1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　設計題目:礦井通風系統(tǒng)設計 </p><p>　　助學院校: </p><p>　　自考助學專業(yè): 采礦工程 </p><p>　　姓 名: </p&

2、gt;<p>　　自考助學學號: </p><p>　　成 績: </p><p>　　指導教師簽名: </p><p>　　2O14年10月25日</p><p><b>　　目錄</b></p&g

3、t;<p><b>　　前 言1</b></p><p>　　第一章 礦井概況2</p><p>　　1.1 礦井概況2</p><p>　　1.2 巷道尺寸及支護情況2</p><p>　　第二章 礦井通風系統(tǒng)的選擇3</p><p>　　第三章 礦井總風量計算與分配

4、4</p><p>　　3.1礦井需風量的計算原則4</p><p>　　3.2礦井需風量的計算方法4</p><p>　　第四章 礦井通風阻力的計算9</p><p>　　4.1 礦井通風阻力計算的原則9</p><p>　　4.2礦井通風阻力計算的方法9</p><p>　　4.3

5、礦井通風容易及困難時期通風示意圖9</p><p>　　第五章 礦井通風設備選型11</p><p>　　5.1選型原則11</p><p>　　5.2主要通風機的選擇11</p><p>　　5.3選擇電動機12</p><p><b>　　結束語13</b></p>

6、<p><b>　　參考文獻14</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　本設計是針對于煤礦的通風系統(tǒng)進行的設計，內容涉及較多，設計時間較短，對于我來說，設計的過程是一個學習的過程，更是一個把所有知識與實踐相結合的一個過程。再此設計過程中，通過查閱資料和在老師的幫助下對所學有了較為全面的認識和了解，其中以

7、前的礦井開拓設計也為本次設計打下了一個良好的基礎。同時涉及的參考文獻較多，由于參考資料層次不齊，難免存在一些錯誤，還望大家見諒。根據設計大綱所要求內容，將設計分為六章，內容主要有三部分，第一部分主要介紹煤田概況從而合理的對煤田進行劃分，內容涉及第一章。二到四章為設計的第二部分，也是本次設計的核心內容，主要是對礦井的開拓和通風系統(tǒng)進行合理設計，選擇合理的通風方式和方法，并計算出容易時期和困難時期的風阻，最后選擇出適合的風機和對通風費用進行

8、概算。第五章介紹了礦用設備的選擇。</p><p>　　由于時間緊迫，加之所學知識有限，本設計中難免有錯誤和不妥之處，歡迎大家批評指正。</p><p><b>　　第一章 礦井概況</b></p><p><b>　　1.1 礦井概況</b></p><p>　　礦井位于平原地區(qū)，井田長7200米

9、，雙翼開采，每翼長3600米。設計年產量60萬噸，礦井第一水平服務年限為23年。礦井采用豎井主要石門開拓，在煤層底板開圍巖平巷，其開拓系統(tǒng)如圖 1，已擬定采用兩翼對角式通風，在NO7，NO8兩區(qū)中央上部邊界開回風井，其采區(qū)劃分見圖 2。采區(qū)巷道布置見圖 3，每個采區(qū)共有上層工作面2個，下層工作面2個，工作日產量均為500噸，全礦同時有4個工作面生產即能滿足要求。備用工作面2個。井下同時工作的最多人數為380人。該礦為單一煤層，煤層厚4m

10、，傾角25°，低瓦斯礦井，相對瓦斯涌出量為3.06m3 /t，煤塵有爆炸危險性。</p><p>　　1.2 巷道尺寸及支護情況</p><p>　　表2-1 巷道尺寸、支護表</p><p>　　第二章 礦井通風系統(tǒng)的選擇</p><p>　　礦井開拓采用立井開拓方式，礦井通風采用兩翼對角式通風方式。礦井主要進風井為位于井田中央的

