1/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录第七章第七章 矿井通风系统与矿井通风系统与 通风设计通风设计2/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录第一节第一节 矿井通风系统矿井通风系统第二节第二节 采区通风系统采区通风系统第三节第三节 通风构筑物及漏风通风构筑物及漏风第四节第四节 矿井通风设计矿井通风设计3/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录1.上次课内容回顾上次课内容回顾 1)、上次课所讲的主要内容、上次课所讲的主要内容 1 1、局部通风方法、局部通风方法-压入式、抽出式、混合式、可控循环风，全风通风，压入式、抽出式、混合式、可控循环风，全风通风， 2 2、掘进工作面需风量计算、掘进工作面需风量计算-压入式、抽出式、混合式、按瓦斯、粉尘、压入式、抽出式、混合式、按瓦斯、粉尘、炸药等炸药等 3 3、局部通风装备、局部通风装备-风筒风筒- - 种类、阻力、漏风、安装；种类、阻力、漏风、安装； 4 4、局部通风机、局部通风机-性能、联合运行性能、联合运行 5 5、局部通风系统设计、局部通风系统设计-原则、步骤原则、步骤 6 6、掘进安全技术装备系列化、掘进安全技术装备系列化 2)、能解决的实际问题、能解决的实际问题 1)1)采用何种局部通风方法；采用何种局部通风方法； 2)2)局部通风选型设计；局部通风选型设计； 3)3)矿井局部风量调节、矿井总风量调节矿井局部风量调节、矿井总风量调节4/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录2 2、本章的重点：、本章的重点： 1 1、矿井通风系统、矿井通风系统-类型、适应条件、主要通风机工作方式类型、适应条件、主要通风机工作方式 、安装、安装地点、通风系统的选择地点、通风系统的选择 2 2、采区通风、采区通风-基本要求、进回风上山选择、采煤工作面通风系统基本要求、进回风上山选择、采煤工作面通风系统 3 3、通风构筑物及漏风、通风构筑物及漏风-风门、风桥、密闭、导风板；矿井漏风、风门、风桥、密闭、导风板；矿井漏风、漏风率、有效风量率、减少漏风措施漏风率、有效风量率、减少漏风措施 4 4、矿井通风设计、矿井通风设计-内容与要求、优选通风系统、矿井风量计算、内容与要求、优选通风系统、矿井风量计算、阻力计算、通风设备选择阻力计算、通风设备选择3 3、本章的难点：、本章的难点： 矿井通风设计矿井通风设计 4 4、本章的思考题、本章的思考题 1 1）局部工作地点需风量应如何计算？）局部工作地点需风量应如何计算？ 2 2）生产工作地点风量应如何计算？）生产工作地点风量应如何计算？ 3 3）在生产地点，适宜风速多少合适，其依据是什么？）在生产地点，适宜风速多少合适，其依据是什么？ 5/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录第一节第一节 矿井通风系统矿井通风系统 矿矿井井通通风风系系统统是是向向矿矿井井各各作作业业地地点点供供给给新新鲜鲜空空气气、排排出出污污浊浊空空气气的的通风网路、通风动力和通风控制设施的总称。通风网路、通风动力和通风控制设施的总称。一、矿井通风系统的类型及其适用条件一、矿井通风系统的类型及其适用条件 按按进进、回回井井在在井井田田内内的的位位置置不不同同，通通风风系系统统可可分分为为中中央央式式、对对角角式式、区域式及混合式。区域式及混合式。1 1、中央式、中央式 进进、回回风风井井均均位位于于井井田田走走向向中中央央。根根据据进进、回回风风井井的的相相对对位位置置，又又分分为为中央并列式中央并列式和和中央边界式中央边界式（中央分列式）。（中央分列式）。6/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录中央并列式中央并列式中央分列式中央分列式7/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录2 2、对角式、对角式 1 1）两翼对角式）两翼对角式 进进风风井井大大致致位位于于井井田田走走向向的的中中央央，两两个个回回风风井井位位于于井井田田边边界界的的两两翼翼（沿沿倾倾斜斜方方向向的的浅浅部部），称称为为两两翼翼对对角角式式，如如果果只只有有一一个个回回风风井井，且进、回风分别位于井田的两翼称为单翼对角式。且进、回风分别位于井田的两翼称为单翼对角式。2 2）分区对角式）分区对角式 进进风风井井位位于于井井田田走走向向的的中中央央，在在各各采采区区开开掘掘一一个个不不深深的的小小回回风风井井，无总回风巷。无总回风巷。8/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录两翼对角式两翼对角式分区对角式分区对角式9/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录3 3、区域式、区域式 在在井井田田的的每每一一个个生生产产区区域域开开凿凿进进、回回风风井井，分分别别构构成成独独立立的的通通风风系统。如图。系统。如图。4 4、混合式、混合式 由由上上述述诸诸种种方方式式混混合合组组成成。例例如如，中中央央分分列列与与两两翼翼对对角角混混合合式式，中央并列与两翼对角混合式等等。中央并列与两翼对角混合式等等。10/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录二、主要通风机的工作方式与安装地点二、主要通风机的工作方式与安装地点 主要通风机的工作方式有三种：主要通风机的工作方式有三种：抽出式、压入式、压抽混合式抽出式、压入式、压抽混合式。 