礦井通風與安全《通風部分》通風設計

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

通風設計局部要求：1、完成通風設計說明書一份2、繪制困難時期、容易兩時期通風系統(tǒng)圖及網(wǎng)絡圖〔可畫在同一張〕各一張〔2號圖紙〕。11/6/20242.通風系統(tǒng)圖的主要內(nèi)容：1、繪制礦井主要巷道、硐室，并標注其名稱2、按圖例標明風機和井下通風構筑物〔柵欄、密閉、風門、風橋等〕、風井和主要進風井的名稱及井口坐標。風機應畫出主要通風機的圖形符號，并標明型號，電動機功率，風機臺數(shù)等。3、標明新鮮風流和污濁風流的方向、路線；標明主要巷道的風流方向、設置的測風站，并注明風量Q、斷面S和風速V(用引出線在方框里表示〕。4、井下安裝局扇的位置應標明上局扇的圖形符號、型號及電動機功率。5、標注采區(qū)名稱。11/6/20243.11/6/20244.指北針繪制：11/6/20245.礦井通風設計一、礦井通風設計的內(nèi)容與要求１、礦井通風設計的內(nèi)容確定礦井通風系統(tǒng)；礦井風量計算和風量分配；礦井通風阻力計算；選擇通風設備；概算礦井通風費用。２、礦井通風設計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)和良好的勞動條件；通風系統(tǒng)簡單，風流穩(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；通風系統(tǒng)的基建投資省，營運費用低、綜合經(jīng)濟效益好。11/6/20246.二、優(yōu)選礦井通風系統(tǒng)

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)進風井囗應按全年風向頻率，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)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。4)每一個生產(chǎn)水平和每一采區(qū)，必須布置回風巷，實行分區(qū)通風。5)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。6)井下充電室必須單獨的新鮮風流通風，回風風流應引入回風巷。11/6/20247.２、確定礦井通風系統(tǒng)根據(jù)礦井瓦斯涌出量、礦井設計生產(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，提出多個技術上可行的方案，通過優(yōu)化或技術經(jīng)濟比較后確定礦井通風系統(tǒng)。11/6/20248.三、礦井風量計算(分別計算兩時期的風量〕〔一〕、礦井風量計算原那么礦井需風量，按以下要求分別計算，并必須采取其中最大值?！玻薄嘲淳峦瑫r工作最多人數(shù)計算，每人每分鐘供給風量不得少于4m3；〔２〕按采煤、掘進、硐室及其他實際需要風量的總和進行計算。(二〕礦井需風量的計算1、采煤工作面需風量的計算采煤工作面的風量應該按以下因素分別計算，取其最大值。(1)按瓦斯涌出量計算：式中：Qwi——第i個采煤工作面需要風量，m3/minQgwi——第i個采煤工作面瓦斯絕對涌出量，m3/minkgwi——第i個采煤工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù)，通常機采工作面取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中的要求：采煤工作面的需要風量按下式計算：式中vwi—第i個采煤工作面的風速，按其進風流溫度從表中??；m/s,Swi—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，m2；kwi——第i個工作面的長度系數(shù)。11/6/202410.3〕按使用炸藥量計算：式中25——每使用1kg炸藥的供風量，m3/min；——第i個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)量計算：

式中4——每人每分鐘應供給的最低風量，m3/minnwi——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：按最高風速驗算各個采煤工作面的最大風量：

11/6/202411.２、掘進工作面需風量的計算：煤巷、半煤巖和巖巷掘進工作面的風量，應按以下因素分別計算，取其最大值?！玻薄嘲赐咚褂砍隽坑嬎悖?/p>

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

式中25——使用1kg炸藥的供風量，m3/min;Ahi——第i個掘進工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg11/6/202412.〔3〕按局部通風機吸風量計算式中——第i個掘進工件面同時運轉的局部通風機額定風量的和。khfi——為防止局部通風機吸循環(huán)風的風量備用系數(shù)，一般取1.2~1.3；進風巷道中無瓦斯涌出時取1.2，有瓦斯涌出時取1.3〔４〕按工作人員數(shù)量計算式中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，巖巷掘進面最小風量：

