安全工程专升本毕业设计指导书
河南理工大学平顶山函授站
安全工程专业
毕业设计指导书
平顶山工业职业技术学院
成人教育学院
2014.2
毕业设计指导书
一、毕业设计目的和任务
1.毕业设计目的
安全工程专业毕业设计，是知识与实践相融合的一个重要教学环节，是一次全面体现知识应用能力的设计。其目的是通过毕业设计，让学生把所学习的专业理论知识与生产实际结合起来，达到“学有所用、用有所学、学用结合”的目的。
2.毕业设计任务和设计题目
根据实习矿井和实习岗位的具体情况，完成下列设计题目之一。
对于新建矿井：
（1）××矿井通风系统设计
（2）××矿井××采区通风系统设计；附矿井灾害防治专题设计（如矿井瓦斯防治、矿井自燃火灾防治等）
对于生产矿井：
（1）××矿井通风系统改造
（2）××矿井××采区通风系统设计；附矿井灾害防治专题设计（如矿井瓦斯防治、矿井自燃火灾防治等）
二、毕业设计的基本要求
1.根据岗位工作和毕业实习期间收集的有关资料，结合现场生产条件进行设计（即真题实作）。
2.毕业设计（论文）说明书分章、节编写，打印或手写均可，小四号仿宋体字。除附图和附表外，必须使用蓝色或黑色笔书写。
3.毕业设计（论文）说明书的正文、附图和附表统一用阿拉伯数字编页码。说明书文字应简练，一般不少于2.5万字。
4.毕业设计（论文）说明书中引用的公式和参考资料，应在文字的右上方注明参考文献的序号。并在说明书的最后编列出参考文献和参考书目的名称、出版时间、出版社名、作者名、参考页码等。
5.毕业设计（论文）说明书中的附图和附表必须符合制图标准，必须有名称和说明。
6.毕业设计（论文）说明书应附有前言。包括：毕业设计目的、任务和意义；毕业设计的背景；毕业设计的感受和建议。
7.毕业设计（论文）说明书应编有目录，写明章节、标题和页码。
8.设计图纸的数量应根据毕业设计课题内容确定。必须使用制图统一规定标准的图纸，图面布置应整齐、均匀、整洁、美观。图纸的比例、字体、字母及图型符号等可参考有关通风安全的设计资料。
三、毕业设计内容
毕业设计由设计（论文）说明书和设计图纸两部分组成。设计（论文）说明书应包括毕业设计各个部分的叙述和计算；设计（论文）说明书的章节，应按设计大纲的要求编写。
设计原则：
1.保证矿井安全生产和良好的工作条件；
2.通风系统简单，风流稳定，易于管理；
3.发生事故时，风流容易控制，人员便于撤出；
4.通风的基建投资和运营费用省。
第一章矿井基本概况
1．井田概况：井田开拓和开采规模；矿井生产能力与生产采区基本概况。
2．煤层地质概况：煤层赋存情况；地质构造情况等。
3．矿井瓦斯概况：矿井瓦斯赋存的状况；矿井瓦斯涌出形式和涌出量。
4、水文概况：矿井或采区正常用水情况，最大用水量。
5．煤尘概况：煤尘爆炸危险性，煤尘爆炸指数。
6．煤炭自燃概况：煤炭自燃倾向性和自然发火期。
7．矿井通风概况：目前矿井主要通风系统的基本情况及通风主要参数。
第二章矿井通风系统设计的可行性论证
1、矿井通风系统优化（设计）背景
（1）矿井目前生产情况及发展前景分析；
（2）矿井通风设备及通风能力分析；
（3）延伸水平或新建采区所需风量预测分析。
（4）井巷布置及支护情况分析（表1）；
表1井巷断面积、长度和支护情况
2．矿井通风系统优化设计方案确定的基本原则
（1）根据矿井或采区设计生产能力、瓦斯涌出量、煤层赋存条件、煤炭自发火情况、地温及生产发展需要等因素，拟定多个技术上可行方案进行论证比较，优化确定出技术性可靠经济合理的通风系统设计方案。
（2）优化设计的通风系统方案应具备较强的抗灾能力，能将灾害控制在最小的范围内，并能迅速恢复正常生产。
矿井通风系统设计参数计算
第三章
一、矿井通风系统的选择确定
（1）矿井主要扇风机工作方法的选择确定。（2）
矿井进风井与出风井布置方式的选择确定。（3）
矿井通风网络形式的选择确定。（4）采区通风
系统形式的选择确定。（5）掘进通风法的选择
确定。
二、矿井风量计算
1、矿井总风量计算
1）按井下同时工作最人数计算风量Q
Q 总 = 4 N K ，m /min
式中：N —井下同时工作最人数，人；
K —风量备用系数，中央并列是通风系统 K=1.45；中央分列或对
角式通风系统 K=1.35。
2）按井下同时使用最大炸药量计算 Q
