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矿井通风设计及风量计算 Microsoft Word 文档矿井通风设计及风量计算 第一节 矿井通风设计 40、矿井通风设计是矿井开采总体设计的重要组织部分。 它的基本任务是：建立一个安全可靠、经济合理的通风系统；计算各时期各工作厕所需风量及矿井总风量；计算通风系统的总风压；选择通风设备。 41、矿井通风设计所需的原始资料： 矿区地质地形图。 煤层赋存条件、可采煤层总厚度及层数、煤层瓦斯含量、煤层自然发火倾向性。 煤、岩层游离二氧化硅及放射性物质的含量。 矿区气候条件：年最高、最低平均气温、地温及常年主导风向。 煤的容重、块度、硬度及自然粉碎性。 井田内老井旧巷及其存在地点和存在情形。 矿井所产量、服务年限、开拓方式、回采顺序、采掘工作面及硐室个数。 井下同时爆破最多药量及井下同时最多作业人数。 41、矿井通风设计的程序和内容： 拟定矿井通风系统。 全矿所需风量的计算和风量分配。 计算全矿总阻力。 选择通风设备。 编制通风设计的经济部分。 42、矿井通风设计，要符合下列要求： 将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证安全生产和良好的劳动条件。 通风系统简单，风流稳定，便于管理。 发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出。 基建投资及营运费用省。 矿井风量计算 43、矿井总风量是井下各个工作地点的有效风量与各条风路上的漏风量之总和。 44、矿井风量计算的原则和方法： 根据实际需要由里往外细致配风。 先计算井下采掘工作面、预抽工作面、火药库、充电硐室等各用风地点所需的有效风量。 逆风流方向加上各风路上允许的漏风量，求出矿井总风量。 再适当加上因体积膨胀的风量，得出矿井总回风量。 最后加上抽出式主要通风机井口和附属装置的允许外部漏风量，得出矿井主要通风机通过的总回风量。 45、矿井风量计算的依据： 1）必须符合规程中的有关规定： 关于瓦斯和二氧化碳安全浓度的规定。 关于最高风速和最低风速的规定。 关于采掘工作面和机电硐室最高温度的规定。 关于冷空气预热的规定。 关于空气中粉尘安全浓度的规定。 2）考虑风流沿途漏风量时，可参考通风设施允许漏风率的值。 3）串联掺新的风量中，瓦斯或二氧化碳的浓度都不得超过0.5%，且其它气体也不超过规程规定的安全最高浓度。 46、矿井总风量计算： Q矿 =×K Q矿 矿井总风量，m3/min； Q采 各回采工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min Q掘 各掘进工作面所需风量之和，m3/min； Q硐 各硐室所需风量之和，m3/min； Q其它 其它巷道用风量之和，m3/min； K 矿井内部漏风和调风不均匀等因素的风量备用系数，中央分列式通风取1.35 1.5。 47、回采工作面所需风量(Q采)按稀释和排除瓦斯、二氧化碳及其它有害气体、粉尘，并使工作面具有适宜的气温和风速，分别进行计算，然后取其中的最大值。 备用工作面的所需风量通常取为产量相同的生产回采工作面的需风量的一半。当采区风量不富裕时，也可按工作面不积聚瓦斯为原则配风，但工作面风带不应小于15m3/min。 将各回采工作面及备用工作面所需风量累加即是采区各回采工作面和备用工作面所需的总风量。 按瓦斯或二氧化碳涌出量计算： Q采 = K Q / ( 1/100 C ) ，m3/min； K 工作面瓦斯或二氧化碳涌出不均衡系数，由实测统计而得。一般取1.2 1.6。 Q 工作面瓦斯或二氧化碳的绝对涌出量，m3/min。根据实测统计平均值或按经验数据取值。 1/100 工作面回风流瓦斯允许浓度。 C 工作面入风流瓦斯浓度。 按人数计算： Q采 4 N ，m3/min； N 工作面同时工作的最多人数，人。 4 每人每分钟应供给的最小风量，m3/min。 