小红沟煤矿矿井通风机的选型毕业设计.doc

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1、 小红沟煤矿矿井通风机的选型专 业 作者姓名 指导教师 定稿日期：2023年03月26日新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计（论文）任务书学 生 姓 名专业班级设计(论文)题目小红沟煤矿矿井通风机的选型接受 任务 日期完成任务日期指 导 教 师指导教师单位设计(论文)内容目标设计(论文)要求论文指导记录参考资料注：此表发给学生后由指导教师填写，学生按此表要求开展毕业设计（论文）工作。新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计（论文）成绩表学 生 姓 名专业班级设计(论文)题目小红沟煤矿矿井通风机的选择指导教师（签名）指导教师单位指导教师评语评阅成绩： 评阅教师签字： 年月日答辩记录成绩： 提问教

2、师签字： 年月日答辩小组意见答辩成绩： 答辩小组组长签字： 年月日摘 要依据矿井通风设计的条件提出多个技术上可行的方案。先进行技术比较，然后选择2至3个技术上可行且符合安全要求的方案进行经济比较，将最优方案确定为设计方案。矿井通风系统应具有较强的抗灾能力，当井下一旦发生灾害性事故后，所确定的通风系统能将灾害控制在最小范围，并能迅速恢复生产。关键词：阻力分布；矿井总风量；通风电费；优化；电动机 AbstractAccording to the conditions of mine ventilation design technically feasible scheme is more. Fi

3、rst, and then choose to compare two to three feasible in technique and meet the safety requirements of the plan are determined to be the optimal scheme design. Mine ventilation system should have strong anti-disaster ability, when disaster accident happened after the downhole once determined, the ve

4、ntilation systems can be controlled in the range of minimum, disaster recovery and quickly. Key Word: : resistance distribution, Mine total volume, Ventilated electricity, Optimization，Motor 目 录摘 要IAbstractII第 1 章 概述11.1 确定矿井通风系统11.2 计算和分配矿井总风量11.3 计算矿井通风总阻力11.4 局部风量调节11.5 主要通风机的调节和选择11.6 概算矿井通风费用21

5、.7 煤矿通风系统网络优化设计的指标确定21.8 矿井通风系统优化的基本特点31.9 矿井通风系统改造与网络优化的基本要求4第 2 章 小红沟煤矿拟定矿井通风系统52.1 选择矿井通风系统的基本原则和要求52.2 选择矿井通风系统的方法5第 3 章 计算和分配矿井总风量73.1 矿井风量的计算原则73.2 矿井风量的计算方法73.2.1 按井下同时工作的最多人数计算73.2.2 按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算73.3 矿井总风量的分配133.3.1 分配原则133.3.2 分配的方法13第 4 章 计算矿井通风总阻力154.1 矿井通风总阻力的计算原则154.2 矿井通风总阻力的计算方法

6、15第 5 章 选择矿井通风设备175.1 选择矿井通风设备的基本要求175.2 主要通风机的选择175.3 选择电动机18第 6 章 小结20致谢21参考文献22第 1 章 概述1.1 确定矿井通风系统对原有矿井通风系统调查的主要内容有：矿井通风的阻力分布，通过井巷通风阻力测定工作，绘出沿矿井各通风路线的阻力分布图。绘出主要风机运转的实际特性曲线，并确定运转工况。此外还应掌握瓦斯，地质，气候，开采，开拓等方面的资料，为设计提供依据。在调查分析的基础上，结合矿井发展规划，确定几个通风系统方案，通过技术，经济比较选出最优方案。1.2 计算和分配矿井总风量在生产矿井中，对影响矿井风量的因素均可实测

7、得出，所以能较准确计算并合理分配矿井总风量。1.3 计算矿井通风总阻力在通风设计的服务年限内，选择矿井通风容易和困难时期的最大阻力路线，分别计算其通风阻力。1.4 局部风量调节为保证从施工到投产过程中，新区和老区各用风地点风量的按需供给，新区和老区之间以及新老区域内各风路之间，都要采取风量按需调节的措施，设计中至少要制定出通风困难时期的调节措施。1.5 主要通风机的调节和选择原矿井主要通风机，如果能够适应设计要求，则只需要调整其工作点，并演算其电动机的能力。如果不能适应要求，就需新选主要通风机单独运转或与原有通风机联合运转。1.6 概算矿井通风费用计算吨煤通风电费和其他吨煤通风费用。1.7 煤