Q 总=25A ，m /min
3）按沼气和二氧化碳涌出量计算 Q （1）低瓦斯矿井
Q 总
=Tq′K，m /min 式中： T —矿井平均日产量，t/日；
q′—吨煤需风量，取 q′=1~1.25；
K —风量备用系数，见表 2，K=K 1×K 4×K 5×K 6
（2）高瓦斯矿井
Q
总
=0.0926TqK ，m /min 式中： T —矿井平均日产量，t/日; q —相对瓦斯涌出量，m 3 /t ；
K —风量备用系数，见表 2，K=K 2×K 3×K 4×K 5
表 2 风量备用系数 2、采煤工作面需风量的计算
1） 按瓦斯涌出量计算风量 Q
采
3 3 33
Q采=100×Q W×K W，m/min
式采煤工作面进风流温度/ C采煤工作面风速/m·s－1中：Q W
—采煤绝对瓦量，
＜15
15~18
18~20
20~23
23~26
采煤工作面长度/m
＜15
50~80
80~120
120~150
150~180
＞180
0.3~0.5
0.5~0.8
0.8~1.0
1.0~1.5
1.5~1.8
采煤工作面长度风量系数
K
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.30~1.40
i
工作面
斯涌出
m/min；
K W—采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，一般机采面
K W =1.2～1.6；炮采面K W=1.4～2.0。
2）按进风流温度计算风量Q采
Q采=
60×υi
×S i×K i，m/min
式中：υi
—采煤工作面风速，m/s，可根据表3选取；
S i—采煤工作面有效通风面积，m；
K i—采煤工作面的长度风量系数，可根据表4选。
表3采煤工作面空气温度与风速对应表
表4采煤工作面长度风量表
3）按风速验算风量
（1）按《规程》规定的最低允许风速验算各个采煤工作面最小风量
Q采≥60×0.25×
S
i
（2）按《规程》规定的最高允许风速验算各个采煤工作面最大量
Q采≥60×4×S i
3．掘进工作面需风量的计算
1）按瓦斯涌出量计算风量Q掘
Q掘=100×Q W×K W，m/min
式中：
Q
W
3
o
3
3
2
3
3
—掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m/min；
K W —掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，一般取
K
W =1.5～2.0
2）按井下同时使用最大炸药量计算 Q
掘
Q
掘 =25A ，m /min
3）按局部通风机吸风量计算
Q 掘= ∑Q 局× K ， m 3
/min
式中：∑Q 局—掘进工作面同时运转的局部通风机额定风量的和。
k —为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般取
k=1.2～1.3。
4）按风速验算风量
3600×∑ N ×θ
（1）按《规程》规定的最低ρ×允C 许×60×风速Δ验算各个掘进工作面最小风量
①煤巷或半煤岩巷掘进工作面
②岩石巷掘进工作面
Q 掘
≥60×0.25×S
i
Q
掘 ≥60×0.15×S
i
（2）按《规程》规定的最高允许风速验算各个掘进工作面最大量
Q
掘 ≥60×4×S
i
4．硐室需风量计算：按《规程》规定确定硐室的风量。
1）机电硐室需风量的计算
Q
机 =
， m /min
式中：∑N—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，可根据表 5 选择； ρ—空气密度，一般取 1.2；
C —空气的定压比热，一般可取 1KJ/Kg·K ；
Δ—机电硐室进、回风流的温差， C 。
3 3
o
表5机电硐室发热系数θ
注：采区变电所及变电硐室，可按经验值确定所需风量Q机=60～80m/min 2）爆破材料库需风量的计算
Q爆=4×V/60，m/min
式中：V—库房容量， m。
注：大型爆破材料库风量不小于100 m/min；小型爆破材料库风量不小于
60 m/min。
三、矿井通风阻力计算