按工作面气温计算： Q采 = 60 v S ，m3/min； S 按平均控顶距算得的工作面平均断面积。 v 与工作面气温对照的风表，m/s。 按工作面风速验算： 按最低风速0.25m/s计算，工作面最低风量为 Q采 15 S ，m3/min； 按最高风速4m/s计算，工作面最大风量为 Q采 240 S ，m3/min； S 工作面平均有效断面，m2。 48、掘进工作面所需风量 (Q掘)按稀释和排除瓦斯、二氧化碳、炮烟及其它有害气体、粉尘和同时工作面的最多人数，并使工作面具有适宜的风速，分别进行计算，然后取其中的最大值。各掘进工作面所需风量累加即是采区内掘进工作面所需的总风量。 按瓦斯或二氧化碳涌出量计算： Q掘 = 100 K q ，m3/min； K 工作面瓦斯或二氧化碳涌出不均衡系数，由实测统计而得。一般取1.5 2.0。 q 工作面瓦斯或二氧化碳的绝对涌出量，m3/min。根据实测统计平均值或按经验数据取值。 100 即1/100的倒数，1/100为工作面回风流瓦斯允许最高浓度。 按人数计算： Q掘 4 N ，m3/min； N 工作面同时工作的最多人数，人。 4 每人每分钟应供给的最小风量，m3/min。 按工作面一次爆破炸药量计算： Q掘 = 7.8 3 A2 / T ，m3/min； A 工作面一次爆破的炸药消耗量，kg。 S 掘进巷道的净断面积，m2。 T 通风时间，min。 L 从工作面到炮烟被稀释至安全浓度的距离，m。 L可按下式计算： L = 400 A / S ，m； 当掘进巷道的长度小于L时，用巷道长度转换L。 按工作面风速验算： 按最低风速0.25m/s计算，工作面最低风量为 Q采 15 S ，m3/min； 按最高风速4m/s计算，工作面最大风量为 Q采 240 S ，m3/min； S 工作面平均有效断面，m2。 49、井下硐室所需风量计算： 机电硐室实际所需风量可按机电设备运转时的发热量计算： Q硐 = 860 W×/ 1.2×0.24×60×t ，m3/min； W 硐室中运行的电机总功率，KW。 t 机电硐室进、回风流的气温差，。 1-n 机电硐室的发热系数。 860 热功当量，k j / k W·h。 1.2 空气容重，k g / m3。 0.24 空气定压比热，k j / k g·。 2）火药库实际所需风量按库内空气每小时须换4次计算： Q药 = 4 V / 60 ，m3/min； V 包括联络巷在内的火药库空间总体积，m3。 一般，大型火药库所需风量为100 150 m3/min；中、小型火药库所需风量为60 100 m3/min。 3）采区绞车硐室所需风量按60 80 m3/min配风； 采区变电所所需风量按60 80 m3/min配风； 采区瓦斯抽放站所需风量按60 80 m3/min配风。 4）充电硐室按回风流中氢气浓度不大于0.5%进行配风，一般所需风量为100 200 m3/min配风，其最低风量不得小于100 m3/min。 5）井下各硐室所需风量累加即是所有硐室所需总风量。 50、其它用风巷道所需风量可根据通风的作用进行计算，巷道内的风速不能小于0.15 m / s或0.25 m/s。井下各用风巷道所需风量累计即是其它用风巷道所需总风量。 51、通过主要通风机的总回风量要考虑矿井的外部漏风系数进行计算，用来计算风硐的阻力及选择矿井主要通风机。 Qf = (1.05 1.10 )×1.05 Q矿 ，m3/min； Q矿 矿井总风量，m3/min。 1.05 空气体积膨胀系数。 (1.05 1.10 ) 中央分列式通风系统外部漏风系数。 52、局部通风机风机风口风量通过风筒的漏风率或百米漏风率进行计算，用来选择掘进工作面的局部通风机。 Q = Q掘 1 / ，m3/min； 或 Q = Q掘 1 / ，m3/min； Q掘 掘进工作面所需风量，m3/min。 k漏 风筒的漏风率。 k百漏 风筒的百米漏风率。 第三节 矿井通风设备的选择 53、矿井通风设备是指主要通风机和它的电动机。