11、副井，總回風巷布置在井田的上部邊界，回風井分別布置在上山采區(qū)No.5、No.6上部邊界中央，形成兩翼對角式通風系統(tǒng)。</p><p>　　1．采區(qū)工作面通風系統(tǒng)：新鮮風流從地面經副井（1~2）進入井下，經井底車場(2)、主要運輸石門(2~3、3~4)、主要運輸大巷（4~5）、采區(qū)下部車場（5）、運輸上山（5~6、6~7）、區(qū)段運輸順槽（7~8）、上層采煤工作面（10~11）。清洗工作面后，污風經區(qū)段回風平巷（13

12、~14）、回風石門（14~15）、主要回風巷道（15~16）回風井（16~17）排入大氣。</p><p>　　2．備用工作面通風系統(tǒng)：新鮮風流從地面經副井（1~2）進入井下，經井底車場(2)、主要運輸石門(2~3、3~4)、主要運輸大巷（4~5）、采區(qū)下部車場（5）、運輸上山（5~6、6~7）、區(qū)段運輸順槽（7~8）、上層采煤工作面（10~11）。清洗工作面后，污風經區(qū)段回風平巷（13~14）、回風石門（14~

13、15）、主要回風巷道（15~16）回風井（16~17）排入大氣。</p><p>　　3．火藥庫通風系統(tǒng)：</p><p>　　新鮮風流從地面經副井（1~2）進入井下，經井底車場(2)、主要運輸石門(2~3)、火藥庫、軌道上山、回風石門（14~15）、主要回風巷道（15~16）回風井（16~17）排入大氣。</p><p>　　4．掘進工作面通風系統(tǒng)：新鮮風流從地面

14、經副井（1~2）進入井下，經井底車場(2)、主要運輸石門(2~3、3~4)、主要運輸大巷（4~5）、采區(qū)下部車場（5）、運輸上山（5~6）、掘進工作面。清洗工作面后，污風流入軌道上山、回風石門（14~15）、主要回風巷道（15~16）回風井（16~17）排入大氣。</p><p>　　第三章 礦井總風量計算與分配</p><p>　　3.1礦井需風量的計算原則</p><

15、;p>　　礦井需風量應按照“由里往外”的計算原則，由采、掘工作面、硐室和其他用風地點的實際最大需風量總和，再考慮一定的備用風量系數后，計算出礦井總風量。</p><p>　　1．按該用風地點同時工作的最多人數計算，每人每分鐘供給風量不得少于4立方米。</p><p>　　2．按該用風地點風流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害氣體濃度、風速以及溫度等都符合《規(guī)程》的有關規(guī)定分別計算，取其最大

16、值。</p><p>　　3.2礦井需風量的計算方法</p><p>　　礦井需風量按以下方法計算，并取其中最大值。</p><p>　　1．按進下同時工作的最多人數計算</p><p><b>　　Q礦=4NK</b></p><p>　　=4×120×1.10</p&

17、gt;<p>　　=528m3/min</p><p>　　式中Q礦——礦井總需風量，m3/min</p><p>　　N——井下同時工作的最多人數，人；</p><p>　　4——礦井通風系數，包括礦井內部漏風和分配不均等因素。采用壓入式和中央并列式通風時，可取1.20~1.25;采用對角式或區(qū)域式通風時，可取1.10~1.15。上述備用系數在礦井產

18、量T≧0.90Mt/a時取大值。</p><p>　　2．按采煤、掘進、硐室等處實際需風量計算</p><p>　　1）采煤工作面需風量計算</p><p>　　采煤工作面的需風量應按下列因素分別計算，并取其中最大值。</p><p>　　（1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量計算：</p><p>　　根據礦井總產量算出礦井

19、每分鐘產煤量為：1.71t，瓦斯絕對涌出量為：1.73×8=13.84 m3/min</p><p>　　Q采=100Q瓦K瓦</p><p>　　=100×13.84×1.6</p><p>　　=2214.4m3/min</p><p>　　式中Q采——采煤工作需要風量，m3/min；</p>

