易于管理，具有抗災(zāi)能力；發(fā)生事故時(shí)，風(fēng)流易于控制，人員便于撤出；有符合規(guī)定的井下環(huán)境及平安監(jiān)測系統(tǒng)或檢測措施；通風(fēng)系統(tǒng)的基建投資省，營運(yùn)費(fèi)用低、綜合經(jīng)濟(jì)效益好。11/6/20246.二、優(yōu)選礦井通風(fēng)系統(tǒng)

1、礦井通風(fēng)系統(tǒng)的要求1)每一礦井必須有完整的獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)。2)進(jìn)風(fēng)井囗應(yīng)按全年風(fēng)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)多風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)，在滿足風(fēng)量按需分配的前提下，各主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓應(yīng)接近。4)每一個(gè)生產(chǎn)水平和每一采區(qū)，必須布置回風(fēng)巷，實(shí)行分區(qū)通風(fēng)。5)井下爆破材料庫必須有單獨(dú)的新鮮風(fēng)流，回風(fēng)風(fēng)流必須直接引入礦井的總回風(fēng)巷或主要回風(fēng)巷中。6)井下充電室必須單獨(dú)的新鮮風(fēng)流通風(fēng)，回風(fēng)風(fēng)流應(yīng)引入回風(fēng)巷。11/6/20247.２、確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)礦井瓦斯涌出量、礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、表土層厚度、井田面積、地溫、煤層自燃傾向性及兼顧中后期生產(chǎn)需要等條件，提出多個(gè)技術(shù)上可行的方案，通過優(yōu)化或技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)。11/6/20248.三、礦井風(fēng)量計(jì)算(分別計(jì)算兩時(shí)期的風(fēng)量〕〔一〕、礦井風(fēng)量計(jì)算原那么礦井需風(fēng)量，按以下要求分別計(jì)算，并必須采取其中最大值?！玻薄嘲淳峦瑫r(shí)工作最多人數(shù)計(jì)算，每人每分鐘供給風(fēng)量不得少于4m3；〔２〕按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他實(shí)際需要風(fēng)量的總和進(jìn)行計(jì)算。(二〕礦井需風(fēng)量的計(jì)算1、采煤工作面需風(fēng)量的計(jì)算采煤工作面的風(fēng)量應(yīng)該按以下因素分別計(jì)算，取其最大值。(1)按瓦斯涌出量計(jì)算：式中：Qwi——第i個(gè)采煤工作面需要風(fēng)量，m3/minQgwi——第i個(gè)采煤工作面瓦斯絕對涌出量，m3/minkgwi——第i個(gè)采煤工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，通常機(jī)采工作面取kgwi=1.2~1.6炮采工作面取kgwi=1.4~2.0,水采工作面取kgwi=2.0~3.011/6/20249.〔2〕按工作面進(jìn)風(fēng)流溫度計(jì)算：采煤工作面應(yīng)有良好的氣候條件。其進(jìn)風(fēng)流溫度可根據(jù)風(fēng)流溫度預(yù)測方法進(jìn)行計(jì)算。其氣溫與風(fēng)速應(yīng)符合表中的要求：采煤工作面的需要風(fēng)量按下式計(jì)算：式中vwi—第i個(gè)采煤工作面的風(fēng)速，按其進(jìn)風(fēng)流溫度從表中??；m/s,Swi—第i個(gè)采煤工作面有效通風(fēng)斷面，取最大和最小控頂時(shí)有效斷面的平均值，m2；kwi——第i個(gè)工作面的長度系數(shù)。11/6/202410.3〕按使用炸藥量計(jì)算：式中25——每使用1kg炸藥的供風(fēng)量，m3/min；——第i個(gè)采煤工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg。4〕按工作人員數(shù)量計(jì)算：

式中4——每人每分鐘應(yīng)供給的最低風(fēng)量，m3/minnwi——第i個(gè)采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù),個(gè)。5)按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算按最低風(fēng)速驗(yàn)算各個(gè)采煤工作面的最小風(fēng)量：按最高風(fēng)速驗(yàn)算各個(gè)采煤工作面的最大風(fēng)量：

