一组 矿井通风设计

题目1 某煤矿井田范围走向长7.42km，倾斜宽0.66—1.47km，井田面积约8.53 km2。位于背斜南翼，为一般平缓的单斜构造，地层产状走向近东西向，倾向南，倾角10-25。，一般为16。左右。矿井生产能力为90万t/a。 矿井采用中央竖井，煤层分组采区上山布置的开拓方式，单翼对角式通风。矿井通风难易时期的系统示意图见后。井田设三个井筒：主井、副井、风井。地面标高+200m。全矿井划分为两个水平，第一水平标高－150m，第二水平标高－350m，回风水平标高+45～+50m。第一水平东西运输大巷布置在煤层的底板岩石中，距煤层30m，通过水平大巷开拓煤层的全部上山采区。矿井采用走向长壁开采方式。 该矿是高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，为安全起见，用“品”字形布置三条上山。采用综合机械化放顶煤采煤。采煤工作面的平均断面积8.1 m2，回采工作面温度一般在21°，回风巷风流中瓦斯（或二氧化碳）的平均绝对涌出矿为5.65m3/min，三四班交接时人数最多66人；掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量3.75m3/min，掘进工作面同时工作的最多人数18人，一次爆破炸药用量4.3kg。 矿井通风课程设计过程及指导 第一节 拟定矿井通风系统 对于新建矿井，矿井通风系统一般是从中央式或对角式等各种类型中选择。由矿井开拓方式可知，矿井通风系统基本确定为单翼对角抽出式，两条竖井作进风井，一条斜井作回风井，主要通风机安装在回风井口附近，回风井不作提升用。在课程设计中要求阐述采用单翼对角抽出式通风系统的理由。由于井田走向长度不大，虽然属于高瓦斯矿井，但瓦斯问题并不严重，而且煤层无自然发火危险，因此可采用单翼对角式通风方式。单翼对角式通风方式具有风流线路短，通风阻力小，漏风少；安全出口多，抗灾能力强；便于风量调节，矿井风压比较稳定等优点。高瓦斯矿井采用抽出式通风时，主要通风机一旦因故停止运转，井下风流压力提高，有利于抑制采空区瓦斯涌出，比较安全。另外，抽出式通风矿井在主要进风巷道无须安设风门，便于运输，行人和通风管理。 第二节 计算和分配矿井总风量 一、矿井总风量计算 先计算采煤工作面、掘进工作面、硐室及其他独立通风地点所需风量，汇总后考虑一定的风量备用系数得出矿井所需总风量Q即： Q=∑Q采＋∑Q掘＋∑Q硐＋∑Q其他）K 式中 K－风量备用系数，包括配风不均匀和内部漏风等因素，一般取1.2～1.25。 ∑Q采－备采煤工作面（包括备用工作面）所需风量之和m3/min。 本设计按以下因素分别计算： ⑴按瓦斯涌出量计算 Q采=100Q瓦K瓦=00×5.65×1.5=847.5（ m3/min） 100—按采煤工作面的瓦斯浓度不超过1/100计算； Q瓦—采煤工作面回风巷风流中瓦斯的平均绝对瓦斯涌出量，m3/min； K瓦—瓦斯涌出不均衡系数，1.5。 ⑵按气温与风速的关系计算 采煤工作面空气温度与风速 采煤工作面进风流气温/℃ 采煤工作面风速/m•s-1 <15 15~18 18~20 20~23 23~26 0.3~0.5 0.5～0.8 0.8～1.0 1.0～1.5 1.5～1.8 Q采=60vs=60×1.1×8.1=534.6（ m3/min） V​—对应于采煤工作面一定气温的适宜风速，m/s； S​—采煤工作面的平均断面面积，m²。 ⑶按同时工作的最多人数计算 Q采=4N=4×66=264 (m3/min) 4—每人每分钟供给4m³的规定风量； N人—采煤工作面同时工作的最多人数。 ⑷按风速验算 Q采≥60V低S=60×0.25×8.1=121.5 (m3/min) Q采≤60V高S=60×4×8.1=1944 (m3/min) 由以上计算可见,按瓦斯涌出计算结果最大,故取Q采=847.5 m3/min作为综采工作面所需风量。 