8、矿通风系统网络优化设计的指标确定矿井通风系统优化改造问题是一个定性和定量相互结合、相互联系、相互制约的众多因素构成的复杂系统决策问题，这些相互影响的因素便构成矿井通风系统优化与改造方案的指标体系。在进行矿井通风系统优化改造时，根据矿井的地质条件、矿井开拓和生产布局的不同，可拟定出众多可行的改造方案。我们从技术可行性、经济合理性和安全可靠性三个方面来考虑，提出了矿井风压、矿井风量、矿井等积孔、矿井风量供需比、通风方式、通风机器输入功率、通风机器平均效率、吨煤通风机电费、通风井巷工程费、风机运转稳定性、用风地点风流稳定性、矿井抗灾能力等13个定性和定量指标来综合评价矿井通风系统优化与改造方案。以下

9、既为该指标体系： 图1 指标体系图1.8 矿井通风系统优化的基本特点从系统科学的角度看，矿井通风系统是一个复杂的、开放的、多因素的、动态的系统，又具有以下的特点：（1）矿井通风系统优化过程数学上是不可描述的，这是大型工程问题所具有的共同特征，它体现了矿井通风系统优化的复杂性。（2）涉及的方法往往基于知识的逻辑产生而非严格的数学归纳和演绎。在优化的过程中，许多方案是由优化设计者根据自己的知识和经验结合过去的案例产生的。（3）优化过程的处理对象，往往是图形或数学方法难以描述的知识或经验，而这些处理对象有时往往成为确定优化方案的关键内容。（4）整体相异与局部相似性。即从整个矿山出发，很难找到两个条件

10、完全相同的矿井，但是局部系统却存在这样那样的相似性。（5）优化环境的多样性，影响矿井通风系统选择的因素很多，主要有:开拓方式、煤层赋存条件、地质条件等等，而这些因素与通风系统的关系很难表达成确切的函数表达形式，而且有些因素具有模糊性、不完备性，导致优化指标也会有很大的差异。1.9 矿井通风系统改造与网络优化的基本要求由于矿井地质条件、开拓、开采方式不同，生产发展阶段的不同，各矿井通风系统的不同，因而各矿井通风系统网络优化的内容也不尽相同，解决问题的方式和途径也就不尽相同，难有统一的模式。尽管如此，对各种矿井通风系统网络优化却有一般的要求:（1）要求通风能力应和矿井生产能力相适应。（2）技术上合

11、理可靠，有一个风量充足、风流稳定的通风系统;以最少的投资，较少的工程量与材料消耗，获得最好的经济效益。（3）根据本地区、本单位的财力、物力，尽可能采用先进技术和设备;抗灾能力强，能在灾害发生时使灾情不扩大，使之减少到最小范围。第 2 章 小红沟煤矿拟定矿井通风系统2.1 选择矿井通风系统的基本原则和要求拟定矿井通风系统的总原则是：投产较快、安全可靠、技术经济指标合理、便于管理，并且必须符合现行规程和煤炭设计规程的有关规定，并应满足下列基本要求。矿井必须有完整的独立通风系统。每个矿井必须至少有2个能行人的通达地面的安全出口，每个出口之间的距离不得少于30m。风井位置要在洪水位标高以上（大中型矿井

12、考虑百年一遇、小型矿井50年一遇），进风井口须避免污染空气进入，距有害气体源的地点不得小于500m。箕斗提升井一般不应兼做进风井或出风井。所有矿井都要采用机械通风，主要通风机必须安装在地面。采用分区式（多台主要通风机）通风时，为了保证联合运转的稳定性，总进风道的断面不宜过小，尽可能减少公共风路得风阻。进、回风井之间和主要进、回风巷之间的每个联络巷中，必须砌筑永久性风墙;需要使用的联络巷，必须安设2道连锁的正向风门和2道反向风门。尽可能降低通风阻力。尽可能避免设置大量风桥和风门或采用容易引起大量漏风的通风系统。井下爆炸材料库必须有单独的进风流，回风必须引进矿井主要回风道。2.2 选择矿井通风系统

13、的方法依据矿井通风设计的条件，提出多个技术上可行的方案。先进行技术比较，然后选择23个技术上可行，且符合安全要求的方案进行经济比较，将最优方案确定为设计方案。矿井通风系统应具有较强的抗灾能力，当井下一旦发生灾害性事故后，所确定的通风系统能将灾害控制在最小范围，并能保证一天二十四小时不停地给井下供风。当井下发生事故时，能快速注入新鲜空气，使之井下的通风正常顺畅，并能迅速恢复生产。第 3 章 计算和分配矿井总风量 3.1 矿井风量的计算原则矿井需风量按下列要求分别计算，并取其中最大值。(1)按井下同时工作的最多人数计算，供风量不得少于。(2)按采煤、掘井、硐室及其他用风地点实际需风量总和进行计算。

