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2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,1,自我介绍,郭玉森 龙岩学院副教授 从事专业:矿井通风与安全 资源工程学院副院长 龙岩学院安培中心副主任 联系方式: 手 机: 办公室:05972793713,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,2,通风设计部分,要求:1、完成通风设计说明书一份 2、绘制困难时期、容易两时期通风系统图及网络图(可画在同一张)各一张(2号图纸)。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,3,通风系统图的主要内容:,1、绘制矿井主要巷道、硐室,并标注其名称 2、按图例标明风机和井下通风构筑物(栅栏、密闭、风门、风桥等)、风井和主要进风井的名称及井口坐标。风机应画出主要通风机的图形符号,并标明型号,电动机功率,风机台数等。 3、标明新鲜风流和污浊风流的方向、路线;标明主要巷道的风流方向、设置的测风站,并注明风量Q、断面S和风速V(用引出线在方框里表示)。 4、井下安装局扇的位置应标明上局扇的图形符号、型号及电动机功率。 5、标注采区名称。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,4,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,5,指北针绘制:,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,6,矿井通风设计 一、矿井通风设计的内容与要求 、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。 、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。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,7,二、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)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。 4)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。 5)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。 6)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。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,8,、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。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,9,三、矿井风量计算(分别计算两时期的风量) (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。 ()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4m3; ()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kgwi=1.21.6 炮采工作面取kgwi=1.42.0,水采工作面取kgwi=2.03.0,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,10,(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。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,11,3)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:,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,12,、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。 ()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,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,13,(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 ()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。 ()按风速进行验算 按最小风速验算,岩巷掘进面最小风量: 各个煤巷或半煤岩巷掘进面的最小风量; 按最高风速验算,掘进面的最大风量: 式中 shi第i个掘进工作面巷道的净断面积,m2,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,14,、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: ()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 机电硐室的发热系数, 空气密度,一般取1.25kg/m3 cp空气的定压比热,一般可取1KJ/kgk t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 m3/min,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,15,(2)爆破材料库 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 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。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,16,四、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。 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。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,17,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,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,18,五、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。,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,19,2、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;(20mmH2O) hvd 扩散器出口动能损失; 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“-”。(取15mmH2O),2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,20,3、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:,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,21,2)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 、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。,(Hmin,Qfmin),(Hmax,Qfmax),Rmax,Rmin,Mmax,Mmin,2021/5/27,矿井通风与安全通风部分通风设计,22,6、电动机选择 ()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 ,max 。 或 ()、电动机的台数及种类 当Nmin0.6Nmax时,可选一台电动机,电动机功率为: 当Nmin0.6Nmax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。e :电机效率,tr:传动效率。,
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