各個煤巷或半煤巖巷掘進面的最小風量；

按最高風速驗算，掘進面的最大風量：

式中shi——第i個掘進工作面巷道的凈斷面積，m211/6/202413.３、硐室需風量計算獨立通風硐室的供風量，應根據(jù)不同類型的硐室分別進行計算：〔１〕機電硐室發(fā)熱量大的機電硐室，按硐室中運行的機電設備發(fā)熱量進行計算：式中Qri——第個機電硐室的需風量，m3/min——機電硐室中運轉的電動機〔變壓器〕總功率，KWθ——機電硐室的發(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——機電硐室進、回風流的溫度差，℃采區(qū)變電所及變電硐室，可按經(jīng)驗值確定需風量m3/min

11/6/202414.〔2〕爆破材料庫

式中v——庫房空積，m3〔3〕充電硐室按其回風流中氫氣濃度小于0.5%計算

式中qrhi——第個充電硐室在充電時產(chǎn)生的氫氣量，m3/min5、礦井總風量計算礦井的總進風量，應按采煤、掘進、硐室及其他地點實際需要風量的總和:

式中∑Qwl——采煤工作面和備用工作面所需風量之和，m3/min；∑Qhl——掘進工作面所需風量之和，m3/min；∑Qrl——硐室所需風量之和，m3/min；km——礦井通風系統(tǒng)〔包括礦井內(nèi)部漏風和配風不均勻等因素〕備用系數(shù)，宜取1.15~1.25。11/6/202415.四、礦井通風總阻力計算(一)礦井通風總阻力計算原那么1、礦井通風設的總阻力，不應超過2940Pa。2、礦井井巷的局部阻力，新建礦井按井巷摩擦阻力的10%計算，擴建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計算。〔二〕礦井通風總阻力計算礦井通風總阻力：風流由進風井口起，到回風井口止，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。對于礦井有兩臺或多臺風主要通風機工作，礦井通風阻力按每臺主要通風機所效勞的系統(tǒng)分別計算。礦井通風系統(tǒng)總阻力最小時稱通風容易時期。通風系統(tǒng)總阻力最大時亦稱為通風困難時期。對于通風困難和容易時期，要分別畫出通風系統(tǒng)圖。按照采掘工作面及硐室的需要分配風量，再由各段風路的阻力計算礦井總阻力。11/6/202416.計算方法：

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

通風容易時期總阻力：

通風困難時期總阻力：

hf按下式計算：

式中11/6/202417.五、礦井通風設備的選擇礦井通風設備是指主要通風機和電動機?！惨弧车V井通風設備的要求：1、礦井必須裝設兩套同等能力的主通風設備，其中一套作備用。2、選擇通風設備應滿足第一開采水平各個時期工況變化，并使通風設備長期高效率運行。3、風機能力應留有一定的余量。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。〔二〕主要通風機的選擇1、計算通風機風量Qf式中Qf—主要通風機的工作風量，m3/s;Qm—礦井需風量，m3/s；k——漏風損失系數(shù)，風井不提升用時取1.1；箕斗井兼作回硯用時取1.15；回風上升降人員時取1.2。11/6/202418.2、計算通風機風壓離心式通風機〔提供的大多是全壓曲線〕：容易時期

困難時期軸流式通風機〔提供的大多是靜壓曲線〕：容易時期

困難時期hm－－通風系統(tǒng)的總阻力；hd－－通風機附屬裝置〔風硐和擴散器〕的阻力；(20mmH2O)hvd－－擴散器出口動能損失；ＨN－－自然風壓，當自然風壓與通風機風壓作用相同時取“+〞；自然風壓與通風機負壓作用反向時取“-〞?！踩?5mmH2O)11/6/202419.3、初選通風機根據(jù)計算的礦井通風容易時期通風機的Qf、Hsdmin(或Htdmin)和礦井通風困難通風機的Qf、Hsdmax(或Htdmax)在通風機特性曲線上，選出滿足礦井通風要求的通風機。4、求通風機的實際工況點因為根據(jù)Qf、Hsdmin(或Htdmin)和Qf、Hsdmax(或Htdmax)確定的工況點，但設計工況點不一定恰好在所選擇通風機的特性曲線上，必須根據(jù)通風機的工作阻力，確定其實際工況點。步驟：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：11/6/202420.2〕確定通風機的實際工況點在通風機特性曲線上作通風機工作風阻曲線，與風壓曲線的交點即為實際工況點。5、確定通風的型號和轉速根據(jù)通風機的工況參數(shù)〔Qf、Hsd、η、N〕對初選的通風機進行技術、經(jīng)濟和平安性比較，最后確定通風機的型號和轉速。Q(m3/s)H(Pa)(Hmin,Qfmin)