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煤矿矿井通风设计

字号+ 作者:admin 来源:未知 2010-05-26 10:20 我要评论( )

煤矿矿井通风设计 一、矿井通风设计的内容与要求 1、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。 2、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

煤矿矿井通风设计

    一、矿井通风设计的内容与要求

    1、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。
    2、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。
    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)箕斗提升井或装有胶带输送机的井筒不应兼作进风井,如果兼作回风井使用,必须采取措施,满足安全的要求。
4)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。
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。
6)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。
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。
2、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。
三、矿井风量计算
 (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
(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4m3
(2)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——i个采煤工作面需要风量,m3/min

      Qgwi——  i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量,m3/min
      kgwi——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=1.2~1.6 炮采工作面取kgwi=1.4~2.0,水采工作面取kgwi=2.0~3.0
  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  vwii个采煤工作面的风速,按其进风流温度从表中取;m/s,
       Swii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——i 个工作面的长度系数。
    3)按使用炸药量计算:

 式中 25——每使用1kg炸药的供风量,m3/min
      ——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——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:
 2、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。

 (1)按瓦斯涌出量计算:
                                                
    式中  Qhi——i个掘进工作面的需风量,m3/min
     Qghi——i个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量;m3/min
   kghi——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1.5~2.0

  2)按炸药量计算
                                                
 式中  25——使用1kg炸药的供风量,m3/min;
      Ahi——i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量,kg
 3)按局部通风机吸风量计算

 


 式中    ——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1.2~1.3;进风巷道中无瓦斯涌出时取1.2,有瓦斯涌出时取1.3
 (4)按工作人员数量计算

 


式中 nhi——i个掘进工作面同时工作的最多人数,人。
(5)按风速进行验算
      按最小风速验算,各个岩巷掘进工作面最小风量:

                                     
      各个煤巷或半煤岩巷掘进工作面的最小风量;

文本框:

 


文本框:

        按最高风速验算,各个掘进工作面的最大风量:
式中  shi——i个掘进工作面巷道的净断面积,m2
 3、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:
   (1)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:
文本框:  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
      θ——机电硐室的发热系数,
ρ——空气密度,一般取1.25kg/m3
cp——空气的定压比热,一般可取1KJ/kgk
Δt——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
         Qri=60~80                        m3/min
      2)爆破材料库
           Qri=4*V/60                 
       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
             Qri=200*qrhi  
         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
文本框:

    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1.15~1.25
四、矿井通风总阻力计算
    () 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。
    在主要通风机的服务年限内,随着采煤工作面及采区接替的变化,通风系统的总阻力也将因之变化。当根据风量和巷道参数直接判定最大总阻力路线时,可按该路线的阻力计算矿井总阻力;当不能直接判定时,应选几条可能是最大的路线进行计算比较,然后定出该时期的矿井总阻力。
   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。
   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    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
    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
文本框:

 


    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
   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;
    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“-”
    3、初选通风机
   根据计算的矿井通风容易时期通风机的QfHsdmin(Htdmin)和矿井通风困难通风机的QfHsdmax(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QfHsdmin(Htdmin)QfHsdmax(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
文本框:  文本框:

      用静压特性曲线时
文本框:
     用全压特性曲线时
    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 、η、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。
   6、电动机选择
    (1)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  ,Nmax  
文本框:

 


    (2)、电动机的台数及种类
文本框:  文本框:

    Nmin0.6Nmax时,可选一台电动机,电动机功率为:
     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。ηe:电机效率,ηtr:传动效率。
     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。
    吨煤通风成本主要包括下列费用:
     1、电费(W1
           吨煤的通风电费为主要通风机年耗电费及井下辅助通风机、局部通风机电费之和除以年产量,可用如下公式计算:

文本框:

      E——主要通风机年耗电量,        D——电价,元/KWh

      T——矿井年产量,吨;                 ηv——变压器效率,可取0.95
       EA——局部通风机和辅助通风机的年耗电量;
        ηw——电缆输电效率
         2、设备折旧费
        3、材料消耗费用
        4、通风工作人员工资费用
        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。
        6、采每吨煤的通风仪表的购置费和维修费用。

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