14、 3.2 矿井风量的计算方法3.2.1 按井下同时工作的最多人数计算=41201.15=552 式中 N井下同时工作的最多人数，人； 4每人每分钟供风标准， K矿井通风系数，包括矿井内部漏风和分配不均匀等因素。采用压入式和中央并列式通风时，可取1.201.25；采用中央分列式或混合式通风时，可取1.151.20；采用对角式或区域式通风时，可取1.101.15。3.2.2 按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算（1）采煤工作面需风量的计算采煤工作面的需风量应按下列因素分别计算，并取其中最大值。4个掘井工作面=1个采煤工作面1个备用工作面=0.5个采煤工作面 按瓦斯（二氧化碳）涌出量 式中采煤工作面

15、瓦斯（二氧化碳）绝对涌出量， 采煤工作面因瓦斯（二氧化碳）涌出量不均匀的备用风量系数,该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比，通常，机采工作面可取1.21.6；炮采工作面可取1.42.0；水采工作面可取2.03.0。 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的要求。采煤工作面空气温度与风速对应表表3-1采煤工作面进风流气温采煤工作面风速/ m150.3-0.515-180.5-0.818-200.8-1.020-231.0-1.523-261.5-1.8采煤工作面需风量计算 =6013.72.21.2=586 式

16、中-采煤工作面适宜风速，-采煤工作面平均有效断面，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算， -采煤工作面长度风量系数，按表选取表3-2采煤工作面长度风量系数表采煤工作面长度/m工作面长度风量系数500.850-800.980-1201.0120-1501.1150-1801.21801.30-1.40按炸药使用量计算 =2530=750式中 25每使用1炸药的供风量， 采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，按工作人员数量计算 =426=104式中4每人每分钟应供给的最低风量， 采煤工作面同时工作的最多人数，人。按风速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采

17、煤工作面有串联通风时，按其中一个最大需风量计算。备用工作面亦按上述要求，并满足瓦斯（二氧化碳）、风流温度和风速等规定计算需风量，且不得低于其回采时需风量的50。通风系统的技术特征入下图：表3-3（2）掘进工作面需风量煤巷、半煤岩巷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。 按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算 式中 掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量， 掘进工作面因瓦斯涌出量不均匀的备用风量系数，即掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量与平均绝对瓦斯涌出量之比，通常，机掘工作面取1.52.0；炮掘工作面取1.82.0 按炸药使用量计算 式中 25-使用1kg炸药的供风量， 掘进工作面一次爆破所用的最大

18、炸药量，kg 按局部通风机吸风量计算=式中 掘进工作面局部通风机额定风量， I掘进工作面同时运转的局部通风机台数，台；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 表3-4 风机型号额定风量/（）JBT-51（5.5kw）150JBT-52（11kw）200JBT-61（14kw）250JBT_62（28kw）300 按工作人员数量计算式中 掘进工作面同时工作的最多人数，人。 按风速进行验算岩巷掘进工作面得风量应满足：煤巷、半煤岩巷掘进工作面的风量应满足：式中 掘进工作面巷道过风断面积，（3）硐室需风量各自独立通风的硐室供风量，应根据不同的硐室进行计算。 井下爆炸材料库按库内空气

19、每小时更换4次计算：式中 V爆破材料库总容积， 充电硐室按其回风流中氢气浓度小于0.5计算：式中 充电硐室在充电时产生的氢气量，通常充电硐室的供风量不得小于100 机电硐室按硐室中运行的机电设备发热量计算： 式中 机电硐室中运转的电动机（变压器）总功率（按全年中最大值计算），KW 机电硐室发热系数，可依据实测由机电硐室内机械设备运转时的实际发热量转换为相当于电器设备容量做无用功的系数确定，也可按表-4选取 空气密度，一般取=1.2空气的定压比热，一般可取=1机电硐室进、回风流的温度差，3600热功当量，表3-6机电硐室名称发热系数（）空气压缩机房0.150.23水泵房0.010.04变电所、绞

20、车房0.020.04采区小型机电硐室，可按经验值确定风量。确定为80（4）其他巷道需风量计算 井下其他巷道需风量，应根据巷道的瓦斯（二氧化碳）涌出量和风速分别计算，并取其中的最大值。 =（2763+4456+280）4=145.2（5）矿井总风量计算矿井总进风量应按采煤、掘进、独立通风硐室及其他地点实际需风量的综合计算。 =(2763+4456+280+145.2）1.15=4341.48式中 -采煤工作面、备用工作面需风量之和，-掘进工作面需风量之和，-独立通风硐室需风量之和，其他用风地点需风量之和， 矿井通风系数，当采用压入式或中央并列式通风时，K=1.21.25;当采用中央分列式或混合式

