风与安全矿井通风学课程设计(编辑修改稿)

风与安全矿井通风学课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

握甲烷、火的发生、发展规律，较为有利。 由于巷道均维护在煤体重， 矿井通风 学 课设计 11 式 因而巷道的漏风率减少，适用于低瓦斯矿井 前进式 一进一回，可缓和采，掘紧张关系，采空区瓦斯不涌向工作面，而涌向回风顺曹。 其缺点是：采空区漏风不易管理，且需沿空护巷。 这种通风系统适用于推进距离，低瓦斯，自燃倾向性弱的煤层 Y型通风方式 两进一回，在回采工作面的上、下端各设一条进风巷道，另外在采空区一侧设回风道。 优点为：可以很好的解决工作面上隅角瓦斯超限问题，改善了工作环境， 提高回收率。 E型通风方式 两进一回，下两天为进风巷，上面为回风巷。 优点：使下回风平巷和下部工作面回风速度降低，抑制煤尘飞扬，降低采空区温度。 但是容易引起工作面上隅角瓦斯超限。 W型通风方式 两进一回，或一进两回。 优点：相邻工作面公用一个进或回风巷，减少了巷道的开掘和维护，漏风少，利于防火，在近水平煤层的综采工作面中应用较广。 Z型通风方式 一进一回，前期掘进巷道工程量小，风流比较稳定，采空区漏风介于U型后退和 U型前进式之间，但需要沿空护巷和控制经过踩空区的漏风，其难度较大 采煤工作面通风 系统选定 由于该矿井要求东西两翼各布置两个工作面，所以在上下山的一侧开采一个区段，没有两个临近工作面同时开采的条件，所以不使用 W 型通风方式； Y 型和 E 型有巷道在采空区，这样给巷道的维护带来困难，此矿为低瓦斯矿井所以不必要使用这样方式来防止上隅角瓦斯超限，所以可以不使用这两种通风方式，同样也不使用 U 型前进式通风方式。 E 型巷道要开采三条通风巷道，这样开采是合理的，但是和 U 型后退式相比需要多开采一条巷道，所以在该矿井的通风设计中选用 U 型后退式。 矿井总风量即井下各工作地点的有效风量与各条风路上的漏 风之总和。 按《煤矿安全规程》规定，设计矿井的风量应由省（区）煤炭局确定，且需依照矿井整个服务年限内各个时期的通风要求分水平进行计算，以保证合理通风。 由于在 k1煤层开采时的速度较在 k2时开采的慢，所以在 k1煤层开采上水平煤，当工作面快要采掘结束的时为通风最容易时期，此时通风线路较短。 在一号和四号工作面布置综采工作面，在二号和三号工作面布置高档普采工作面，将高档普采备采工作面布置在东翼采区，为了使风量早分开减少通风阻力将惫采工作面布置在靠近主要运输大巷的位置，这样也方 便 矿井通风 学 课设计 12 开采上水平的煤，减少了突水，矿压等难题。 同时将炸药库和变电室也布置在靠近主要运输大巷的位置，这样就新风在进入轨道上山后就可以马上风流，减少在轨道上山的阻力。 在东西两翼各布置两个独立通风的煤层平巷掘进头，掘进头紧随开采工作面，为下一工作面作准备，如图 4— 1 所示 图 4— 1 通风最容易时期平面图 生产矿井总风量按下列要求分别计算，并取其中最大值。 按井下同时工作的最多人数计算 34 / m i nttK Q N K m    （ 4— 1） 式中： N —— 井下同时工作的最多人数，人； tK —— 矿井通风系数，包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素，一般可取 ~ 。 因为井下同时作业的最多人数为 700 人，并且取  ，代入上式可以得到： 34 700 3500( / m i n)Qm   。 （ 4— 2） 两个回风井的风量总和不应小于 3500 3/minm。 备采工作面 矿井通风 学 课设计 13 实际需要风量的总和计算 ()a b c d tQ Q Q Q Q K        3/minm （ 4— 3） 式中： aQ —— 采煤工作面实际需要风量的总和， 3/minm ； bQ —— 掘进工作面实际需要风量的总和， 3/minm ； cQ —— 硐室实际需要风量的总和， 3/minm ； dQ —— 除了采煤、掘进和硐室地点外其他需要通风地点风量总和， 3/minm。 (1) 采煤实际需要风量，应按矿井各个采煤工作面实际需要风量的总和计算： 311 39。 , / m i nnna a i a iiiQ Q Q m （ 4— 4） 式中： aiQ —— 第 i 个采煤工作面实际需要的风量， 3/minm ； 39。 aiQ —— 第 i 个备用采煤工作面实际需要的风量， 3/minm。 各个采煤工作面实际需要风量，应按瓦斯，二氧化碳涌出量，爆破后的有毒有害气体产生量、工作面的气温和风速以及人数因素分别进行计算后，采取其中最大值。 采煤工作面有串联通风时，应按其中一个采煤工作面实际需要的最大风量计算。 备用工作面亦应满足瓦斯、二氧化碳、气温和风速等规定计算风量，且不得低于其采煤时的实际需要风量的 50%。 A． 按瓦斯浓度涌出量计算： 31 0 0 , / m i na i a i a iQ q K m   （ 4— 5） 式中： aiq —— 第 i 个采煤工作面的瓦斯绝对涌出量， 3/minm ； aiK —— 第 i 个采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，它是各个采煤工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与其平均值之比，须在各个工作面正常生产条件下，至少进行 5 昼夜的观测，测出 5 个比值，取其最大值。 通常机采工作面可取 ~  ；炮采工作面可取 ~12aiK 。 一号综采工作面其按照瓦斯浓度涌出量的计算为： 31 1 0 0 7 . 4 2 5 1 . 4 1 0 3 9 . 5 ( / m i n )aQm    （ 4— 6） B．按照工作面温度计算： 矿井通风 学 课设计 14 采煤工作面应有良好的劳动气象条件，其温度和风速应符合表 4— 1。 表 4— 1 工作面温度和风速关系 工作面空气温度， oC 工作面风速 ,/aiV ms 15 ~ 15~18 ~ 18~20 ~ 20~23 ~ 23~26 ~ 26~28 ~ 长臂工作面实际需要风量（ aiQ ），按下式计算： 36 0 , / m ina i a i a iQ V S m   （ 4— 7） 式中： aiV — 第 i 个工作面风速， m/s； aiS — 第 i 个采煤工作面的平均断面积， 2m。 对于一号采煤工作面，取温度为 25oC ，则风速为 ，采煤面面积为 2m ，代入上式可得： 31 6 0 1 . 7 7 . 8 7 9 5 . 6 ( / m i n )aQm    （ 4— 8） C．按照人数计算实际需要风量（ aiQ ）： 34 / m inai iQ N m （ 4— 9） 式中 : iN — 第 i 格采煤工作面同时工作的最多人数，人 对于一号综采工作面，同时作业最多人数为 40 人，代入上式得： 31 4 4 0 1 6 0 ( / m i n )aQm   按照以上三种计算风量的方法，选择计算的最大风量，所以一号工作面的风量为： / minm D．按风速进行验算： 按最低风速验算，各个采煤工作面的最低风量（ aiQ ）： 31 5 , / m inai aiQ S m （ 4— 10） 式中： aiS — 第 i 格采煤工作，的平均断面积， 2m。 矿井通风 学 课设计 15 按最高风速验算，各个采煤工作面的最低风量（ aiQ ）： 32 4 0 , / m inai aiQ S m （ 4— 11） 一号工作面的面积为 2m ，代入上式 33111 5 1 5 7 . 8 1 1 7 ( / m i n ) , 2 4 0 2 4 0 7 . 8 1 8 7 2 ( / m i n )aaS m S m      所以工作面的风量为 / minm 满足风速要求，即为一号工作面风量。 因为四号和一号工作面环境相同，所以四号工作面风量也为： / minm。 考虑工作面漏风问题，取漏风备用系数为。 所以为满足工作面风量需求，在工作面上下顺槽内需要通过 的风量为： / minm 按照上面同样的方法计算二号工作面的风量为： / minm。 由于二号和三号工作面的状况相同，所以二号和三号工作面的风量相等。 