20、<p>　　Q瓦——采煤工作面瓦斯（二氧化碳）絕對涌出量，m3/min；</p><p>　　K瓦——采煤工作面因瓦斯（二氧化碳）涌出量不均勻的備用風量系數，即該工作面炮采工作面可取1.4~2.0;水采工作面可取2.0~3.0。生產礦井可根據各個工作面正常生產條件時，至少進行五晝夜的觀測，得出五個比值，取其最大值。</p><p>　?。?）按工作面進風流溫度計算；采煤工作面應有

21、良好的氣候條件，其進風流溫度可根據風流溫度預測方法進行計算。其氣溫與風速應符合表1的要求</p><p>　　表3-1采煤工作面空氣溫度與風速對應表</p><p>　　采煤工作面的需風量按下式計算：</p><p>　　Q采=60v采S采K采，m3/min</p><p>　　=60×1.0×8.14×1.2&

22、lt;/p><p>　　=586.08 m3/min</p><p>　　式中v采——采煤工作面適宜風速，m/s</p><p>　　S采——采煤工作面平均有效斷面積，㎡，按最大和最小控頂有效斷面積的平均值計算；</p><p>　　K采——采煤工作面長度風最系數，按表3-2先取</p><p>　　表3-2 采煤工作面

23、長度風量系數表</p><p>　?。?）按炸藥使用量計算：</p><p>　　Q采=25A采，m3/min</p><p><b>　　=25×10</b></p><p>　　=250 m3/min</p><p>　　式中25——每使用1kg炸藥的供風量，m3/min</p

24、><p>　　A采——采煤工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg</p><p>　?。?）按工作人員數量計算：</p><p>　　Q采=4n采，m3/min</p><p>　　=4×26=104 m3/min</p><p>　　式中4——每人每分鐘供給的最低風量，m3/min</p><

25、p>　　n采——采煤工作面同時工作的最多人數，人。</p><p><b>　?。?）按風速驗算：</b></p><p>　　按最低風速驗算各個采煤工作面的最小風量：</p><p>　　Q采≧60×0.25S采，m3/min</p><p>　　=60×0.25×8.14</

26、p><p>　　=122.1m3/min</p><p>　　按最高風速驗算各個采煤工作面的最大風量：</p><p>　　Q采≦60×4S采，m3/min</p><p>　　=60×4×8.14</p><p>　　=1953.6 m3/min</p><p>　　

27、2）掘進工作面需風量計算</p><p>　　煤巷、半煤巖巷和巖巷掘進工作面的需風量，應按下列因素分別計算，取其最大值。</p><p>　?。?）按瓦斯（二氧化碳）涌出量計算：</p><p>　　Q掘=100Q瓦K瓦</p><p>　　=100×0.42×1.5</p><p>　　=60 m

28、3/min</p><p>　?。?）按炸藥量使用最計算：</p><p>　　Q掘=25A掘，m3/min</p><p><b>　　=25×10</b></p><p>　　=250 m3/min</p><p>　　（3）按局部通風機吸風量計算：</p><p

29、>　　Q掘=Q通IK通，m3/min</p><p>　　=200×1×1.2</p><p>　　=240 m3/min</p><p>　　式中Q通——掘進工作面局部通風機額定風量（表3），</p><p>　　I——掘進工作面同時運轉的局部通風機臺數，臺：</p><p>　　K通——防

30、止局部通風機吸循球風的風量備用系數，一般取1.2~1.3,進風巷中無瓦斯涌出時取1.2，有瓦斯涌出時取1.3。</p><p>　　表3-3 局部通風機額定風量Q通</p><p>　?。?）按工作人員數量計算：</p><p>　　Q掘=4n掘，m3/min</p><p><b>　　=4×10</b>&l

31、t;/p><p>　　=40 m3/min</p><p>　　（5）按風速進行驗算；</p><p>　　巖巷掘進工作面的風量應滿足：</p><p>　　60×0.15×S掘≦Q掘≦60×4×S掘 </p><p>　　由上式得43.2 m3/min≦Q掘≦1152 m3/min