1 1、 抽出式抽出式 主主要要通通风风机机安安装装在在回回风风井井口口，在在抽抽出出式式主主要要通通风风机机的的作作用用下下，整整个个矿矿井井通通风风系系统统处处在在低低于于当当地地大大气气压压力力的的负负压压状状态态。当当主主要要通通风风机机因因故故停停止止运运转转时时，井井下风流的压力提高，比较安全。下风流的压力提高，比较安全。11/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录2 2、压入式、压入式 主主要要通通风风机机安安设设在在入入风风井井口口，在在压压入入式式主主要要通通风风机机作作用用下下，整整个个矿矿井井通通风风系系统统处处在在高高于于当当地地大大气气压压的的正正压压状状态态。在在冒冒落落裂裂隙隙通通达达地地面面时时，压压入入式式通通风风矿矿井井采采区区的的有有害害气气体体通通过过塌塌陷陷区区向向外外漏漏出出。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力降低。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力降低。12/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录3 3、压抽混合式、压抽混合式 在在入入风风井井口口设设一一风风机机作作压压入入式式工工作作，回回风风井井口口设设一一风风机机作作抽抽出出式式工工作作。通通风风系系统统的的进进风风部部分分处处于于正正压压，回回风风部部分分处处于于负负压压，工工作作面面大大致致处处于于中中间间，其其正正压压或或负负压压均均不不大大，采采空空区区通通连连地地表表的的漏漏风风因而较小。其缺点是使用的通风机设备多，管理复杂。因而较小。其缺点是使用的通风机设备多，管理复杂。13/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录三、矿井通风系统的选择三、矿井通风系统的选择 根根据据矿矿井井设设计计生生产产能能力力、煤煤层层赋赋存存条条件件、表表土土层层厚厚度度、井井田田面面积积、地地温温、矿矿井井瓦瓦斯斯涌涌出出量量、煤煤层层自自燃燃倾倾向向性性等等条条件件，在在确确保保矿矿井井安安全全、兼兼顾顾中中、后后期期生生产产需需要要的的前前提提下下，通通过过对对多多种种个个可可行行的的矿矿井井通通风风系系统方案进行技术经济比较后确定。统方案进行技术经济比较后确定。 中中央央式式通通风风系系统统具具有有井井巷巷工工程程量量少少、初初期期投投资资省省的的优优点点。因因此此，矿井初期宜优先采用。矿井初期宜优先采用。 有有煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出危危险险的的矿矿井井、高高瓦瓦斯斯矿矿井井、煤煤层层易易自自燃燃的的矿矿井井及及有热害的矿井，应采用有热害的矿井，应采用对角式或分区对角式对角式或分区对角式通风；通风； 当当井井田田面面积积较较大大时时，初初期期可可采采用用中中央央通通风风，逐逐步步过过渡渡为为对对角角式式或或分区对角式分区对角式。 矿矿井井通通风风方方法法一一般般采采用用抽抽出出式式。当当地地形形复复杂杂、露露头头发发育育老老窑窑多多、采用多风井通风有利时，可采用压入式通风。采用多风井通风有利时，可采用压入式通风。14/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录第二节第二节 采区通风系统采区通风系统 采采区区通通风风系系统统是是矿矿井井通通风风系系统统的的主主要要组组成成单单元元, , 包包括括：采采区区进进风风、回回风风和和工工作面进、回风巷道组成的风路连接形式及采区内的风流控制设施作面进、回风巷道组成的风路连接形式及采区内的风流控制设施。一、采区通风系统的基本要求一、采区通风系统的基本要求1 1、每一个采区，、每一个采区， 都必须布置回风道，实行分区通风。都必须布置回风道，实行分区通风。2 2、采采煤煤和和掘掘进进工工作作面面应应独独立立通通风风系系统统。有有特特殊殊困困难难必必须须串串联联通通风风时时应应符符合合有有关关规定。规定。3 3、煤层倾角大于、煤层倾角大于1212的采煤工作面采用下行通风时，报矿总工程师批准，的采煤工作面采用下行通风时，报矿总工程师批准，4 4、采煤和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区或冒落区。、采煤和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区或冒落区。二、采区进风上山与回风上山的选择二、采区进风上山与回风上山的选择 上（下）山至少要有两条；对生产能力大的采区可有上（下）山至少要有两条；对生产能力大的采区可有3 3条或条或4 4条上山条上山。 1 1、轨道上山进风，运输机上山回风、轨道上山进风，运输机上山回风 2 2、运输机上山进风、轨道上山回风、运输机上山进风、轨道上山回风比比较较：轨轨道道上上山山进进风风，新新鲜鲜风风流流不不受受煤煤炭炭释释放放的的瓦瓦斯斯、煤煤尘尘污污染染及及放放热热影影响响，输输送送机机上上山山进进风风，运运输输过过程程中中所所释释放放的的瓦瓦斯斯，可可使使进进风风流流的的瓦瓦斯斯和和煤煤尘尘浓浓度度增增大大，影响工作面的安全卫生条件。影响工作面的安全卫生条件。串联通风，必须在进入被串联工作面的风流中装设甲烷断电仪，且瓦串联通风，必须在进入被串联工作面的风流中装设甲烷断电仪，且瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过斯和二氧化碳浓度都不得超过0.5%0.5%，其他有害气体浓度都应符合本规，其他有害气体浓度都应符合本规程第一百条的规定。程第一百条的规定。 