14采矿矿井通风与安全课程设计报告书

1.1设计依据1.1.1矿井概况矿井位于平原地区，井田长7200米，双翼开采，每翼长3600米。

设计年产量60万吨，矿井第一水平服务年限为23年。

矿井采用竖井主要石门开拓，在煤层底板开围岩平巷，已拟定采用两翼对角式通风，两区中央上部边界开回风井，每个采区共有上层工作面2个，下层工作面2个，工作日产量均为500吨，全矿同时有4个工作面生产即能满足要求。

备用工作面2个。

井下同时工作的最多人数为380人。

该矿为单一煤层，煤层厚4m，倾角25°，低瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量为3.06m3 /t，煤尘有爆炸危险性。

1.1.2井巷尺寸及支护情况井巷尺寸及支护情况表2.1矿井及采区通风系统2.1.1矿井通风系统的基本要求一般情况下矿井通风系统，都要符合投产较快、出煤较多、安全可靠、技术经济标合理等总原则。

具体地说要适应以下基本要求：1）每个矿井，特别是地震区、多雷区的矿井至少要有两个通地面的安全出口，个出口之间距离不得小于30m；2）进风井口，要有利于防洪，不受粉尘、污风炼焦气体矸石燃烧气体等有毒气体的侵入；3）采用多台分区主扇通风时，为了保持联合运转的稳定性，总进风道的断面不宜过小，尽可能减少公共风路的风阻；各分区主扇的回风流中央主扇和每一翼的主扇的回风流都必须严格隔开；4）所有矿井都要采用机械通风主扇和分区扇必须安装在地面；5）北方矿井，井口要有供暖设备；6）总回风巷不得作为主要人行道；7）工业广场不允许受扇风机噪音的干扰；8）装有皮带机的井筒不允许兼作回风井；9）装有箕斗的井筒不允许兼作进风井；10）可以独立通风的矿井，采区尽可能独立通风；11）通风系统要为防瓦斯、火、水、尘及降温创造条件；通风系统要有利于深水平延伸或后期通风系统的发展变化；12）要注意降低通风费用。

2.1.2矿井通风类型的确定一般情况下，矿井主要有五种通风类型（图中主扇工作方法暂且按抽出式）：中央并列式（图2—1）、中央分列式（图2—2）、两翼对角式（图2—3）、分区对角式（图2—4）和混合式通风。

图2-2 中央边界式表1—1矿井通风方式对比表尘有爆炸危险性，但为了减少初期投资成本，前期采用中央并列式通风，当井田开采到后期通风有困难时可以再设一个风井以解决通风问题。

2.1.3采煤工作面通风类型的确定适用于本设计的采煤工作面通风类型有U、Z、Y和双Z等形式（以后退式为例，见图1—5）。

这几种通风类型的粗略比较见表9—3。

图2—5 回采工作面通风类型表1—3 回采工作面通风类型比较表由于本设计矿井为低瓦斯矿井，瓦斯涌出量很小，且U形通风漏风量少，易于通风管理。

结合设计带区回采工作面推进方向，确定回采工作面的通风类型为U型后退式通风。

3.1 矿井风量计算与分配3.1.1矿井所需总风量的计算1)按井下同时工作的最多人数计算矿井总风量Qk=4NK，m3/min （2—1）式中 4——以人数为计算单位的供风标准，即按井下每人4 m3/min的规定风量来计算矿井总风量；N——井下同时工作的最多人数，因设计矿井为高产高效矿井，井下同时工作的人数不会超过900人，取N=900；K——矿井风量备用系数，取K=1.35。

则 Qk=4NK=4×900×1.35=4860 m3/min2)按实际需要计算矿井所需总风量Q k =（∑Qai+∑Qbi+∑Qci+∑Qdi）Kl（2—2）式中∑Qai——回采工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min；∑Qbi——各掘进工作面所需风量之和，m3/min；∑Qci——各硐室所需风量之和，m3/min；∑Qdi——除上述各用风地点外，其它巷道所需风量之和m3/min；Kl ——矿井风量备用系数，取Kl=1.15。

3.1.2掘进工作面所需风量的计算①按沼气（或二氧化碳）涌出量计算Q bi =100qgbiKbi，m3/min （2—9）式中 Qbi——第i个掘进工作面实际需要风量，m3/min；qgbi——该掘进工作面回风流中沼气（或二氧化碳）的平均绝对涌出量，m3/min；Kbi——该掘进工作面的瓦斯涌出不均衡系数，一般可取1.5~2.0。

根据现场实测数据及生产经验，取qgbi =1 m3/min，Kai=2.0。

则 Qbi =100qgbiKbi=100×1×2 =200 m3/min②按局扇的吸风量计算Qbi =QfiIi，m3/min （2—10）式中 Qfi——第i个掘进工作面局扇的吸风量，根据第五章所选掘进通风局扇，Qfi=225 m3/min；Ii ——该掘进工作面同时运转的局扇台数，Ii=1。

则 Qbi =QfiIi=225×1=225 m3/min③按人数计算Q bi =4Nbi，m3/min （2—11）式中 4——以人数为计算单位的供风标准，即每人每分钟供给4 m3的规定风量；Nbi——第i个掘进工作面同时工作的最多人数，根据现场生产实际，取Nai=40人。

