矿井通风与安全课件《通风部分》通风设计.ppt

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1、自我介绍自我介绍n郭玉森郭玉森n龙岩学院副教授龙岩学院副教授n从事专业：矿井通风与安全从事专业：矿井通风与安全n资源工程学院副院长资源工程学院副院长n龙岩学院安培中心副主任龙岩学院安培中心副主任n联系方式：联系方式：n手手 机：机：n办公室：办公室：059727937132/20/20231郭玉森 副教授通风设计部分要求：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）。2/20/20232郭玉森 副教授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

2、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。2/20/20233郭玉森 副教授2/20/20234郭玉森 副教授指北针绘制：2/20/20235郭玉森 副教授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 、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

3、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。、矿井通风设计的要求、矿井通风设计的要求 将将足足够够的的新新鲜鲜空空气气有有效效地地送送到到井井下下工工作作场场所所，保保证证生生产产和和良良好好的的劳动条件；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

4、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。2/20/20236郭玉森 副教授二、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)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。4

5、)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。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)5)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。6)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。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。2/20/20237郭玉森 副教授、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

6、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。较后确定矿井通风系统。2/20/20238郭玉森 副教授三、矿井风量计算三、矿井风量计算(分别计算两时期的风量）分别计算两时期的风量）（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。（）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（）

7、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；（）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 采采 煤煤 工工 作作 面面 的的 风风 量量 应应 该该 按按 下下 列列 因因 素素 分分 别别 计计 算算，取取 其其 最最 大大 值值。(1)(1)按瓦斯涌出量计算按瓦斯涌出量计算：式式 中中：Q Qw w i i第第 i i 个个 采采 煤煤 工工 作作 面面 需需 要要 风风 量量，m m3 3/m m i

8、 i n n Q Qgwigwi第第 i i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m m3 3/min/min k kgwigwi第第i i个个采采煤煤工工作作面面因因瓦瓦斯斯涌涌出出不不均均匀匀的的备备用用风风量量系系数数，通通常常机机采采工工作作面面取取k kgwigwi=1.21.6=1.21.6 炮炮采采工工作作面面取取k kgwigwi=1.42.0,=1.42.0,水水采采工工作作面面取取k kgwigwi=2.03.0=2.03.02/20/20239郭玉森 副教授（2 2）按工作面进风流温度计算）按工作面进风流温度计算：采采煤煤工工作作面面应应有有良良好好的的

9、气气候候条条件件。其其进进风风流流温温度度可可根根据据风风流流温温度度预预测方法进行计算。其气温与风速应符合表中的要求：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：采煤工作面的需要风量按下式计算：式中式中 v vwiwi第第i i个采煤工作面的风速，按其进风流温度从表中取；个采煤工作面的风速，按其进风流温度从表中取；m/s,m/s,S Swiwi第第i i个个采采煤煤工工作作面面有有效效通通风风断断面面，取取最最大大和和最最小小控控顶顶时时有有效效断面的平均值，断面的平均值，m m2 2 ；k kwiwi第第i i 个工作面的长度系数。个工作面的长度系数。2/

10、20/202310郭玉森 副教授3 3）按使用炸药量计算：）按使用炸药量计算：式中式中 25 25每使用每使用1kg1kg炸药的供风量，炸药的供风量，m m3 3/min/min；第第i i个采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，个采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，kgkg。4 4）按工作人员数量计算按工作人员数量计算：式中式中 4 4每人每分钟应供给的最低风量，每人每分钟应供给的最低风量，m m3 3/min/min n nwiwi第第i i 个采煤工作面同时工作的最多人数个采煤工作面同时工作的最多人数,个。个。5)5)按风速进行验算按风速进行验算 按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：按

11、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：按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：2/20/202311郭玉森 副教授、掘进工作面需风量的计算：、掘进工作面需风量的计算：煤煤巷巷、半半煤煤岩岩和和岩岩巷巷掘掘进进工工作作面面的的风风量量，应应按按下下列列因因素素分分别别计计算算，取取其最大值。其最大值。（）按瓦斯涌出量计算：（）按瓦斯涌出量计算：式中式中 Q Qhihi第第i i个掘进工作面的需风量，个掘进工作面的需风量，m m3 3/min/min Q Qghighi第第i i个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量；个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量；m m3 3/min