15/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录三、采煤工作面上行风与下行风三、采煤工作面上行风与下行风 上上行行风风与与下下行行风风是是指指进进风风流流方方向向与与采采煤煤工工作作面面的的关关系系而而言言。当当采采煤煤工工作作面面进进风风巷巷道道水水平平低低于于回回风风巷巷时时，采采煤煤工工作作面面的的风风流流沿沿倾倾斜斜向向上上流流动动，称称上上行行通风通风，否则是否则是下行通风下行通风。优缺点优缺点： 、下下行行风风的的方方向向与与瓦瓦斯斯自自然然流流向向相相反反，二二者者易易于于混混合合且且不不易易出出现现瓦瓦斯斯分分层流动和局部积存的现象。层流动和局部积存的现象。 、上行风比下行风工作面的气温要高。、上行风比下行风工作面的气温要高。 、下行风比上行风所需要的机械风压要大；、下行风比上行风所需要的机械风压要大； 、下行风在起火地点瓦斯爆炸的可能性比上行风要大。、下行风在起火地点瓦斯爆炸的可能性比上行风要大。上行通风上行通风运煤方向运煤方向 新风新风 污风污风 下行通风下行通风运煤方向运煤方向 新风新风 污风污风 16/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录17/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录四、工作面通风系统四、工作面通风系统1 1、U U型与型与Z Z型通风系统型通风系统 2 2、Y Y型、型、W W型及双型及双Z Z型通风系统型通风系统 3 3、H H型通风系统型通风系统18/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录第三节第三节 通风构筑物及漏风通风构筑物及漏风 矿矿井井通通风风系系统统网网路路中中适适当当位位置置安安设设的的隔隔断断、引引导导和和控控制制风风流流的的设设施施和和装装置置，以保证风流按生产需要流动。这些设施和装置，统称为以保证风流按生产需要流动。这些设施和装置，统称为通风构筑物通风构筑物。一、通风构筑物一、通风构筑物 分分为为两两大大类类：一一类类是是通通过过风风流流的的通通风风构构筑筑物物，如如主主要要通通风风机机风风硐硐、反反风风装装置置、风风桥桥、导导风风板板和和调调节节风风窗窗；另另一一类类是是隔隔断断风风流流的的通通风风构构筑筑物物，如如井井口口密密闭闭、挡挡风墙、风帘和风门等风墙、风帘和风门等 。 1 1、风风门门 按按设设地地点点：在在通通风风系系统统中中既既要要隔隔断断风风流流又又要要行行人人或或通通车车的的地地方方应应设设立立风风门门。在在行行人人或或通通车车不不多多的的地地方方，可可构构筑筑普普通通风风门门。而而在在行行人人通通车车比比较较频频繁的主要运输道上，则应构筑自动风门。繁的主要运输道上，则应构筑自动风门。风门表示方式风门表示方式调节风门表示方式调节风门表示方式19/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录设置风门的要求：设置风门的要求： （1 1）每每组组风风门门不不少少于于两两道道，通通车车风风门门间间距距不不小小于于一一列列车车长长度度，行行人人风风门门间间距距不不小小于于5m5m。入入排排风风巷巷道道之之间间要要需需设设风风门门处处同同时时设设反反向向风风门门，其其数数量不少于两道；量不少于两道； （2 2）风风门门能能自自动动关关闭闭；通通车车风风门门实实现现自自动动化化，矿矿井井总总回回风风和和采采区区回回风风系统的风门要装有闭锁装置；风门不能同时敞开（包括反风门）；系统的风门要装有闭锁装置；风门不能同时敞开（包括反风门）； （3 3）门门框框要要包包边边沿沿口口，有有垫垫衬衬，四四周周接接触触严严密密，门门扇扇平平整整不不漏漏风风，门门扇与门框不歪扭。门轴与门框要向关门方向倾斜扇与门框不歪扭。门轴与门框要向关门方向倾斜8080至至8585； （4 4）风门墙垛要用不燃材料建筑，厚度不小于）风门墙垛要用不燃材料建筑，厚度不小于0.5m0.5m，严密不漏风；严密不漏风； 墙墙垛垛周周边边要要掏掏槽槽，见见硬硬顶顶、硬硬帮帮与与煤煤岩岩接接实实。墙墙垛垛平平整整，无无裂裂缝缝、重重缝和空缝；缝和空缝； （5 5）风风门门水水沟沟要要设设反反水水池池或或挡挡风风帘帘，通通车车风风门门要要设设底底坎坎，电电管管路路孔孔要要堵严；风门前后各堵严；风门前后各5m5m内巷道支护良好，无杂物、积水、淤泥。内巷道支护良好，无杂物、积水、淤泥。20/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录2 2、风桥、风桥 当当通通风风系系统统中中进进风风道道与与回回风风道道需需水水平平交交叉叉时时，为为使使进进风风与与回回风风互互相隔开需要构筑风桥。按其结构不同可分为三种。相隔开需要构筑风桥。按其结构不同可分为三种。1 1）绕道式风桥）绕道式风桥 开凿在岩石里，最坚固耐用，漏风少。开凿在岩石里，最坚固耐用，漏风少。2 2）混凝土风桥）混凝土风桥 结构紧凑，比较坚固。结构紧凑，比较坚固。3 3）铁筒风桥）铁筒风桥 可在次要风路中使用。可在次要风路中使用。21/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录3 3、密闭、密闭 密密闭闭是是隔隔断断风风流流的的构构筑筑物物。设设置置在在需需隔隔断断风风流流、也也不不需需要要通通车车行行人人的的巷巷道道中中。密闭的结构随服务年限的不同而分为密闭的结构随服务年限的不同而分为两类两类： 1 1）临时密闭临时密闭，常用木板、木段等修筑，并用黄泥、石灰抹面。，常用木板、木段等修筑，并用黄泥、石灰抹面。 2 2）永久密闭永久密闭，常用料石、砖、水泥等不燃性材料修筑。，常用料石、砖、水泥等不燃性材料修筑。4 4、导风板、导风板应用以下几种导风板。应用以下几种导风板。 