11/6/202411.２、掘進(jìn)工作面需風(fēng)量的計(jì)算：煤巷、半煤巖和巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量，應(yīng)按以下因素分別計(jì)算，取其最大值?！玻薄嘲赐咚褂砍隽坑?jì)算：

式中Qhi——第i個(gè)掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量，m3/minQghi——第i個(gè)掘進(jìn)工作面的絕對瓦斯涌出量；m3/minkghi——第i個(gè)掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出不均勻和備用風(fēng)量系數(shù)。一般可取1.5~2.0?！?〕按炸藥量計(jì)算

式中25——使用1kg炸藥的供風(fēng)量，m3/min;Ahi——第i個(gè)掘進(jìn)工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg11/6/202412.〔3〕按局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計(jì)算式中——第i個(gè)掘進(jìn)工件面同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的局部通風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量的和。khfi——為防止局部通風(fēng)機(jī)吸循環(huán)風(fēng)的風(fēng)量備用系數(shù)，一般取1.2~1.3；進(jìn)風(fēng)巷道中無瓦斯涌出時(shí)取1.2，有瓦斯涌出時(shí)取1.3〔４〕按工作人員數(shù)量計(jì)算式中nhi——第i個(gè)掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，人?！玻怠嘲达L(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算按最小風(fēng)速驗(yàn)算，巖巷掘進(jìn)面最小風(fēng)量：

各個(gè)煤巷或半煤巖巷掘進(jìn)面的最小風(fēng)量；

按最高風(fēng)速驗(yàn)算，掘進(jìn)面的最大風(fēng)量：

式中shi——第i個(gè)掘進(jìn)工作面巷道的凈斷面積，m211/6/202413.３、硐室需風(fēng)量計(jì)算獨(dú)立通風(fēng)硐室的供風(fēng)量，應(yīng)根據(jù)不同類型的硐室分別進(jìn)行計(jì)算：〔１〕機(jī)電硐室發(fā)熱量大的機(jī)電硐室，按硐室中運(yùn)行的機(jī)電設(shè)備發(fā)熱量進(jìn)行計(jì)算：式中Qri——第個(gè)機(jī)電硐室的需風(fēng)量，m3/min——機(jī)電硐室中運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)〔變壓器〕總功率，KWθ——機(jī)電硐室的發(fā)熱系數(shù)，ρ——空氣密度，一般取1.25kg/m3cp——空氣的定壓比熱，一般可取1KJ/kgkΔt——機(jī)電硐室進(jìn)、回風(fēng)流的溫度差，℃采區(qū)變電所及變電硐室，可按經(jīng)驗(yàn)值確定需風(fēng)量m3/min

11/6/202414.〔2〕爆破材料庫

式中v——庫房空積，m3〔3〕充電硐室按其回風(fēng)流中氫氣濃度小于0.5%計(jì)算

式中qrhi——第個(gè)充電硐室在充電時(shí)產(chǎn)生的氫氣量，m3/min5、礦井總風(fēng)量計(jì)算礦井的總進(jìn)風(fēng)量，應(yīng)按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和:

式中∑Qwl——采煤工作面和備用工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；∑Qhl——掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；∑Qrl——硐室所需風(fēng)量之和，m3/min；km——礦井通風(fēng)系統(tǒng)〔包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻等因素〕備用系數(shù)，宜取1.15~1.25。11/6/202415.四、礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算(一)礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算原那么1、礦井通風(fēng)設(shè)的總阻力，不應(yīng)超過2940Pa。2、礦井井巷的局部阻力，新建礦井按井巷摩擦阻力的10%計(jì)算，擴(kuò)建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計(jì)算?！捕车V井通風(fēng)總阻力計(jì)算礦井通風(fēng)總阻力：風(fēng)流由進(jìn)風(fēng)井口起，到回風(fēng)井口止，沿一條通路〔風(fēng)流路線〕各個(gè)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。對于礦井有兩臺(tái)或多臺(tái)風(fēng)主要通風(fēng)機(jī)工作，礦井通風(fēng)阻力按每臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)所效勞的系統(tǒng)分別計(jì)算。礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最小時(shí)稱通風(fēng)容易時(shí)期。通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最大時(shí)亦稱為通風(fēng)困難時(shí)期。對于通風(fēng)困難和容易時(shí)期，要分別畫出通風(fēng)系統(tǒng)圖。按照采掘工作面及硐室的需要分配風(fēng)量，再由各段風(fēng)路的阻力計(jì)算礦井總阻力。11/6/202416.計(jì)算方法：

