[矿井通风与空气调节]课程设计指导书

《矿井通风与空气调节》

课程设计指导书

XX 大学矿业学院 安全工程教研室

说 明

本设计为采区通风设计，设计条件参照某矿实际采区给出。本指导书可作为课程设计内容提要和说明书章节编制参考。

封 面（统一提供） 目 录（自己编写）

设计任务书（即设计题目与设计条件）

前 言

煤矿及采区简要概况，任务性质与来源，编制设计的依据（资料），设计的指导思想，设计的主要内容，待解决的问题，编制内容依据的法律、法规，其他说明等。

第一章 某采区概况及安全条件

§1 某采区开采范围

采区位置、境界、开采范围，与邻近采区关系，与地面关系、采区内煤系产状，可采层厚度等。

§2 某采区地质情况及可采煤层情况

采区地质构造、开采煤层特征（厚度、倾角、媒质、夹石、层间距、顶底板岩石特征等）。

§3 某采区安全条件

瓦斯、煤尘、煤的自然性，井上下及采区水文地质条件，上部成浅部开采情况等。

§4 某采区开拓与开采

一、采区生产能力及服务年限 依据资料叙述。 二、采区巷道布置

依据资料叙述，包括采区参数，开采顺序等。 三、采煤方法

依据资料叙述，包括采煤工作面参数，采区设备与人员配置情况等。 四、采区生产系统 依据资料叙述。

第二章 采区通风系统

§1 采区通风系统的选择

一、矿井通风方式

依据资料叙述，并说明选择的理由。 二、主要通风机的工作方法

主要通风机的工作方法基本上可分为两种：抽出式和压入式，分析比较选定主要通风机的工作方法。

三、采煤工作面通风方式与风流方向

采煤工作面通风方式有：U 、Y 、偏Y 、Z 、W 等，采煤工作面风流方向有：上行风与下行风，根据所给资料进行选择，并说明理由。

四、局部通风机工作方法

局部通风机工作方法有：抽出式、压入式和抽压混合式，选定局部通风机的工作方法，并说明其理由。

五、采区通风路线

叙述采煤工作面与掘进工作面的新风与污风路线。 六、采区通风设施

叙述设计所采用的通风设施及其安设地点与作用。

§2 矿井通风系统的合理性分析

根据所学知识，进行矿井通风系统的合理性、可靠性和抗灾能力分析，说明矿井通风系统对矿井安全的保证程度，是否符合有关技术要求。

第三章 采区风量计算

一、采区风量计算原则

采区所需风量，按下列要求分别计算，并取其中最大值。

（1）按主要通风机服务区域（某采区）同时工作最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m ；

（2）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。

（3）根据《煤矿安全规程》及有关规定，采区所需风量要满足井下人员需求和各用风地点稀释瓦斯、风速不超限等要求，且使总回风流中瓦斯浓度不超过0.75％。

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二、按同时工作最多人数计算

Q 1=4NK，m 3/min

式中：Q 1—按同时工作最多人数计算的采区所需总进风量，m /min；

N —井下同时工作的最多人数，人；

4—按井下每人每分钟4m 3的单位风量计算矿井总风量； K—风量备用系数，K=1.45。 三、采煤工作面需风量的计算

采煤工作面的风量按下列因素分别计算，取其最大值。 1. 按瓦斯涌出量计算

Q 采=100QCH4K CH4 m3/min

式中：Q 采—采煤工作面所需风量，m 3/min； QCH4—采面的瓦斯绝对涌出量，m 3/min；

KCH4—采煤工作面瓦斯涌出不均匀系数，本矿取1.5。

Q CH4=qT/1440 m3/min

式中：T —采煤工作面最大日产量，t/d；

q —工作面瓦斯相对涌出量，m /t； T=1.15

A Nn

3

3

，t/d

式中：A —年产量，n —年工作日数；N —采煤工作面个数，单一采煤工作面取1； Q 采=100qTKCH4/1440，3/min。 2. 按工作面进风流温度计算 见教材及有关参考书。 3. 按使用炸药量计算 见教材及有关参考书。 4. 按工作人员数量计算 见教材及有关参考书。 5. 按风速进行验算 见教材及有关参考书。 四、掘进工作面需风量的计算

煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面的风量，按下列因素分别计算，取其最大值。 1. 按瓦斯涌出量计算 见教材及有关参考书。

2. 按使用炸药量计算 见教材及有关参考书。 3. 按局部通风机吸风量计算 见教材及有关参考书。 4. 按工作人员数量计算 见教材及有关参考书。 5. 按风速进行验算 见教材及有关参考书。 五、硐室需风量的计算

如果设计有采区硐室，按经验取值：

机电硐室取803/min；爆破材料库取1003/min。 六、采区实际需要风量的总和

采区的总进风量，按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算。 采区总风量：Q 2=（∑Q 采+∑Q 掘+∑Q 硐+∑Q 其他）×K 式中：ΣQ 采—采煤实际需要风量的总和，m 3/s； ΣQ 掘—掘进实际需要风量的总和，m /s；

ΣQ 硐—独立回风的硐室实际需要风量的总和，m 3/s；

ΣQ 其他—采区除了采煤、掘进和硐室地点外的其它井巷需要进行通风的风量

总和，m /s；

K —采区通风系数（考虑采区内部漏风和配风不均匀等因素），取K =1.20。 七、采区总风量的确定

采区总风量Q 总按Q 1、 Q2的最大值选取。

Q 总=max{Q1,Q 2}，m /min

确定采区所需总风量为：Q 总，m 3/min。

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3

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第四章 采区通风阻力计算

一、计算的原则

本课程设计应遵循以下原则：

（1）主要通风机仅考虑为某采区服务，因此只需计算某采区通风困难时期的最大通风阻力路线，一般为经过采煤工作面的通风路线。

（2）为了减少矿井的外部漏风和主通风机运转费用，矿井通风最困难时期的通风阻力不易过大 （一般不超过 3000pa），必要时须对某些局部巷道采取降阻措施。

（3）计算采区总阻力时，可不考虑风路沿途的漏风和局部阻力，将计算出的采区摩擦总阻力乘以1.15（局部阻力系数）作为采区总阻力。 二、计算的方法

按所选定的采区通风困难时期的通风阻力最大的风流路线，用下式计算出各区段井巷的摩擦阻力，即：

h 摩=

αLUQ S

3

2

，P a

式中-α从附录中查得。

计算时，应将计算参数和计算结果填入井巷摩擦阻力计算表中，将风流路线中各段井巷（由入风井口至风硐入口）的摩擦阻力累加起来即得采区的摩擦总阻力 h摩大。

三、井巷摩擦阻力计算

根据设计说明某采区通风困难时期及最大通风阻力路线。按实际供风量核定矿井产量，做到“以风定产”，不超能力生产。

其阻力计算详见井巷摩擦阻力计算表。 采区井巷最大摩擦阻力h 摩大 =×××Pa 。

四、采区通风总阻力计算

通风困难时期的通风总阻力 h阻大为： h 阻大 =K局h 摩大 +h硐，Pa

K 局—考虑局部阻力的系数，取1.15； h 摩大—井巷最大摩擦阻力h 摩大，Pa ；

h 硐—对风硐的要求是，通风阻力一般不超过 100～200Pa 。故风硐的通风阻力h 硐 可不必计算，取 h硐 =200Pa。

五、采区总风阻R 及等积孔A 1. 风阻与等积孔计算 R =

h 摩大Q 总

2

式中：R —采区总风阻，N ·S 2/m8； Q总—采区总风量，m 3/s； h摩大—采区通风总阻力，Pa 。

A

1. 19R

式中：A —等积孔，m 2；

R —采区总风阻，N ·S 2/m8。 2. 降低风阻措施

(1) 砌碹巷道表面应尽量光滑平整，以降低通风阻力。梯工钢巷道支护应整齐，并保持设计的巷道断面大小与形状。

(2) 在容易产生局部阻力的地方，应尽量降低局部阻力系数。巷道连接处应做成斜线或圆弧形，巷道拐弯处应尽量避免直角转弯或小于90°转弯，转弯处内、外侧施工成斜线或圆弧形，必要时设置导风板。