1 1）引风导风板）引风导风板 ； 2 2）降阻导风板；）降阻导风板； 3 3）汇流导风板）汇流导风板 放水孔注浆孔观察孔表示方式22/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录二、漏风及有效风量二、漏风及有效风量1 1、矿井漏风及其危害性、矿井漏风及其危害性 有效风量有效风量：矿井中流至各用风地点，起到：矿井中流至各用风地点，起到通风作用通风作用的风量。的风量。 漏漏风风：未未经经用用风风地地点点而而经经过过采采空空区区、地地表表塌塌陷陷区区、通通风风构构筑筑物物和和煤柱裂隙等通道煤柱裂隙等通道直接流（渗）入回风道或排出地表的风量直接流（渗）入回风道或排出地表的风量。 漏漏风风的的危危害害：使使工工作作面面和和用用风风地地点点的的有有效效风风量量减减少少，气气候候和和卫卫生生条件恶化，增加无益的电能消耗，并可导致煤炭自燃等事故。条件恶化，增加无益的电能消耗，并可导致煤炭自燃等事故。 减少漏风、提高有效风量是通风管理部门的基本任务。减少漏风、提高有效风量是通风管理部门的基本任务。23/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录2 2、漏风的分类及原因、漏风的分类及原因1 1）漏风的分类）漏风的分类 矿矿井井漏漏风风按按其其地地点点可可分分为为：（1 1）外外部部漏漏风风（或或称称井井口口漏漏风风）泛泛指指地地表表附附近近如如箕箕斗斗井井井井口口，地地面面主主通通风风机机附附近近的的井井口口、防防爆爆盖盖、反反风风门门、调调节节闸闸门门等等处处的的漏漏风风。（2 2）内内部部漏漏风风（或或称称井井下下漏漏风风）是是指指井井下下各各种通风构筑物种通风构筑物的漏风、采空区以及碎裂的煤柱的漏风。的漏风、采空区以及碎裂的煤柱的漏风。2 2）漏风的原因）漏风的原因 当当有有漏漏风风通通路路存存在在，并并在在其其两两端端有有压压差差时时，就就可可产产生生漏漏风风。漏漏风风风流通过孔隙的流态，视孔隙情况和漏风大小而异。风流通过孔隙的流态，视孔隙情况和漏风大小而异。24/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录3 3、矿井漏风率及有效风量率、矿井漏风率及有效风量率1 1）矿井有效风量矿井有效风量Q Qe e 是指风流通过井下是指风流通过井下各工作地点实际风量总和各工作地点实际风量总和。2 2）矿矿井井有有效效风风量量率率： 矿矿井井有有效效风风量量率率是是矿矿井井有有效效风风量量Q Qe e与与各各台台主主要要通风机风量总和通风机风量总和之比。矿井有效风量率应之比。矿井有效风量率应不低于不低于85%85%。3 3）矿井外部漏风量矿井外部漏风量 指直接由主要通风机装置及其风井附近地表漏失的风量总和。指直接由主要通风机装置及其风井附近地表漏失的风量总和。可可用各台主要通风机风量的总和减去矿井总回（或进）风量。用各台主要通风机风量的总和减去矿井总回（或进）风量。4 4）矿井外部漏风率矿井外部漏风率 指矿井外部漏风量指矿井外部漏风量Q QL L与各台主要通风机风量总和之比。与各台主要通风机风量总和之比。 矿矿井井主主要要通通风风机机装装置置外外部部漏漏风风率率无无提提升升设设备备时时不不得得超超过过5 5，有有提提升设备时升设备时不得超过不得超过1515。25/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录4 4、减少漏风、提高有效风量、减少漏风、提高有效风量 (1)(1)外外部部漏漏风风：漏漏风风风风量量与与漏漏风风通通道道两两端端的的压压差差成成正正比比，和和漏漏风风风风阻阻的的大大小小成成反反比比。应应增增加加地地面面主主要要通通风风机机的的风风硐硐、反反风风道道及及附附近近的的风风门门的的气气密性，以减少漏风。密性，以减少漏风。 (2)(2)内部漏风：内部漏风： 、采用中央并列式通风系统中时进、回风井保持一定距离防止井筒、采用中央并列式通风系统中时进、回风井保持一定距离防止井筒漏风；漏风； 、进回风巷间的岩柱和煤柱要保持足够的尺寸，防止被压裂而漏风，、进回风巷间的岩柱和煤柱要保持足够的尺寸，防止被压裂而漏风，进、回间应尽量减少联络巷，必须设置两道以上的高质量的风门及两道进、回间应尽量减少联络巷，必须设置两道以上的高质量的风门及两道反向风门；反向风门； 、提高构筑物的质量，防止漏风，加强通风构筑物的严密性是防止、提高构筑物的质量，防止漏风，加强通风构筑物的严密性是防止矿井漏风的基本措施；矿井漏风的基本措施； 、采空区要注浆、洒浆、洒水等，可提高压实程度，减少漏风；、采空区要注浆、洒浆、洒水等，可提高压实程度，减少漏风； 、利用箕斗中回风时，井底煤仓要有一定煤量，防止漏风；、利用箕斗中回风时，井底煤仓要有一定煤量，防止漏风； 、采空区和不用的风眼及时封闭。、采空区和不用的风眼及时封闭。 26/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录第四节第四节 矿井通风设计矿井通风设计一、矿井通风设计的内容与要求一、矿井通风设计的内容与要求 其基本任务是建立一个其基本任务是建立一个安全可靠、技术先进和经济合理安全可靠、技术先进和经济合理的矿井通风系的矿井通风系统。统。 矿井通风设计一般分为两个时期，即矿井通风设计一般分为两个时期，即基建时期与生产时期基建时期与生产时期，分别进行，分别进行设计。设计。 1 1、基建时期的通风：、基建时期的通风：多采用局扇通风，当进、回风井贯通后，主要多采用局扇通风，当进、回风井贯通后，主要通风机安装完毕后，可采用全风压通风。通风机安装完毕后，可采用全风压通风。 2 2、矿井生产时期的通风：、矿井生产时期的通风：指矿井正常投产后，全矿井开拓、采煤、指矿井正常投产后，全矿井开拓、采煤、准备及其他井巷的通风。准备及其他井巷的通风。矿井服务年限不长时（矿井服务年限不长时（15152020年）只做一次设年）只做一次设计计，初期为容易时期，后期为困难时期，根据这两个时期选择通风设备。