煤矿矿井通风设计.doc

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进风井囗应按全年风向频率,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 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。 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/min Qgwi 第 i 个采煤工作面瓦斯绝对涌出量, m3/min kgwi 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 kgwi1.21.6 炮采工作面取 kgwi1.42.0,水采工作面取 kgwi2.03.0 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 ; kwi 第 i 个工作面的长度系数。 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, kg 。 4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/min nwi 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 式中 Qhi 第 i 个掘进工作面的需风量, m3/min Qghi 第 i 个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量; m3/min kghi 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, m2 3、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, KW θ 机电硐室的发热系数, ρ 空气密度,一般取 1.25kg/m3 cp 空气的定压比热,一般可取 1KJ/kgk Δt 机电硐室进、回风流的温度差,℃ 采区变电所及变电硐室,可按经验值确定需风量 Qri6080 m3/min 2爆破材料库 Qri4*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 Qri200*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 ∑Qwl 采煤工作面和备用工作面所需风量之和, m3/min; ∑Qhl 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; H N --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 、 η、 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 ,N max 。 2、电动机的台数及种类 当 Nmin≥ 0.6Nmax 时,可选一台电动机,电动机功率为 当 Nmin 0.6Nmax 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。 ηe电机效率, ηtr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; ηv 变压器效率,可取 0.95; EA 局部通风机和辅助通风机的年耗电量; ηw 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。