21、通风时，K=1.151.20；当采用对角式或区域式通风时K=1.101.15.3.3 矿井总风量的分配矿井下面有许多的硐室和相互交错的巷道，因此在进行通风机的选型时，要先预知各个地方的风量分配。3.3.1 分配原则既要保证安全生产需要，又要符合规程要求。矿井总风量确定后，分配到各用风地点的风量，应不得低于其计算的需风量；所有巷道都应分配一定量的风量；分配后的风量，硬保证井下各处瓦斯及有害气体浓度,风速等满足规程的各项要求。3.3.2 分配的方法首先按照采取分布图，对各采煤工作面，掘进工作面，独立回风硐室按其需风量配给风量，余下的风量按采区产量，采掘工作面数目，硐室数目等分配到各采区，在按一定比

22、例分配到其他用风地点，用以维护巷道和保证行人安全。风量分配后，应对井下各通风巷道的风速进行验算，使其符合规程对风速的要求。第 4 章 计算矿井通风总阻力4.1 矿井通风总阻力的计算原则如果矿井服务年限不长（1020年），选择达到设计产量后通风容易和困难两个时期分别计算其通风阻力；若矿井服务年限较长（3050年），只计算前1525年左右通风容易和困难两个时期的通风阻力。通风容易和通风困难两个时期总阻力的计算，应沿着这两个时期的最大通风阻力风路，分别计算各段井巷的通风阻力，然后累加起来，作为这两个时期的矿井通风总阻力。矿井通风总阻力一般不超过3000Pa（特大型矿井除外）。矿井井巷的局部阻力，新建

23、矿井（包括扩建矿井独立通风的扩建区）宜按井巷摩擦阻力的10%计算，扩建矿井宜按井巷摩擦阻力的15%计算。4.2 矿井通风总阻力的计算方法沿矿井通风容易和通风困难两个时期通风阻力最大的风路，分别用下式计算各段井巷的摩擦阻力： 值可从表中查得将各段井巷的摩擦阻力累加后并乘以考虑局部阻力的系数即为两个时期的井巷通风总阻力。即： =1.10 2516.2=2767.8pa =1.12246.7=2471.37pa用下式可计算两个时期的矿井总风阻和总等积孔 表4-2通风方式一般矿井高瓦斯矿井突出矿井自燃矿井高温矿井中央并列式73331中央边界式77753对角式99975分区式99997混合式99999矿

24、井防灾设备、设施与技术措施评分标准见表3-3表4-3 矿井防灾设备、设施与技术措施评分标准等级各设备设施与技术措施情况评分分值各设备、设施与技术措施完善可靠9各设备、设施与技术措施比较完善可靠7各设备、设施与技术措施基本完善可靠5各设备、设施与技术措施不太完善可靠3各设备、设施与技术措施不完善且不可靠1第 5 章 选择矿井通风设备5.1 选择矿井通风设备的基本要求矿井每个装备主要通风机的风井，均要在地面装设两套同等能力的通风设备，其中一套工作，一套备用，交替工作。选择的通风设备应能满足第一开采水平各个时期的工况变化，并使通风机设备长期高效运行。当工况变化较大时，应根据矿井分期时间及节能情况，分

25、期选择电动机。通风机能力应留有一定余量。轴流式通风机在最大设计负压和风量时，叶轮叶片的运转角度应比允许范围小5度;离心式通风机的选型设计转速不宜大于允许最高转速的90。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。5.2 主要通风机的选择（1）计算通风机的风量主要通风机风量可用下式计算 =式中矿井总风量， K外部漏风系数，回风井兼作升降人员时取1.20（2）计算通风机的风压通风机全风压，的作用，克服矿井通风系统的总阻力，风硐阻力以及扩散器出口动能损失。 =+ 风硐阻力一般取200 通常离心式风机提供的大多是全压曲线，而轴流式通风机提供的大

26、多是静压曲线。因此，对抽出式通风矿井： 离心式通风机： 容易时期 =2471.37+200+ 困难时=2767.8+200+轴流式通风机：容易时期 =2471.3+200=2671.3困难时期 =2678.8+200=2878.8对于压入式通风矿井，式中的应该为出风井的出口动压(3)选择通风机根据计算的矿井通风容易时期通风机的，(或)和困难时期的通风机的，（），在通风机的个体特性图表上选择合适的主要通风机。根据通风机个体特性图表选用轴流式风机，型号为BDNO.26型通风机。5.3 选择电动机（1） 计算通风机输入功率通风机输入功率需按通风容易时期和困难时期分别进行计算的 KW KW式中通风机静