全矿井只有一个综采工作面生产，备用工作面所需风量是它在生产时的一半故； ∑Q采=847.5+847.5/2=1271.25 (m3/min) ∑Q掘—各掘进工作面所需风量之和，m³/min。本设计按以下因素分别计算： ⑴按瓦斯涌出量计算 Q掘=100Q瓦K瓦=100×3.75×1.6=600(m³/min) 100—瓦斯允许浓度为1%时，每稀释1m³瓦斯所需要的风量； Q掘瓦—该掘进工作面回风流中瓦斯的绝对涌出量，m³/min； K掘瓦—该掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，应从实测中求得，一般可取1.5～2.0。 ⑵按同时工作的最多人数计算 Q掘=4N=4×18=72(m³/min) 4—《煤矿安全规程》规定的每人每分钟的供给风量，m³/min N人—该掘进工作面同时工作的最多人数，人。 ⑶按炸药量计算 Q掘=25A药=25×4.3=107.5 (m³/min) 25—每千克炸药爆破后需要供给的风量，m³/(人.min)； A药—该掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。 ⑷按局部通风机的实际吸入风量计算 本设计预选型号为JBT—62（28kW）系列局部通风机，参考按瓦斯涌出量计算的结果Q局通=300m³/min，I=2台，则： Q掘=Q局通×I×C=300×2×1.2=720m³/min(取=1.2) Q局通—该掘进工作面所用局部通风机实际吸入的风量，m³/min；可根据所用局部通风机的型号确定。 I—该掘进工作面同时运转的局部通风机台数，《煤矿安全规程》规定，严禁三台以上（含三台）的局部通风机同时向一个工作面供风的，因此I只能取1或者2。 C—掘进工作面防止局部通风机产生循环风的系数，一般可取1.1～1.2。 ⑸按风速验算 Q掘≥60v低s=60×0.25×8.5=127.5(m³/min) Q掘≤60v 高s=60×4×8.5=2040(m³/min) 全矿井一共有二个掘进工作面，而且装备相同，故： ∑Q掘=720×2=1440(m³/min) ∑Q硐—需要独立回风的硐室所需风量之和，m³/min。 参考教材有关 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ，采区变电所、绞车房和爆破材料库所需风量分别取72m³/min、60m³/min和150m³/min。 ∑Q硐=72+60+150=282(m³/min) ∑Q其他—其他需要独立回风的地点（如行人和维护巷道等）所需风量之和m³/min；本设计无此项风量。 汇总以上各项风量，取风量用系数K=1.2得矿井所需总风量为： Q=（1271.25+1440+282）×1.2=3591.9（m³/min） 为了方便进行下一步通风阻力的计算，将以上各项风量的单位均换算成m³/s,这里采用：(取风量备用系数1.2) 矿井总风量：3591.9m³/min=59.86m³/s 综采工作面风量：847.5m³/min×1.2=16.95m³/s 备用工作面风量：423.75m³/min×1.2=8.47m³/s 掘进工作面风量：720m³/min×1.2=14.4m³/s 采区变电所风量：72m³/min×1.2=1.44m³/s 爆破材料库风量：150m³/min×1.2=3m³/s 绞车房风量：60m³/min×1.2=1.2m³/s 第三节 计算矿井通风总阻力 一、确定通风困难和容易时期及其阻力最大路线 矿井通风困难时期，最大阻力路线为： １→２→３→４→５→６→７→８→９→10→11→12→13 矿井通风容易时期，最大阻力路线为： １→２→３→４→５→６→７→８→９→10→11 二、绘制通风困难和容易时期通风网络图 为了计算准确，必须首先绘制出两个时期的通风网络图（附图矿井通风困难和容易） 三、计算通风困难和容易时期总阻力 