，初期为容易时期，后期为困难时期，根据这两个时期选择通风设备。 矿井服务年限较长时，可分两期或更多设计，一般为第一水平为第一矿井服务年限较长时，可分两期或更多设计，一般为第一水平为第一期，对根据该时期的通风容易和困难时期来选择通风设备。第二期的通期，对根据该时期的通风容易和困难时期来选择通风设备。第二期的通风设计一般只做原则上规划。风设计一般只做原则上规划。27/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录3 3、矿井通风设计的要求、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；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；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；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；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。通风系统的基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。4 4、矿井通风设计的内容、矿井通风设计的内容 确定矿井通风系统；确定矿井通风系统； 矿井风量计算和风量分配；矿井风量计算和风量分配； 矿井通风阻力计算；矿井通风阻力计算； 选择通风设备；选择通风设备； 概算矿井通风费用；概算矿井通风费用； 特殊的矿井还要进行矿井空气温度调节的计算。特殊的矿井还要进行矿井空气温度调节的计算。28/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录二、优选矿井通风系统二、优选矿井通风系统 1 1、矿井通风系统的要求、矿井通风系统的要求 1)1)每一矿井必须有完整的独立通风系统。每一矿井必须有完整的独立通风系统。 2)2)进进风风井井囗囗应应按按全全年年风风向向频频率率，必必须须布布置置在在不不受受粉粉尘尘、煤煤尘尘、灰灰尘尘、有害气体和高温气体侵入的地方。有害气体和高温气体侵入的地方。 3)3)箕箕斗斗提提升升井井或或装装有有胶胶带带输输送送机机的的井井筒筒不不应应兼兼作作进进风风井井，如如果果兼兼作作回风井使用，必须采取措施，满足安全的要求。回风井使用，必须采取措施，满足安全的要求。 4)4)多多风风机机通通风风系系统统，在在满满足足风风量量按按需需分分配配的的前前提提下下，各各主主要要通通风风机机的工作风压应接近。的工作风压应接近。 5)5)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。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。 6)6)井井下下爆爆破破材材料料库库必必须须有有单单独独的的新新鲜鲜风风流流，回回风风风风流流必必须须直直接接引引入入矿井的总回风巷或主要回风巷中。矿井的总回风巷或主要回风巷中。 7)7)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。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。29/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录、确定矿井通风系统、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。确定矿井通风系统。30/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录三、矿井风量计算三、矿井风量计算（一）、矿井风量计算原则（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。矿井需风量，按下列要求分别计算，并必须采取其中最大值。 (1)(1)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4m4m3 3； (2)(2)按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。( (二）矿井需风量的计算二）矿井需风量的计算1 1、采煤工作面需风量的计算、采煤工作面需风量的计算 每个回采工作面实际需要风量，应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆每个回采工作面实际需要风量，应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值。行计算，然后取其中最大值。 31/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录 (1)(1)、低瓦斯矿井的采煤工作面、低瓦斯矿井的采煤工作面按按气象条件或瓦斯涌出量气象条件或瓦斯涌出量（用瓦（用瓦斯涌出量计算，采用高瓦斯计算公式）确定需要风量，其计算公式斯涌出量计算，采用高瓦斯计算公式）确定需要风量，其计算公式为：为： Q Q采采=Q=Q基本基本KK采高采高KK采面长采面长KK温温 式中式中: : Q Q采采采煤工作面需要风量，采煤工作面需要风量，m m3 3/min/min；Q Q基本基本不同采煤方式工作面所需的基本风量，不同采煤方式工作面所需的基本风量，m m3 3/min/min。