沿著風(fēng)流總阻力最大路線，依次計(jì)算各段摩擦阻力hf，然后分別累計(jì)得出容易和困難時(shí)期的總摩擦阻力hf1和hf2。

通風(fēng)容易時(shí)期總阻力：

通風(fēng)困難時(shí)期總阻力：

hf按下式計(jì)算：

式中11/6/202417.五、礦井通風(fēng)設(shè)備的選擇礦井通風(fēng)設(shè)備是指主要通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)。〔一〕礦井通風(fēng)設(shè)備的要求：1、礦井必須裝設(shè)兩套同等能力的主通風(fēng)設(shè)備，其中一套作備用。2、選擇通風(fēng)設(shè)備應(yīng)滿足第一開采水平各個(gè)時(shí)期工況變化，并使通風(fēng)設(shè)備長期高效率運(yùn)行。3、風(fēng)機(jī)能力應(yīng)留有一定的余量。4、進(jìn)、出風(fēng)井井口的高差在150m以上，或進(jìn)、出風(fēng)井井口標(biāo)高相同，但井深400m以上時(shí)，宜計(jì)算礦井的自然風(fēng)壓?！捕持饕L(fēng)機(jī)的選擇1、計(jì)算通風(fēng)機(jī)風(fēng)量Qf式中Qf—主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量，m3/s;Qm—礦井需風(fēng)量，m3/s；k——漏風(fēng)損失系數(shù)，風(fēng)井不提升用時(shí)取1.1；箕斗井兼作回硯用時(shí)取1.15；回風(fēng)上升降人員時(shí)取1.2。11/6/202418.2、計(jì)算通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓離心式通風(fēng)機(jī)〔提供的大多是全壓曲線〕：容易時(shí)期

困難時(shí)期軸流式通風(fēng)機(jī)〔提供的大多是靜壓曲線〕：容易時(shí)期

困難時(shí)期hm－－通風(fēng)系統(tǒng)的總阻力；hd－－通風(fēng)機(jī)附屬裝置〔風(fēng)硐和擴(kuò)散器〕的阻力；(20mmH2O)hvd－－擴(kuò)散器出口動(dòng)能損失；ＨN－－自然風(fēng)壓，當(dāng)自然風(fēng)壓與通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓作用相同時(shí)取“+〞；自然風(fēng)壓與通風(fēng)機(jī)負(fù)壓作用反向時(shí)取“-〞。〔取15mmH2O)11/6/202419.3、初選通風(fēng)機(jī)根據(jù)計(jì)算的礦井通風(fēng)容易時(shí)期通風(fēng)機(jī)的Qf、Hsdmin(或Htdmin)和礦井通風(fēng)困難通風(fēng)機(jī)的Qf、Hsdmax(或Htdmax)在通風(fēng)機(jī)特性曲線上，選出滿足礦井通風(fēng)要求的通風(fēng)機(jī)。4、求通風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)因?yàn)楦鶕?jù)Qf、Hsdmin(或Htdmin)和Qf、Hsdmax(或Htdmax)確定的工況點(diǎn)，但設(shè)計(jì)工況點(diǎn)不一定恰好在所選擇通風(fēng)機(jī)的特性曲線上，必須根據(jù)通風(fēng)機(jī)的工作阻力，確定其實(shí)際工況點(diǎn)。步驟：1〕計(jì)算通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻用靜壓特性曲線時(shí)：用全壓特性曲線時(shí)：11/6/202420.2〕確定通風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)在通風(fēng)機(jī)特性曲線上作通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻曲線，與風(fēng)壓曲線的交點(diǎn)即為實(shí)際工況點(diǎn)。5、確定通風(fēng)的型號和轉(zhuǎn)速根據(jù)通風(fēng)機(jī)的工況參數(shù)〔Qf、Hsd、η、N〕對初選的通風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和平安性比較，最后確定通風(fēng)機(jī)的型號和轉(zhuǎn)速。Q(m3/s)H(Pa)(Hmin,Qfmin)