1、矿井通风阻力计算原则
（1）矿井通风总阻力，不应超过2940P a。
（2) 矿井井巷局部阻力和扩建矿井独立通风的扩建区，按井巷摩擦阻力
的10%计
矿井井巷机电硐室名称发热系数θ算；扩建局部阻力
按井巷摩
15%计算。
风总阻力的计算
空气压缩机房0.20~0.23
水泵房0.01~0.03
变电所、绞车房0.02~0.04
擦阻力的
2、矿井通
（1）矿井通风容易时期总阻力h me
h me=（1.1～1.15）
h fe
，P a
（2）矿井通风困难时期的总阻力h mb
h mb=（1.1～1.15）h fb，P a
注：h fe和h fb由表6内容计算
表6井巷通风阻力计算表
第四章矿井通风设备的选择3
3
3
3 3
1、主要扇风机的选择
1）计算扇风机风量 Q f ：根据矿井总风量 Q m 和抽出式通风的外部漏风率 K
l
计算扇风机风量；即
Q f = Q m × K l ,m /s
式中：Q m —矿井所需风量，m /s ；
K l —漏风损失系数，抽出式通风矿井的外部漏风系数取 K l =1.05～1.10(出 风井无提升人物的取 1.05，有提升任务的取 1.10）；压入式通风矿井的 外部漏风系数取 K
l =1.10～1.15(进风井无提升人物的取 1.10，有提升任 务的取 1.15）
2） 计算扇风机风压 H
t ：根据矿井通风机附属装置（风硐和扩散器）的 阻力 h
b 和扩散器出口动能损失 h vb ，以及矿井巷道阻力 h
m 、矿井自然风压 N
n 计
算；
（1）离心式通风机
H t
= h m + h b + h vb ±H n ,Pa
通风困难时期 H t = h m + h b + h vb ＋H n ,Pa
通风容易时期 （2）轴流式通风机
H t 小 = h m + h b + h vb － H n ,Pa
通风困难时期 H
s 大 = h m + h b ＋
H
n ,Pa
通风容易时期 H s 小 = h m
+ h
b － H
n ,Pa
3）初选通风机
根据 通风困难时期 Q f 、H s 大和 通风容易时期 Q f 、H s 小在通风机特性曲线 上，选择出满足矿井通风要求的通风机。
4）计算通风机的实际工作风阻和确定实际工况点 （1)计算通风机的实际工作风阻 ① 静压特性曲线时的工作风阻：
R s 小
= H
s
小
/
Q
2
f
R
s
大
= H
3
3
/Q2f
s大
②全压特性曲线时的工作风阻：
R t小= H t小/Q2f R t大= H t大/
Q 2 f
（2）确定通风机的实际工况点
在通风机的特性曲线图中做出工作风阻曲线，与风压曲线的交点即为实际工况点。
5）确定风机的型号和转速
根据通风机的实际工况参数Q f、H s、η、 N 对初选通风机进行经济、技
术和安全性比较，选择出满足矿井通风要求的通风机。
2、电动机的选择
（1）计算扇风机的输入功率：
N输入大=h大Q掘/102 η扇，KW N输入小=h小Q掘/102 η扇，KW （2）计算电动机的输出功率：
N输出= N输入/η扇，KW
（3）根据各时期扇风机的输入功率和电动机的输出功率，选择电动机型号。
第五章概算矿井通风费用
1、吨煤通风电力费用
W1=（E+E A)×D/T，元/t
式中：E—主要通风机年耗电量，KW·h；
E=8760×N max/(k e×ηW×ηV)，KW·h
E A—局部通风机和辅助通风机年耗电量，KW·h；
D—电价，元/KW·h；
T—矿井年产量，t；
ηW—电缆输电率，一般取0.9～0.95；
ηV—变压器效率，一般取0.95。
2．通风设备的折旧费用
1) 吨煤的通风设备的折旧费W2：
W2=（G1+G2）/ T，元/t
式中：G 1
—年基本投资折旧费，元；
G2—年大修折旧费，元；
T—矿井年产量，t。
2) 材料消耗费用W3
W3= C/T，元/t
式中：C—年材料消耗总费用，元；
T—矿井年产量，t。
3) 通风工作人员工资费用
4
W
W4=A/T，元/t
式中：A—通风工作人员年工资总额，元，
T—矿井年产量，t。
4）专为通风服务的井巷工程折旧费和维修费W5
5）每吨煤的通风仪表购置费和维修费用W6
每采一吨煤的通风总费用 W =W1+W2+W3+W4+W5+W6，元/t