煤矿矿井通风设计

一、矿井通风设计的内容与要求1、矿井通风设计的内容确定矿井通风系统；矿井风量计算和风量分配；矿井通风阻力计算；选择通风设备；概算矿井通风费用。2、矿井通风设计的要求将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和良好的劳动条件；通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力；发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施；通风系统的基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。二、优选矿井通风系统1、矿井通风系统的要求1）每一矿井必须有完整的独立通风系统。2）进风井口应按全年风向频率，必须布置在不受粉尘、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体侵入的地方。3）箕斗提升井或装有胶带输送机的井筒不应兼作进风井，如果兼作回风井使用，必须采取措施，满足安全的要求。4）多风机通风系统，在满足风量按需分配的前提下，各主要通风机的工作风压应接近。5）每一个生产水平和每一采区，必须布置回风巷，实行分区通风。6）井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。7）井下充电室必须单独的新鲜风流通风，回风风流应引入回风巷。2、确定矿井通风系统根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产 需要等条件，提出多个技术上可行的方案，通过优化或技术经济比较后确定矿井通风系统。三、矿井风量计算（一）、矿井风量计算原则矿井需风量，按下列要求分别计算，并必须采取其中最大值。（1）按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3；（2）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。（二）矿井需风量的计算1、采煤工作面需风量的计算采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算，取其最大值。（1）按瓦斯涌出量计算：式中：Qwi第i个采煤工作面需要风量，m3/minQgwi第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/minkgwi第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，通常机采工作面取kgwi=1.21.6炮采工作面取kgwi=1.42.0,水采工作面取 kgwi=2.03.0（2）按工作面进风流温度计算：采煤工作面应有良好的气候条件。其进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。其气温与风速应符合表中的要求：采煤工作面的需要风量按下式计算：式中vwi第i个采煤工作面的风速，按其进风流温度从表中取；m/s,Swi第i个采煤工作面有效通风断面，取最大和最小控顶时有效断面的平均值，m2 ；3）按使用炸药量计算：式中25每使用1kg炸药的供风量，m3/min ;第i个采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg14）按工作人员数量计算：式中 4每人每分钟应供给的最低风量，m3/minnwi 第i个采煤工作面同时工作的最多人数个。5）按风速进行验算按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：2、掘进工作面需风量的计算：煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面的风量，应按下列因素分别计算，取其最大值,（1）按瓦斯涌出量计算：Qghi第i个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量；m3/minkghi第i个掘进工作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量系数。一般可取1.52.0（2）按炸药量计算式中25使用1kg炸药的供风量，m3/min;Ahi第i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg（3）按局部通风机吸风量计算式中 第i个掘进工件面同时运转的局部通风机额定风量的和。khfi为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般取1.21.3；进风巷道中无瓦斯涌出时取1.2,有瓦斯涌出时取1.3（4）按工作人员数量计算式中nhi第i个掘进工作面同时工作的最多人数，人（5）按风速进行验算按最小风速验算，各个岩巷掘进工作面最小风量：各个煤巷或半煤岩巷掘进工作面的最小风量按最高风速验算，各个掘进工作面的最大风量：式中shi第i个掘进工作面巷道的净断面积，m23、硐室需风量计算独立通风硐室的供风量，应根据不同类型的硐室分别进行计算：(1)机电硐室发热量大的机电硐室，按硐室中运行的机电设备发热量进行计算式中 Qri第个机电硐室的需风量，m3/min机电硐室中运转的电动机(变压器)总功率，KW0机电硐室的发热系数，p空气密度，一般取1.25kg/m3cp空气的定压比热，一般可取1KJ/kgkt机电硐室进、回风流的温度差，。