27、压效率，分别为矿井通风容易时期和困难时期通风机的输入功率（2）选择电动机当0.6时，可选一台电动机，其功率为： KW式中电动机容量备用系数，=1.11.2 电动机效率，=0.920.94（大型电机取较高值）传动效率，电动机与通风机直联时=1电动机功率为311.7KW,宜选用异步电动机。第 6 章 小结在我国的能源结构中，煤炭占有特别重要的地位，占总能源消耗的73.%4，是我国工业可持续发展的重要保障。而且随着社会经济的发展，对煤炭的需求量会不断增长，但是另一方面各种煤矿重特大安全事故发生率却居高不下，且近年来有不断上升的势头，给国家财产和煤矿职工的生命安全带来巨大的损失。而这些煤矿安全事故又多

28、与矿井通风没有做好有关。因此，降低煤矿安全事故率，确保煤矿安全生产，搞好矿井通风工作及进一步搞好矿井通风研究，是摆在我们面前迫切需要解决的问题。本文通过对小红沟煤矿通风系统性能的评定，通过本文的研究得出以下主要结论:1、认识的发展是随社会的发展而不断深入的，各个学科的发展也是一样，本文运用现代系统理论知识对通风系统的概念进行了进一步的认识，在通风系统概念中引入了现代系统理论的观点。2、开展矿井通风系统的有关课题必须与矿井生产现场保持密切的配合，最好应有矿井现场技术人员的配合与参与，通过对整个矿井做详尽的测定和通风调查，在此基础上才能保证所作的矿井通风系统改造与优化方案具有实用性。否则，将脱离矿

29、井的实际，毫无适用性。致谢在论文完成之际，我的大学生活也即将结束。在一踏进校门班主任老师给我们上的第一节课是做人、做事、做学问。三年来他给予我的教诲使我终身受益，我将铭记这些淳淳的教诲。也正是秉承他的那句话三年来一步一步走好了自己的人生之路，使我在做人、做事方面进步很大，这些都是源于我所有老师的教导和同学的帮助。在这里我要对所有帮助过我以及给我很好建议的人给以最诚挚的感谢。我特别感谢我的论文指导老师老师，刚开始做论文我都不知道怎么着手，老师告诉我怎么写注意什么等等，再次让我感到她那严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风。您的行为和教诲改善了我的思考方式，为日后的工作和进一步的学习打下了坚实的基础，

30、这些都使我受益匪浅，再次表示真诚的感谢。我要感谢小红沟煤矿。在那实习的那几个月，我学到了许多课本上无法学到的东西，也让我认识和了解矿井通风系统，使我这次论文有了好的素材。也感谢在一起工作的师傅们，谢谢他们给我的帮助。通过此次论文，我学到了很多知识，跨越了传统方式下的教与学的体制束缚，在论文的写作过程中，通过查资料和搜集有关文献，培养了自学和动手能力。在论文的写作过程中也让我学会了不管做什么事情不管遇到任何问题都要通过正确的途径去解决，要有耐心和毅力，不要放弃，只要坚持下去就会找到思路去解决问题的。总之，此论文顺利完成让老师费心了，老师您辛苦了谢谢您老师。同时也要感谢我所有的任课老师。并衷心祝福

31、各位老师在今后的日子里工作顺利、身体健康、万事如意、祝愿大家的生活和工作永远快乐和幸福。致谢 参考文献1施式亮.中国煤矿的通风现状与发展.东北煤炭技术NO.41995.8:2一.6 2方裕璋，杨立兴.矿井通风系统技术改造.煤炭l:业出版社.1994.6，第一版:81一83. 3瓦斯通风防火灭火安全研究所.煤矿一安全生产的基础一矿井通风.煤矿全.2003. 4谭允祯.矿井通风系统管理技术理论.煤炭一业出版社1998.7第一版:卜.3 5陈开岩，王省身，赵以惠等.矿井通风安全理论与技术.中国矿业人学出版社. 6吴中立.矿井通风与安全.中国矿业大学出版社.1989.6第一版:221一223. 7宋凯成.浅析生产矿井通风系统技术改造及应用.煤炭技术.2003.Vol.22No.21. 8朱银昌，候贤文.煤矿安全.煤炭工业出版社.1995.7第一版:51一53. 9谭允祯.矿井通风系统管理技术理论.1998.7第一版:98一9.9 10方裕璋.矿井通风技术改造.煤炭工业出版社.1994.6，第一版:48一4.9 11赵以蕙.矿井通风与空气调节.中国矿业大学出版社.1990.12，第一版:67一6.9