则 Qbi =4Nbi=4×40=160 m3/min④按炸药量计算Q bi =25Abi，m3/min （2—12）式中 25——以炸药量为计算单位的供风标准[m3/（min·kg）]，即为每公斤炸药爆破后，需要供给的风量；Abi——第i个掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。

对于轨道大巷，根据第四章所选断面，参照《井巷工程》关于炸药用量的规定，取一次爆破使用的最大炸药量为9.6 kg。

则 Qbi =25Abi=25×9.6=240 m3/min⑤按风速进行验算每个岩巷掘进工作面的风量为：Qbi ≥0.15×60×Sbi，m3/min （2—13）每个煤巷或半煤岩巷掘进工作面的风量为：Qbi ≥0.25×60×Sbi，m3/min （2—14）式中 Sbi——第i个掘进巷道断面积，m2。

根据第四章所选巷道断面，轨道大巷掘进断面积为16.6m2，分带煤层斜巷掘进断面积为16.32m2。

对于岩巷，Qbi ≥0.15×60×Sbi=0.15×60×16.6 =149.4 m3/min对于煤巷，Qbi ≥0.25×60×Sbi=0.25×60×16.32=244.8 m3/min综上，前述4项所计算风量均不满足煤巷的风速要求，因此采用加大局扇功率即加大局扇风量的办法，改用2*15KW系列局扇，取其吸风量350m3/min作为每个掘进工作面所需风量。

通风容易时期，共有两个煤层斜巷需要独立通风，则∑Qbi=350×4=1400m3/min通风困难时期，亦有两个煤层斜巷需要独立通风，则∑Qbi=350×=1400m3/min3.1.3硐室所需风量根据现场生产经验，各个需要独立通风的硐室所需风量为：炸药库180 m3/min，带区变电所120 m3/min。

则各硐室所需风量为：∑Qci=180+120=300 m3/min3.1.4回采工作面所需风量的计算①按沼气（或二氧化碳）涌出量计算根据《规程》规定，按照回采工作面回风巷风流中沼气（或二氧化碳）的浓度不得超过1%的要求计算，则回采工作面所需风量为：Q ai =100qgaiKai，m3/min （2—3）式中 Qai——第i个回采工作面实际需要风量，m3/min；qgai——该回采工作面回风巷风流中沼气（或二氧化碳）的平均绝对涌出量，m3/min；K ai ——该回采工作面的瓦斯涌出不均衡系数，Kai=2.0。

根据现场实测数据：矿井瓦斯平均相对涌出量为0.666m3/t， CO2平均相对涌出量为2.139m3/t。

按二氧化碳的涌出量计算，可得 qgai =6024300319.22400000⨯⨯⨯=12.8833m3/min则 Qai =100qgaiKai=100×12.8833×2=2576.67 m3/min取Qai=2577 m3/min。

②按工作面气温与风速的关系计算回采工作面应有良好的气候条件，其气温条件与风速的关系表：表1—4 气温条件与风速的关系Qai =60VaiSai，m3/min （2—4）式中 Vai——第i个回采工作面的合理风速，根据现场实测数据，工作面平均气温为26℃，由表9—4所示气温条件与风速的关系，取Vai=1.8 m/s；Sai——第i个回采工作面的平均断面积，m2。

对于该设计综放工作面，根据所选综采配套设备尺寸，取Sai=4.6（M―0.3），m2 （2—5）式中 M——工作面采高，M =3.0m。

则 Sai=4.6（M―0.3）=4.6×（3.0―0.3）=12.42 m2则 Qai =60VaiSai=60×1.8×12.42 =1341 m3/min③按人数计算Qai =4Nai，m3/min （2—6）式中 4——以人数为计算单位的供风标准，即每人每分钟供给4 m3的规定风量；Nai——第i个回采工作面同时工作的最多人数，根据现场生产实际，取Nai=50人。

则 Qai =4Nai=4×50=200 m3/min④按风速进行验算《规程》规定：回采工作面的最小风速为0.25 m/s，最高风速为4 m/s。

按此要求验算回采工作面的风量：Qai ≥0.25×60×Sai，m3/min；（2—7）Qai ≤4×60×Sai，m3/min；（2—8）把Sai=11.5 m2代入公式（9—7）、（9—8）中，可得172.5 m3/min≤Qai≤2760 m3/min由于 172.5≤2577≤2760所以，工作面风量取2577 m3/min符合《规程》的规定。

由于本设计为一矿二面达产，不设备采面，因此通风容易时期及通风困难时期均为：∑Qai=2577 m3/min。

3.1.5备用工作面风量计算除上述用风地点外，无其它巷道需要通风。

因此，∑Qdi=0。

综上，按实际需要计算的矿井所需总风量为：通风容易时期Q k =（∑Qai+∑Qbi+∑Qci+∑Qdi）Kl=（2577+1400 +300+0）×1.15=4918 m3/min通风困难时期Qk=4918 m3/min4.1矿井通风阻力计算4.1.1.矿井通风摩擦阻力按以下公式计算：h摩=αLPQ2/S3=RQ2式中：h摩——摩擦阻力，Pa；α——摩擦阻力系数，N×s2/m4 ；L——井巷长度，m；P——井巷净断面周长，m；Q——通过井巷的风量，m3/s；S——井巷净断面积，m2；R——井巷摩擦风阻，N×s2/m8。