32、</p><p>　　煤巷、半煤巖巷掘進工作面的風量應滿足：</p><p>　　60×0.25×S掘≦Q掘≦60×4×S掘 </p><p>　　=72 m3/min≦Q掘≦1152 m3/min</p><p>　　根據上面的計算掘進工作面的風量應取其最大值。</p><p>

33、;　　Q掘=250 m3/min</p><p>　　72 m3/min≦Q掘≦1152 m3/min</p><p>　　所以，Q掘=250 m3/min符合上述要求。</p><p><b>　　3）硐室需風量</b></p><p>　　各個獨立通風的硐室供風量，應根據不同的硐室分別計算。</p>&

34、lt;p>　?。?）井下爆破材料庫</p><p>　　按經驗值計算，小型礦井一般80~100m3/min，大型礦井一般100~150m3/min。</p><p><b>　　（2）充電硐室</b></p><p>　　通常充電硐室的供風量不得小于100m3/min。</p><p><b>　?。?）

35、機電硐室</b></p><p>　　采區(qū)小型機電硐室，可按經驗值確定風量，一般為60~80m3/min。</p><p>　　表3-4 機電硐室發(fā)熱系數表</p><p>　?。?）其它巷道需風量計算</p><p>　　新建礦井，其他用風巷道的總風量難以計算時，也可按采煤，掘進，硐室的需風量總和的3%~5%估算。</p&

36、gt;<p>　?。?）礦井總風量計算；</p><p>　　=(2214.4×2+250×4+285+82.5) ×1.1</p><p>　　=6375.9 m3/min。</p><p>　　通過計算所得；礦井總風量為6375.9 m3/min</p><p>　　第四章 礦井通風阻力的計算&

37、lt;/p><p>　　4.1 礦井通風阻力計算的原則</p><p>　　1．如果礦井服務年限不長（10~20年），選擇達到設計產量后通風容易和困難兩個時期分別計算其通風阻力；若礦井服務年限較長（30~50年），只計算前15~25年通風容易和困難兩個時期的通風阻力。為此，必須先給出這兩個時期的通風網絡圖。</p><p>　　2．通風容易和通風困難兩個時期總阻力的計算

38、，應沿著這兩個時期的最大通風阻力風路，分別計算各段井巷的通風阻力，然后累加起來，作為這兩個時期的礦井通風總阻力。最大通風阻力風路可根據風量和巷道參數（斷面積、長度等）直接判斷確定，不能直接確定時，應選幾條可能最大的路線進行計算比較。</p><p>　　3．礦井通風總阻力不應超過2940Pa</p><p>　　4．礦井井巷的局部阻力，新建礦井（包括擴建礦井獨立通風的擴建區(qū)）宜按井巷摩擦阻

39、力的10%計算；擴建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計算</p><p>　　4.2礦井通風阻力計算的方法</p><p>　　沿礦井通風容易和困難兩個時期通風阻力最大的風路（入不敷出 風井口到風硐之前），分別用下式計算各段井巷的磨擦阻力；</p><p>　　將各段井巷的磨擦阻力累加后并乘以考慮局部阻力的系數即為兩個時期的井巷通風總阻

40、力。即</p><p>　　4.3礦井通風容易及困難時期通風示意圖</p><p>　　圖4-6 礦井容易時期節(jié)點系統(tǒng)圖</p><p>　　4-7 礦井困難時期節(jié)點系統(tǒng)圖</p><p>　　第五章 礦井通風設備選型</p><p><b>　　5.1選型原則</b></p>&l

41、t;p>　　1．礦井每個裝備主要通風機的風井，均要在地面裝設兩套同等能力的通風設備，其中一套工作，一套備用，交替工作。</p><p>　　2．選擇的通風設備應能滿足第一開采水平各個時期的工況變化，并使通風設備長期高效運行。當工況變化較大時，應根據礦井分期時間及節(jié)牟情況，分期選擇電動機動。</p><p>　　3．通風機能力應留有一定的余量。軸流式、對旋式通風機在最大設計負壓和風量時

