通风设计说明书

目录

第1章采区风量的计算

1.1 工作面的供风及工作面风量计算原则及要求

按照风量计算依据，由采、掘工作面、硐室和其他用风地点的实际最大需风量总和，再考虑一定的备用风量系数后，计算出采区总风量。

按照采区实际需要，供给适当的风量，是搞好采区通风的核心问题。既要保证质量、安全可靠又要经济合理，但因计算风量的因素较多，各个采区的情况又不尽一致，迄今仍分别用各种因素进行近似计算，然后选用其中最大值。对于新设计的采区，要参照条件相同的生产采区进行计算。投产后进行修正，对于生产的采区，也要根据情况的不断变化随时进行调整，务必使供给的风量符合我国《煤矿安全规程》中有关条文的规定。

1、采区需风量由采、掘工作面、硐室和其它用风地点的实际最大需风量的总和，再考虑一定的备用风量系数后，计算出采区总风量。

2、按该用风地点同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3。

3、按该用风地点风流中的瓦斯、二氧化碳和其它有害气体浓度、风速以及温度等都符合《煤矿安全规程》的有关规定分别计算，取其

最大值。

4、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%。

1.2 回采工作面风量的计算

回采工作面需风量应按照稀释和排放瓦斯、二氧化碳、炮烟及其它有害气体、粉尘，并使工作面有适宜的气温和风速，分别进行计算，然后取其中的最大值。回采工作面有串联通风时，应使每一个串联工作面空气中的有害气体、粉尘、气温和风速均符合《煤矿安全规程》要求。

高瓦斯工作面通常以按瓦斯算得的风量为最大。低瓦斯工作面供风主要考虑气候条件。高温工作面如果用通风方法不能使气温符合《煤矿安全规程》规定，则需采用制冷和空调设施。

1、按瓦斯(或二氧化碳)涌出量计算工作面风量

Q=100?gfi q?gfi k，m3/min

fi

式中，

k－工作面瓦斯（或二氧化碳）涌出量不均匀

gfi

系数。它是最大涌出量与平均涌出量之比，由实测统计

得到。对于机采工作面，

k为1.2~1.6。

gfi

q－工作面瓦斯或二氧化碳的绝对涌出量，

gfi

m3/min；根据实测统计的平均值或按经验数据取值；

相对q =2m 3/t ，工作面日产煤4132.23t,故

gfi q =2m 3/min ×4132.23t ／(24?60min)=5.73m 3

/min

fi Q =100?gfi q ?gfi k =100?5.73?1.4=802.2m 3/min 2 按人数计算

以N 表示回采面同时工作的最多人数，则回采面风量为：

4pi Q N ≥ ，m 3

/min 式中 4—每人每分钟应供给的最小风量，m 3/min 。

N=56人

4pi Q N ≥=4?56=224m 3

/min 3按工作面气温计算

60pi Q S υ=k ，m 3/min

式中 S ——按平均控顶距算得工作面平均断面积，m 2。

为使工作面有良好的气候，对应于不同的风温时，参照的风速如下表所示。

工作面气温与风速对照表 工作面气温，℃

工作面风速v ，m/s <15

15~18

18~20

0.3~0.5 0.5~0.8 0.8~1.0

20~23

23~26

1.0~1.5 1.5~1.8

采区工作面采用掩护式液压支架 S ＝3（M －0.3）；

其中M 为煤层开采厚度，m

工作面温度为20~23℃，故V=1.0m/s

60pi Q S υ==60?1.0?3×（2-0.3）X1.2=540m 3

/min 4 按炸药量计算88

25pi pi Q A = ，m 3

/min （7-2-4） 式中 25 ——以炸药量（kg ）为计算单位的供风标准，即每千克一级煤矿许用炸药需风量，m 3/(min ?kg)；（一级煤矿许用炸药系数为25；二、三级煤矿许用炸药系数为10。）

pi A ——第i 个回采面一次爆炸所用的最大炸药量，kg 。

25pi pi Q A ==25*24=600 m 3

/min 5、 按工作面风速计算

按最低风速0.5 m/s 计算，回采工作面最低风量为

Q fi ≥60×0.5S ，m 3/min

按最高风速4 m/s 计算，回采工作面最大风量为

Q fi ≥60×4S ，m 3/min

Q fi ≥60×0.5S =60×0.5×18.6=558(m 3/min)