(3) 在日常通风管理工作中，应避免在主要巷道中停放矿车、堆放杂物，巷道应随时修复，保证其完整性并保持足够的有效通风断面，以利于风流畅通。

第五章 主要通风机选择

一、主要通风机工作风量

由于存在外部漏风，通风机风量 Q通 必大于采区总风量Q 总。通风机的工作风量，需要适当考虑加入外部漏风量，考虑1.05的系数。

Q 通 =K外 Q总，m 3/min

式中 K外—外部漏风系数，取1.05。 二、主要通风机需要的最大静压 h 通静大 =h阻大 +h自，Pa

式中 h通静大—主要通风机需要的最大静压，Pa ；

h自—与通风机通风方向相反的自然风压，通风困难时期取 h自与通风机风压反向。可根据设计矿井所在地的气象资料或邻近矿井的资料近似估算，本课程设计取100 Pa。

三、主要通风机需配电机功率 N 风流= h 通静大×Q 通/(1000×ηb ) N 风机= N风流×K ×K e /(ηe ×ηt ) 式中：

N 风流—为通风困难时期的风流功率，kW ； N 风机—为风机所需的配套电机功率，kW ； ηb —通风机工作效率，ηb ＝0.7～0.75；

K —由于矿井处于高原地区，需考虑的空气密度校正系数，K=1.12/1.2=0.93； K e —电机容量备用系数，K e =1.15； ηe ——电机效率，ηe =0.9；

ηt ——传动效率，直接传动ηt =1.0。 四、主要通风机的选择

根据上述计算得的h 通大、Q 通以及各时期的采区总风阻，就可从通风机个体特性曲线中选择合适的通风机。所选择的通风机，在各时期内的工况点均应在合理的工作范围内，通风机的效率尽量高，且有一定的余量。轴流式通风机在最大风压和风量时的轮叶安装角度，至少比该风机的轮叶最大允许安装角度小 5°。通风机选定后，将选出的通风机型号、叶片安装角度、工况点参数（风压、风量、效率和输入功率）等参数列表说明。

要求绘制个体特性曲线、风阻特性曲线和工况点图。

第六章 概算采区通风费用

本课程设计只考虑主要通风机运转所耗电费。 采区通风动力费用：W 2=（I 1+I2）e/A（元 /t） 式中： I1—主要通风机每年耗电量，kW ·h/年；

I 2—局部通风机每年耗电量，kW ·h/年； e —每度电的费用，元 /（kW ·h ）； A —采区生产能力，t/年。

第七章 设计要求

§1 设计内容和说明书编制主要要求

一、选择方案的确定必须提出两个以上的方案，进行比较分析。 二、尽量配以插图和表格等辅助形式说明设计内容。

三、设计的主要依据应写出，凡涉及计算的问题应将计算的公式列出，代入有关数据（表格除外），直接得出结果。公式与表必须编号，如表3-1-1（第三章第一节第一张表）。

四、说明要求文字简明通顺，缮写清晰整洁。说明书内容的顺序建议为： 1）目录；2）设计任务书（即设计题）；3）正文；4）附表；5）附图。

§2 绘制设计图纸要求

（一）本设计要求绘制正规设计大图一张：采区通风系统及通风网络图（示意图），

采区通风系统图最好画成立体图。

绘图要求：

（一）采用1号图幅绘制，标题栏按下面统一格式绘制：

（二）用铅笔绘制，所有点、线、符号应符合煤炭部统一标准，必须使用标准惯用图例，所用到的图例必须绘在相应的图上，中文字体采用长仿宋体，采用国家公布实施的简化汉字。