42、，葉輪葉片的運轉角度應比允許范圍小5°；離心式通風機的選型設計轉速不宜大于允許最高轉速的90%。</p><p>　　4．進、出井井口的高差在150m以上，或進、出風井口標高相同，但井深400米以上時，宜計算礦井的自然風壓。</p><p>　　5.2主要通風機的選擇</p><p><b>　　一、選型依據</b></p>

43、;<p>　　礦井需要風量：Q=56m3/s</p><p>　　礦井需要風壓：容易hmin=2877.76Pa；困難hmax=3614.72Pa</p><p>　　二、風機選型參數計算</p><p><b>　　1.風機的計算風壓</b></p><p>　　hFmin=hmin+hT+hs=2877

44、.76+0+100=2977.76Pa</p><p>　　hFmax=hmax+hT+hs=3614.72+0+100=3714.72Pa</p><p>　　hs——通風設備阻力，一般為100～200Pa，風機工況點風量與所選風機風量相差懸殊時取下限，否則取上限。</p><p>　　hT——礦井自然風壓，hT=H(γ1-γ2)，H為入風口與出風口的高差(m)，

45、γ1和γ2分別為入風井和出風井的空氣容重(kg/m3)。</p><p><b>　　2.風機的計算風量</b></p><p>　　QF=Ks.Q=1.05×56=58.8（m3/s）</p><p>　　Ks——礦井外部漏風系數，專用通風井取1.05。</p><p><b>　　3.風機的選擇&

46、lt;/b></p><p>　　選用FBCDZ-6-No19C防爆軸流對旋式通風機兩臺，一臺工作，一臺備用。配用電機為YBFe355M1-6，額定功率Pe=2×185kW，電壓U=380V，額定轉速n=980r/min，風量Q=35～82m3/s，風壓P=1000～4850Pa。</p><p>　　根據以上計算煤礦選用4臺同等能力的主要通風機投入運行，其型號為FBCDZ

47、-6-No19C，主要技術參數為：功率2×185KW，風量Q=35-82m3/s，風壓1000-4850Pa,主要通風機能滿足以上所計算參數。</p><p><b>　　5.3選擇電動機</b></p><p>　　1.初期和后期風機的軸功率分別為 </p><p>　　2.電動機的輸出功率為</p><p>

48、;　　式中 傳動效率，直聯(lián)傳動，取</p><p>　　所選風機功率為2×185kW，可滿足要求。</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　在兩個星期的課程設計過程中，讓我不僅從中學到了很多新的知識，更讓我對所學的專業(yè)知識做了系統(tǒng)的復習和總結，并且能夠運用已經學過的知識來解決設計中出現(xiàn)的問題。通過指導教師

49、的指導，讓我掌握了礦井通風設計的基本步驟，也能夠熟練的使用工具書來解決設計中出現(xiàn)的問題，更能使自己對設計進行比較周全的考慮。</p><p>　　本設計涉及內容多，任務繁重，在設計中多次與老師、同學交流和討論，采納了老師和同學的建議，多次計算和核算，最終確定設計方案。在設計過程中對一些內容進行了反復的修改。在短短的兩個星期時間內，由于時間急迫，設計圖紙不能盡善盡美，可能有很多地方做得不夠細致、美觀。</p&

50、gt;<p>　　在本設計的制作中，我一直都細心的編寫說明書的每一部分，嚴格按照設計要求來進行設計，對于計算就更加嚴格計算每一個數據，對于每一部分設計自己都親手完成。經過兩個星期的努力，我順利完成了煤礦通風系統(tǒng)設計圖和說明書。</p><p>　　最后，感謝老師的耐心的指導和熱情的幫助。由于本人水平有限，設計不能盡善盡美，還望在使用中多多參詳。</p><p><b&g

51、t;　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 張國樞.通風安全學.第一版徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2000</p><p>　　[2] 趙以蕙.礦井通風與空氣調節(jié).徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1990</p><p>　　[3] 沈陽煤.礦設計研究院.礦井巷道通風摩擦阻力系數表（試行），1985</p><p>　　[4]