Q Q基本基本工作面控顶距工作面控顶距工作面实际采高工作面实际采高工作面有效断面工作面有效断面70%70%适宜风速（不小于适宜风速（不小于1m/s1m/s）；）；K K采高采高回采工作面采高调整系数（见下表）；回采工作面采高调整系数（见下表）；K K采面长采面长回采工作面长度调整系数（见下表）；回采工作面长度调整系数（见下表）；K K温温回采工作面温度调整系数（见下表）。回采工作面温度调整系数（见下表）。 32/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录K采高采高回采工作面采高调整系数回采工作面采高调整系数采采 高高200长度调整系数长度调整系数(K长长)1.01.01.31.31.533/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录K温温回采工作面温度与对应风速调整系数回采工作面温度与对应风速调整系数回采工作面空气温度（回采工作面空气温度（）采煤工作面风速（采煤工作面风速（m/sm/s）配风调整系数配风调整系数K温温 18 4N 4N （m m3 3/min/min） 每千克炸药供风每千克炸药供风25m25m3 3/min/min： Q Q采采25A 25A （m3/minm3/min）式中：式中： NN工作面最多人数，工作面最多人数， AA一次爆破炸药最大用量，一次爆破炸药最大用量，KgKg。37/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录 (5)(5)、按风速进行验算、按风速进行验算： 15SQ15SQ采采240S 4N 4N （m m3 3/min/min） 每千克炸药供风每千克炸药供风25m25m3 3/min/min： Q Q采采25A 25A （m3/minm3/min）式中：式中： NN工作面最多人数，工作面最多人数， AA一次爆破炸药最大用量，一次爆破炸药最大用量，KgKg。 (4)(4)、按风速进行验算、按风速进行验算: :岩巷掘进最低风量，岩巷掘进最低风量， Q Q岩掘岩掘9S9S掘掘 （ m m3 3/min/min）煤巷掘进最低风量，煤巷掘进最低风量， Q Q煤掘煤掘15S15S掘掘 （m m3 3/min/min）岩煤巷道最高风量，岩煤巷道最高风量， Q Q掘掘240S240S掘掘 （m m3 3/min/min）41/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录、硐室需风量计算、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：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（）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：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：式中式中 Q Qriri第个机电硐室的需风量，第个机电硐室的需风量，m m3 3/min/min 机电硐室中运转的电动机（变压器）总功率，机电硐室中运转的电动机（变压器）总功率，KWKW 机电硐室的发热系数，机电硐室的发热系数，空气密度，一般取空气密度，一般取1.25kg/m1.25kg/m3 3c cp p空气的定压比热，一般可取空气的定压比热，一般可取1KJ/kgk1KJ/kgktt机电硐室进、回风流的温度差，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采区变电所及变电硐室，可按经验值确定需风量 m m3 3/min/min 42/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录（2 2）爆破材料库）爆破材料库 式中式中 v v库房空积，库房空积，m m3 3（3 3）充电硐室充电硐室 按其回风流中氢气浓度小于按其回风流中氢气浓度小于0.5%0.5%计算计算 式中式中 q qrhirhi第个充电硐室在充电时产生的氢气量，第个充电硐室在充电时产生的氢气量，m m3 3/min/min5 5、矿井总风量计算矿井总风量计算 矿矿井井的的总总进进风风量量，应应按按采采煤煤、掘掘进进、硐硐室室及及其其他他地地点点实实际际需需要要风风量的总和量的总和: : 式中式中Q Qwlwl采煤工作面和备用工作面所需风量之和，采煤工作面和备用工作面所需风量之和，m m3 3/min/min； Q Qhlhl掘进工作面所需风量之和，掘进工作面所需风量之和，m m3 3/min/min； Q Qrlrl硐室所需风量之和，硐室所需风量之和，m m3 3/min/min； k km m矿矿井井通通风风系系统统（包包括括矿矿井井内内部部漏漏风风和和配配风风不不均均匀匀等等因因素素）备用系数，宜取备用系数，宜取1.151.251.151.25。43/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录四、矿井通风总阻力计算四、矿井通风总阻力计算( (一一) ) 矿井通风总阻力计算原则矿井通风总阻力计算原则1 1、矿井通风设的总阻力，不应超过、矿井通风设的总阻力，不应超过3000Pa3000Pa。2 2、矿矿井井井井巷巷的的局局部部阻阻力力，新新建建矿矿井井按按井井巷巷摩摩擦擦阻阻力力的的10%10%计计算算，扩扩建建矿矿井井宜宜按井巷摩擦阻力的按井巷摩擦阻力的15%15%计算。计算。（二）矿井通风总阻力计算（二）矿井通风总阻力计算 矿矿井井通通风风总总阻阻力力：风风流流由由进进风风井井口口起起，到到回回风风井井口口止止，沿沿一一条条通通路路（风风流流路路线线）各各个个分分支支的的摩摩擦擦阻阻力力和和局局部部阻阻力力的的总总和和，简简称称矿矿井井总总阻阻力力，用用h hm m表表示。示。 对对于于矿矿井井有有两两台台或或多多台台风风主主要要通通风风机机工工作作，矿矿井井通通风风阻阻力力按按每每台台主主要要通通风风机所服务的系统分别计算。