Q fi ≤60×4S =60×4×18.6=4464(m 3/min)

综上，回采工作面实际所需要的风量为802.2 m 3/min 。

1.3 掘进工作面风量的计算

每个独立通风的掘进工作面实际所需要的风量，应按巷道断面、瓦斯或二氧化碳涌出量、炸药用量、局部通风机实际吸风量、人数和风速等规定要求分别进行计算，并必须取其中最大值。

1、 按瓦斯或二氧化碳涌出量计算

100ei pei ei Q q K =

式中ei Q —第i 个掘进面所需要的风量，m 3/min ；

100----按掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1%的换算系数；

pei q －该掘进面回风流中瓦斯的绝对涌出量，m 3

/min ；

（日掘进米数计算瓦斯的相对量；抽放矿井的瓦斯涌出量，应扣除瓦斯抽放量进行计算；

ei K －该掘进面瓦斯涌出不均匀系数，由实测统计得出，机掘一般

可取1.5~2.0。

相对q =2m 3/t ，日进米10米，断面面积6.52m ，煤容重1.35.

故日产煤105.3t,pei q =105.3/(24?60)?2=0.146m 3/min

100ei pei ei Q q K ==100?0.146 ?2=29.25m 3/min

2、 按炸药量计算

25ei ei Q A =，m 3/min 式中 ei A －第i 个掘进面一次爆破使用的最大炸药量，kg 。

一级煤矿许用炸药系数为25；二、三级煤矿许用炸药系数为10。

25ei ei Q A ==25*24=600，m 3

/min

2、按人数计算

4ei ei Q N =，m 3

/min 式中 ei N －第i 个掘进工作面同时工作的最多人数，人。

N=38人

4ei ei Q N ==4×38=152m 3/min

3、 掘进工作面风量验算

按风速进行验算

每个岩巷掘进面的风量不得小于

0.1560ei ei Q S ≥??，m 3

/min 式中 ei S －第i 个掘进工作面的断面，m 2；

每个煤巷或半煤岩巷掘进工作面的风量不得小于

0.2560ei ei Q S ≥??，m 3

/min 每个岩巷、煤巷或半煤岩巷掘进面的风量不得大于

460ei ei Q S ≤??

0.2560ei ei Q S ≥??=0.25×60×7.8=117m 3/min

460ei ei Q S ≤??=4×60×7.8=1872

用以上四种方法对采区内每个独立通风的掘进工作面进行计算，选择四种方法之中的最大值作为掘进工作面所需风量，将各个掘面风量累加即是采区内掘进工作面所需的总风量。

综上，掘进工作面实际所需要的风量为600 m 3/min 。

1.4 硐室风量的计算

采区只有变电所和绞车房两个硐室。

采区绞车房的wo Q ＝60~80 m 3/min ；采区变电所vc Q ＝60~80 m 3/min ；

都取80m 3/min.

1.5采区风量分配

采区所需总风量的计算

采区所需总风量(m Q )是采区内各用风地点所需风量之和，并乘以适

当系数。即

()m pi ei Bi Oi m Q Q Q Q Q K =+++?∑∑∑∑

式中 pi Q ∑——各回采工作面和备用工作面所需要的风量之和，

m 3/min ；

ei Q ∑——各掘进工作面所需要的风量之和，m 3/min ；

Bi Q ∑——各硐室所需风量之和，m 3/min ；

Oi Q ∑——除上述各用风点外，其他巷道风量之和，m 3/min ；

m K ——采区风量备用系数，包括采区漏风和配风不均匀等因素，

该值应从实测和统计中求得，一般可取为1.2~1.25。

()m pi ei Bi Oi m Q Q Q Q Q K =+++?∑∑∑∑=（802.2+802.2×

1/2+600+80+80）×1.2=2355.96m 3/min

新建矿井的风量分配是在算得的矿井总风量Q 中，减去独立回风的掘进风量b Q 和硐室风量c Q ，再按以下原则对剩余的风量re Q 进行大致

的分配；各个回采工作面的风量，按照与产量成正比的原则进行分配；各个备用工作面的风量，按照它在生产时所需风量的一半进行分配。

即：

()re b c Q Q Q Q =-+，m 3/min

式中：b Q ——所有独立回风的各个掘进工作面风量之和，m 3/min ；

c Q ——所有独立回风的各个硐室风量之和，m 3/min 。

()re b c Q Q Q Q =-+，m 3/min =1595.96m 3/min

剩余风量re Q 的分配方法是：先用下式计算回采工作面日产一吨煤所

需配给的风量q ，即：

)2//(a a re T T Q q '+=， ()3min m t d ?