漏风备用系数同样取为 ，计算出工作面上下顺槽内通过的风流为： / minm 对于备用工作面，在另其通过风量为实际采煤时的 60% ，可得，备用工作面风量为： 31139。 6 0 % 9 5 8 . 8 0 . 6 5 7 5 . 2 8 (m / m i n )aa      考虑漏风情况，要求工作面上下 顺槽内通过的风量为： / minm ； 对于东翼采区： 33 4 139。 1 1 9 5 . 4 2 5 1 1 0 2 . 6 2 6 6 1 . 5 7 2 2 9 5 9 . 6 1 7 ( m / m i n )d a a a aQ Q Q Q       对于西翼采区： 312 1 1 9 5 . 4 2 5 1 1 0 2 . 6 2 2 2 9 8 . 0 4 5 ( m / m i n )x a a aQ Q Q     （ 2） 掘进工作面实际需要风量计算： 各个独立通风的掘进工作面实际需要风量，应按照瓦斯或二氧化碳涌出量、炸药量、局部通风机实际吸风量、风速和人数等规定要求风别进行计算，必须采用其中最大值。 A．按照瓦斯涌出量计算： 31 0 0 , m / m i nb i b i b iQ q K   （ 4— 12） 式中： biq — 第 i 个掘进工作面的瓦斯绝对涌出量， 3m/min biK — 第 i 个掘进工作面瓦斯涌出不均衡的风量系数，应根据实 矿井通风 学 课设计 16 际观测的结果确定，一般机掘工作面取 ~2，炮掘工作面取 ~。 因为工作面推进速度是每天 ，所以在为了能满足工作面正常接替，每个掘进工作面的掘进速度最少应该为每天 ，这是只考虑掘进工作面上下顺槽所需要的最低掘进速度，考虑到还要开掘硐室，绕道和联络巷等，这里按照每天月掘进 300m 的速度计算。 上下顺槽工作面的断面面积为 ，所以平均每天掘进采煤为 396m ，煤 的密度取 ，掘进不均衡系数取 ，所以工作面瓦斯涌出量可以计算为： 3i 1 . 2 5 1 . 3 9 6 6 . 6= = 0 . 7 1 5 m / m in2 4 6 0bq   。 31 0 0 0 . 7 1 5 2 1 4 3 ( m / m i n ) ,biQ     所以对于四个掘进头而言，每个掘进头通风量为 3143(m /min)。 另外还要按照掘进工作面一次爆破的最大炸药用量，局部通风机的实际风量，掘进工作面同时工作时最多人数等因素计算。 一般情况下，按照瓦斯 涌出量计算的风量就是最大的需风量，所以这里就只按照瓦斯涌出量来计算。 B．按风速验算 计算的风量要满足巷道内风速的要求，按最低，最高风速验算，各个煤巷或半煤岩巷掘进工作面的风量要满足： 15 24 0bi bi biS Q S ， （ 4— 13） 即要求： 144 2304biQ ，可见按照瓦斯涌出量计算的风量不满足巷道内最低风速的要求，所以取掘进头的风量为 3145 /minm。 四个独立通风的煤层平巷掘进头所需要 的风量按照相等计算。 考虑到风通漏风问题，所以通过局部通风机的风量要大于掘进头所需要的实际风量，这里取百米漏风率为 %。 局部通风机的风筒长度最长时为1250m，所以为满足掘进头的风量实际需要的风量为：3145 1 5 6 . 8 ( m /m in )1 0 . 6 % 1 2 . 5bQ  在煤矿开采的后期有一个煤层，有一个岩石下山的掘进头，也需要独立通风，按照经验取其通风风量为 3200 /minm。 （ 3）硐室实际需要风量计算 A．按照经验，采区绞车房风量取 370 /minm ，变电所风量取 375 /minm。 B．炸药库需要风量 cQ ，应按照每小时 4 次换气量计算： 30 .0 7 , / m incQ V m (4— 14) 矿井通风 学 课设计 17 式中： V — 包括联络巷在内的爆破材料库的空间总体积， 3m ； 在这里，按照经验值给出风量 3100 /minm。 以上的计算已经考虑了局部漏风问题，将各个用风地点所需要的风量相加乘以外部漏风系数就可以得到矿井需要的总风量，取外部漏风 系数为 东翼采区： 3(2 9 5 9 . 6 1 7 1 5 6 . 8 2 7 0 7 5 1 0 0 ) 1 . 2 4 2 2 1 . 8 6 0 4 (。