通风设计时，须先选择主要通风机，然后选择电动机。 矿井通风设备的选择，依据全矿井所需风量及矿井总阻力hf进行。矿井总阻力的计算，详见第四章第 节矿井通风总阻力计算。 54、为了使所选的主要通风机在通风容易时期的工作效率不致太低；在通风困难时期也能满足要求，需要考虑矿井自然风压帮助或反对主要通风机风压的作用。考虑自然风压影响，矿井通风容易时期及困难时期的静风压应为： h fmin = h rmin + h n ，Pa h fmin = h rmin + h n ，Pa 55、根据以上所得的 h fmin、Qf和h fmax、Qf两组数据，在通风机个体特性曲线图表上选择合适的主要通风机，使两组数据所构成的两个时期的工况点，分别落在通风机个体特性曲线的合理工作范围内。 随后即可得出两个时期的主要通风机型号、动轮直径、动轮叶片安装角度、转数、风压、风量、效率和输入功率等参数，并整理列表。 56、 矿井通技术测定 矿井通风技术测定，目的在于充分掌握矿井通风的第一手资料，对改善矿井通风管理，安全、经济、合理地做好通风管理工作具有重要意义。 矿井通风技术测定包括：矿井通风阻力测定；矿井主要通风机性能鉴定；局部通风机通风测定。 矿井井巷通风总阻力计算 53、矿井通风总阻力是指风流自进风井至出风井全过程所产生的摩擦阻力和局部阻力之的总和。 通过矿井通风阻力测定可以达到下列目的： 了解通风系统中阻力分布情况，发现通风阻力较大的区段和地点，以便经济合理地进行通风系统调整。 提供实际的井巷通风阻力系数和风阻值，使矿井风量调节有可靠的技术依据。 为拟定矿井事故发生时风流控制方法提供必要的参数；为均压通风控制火灾提供必须的基本资料。 54、井巷通风总阻力测定方法： 1）在通风系统图上选择测定的主要通风路线及次要通风路线。 2）选择测点，并作标记。 3）应用压差计法或气压计法进行现场实测。 测定结果处理计算。 55、测定的主要通风路线是指从进风井，经入风石门、进风大巷、采区、回风大巷、回风石门、回风井，至风峒的通风路线。 测定的次要通风路线是指除主要通风路线之外的通风路线。 选择通风路线时要考虑一个工作班内将该路线测完；当测定路线较长时，可分段、分组测定。 56、测点选择时首先在通风系统图上按选定测定路线布置测点，并按顺序编号，然后再按井下实际情况确定测点位置，并作标记。 选择测点时应满足下列要求： 1）测点应在分风点或合风点前或后年选定。选定前方不得小于巷道宽度的3倍；选在后方不得小于巷道宽度的8倍。 2）需要在巷道转弯处、断面变化大的地方选点时，选在前方不得小于巷道宽度的3倍；选在后方不得小于巷道宽度的8倍。 3）应在风流分支、汇合处和较大的漏风点前后布置测点。 4）测点前、后3m内巷道应支护良好，巷道内无堆积物。 5）两测点间的压差不小于20Pa。 6）测点沿风流方向依次编号。 57、压差计法测定测量项目包括：风压测量；风速测量；大气物理参数测量；巷道断面积和周长参数测量；测点间距测量。 1）风压测量：从测点1开始，在测点1、2两处各设置一个皮托管，一般在测点2的下风侧68m处安设压差计。皮托管应设置在风流稳定的地点，正对风流。压差计应靠近巷道壁安设平稳，调零或记下初读数。橡胶在压关计上，待压差计液面稳定后读数，并做好记录。 测点1、2测完后，压差计可以不动，进行测点2、3间的测量。依次按测点的顺序进行测量，直至全路线测完为止。 2）风速测量：用风速表测量风速，需测定三次，取其平均风速值。并做好记录。 3）大气物理参数测量：用空盒气压计测量大气压力；用通风干湿温度计测量空气的干球温度和湿球温度。并做好记录。 4）巷道断面积和周长参数测量：按测点的巷道断面形状，用钢卷尺进行测量。并做好记录。 5）测点间距测量：用皮尺测量两测点间的距离。并做好记录。此项可在风压测定前，提前测量。 58、压差计法测定井巷总阻力所需要的仪器：倾斜压差计、普通空盒气压计、通风干湿温度计、叶轮式风表、秒表、皮托管、钢卷尺、皮尺、橡胶管、橡胶管接头。