式中：a T ——各个回采工作面的日产量之和，即：a a T t =∑，t/d ；

a t ——各个回采工作面的日产量，t/d ；

a T '——各个备用工作面的计划日产量之和，即：a a T t ''=∑，t/d ；

a t '——各个备用工作面计划日产量，t/d 。

)2//(a a re T T Q q '+==1595.96/(4132.23+4132.23×1/2)=0.257()3min m t d ?

分配给各个回采工作面的风量为：

a a Q qt ==0.257×4132.23=1061.98m 3/min

分配给各个备用工作面的风量为：

2a a Q qt ''==530.99m 3/min

第2章 采区总阻力的计算.

2.1 摩擦阻力的计算

（一）计算原则

在进行采区通风总阻力计算时，不要计算每一条巷道的通风阻力，只选择其中一条阻力最大的风路进行计算。一般，分别找出风流线路最长、风量较大的一条线路作为阻力最大的风路。如果通风系统复杂，直观上难以判断哪条风路阻力最大时，则需选择几条风路，通过计算比较选出其中最大值。

（二）计算方法

井巷的摩擦阻力：

h 阻＝RQ 2

式中：L 、U 、S ——分别为各井巷的长度、周长、净断面积(m,m,m 2)；

a ——摩擦阻力系数，可查阅《煤矿通风与安全》一书的附录；

Q —— 各井巷和硐室所通过的风量分配值，系根据前面所计算的各井巷硐室所需要的实际风量值再乘以 K 矿 (即考虑井巷的内部漏风

和配风不均匀等因素)后所求得风量值，m 3/s 。

1）采区内部通风阻力计算

f R =0.026×11.77×100÷8^3= 0.598 Ｎｓ2/m ?

h 阻=0.598×(1061.98÷60)^2=187.3 Pa

2）采区主要进回风段通风阻力计算

3S

LU R f α=

1.副井（1~2）：直径6.5m，井筒深度650m，砌碹支护，通过风量200m3/s；

α取400×10-4

Hf=α×LUQ2/L3 = 581.2 pa

运输大巷（1~5）：巷道断面形状为半圆，锚喷支护，巷道断面积为18m2，

其中：（2~3）段通过风量为110m3/s，巷道长度为450m，

Hf=α×LUQ2/L3 = 185.4pa

（3~4）段通过风量为80m3/s，巷道长度为550m，

Hf=α×LUQ2/L3 = 119.8pa

（4~5）段通过风量为60m3/s，巷道长度为500m

Hf=α×LUQ2/L3 = 61.3pa

回风石门（6~7）：巷道断面形状为半圆，U棚支护，巷道断面积为12m2，巷道长度为120m。

Hf=α×LUQ2/L3 =

4.回风大巷（7~8）：巷道断面形状为半圆，U棚支护，巷道断面积为14m2，巷道长度为550m，通过风量为90m3/s。

Hf=α×LUQ2/L3 = 426.4pa

5.回风井（8~9）：直径5.5m，井筒深度450m，砌碹支护，风量150m3/s。 Hf=α×LUQ2/L3 = 521.8pa

第3章掘进(局部)通风设计

根据开拓、开采巷道布置、掘进区域煤岩层的自然条件以及掘进工艺，确定合理的局部通风方法及其布置方式，选择风筒类型和直径，计算风筒出入口风量，计算风筒通风阻力，选择局部通风机等工作称之为局部通风系统设计。