机所服务的系统分别计算。 矿矿井井通通风风系系统统总总阻阻力力最最小小时时称称通通风风容容易易时时期期。通通风风系系统统总总阻阻力力最最大大时时亦亦称称为为通风困难时期通风困难时期。 对对于于通通风风困困难难和和容容易易时时期期，要要分分别别画画出出通通风风系系统统图图。按按照照采采掘掘工工作作面面及及硐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。室的需要分配风量，再由各段风路的阻力计算矿井总阻力。44/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录计算方法：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沿着风流总阻力最大路线，依次计算各段摩擦阻力h hf f，然后分别累然后分别累计得出容易和困难时期的总摩擦阻力计得出容易和困难时期的总摩擦阻力 h hf1 f1 和和 h hf2f2。 h hf f 按下式计算：按下式计算： 通风容易时期总阻力通风容易时期总阻力 ： 通风困难时期总阻力：通风困难时期总阻力：45/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录五、矿井通风设备的选择五、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。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（一）矿井通风设备的要求： 1 1、矿矿井井必必须须装装设设两两套套同同等等能能力力( (同同型型号号) )的的主主要要通通风风设设备备，其其中中一一套作备用。套作备用。 2 2、选选择择通通风风设设备备应应满满足足第第一一开开采采水水平平各各个个时时期期工工况况变变化化，并并使使通通风设备长期高效率运行。风设备长期高效率运行。 3 3、风风机机能能力力应应留留有有一一定定的的余余量量，轴轴流流式式其其叶叶片片安安装装角角度度要要比比允允许许角度小角度小55，离心式的转速不大于最高允许转速的，离心式的转速不大于最高允许转速的90%90%。 4 4、进进、出出风风井井井井口口的的高高差差在在150m150m以以上上，或或进进、出出风风井井井井口口标标高高相相同，但井深同，但井深400m400m以上时，宜计算矿井的自然风压。以上时，宜计算矿井的自然风压。46/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录（二）主要通风机的选择（二）主要通风机的选择 1 1、计算通风机风量、计算通风机风量Q Qf f式中：式中： Q Qf f主要通风机的工作风量，主要通风机的工作风量，m m3 3/s/s; ; Q Qm m矿井需风量，矿井需风量，m m3 3/s/s； k k漏风损失系数，风井不提升用时取漏风损失系数，风井不提升用时取1.11.1；箕斗井兼作回风用；箕斗井兼作回风用时取时取1.151.15；回风回升降人员时取；回风回升降人员时取1.21.2。47/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录2 2、计算通风机风压、计算通风机风压 离心式通风机（提供的大多是全压曲线）：离心式通风机（提供的大多是全压曲线）： 容易时期容易时期 困难时期困难时期 轴流式通风机（提供的大多是静压曲线）：轴流式通风机（提供的大多是静压曲线）： 容易时期容易时期 困难时期困难时期 h hm m通风系统的总阻力；通风系统的总阻力； h hd d通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力；通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力； h hvdvd 扩散器出口动能损失；扩散器出口动能损失； N 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，当自然风压与通风机风压作用相同时取“+”+”；自然风；自然风压与通风机负压作用反向时取压与通风机负压作用反向时取“-”-”。48/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录3 3、初选通风机、初选通风机 根根据据计计算算的的矿矿井井通通风风容容易易时时期期通通风风机机的的Q Qf f、H Hsdminsdmin( (或或H Htdmintdmin) )和和矿矿井井通通风风困困难难通通风风机机的的Q Qf f、H Hsdmaxsdmax( (或或H Htdmaxtdmax) )在在通通风风机机特特性性曲曲线线上上，选选出出满满足矿井通风要求的通风机。足矿井通风要求的通风机。4 4、求通风机的实际工况点、求通风机的实际工况点 因为根据因为根据Q Qf f、H Hsdminsdmin( (或或H Htdmitdmin n) )和和Q Qf f、H Hsdmaxsdmax( (或或H Htdmaxtdmax) )确定的工况点，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。通风机的工作阻力，确定其实际工况点。步骤步骤： 1 1）计算通风机的工作风阻）计算通风机的工作风阻 用静压特性曲线时用静压特性曲线时： 用全压特性曲线时：用全压特性曲线时：49/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录2 2）确定通风机的实际工况点）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。即为实际工况点。