C采区变电所及变电硐室，可按经验值确定需风量Qri=6080m3/min(2)爆破材料库Qri=4*V/60式中v库房空积，m3（3）充电硐室按其回风流中氢气浓度小于0.5%计算Qri=200*qrhi式中qrhi第个充电硐室在充电时产生的氢气量，m3/min。5、矿井总风量计算矿井的总进风量，应按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和式中ZQwl采煤工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min；ZQhl掘进工作面所需风量之和，m3/min；Qrl硐室所需风量之和，m3/min；km矿井通风系统（包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素）备用系数，宜取1.151.25。四、矿井通风总阻力计算（一）矿井通风总阻力计算原则1、矿井通风设的总阻力，不应超过2940Pa。2、矿井井巷的局部阻力，新建矿井按井巷摩擦阻力的10%计算，扩建矿井宜按井巷摩擦阻力的15%计算。（二）矿井通风总阻力计算矿井通风总阻力：风流由进风井口起，到回风井口止，沿一条通路（风流路线）各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和，简称 矿井总阻力，用hm表示。对于矿井有两台或多台风主要通风机工作，矿井通风阻力按每台主要通风机所服务的系统分别计算。在主要通风机的服务年限内，随着采煤工作面及采区接替的变化，通风系统的总阻力也将因之变化。当根据风量和巷道参数 直接判定最大总阻力路线时，可按该路线的阻力计算矿井总阻力；当不能直接判定时，应选几条可能是最大的路线进行计算比 较，然后定出该时期的矿井总阻力。矿井通风系统总阻力最小时称通风容易时期。通风系统总阻力最大时亦称为通风困难时期。对于通风困难和容易时期，要分别画出通风系统图。按照采掘工作面及硐室的需要分配风量，再由各段风路的阻力计算矿井总阻力。计算方法：沿着风流总阻力最大路线，依次计算各段摩擦阻力hf，然后分别累计得出容易和困难时期的总摩擦阻力hf1和hf2。通风容易时期总阻力：通风困难时期总阻力：hf按下式计算：式中五、矿井通风设备的选择矿井通风设备是指主要通风机和电动机。（一）矿井通风设备的要求：1、矿井必须装设两套同等能力的主通风设备，其中一套作备用。2、选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化，并使通风设备长期高效率运行。3、风机能力应留有一定的余量。4、进、出风井井口的高差在150m以上，或进、出风井井口标高相同，但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压（二）主要通风机的选择1、计算通风机风量Qf式中 Qf主要通风机的工作风量，m3/s;Qm矿井需风量，m3/s；k漏风损失系数，风井不提升用时取1.1；箕斗井兼作回砚用时取1.15；回风回升降人员时取1.2。2、计算通风机风压离心式通风机（提供的大多是全压曲线）：容易时期困难时期轴流式通风机（提供的大多是静压曲线）：容易时期困难时期hm通风系统的总阻力；hd通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力；hvd 扩散器出口动能损失；HN自然风压，当自然风压与通风机风压作用相同时取+” ；自然风压与通风机负压作用反向时取-”。3、初选通风机根据计算的矿井通风容易时期通风机的Qf、Hsdmin（或Htdmin）和矿井通风困难通风机的Qf、Hsdmax（或 Htdmax）在通风机 特性曲线上，选出满足矿井通风要求的通风机。4、求通风机的实际工况点因为根据Qf、Hsdmin（或Htdmin）和Qf、Hsdmax（或Htdmax）确定的工况点，但设计工况点不一定恰好在所选择通风机的特 性曲线上，必须根据通风机的工作阻力，确定其实际工况点。步骤：1 ）计算通风机的工作风阻用静压特性曲线时：用全压特性曲线时：2）确定通风机的实际工况点在通风机特性曲线上作通风机工作风阻曲线，与风压曲线的交点即为实际工况点。5、确定通风的型号和转速根据通风机的工况参数（Qf、Hsd、n、N）对初选的通风机进行技术、经济和安全性比较，最后确定通风机的型号和转速。6、电动机选择（1）通风机的输入功率按通风容易和困难时期，分别计算风所需的输入功率Nmin ,Nmax。（2）、电动机的台数及种类当Nmin0.6Nmax时，可选一台电动机，电动机功率为：当Nmin0.6Nmax时，选二台电动机，其功率分别为：初期：后期按选一台电机公式计算。ne:电机效率，ntr：传动效率。六、概算矿井通风费用吨煤通风成本是通风设计和管理的重要经济指标。吨煤通风成本主要包括下列费用：1、电费（W1）吨煤的通风电费为主要通风机年耗电费及井下辅助通风机、局部通风机电费之和除以年产量，可用如下公式计算:E主要通风机年耗电量，D电价，元/KWh；T矿井年产量，吨；nv变压器效率，可取0.95；IEA局部通风机和辅助通风机的年耗电量；nw电缆输电效率2、设备折旧费3、材料消耗费用4、通风工作人员工资费用5、专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费折算至吨煤的费用。6、采每吨煤的通风仪表的购置费和维修费用。