12、/min k kghighi第第i i个个掘掘进进工工作作面面的的瓦瓦斯斯涌涌出出不不均均匀匀和和备备用用风风量量系系数数。一般可取一般可取1.52.01.52.0。（2 2）按炸药量计算）按炸药量计算 式中式中 25 25使用使用1kg1kg炸药的供风量，炸药的供风量，m m3 3/min;/min;A Ahihi第第i i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kgkg2/20/202312郭玉森 副教授（3 3）按局部通风机吸风量计算）按局部通风机吸风量计算式中式中 第第i i个掘进工件面同时运转的局部通风机额定风量的和。个掘进工件面同时运转的局部通风

13、机额定风量的和。k khfihfi为为防防止止局局部部通通风风机机吸吸循循环环风风的的风风量量备备用用系系数数，一一般般取取1.21.31.21.3；进风巷道中无瓦斯涌出时取；进风巷道中无瓦斯涌出时取1.21.2，有瓦斯涌出时取，有瓦斯涌出时取1.31.3（）按工作人员数量计算）按工作人员数量计算式中式中 n nhihi第第i i个掘进工作面同时工作的最多人数，人。个掘进工作面同时工作的最多人数，人。（）按风速进行验算（）按风速进行验算 按最小风速验算，岩巷掘进面最小风量：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；各个煤巷或半煤岩巷掘进面的最小风量；按最高风速验算

14、，掘进面的最大风量：按最高风速验算，掘进面的最大风量：式中式中 s shihi第第i i个掘进工作面巷道的净断面积，个掘进工作面巷道的净断面积，m m2 22/20/202313郭玉森 副教授、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

15、（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 2/20/202314郭玉森 副教授（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

16、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QQwlwl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；QQhlhl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

17、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。2/20/202315郭玉森 副教授四、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2940Pa2940Pa。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，扩扩建建矿矿井宜按井巷摩擦阻力的井宜按井巷摩擦

18、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，用力，用h hm m表示。表示。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风机所服务的系统分别计算。通风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

19、系系统统总总阻阻力力最最大大时时亦称为亦称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。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。2/20/202316郭玉森 副教授计算方法：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，然后分别累计得出容易和困难时期的总摩擦阻力累计得出容易和困难时期的总摩擦阻力 h hf1 f1 和和 h hf2f2。通风容易时期总

20、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：h hf f 按下式计算：按下式计算：式中式中2/20/202317郭玉森 副教授五、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、矿井必须装设两套同等能力的主通风设备，其中一套作备用。、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 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，并并使使通通风风设备长期高效率运行。设备长期高效率运行。3 3、

21、风机能力应留有一定的余量。、风机能力应留有一定的余量。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同，但井深但井深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。（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；

22、箕斗井兼作 回砚用时取回砚用时取1.151.15；回风回升降人员时取；回风回升降人员时取1.21.2。2/20/202318郭玉森 副教授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；(20mmH(20mmH2 2O)O)h hvdvd 扩散器出

23、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“+”“+”；自然风压与通风机负压作用反向时取；自然风压与通风机负压作用反向时取“-”“-”。（取。（取15mmH15mmH2 2O)O)2/20/202319郭玉森 副教授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

24、风风机机特特性性曲曲线线上上，选选出出满足矿井通风要求的通风机。满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。据通风机的工作阻力，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

25、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：2/20/202320郭玉森 副教授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。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。Q(m3/s)H(Pa)

26、(Hmin,Qfmin)(Hmax,Qfmax)RmaxRminMmaxMmin2/20/202321郭玉森 副教授 6 6、电动机选择、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（）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的输入功率N Nminmin ，max max 。或或（）、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，电动机功率为：时，可选一台电动机，电动机功率为：当当N Nminmin0.6N0.6Nmaxmax时，选二台电动机，其功率分别为：时，选二台电动机，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，trtr：传动效率。：传动效率。2/20/202322郭玉森 副教授