Q(m3/s)H (Pa)(Hmin,Qfmin)(Hmax,Qfmax)RmaxRminMmaxMmin50/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录5 5、确定通风的型号和转速、确定通风的型号和转速 根据通风机的工况参数（根据通风机的工况参数（Q Qf f 、H Hsdsd 、N N）对初选的通风机进）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。行技术、经济和安全性比较，最后确定通风机的型号和转速。6 6、电动机选择、电动机选择 (1)(1)、通风机的输入功率、通风机的输入功率按通风容易和困难时期，分别计算风所按通风容易和困难时期，分别计算风所需的输入功率需的输入功率N Nminmin ，max max 。 或或51/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录 (2)(2)、电动机的台数及种类、电动机的台数及种类 当当N Nminmin0.6N0.6Nmaxmax时，可选一台电动机时，可选一台电动机，电动机功率为：，电动机功率为： 当当N Nminmin0.6N0.6Nmaxmax时，选二台电动机时，选二台电动机，其功率分别为：，其功率分别为： 初期：初期： 后期按选一台电机公式计算。后期按选一台电机公式计算。 e e ：电机效率电机效率(0.9 (0.9 0.94)0.94)，trtr：传动效率传动效率( (直联时取直联时取1 1，皮，皮带传动取带传动取0.95)0.95)，k ke e：电动机容量备用系数，：电动机容量备用系数，(1.1 (1.1 1.21.2间间) )。 电动机功率在电动机功率在400400500kw500kw以上时，宜选用同步电动机以上时，宜选用同步电动机。其优点是。其优点是在低负荷运转时，可用来改善电网功率因数，使矿井经济用电，缺在低负荷运转时，可用来改善电网功率因数，使矿井经济用电，缺点是这种电动机的购置和安装费用较高。点是这种电动机的购置和安装费用较高。52/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录六、概算矿井通风费用六、概算矿井通风费用 吨煤通风成本是通风设计和管理的重要经济指标。吨煤通风成本是通风设计和管理的重要经济指标。 吨煤通风成本主要包括下列费用：吨煤通风成本主要包括下列费用： 1 1、电费（、电费（W W1 1） 2 2、设备折旧费、设备折旧费 3 3、材料消耗费用、材料消耗费用 4 4、通风工作人员工资费用、通风工作人员工资费用 5 5、专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费折算至吨煤的费用。、专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费折算至吨煤的费用。 6 6、采每吨煤的通风仪表的购置费和维修费用。、采每吨煤的通风仪表的购置费和维修费用。 53/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录六、概算矿井通风费用六、概算矿井通风费用 吨煤通风成本是通风设计和管理的重要经济指标。吨煤通风成本是通风设计和管理的重要经济指标。 吨煤通风成本主要包括下列费用：吨煤通风成本主要包括下列费用：1 1、电费（、电费（W W1 1） 吨吨煤煤的的通通风风电电费费为为主主要要通通风风机机年年耗耗电电费费及及井井下下辅辅助助通通风风机机、局局部部通通风风机电费之和除以年产量，可用如下公式计算：机电费之和除以年产量，可用如下公式计算：矿井仅选一台电机时：矿井仅选一台电机时：矿井选两台电机时：矿井选两台电机时： EE主要通风机年耗电量，主要通风机年耗电量， DD电价，元电价，元/KWh/KWh； TT矿井年产量，吨；矿井年产量，吨； v v变压器效率，可取变压器效率，可取0.950.95； E EA A局部通风机和辅助通风机的年耗电量；局部通风机和辅助通风机的年耗电量；w w电缆输电效率电缆输电效率54/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录本章小结本章小结1 1、本章的主要内容、本章的主要内容瓦斯概念、煤层瓦斯赋存与含量、矿井瓦斯涌出、瓦斯喷出与突出、瓦斯爆炸瓦斯概念、煤层瓦斯赋存与含量、矿井瓦斯涌出、瓦斯喷出与突出、瓦斯爆炸与预防、瓦斯抽放与预防、瓦斯抽放本章的难点：本章的难点： 瓦斯含量的概念和影响因素、瓦斯涌出量的概念和影响因素煤与瓦斯突出瓦瓦斯含量的概念和影响因素、瓦斯涌出量的概念和影响因素煤与瓦斯突出瓦斯爆炸及其预防斯爆炸及其预防教学难点：教学难点： 突出机理影响瓦斯爆炸浓度的参数瓦斯含量及瓦斯涌出量的影响因素突出机理影响瓦斯爆炸浓度的参数瓦斯含量及瓦斯涌出量的影响因素 。 2 2、重点、重点 通风构筑物，漏风，漏风率，有效风量率的计算，矿井通风设计、主要通风通风构筑物，漏风，漏风率，有效风量率的计算，矿井通风设计、主要通风机选型。机选型。 3 3、难点、难点 矿井通风系统设计矿井通风系统设计55/60河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风系统及设计通风系统及设计目录4 4、解决的实际问题、解决的实际问题 1)1)进行矿井通风系统比较；进行矿井通风系统比较； 2)2)采区进、回风上、下山的选择；采区进、回风上、下山的选择； 3)3)工作面上、下行风的选择；工作面上、下行风的选择； 4)4)工作面通风系统的选择；工作面通风系统的选择； 5)5)矿井有效风量率的计算及有控制；矿井有效风量率的计算及有控制； 6)6)矿井通风系统设计。矿井通风系统设计。5 5、下章课所讲内容、下章课所讲内容 矿井空气调节概论矿井空气调节概论6 6、作业、作业 1 1、2 2、3 3、4 4、5 5