分别沿着两个时期阻力最大的路线用下式计算各段井巷的摩擦阻力并填入附 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 困难时期和容易时期中： ｈ摩=aLUQ²/S³，Pa 式中a—各巷道的摩擦阻力系数，N·s²/m4 ，查表或按课程实习所收集的资料确定； L—各巷道的长度，m，一些短巷道可以忽略不计； U—各巷道的断面周长，m，可用U=C eq \r(S) S—各巷道的断面积，m²； Q—分配到各巷道的风量，m³/s，由于外部漏风，通过风硐的风量大于矿井总风量，所以要用主通风机的风量。 然后将各段井巷的摩擦阻力累加起来，求得两个时期的摩擦总阻 力∑ｈ摩难和∑ｈ摩易，再乘以考虑局部阻力的系数，即可得出两个 时期矿井通风总阻力。 ｈ阻难=1.15∑ｈ摩难 ，Pa ｈ阻易=1.20∑ｈ摩易 ，Pa 四、计算矿井总风阻和等积孔 通风困难时期：R难=h阻难/Q²=1858.354/59.86²=0.52(kg/m7) A难=1.19/ eq \r(R难 )=1.19/ eq \r(0.52) =1.65(m²) 通风容易时期：R易=h阻易/Q²=854.952/51.39²=0.32（kg/m7） A易=h阻易/ eq \r(R易) =1.19/ eq \r(0.32) =2.09(m²) 计算结果表明：该矿井通风难易程度为中等。 第四节 选择矿井通风设备 一、选择主要通风机 1、计算主通风机风量 对于抽出式主通风机，用下式计算： Q通=（1.05～1.10）Q ，m³/s 式中 1.05、1.10—矿井外部漏风系数，回风井无提升任务时取1.05，有提升任务时取1.10；本设计回风井无提升任务，可取1.05。 Q通=1.05×59.86=62.85（m³/s） 2、计算主通风机风压 H通静难=h阻难-h自反 ，Pa H通静易=h阻易-h自助 ，Pa 式中 H通静易、H通静难—分别为矿井通风容易和困难时期通风机的静 压，Pa； h阻易、h阻难—分别为矿井通风容易和困难时期通风总阻力，Pa； h自助—通风容易时期帮助主通风机工作的自然风压，Pa，本设 计h自助=50 Pa； h自反—通风困难时期反对主通风机工作的自然风压，Pa，本设 计h自反=-50 Pa。 代入计算得： H通静难=1858.354+50=1908.354（Pa）=194.73（mmH2O） H通静易=854.952-50=804.952(Pa)=82.14(mmH2O) 根据以上计算的H通静易、Q通和H通静难、Q通在通风机性能特性曲线上选择合适的通风机，并判别数据所构成的两个时期的工况点是否都在通风机的合理工作范围内，选定合适的主通风机后，将两个时期的主通风机的型号、动轮直径、叶片安装角度、转速、风压、风量、效率和输入功率等数值列表整理。 主要风机主要技术特征表 通风 时期 通风机型号 动轮 直径 /m 叶片 安装角 /(°) 转数 /r·min-1 风压 /Pa 风量 /m³·s-1 效率 输入功率/kW 容易 （困难） 4-72-11 No.20B ～ ～ 710 2381 63.444 88.2 171.27 二、选择配套电动机 1、计算通风机输入功率 N通=H通·Q通/η通×10-3=2381×63.444/0.882×10-3=171.27（kW） 2、计算电动机功率 N电出=N通/η传 ，kW N电入=（1.10～1.15）N电出/η电 ，kW 式中 η传—传动效率，电动机与通风机采用直接传动，η传=1； 1.10～1.15—电动机容量备用系数，离心式通风机取1.15； η电—电动机效率，一般为0.92～0.94，本设计取0.92。 代入数据计算得： N电出=171.27/1=171.27（kW） N电入=1.15×171.27/0.92=214.09（kW） 根据以上计算所得的N电入或N电出、η电和主要通风机所需求的转 数，在有关电动机技术特征手册上选择合适的电动机。 PAGE 1