3.1 掘进（局部）通风设计的原则

1、掘进（局部）通风系统的设计原则

局部通风是矿井通风系统的一个重要组成部分，其新风取自矿井主风流，其污风又排入矿井主风流。其设计原则可归纳如下：

(1) 矿井和采区通风系统设计应为局部通风创造条件；

(2) 局部通风系统要安全可靠、经济合理和技术先进；

(3) 尽量采用技术先进的低噪、高效型局部通风机；

(4) 压入式通风宜用柔性风筒，抽出式通风宜用带刚性骨架的可伸缩风筒或完全刚性的风筒。风筒材质应选择阻燃、抗静电型；

(5) 当一台风机不能满足通风要求时可考虑选用两台或多台风机联合运行。

2、掘进（局部）通风设计步骤

（1）确定局部通风系统，绘制掘进巷道局部通风系统布置图；（2）按通风方法和最大通风距离，选择风筒类型与直径；

（3）计算风机风量和风筒出口风量；

（4）按掘进巷道通风长度变化，分阶段计算局部通风系统总阻力；（5）按计算所得局部通风机设计风量和风压，选择局部通风机；（6）按矿井灾害特点，选择配套安全技术装备。

3.2 掘进通风方式的确定

主要通风机的工作方法有压入式、抽出式和压抽混合式三种，三种通风方法的优缺点比较见表2。

表2 三种通风方式的比较

通风方

式

适用条件及优缺点

抽出式

是当前通风方式中的主要形式,适应性较广泛,尤其对高瓦斯矿井,更有利于对瓦斯的管理,也适用于矿井走向长,开采面积大的矿井

优点:

①井下风流处于负压状态，一旦主扇因故停止运转时，井下风流的压力提高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全；

②漏风量小，通风管理较简单；

③与压入式比，不存在过渡到下水平时期通风系统和风量变化的困难;

缺点:

当地面有小窖塌陷区分布较广，并和采区相沟通的条件下，会把小窖积存的有害气体抽到井下，同时使通过主扇的一部分风流短路，总进风量和工作面有效风量都会减少

压入式

低瓦斯矿井的第一水平,矿井地面地形复杂高差起伏，无法在高山上设置通风机。总回风巷无法连通或维护困难的条件下

优缺点：

①压入式的优缺点与抽出式相反，能用一部分回风把把小窖塌陷区的有害气体带到地面；

②进风线路漏风大，管理困难；

③风阻大、风量调节困难；

④由第一水平的压入式过渡到深部水平的抽出式有一定困难；

⑤通风机使井下风流处于正压状态，当通风机停止运转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加

抽压混合式

可产生较大的通风压力，能适应大阻力矿井需要，但通风管理困难，一般新建矿井和高瓦斯矿井不宜采用，只是个别

用于老井延深或改建的低瓦斯矿井

通过对三种通风方法优缺点的比较，并结合本矿井的地质条件：倾角较小（平均33°）煤层瓦斯含量高，煤层埋藏深度大。设计确定该矿井采用抽出式通风。

3.3 风筒的选择

1、风筒的原则

选用风筒要与局部通风机选型一并考虑．其原则是：

（1）风筒直径能保证最大通风长度时，局部通风机供风量能满足工作面通风的要求；

（2）风筒直径主要取决于送风量及送风距离。送风量大，距离长，风筒直径应大一些，以降低风阻，减少漏风，节约通风电耗。此外，还应考虑巷道断面大小，使风筒不致影响运输和行人的安全。

2、风筒选择

我国煤矿的局部通风机通风，目前一般采用柔性风筒。风筒应根据通风距离和通过的风量来考虑。风筒内的风速一般以10m/s ～20m/s 为宜。为减少阻力，应尽可能采用较大直径的风筒。一般长度在1000m 以内的单巷掘进，可选直径为500mm 以下的风筒；长度在1000m 以上的单巷掘进，宜选用600mm 以上的大直径风筒。

3.4 局部风机工作风量的计算

局部扇风机工作面风量：

漏

掘效掘局P Q P Q Q -1== 式中：

局Q ——局部通风机工作风量，m 3

/min

掘Q ——掘进工作面的需风量，m 3/min 效P ——风筒的有效风量率，%

漏P ——风筒漏风率，%，《矿井通风与安全》选取百米漏风率0.6%，

则风筒的总有效漏风率为0.6%?13=7.8% min /75.650%

8.71600-13m P Q P Q Q =-===漏掘效掘局 3.5局部风机的选择

根据计算的通风机工作风压和工作风量，按课程指导书给的局部通风机表选区风机。选用FD2 NO6局部通风机，直径600mm ，风量285~465m 3/min ，风压5700~650pa ，效率83.2%，风筒直径600mm 。