【導(dǎo)讀】曉南礦180萬(wàn)噸年礦井通風(fēng)及礦井排水設(shè)計(jì)

　　

【正文】 回采工作面回風(fēng)巷中的瓦斯（或者二氧化碳）最大絕對(duì)涌出量與平均涌出量之比，該值應(yīng)從實(shí)測(cè)和統(tǒng)計(jì)中得出，一般可取 ～ 。本次設(shè)計(jì) K 取 。 所以， 采Q ＝ 100＝ 2784， m3/min。 2） 按回采工作面氣溫與風(fēng)速的關(guān)系計(jì)算 長(zhǎng)臂回采工作面所需風(fēng)量通過(guò)下面公式計(jì)算 采采采 ＝ SVQ 60 ， m3/min （ 42） 式中： 采V ——回采工作面的風(fēng)速，取 ； 采S ——回采工作面的平均斷面積。由于采用支撐式支架，所以 ）－（＝采 MS ； 所以， 采采采 ＝ SVQ 60 ＝ 60（ ）＝ 891， m3/min。 3） 按工作面工作人數(shù)計(jì)算 NQ 4＝采 ＝ 436＝ 144， m3/min （ 43） 式中： N ——工作面最多人數(shù)； 每人供風(fēng) ≮ 4m3/min。 4） 風(fēng)速驗(yàn)算 根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，回采工作面的最低風(fēng)速為 m/s，最高風(fēng)速為 4 m/s 的要求進(jìn)行驗(yàn)算。即每個(gè)回采工作面風(fēng)量 Q 為： ）（采采 ??????? SQ m3/min； （ 44） 楊勇智 ：曉南礦 150 萬(wàn)噸 /年礦井通風(fēng)及礦井排水設(shè)計(jì) 24 ）（＝采采 ?????? SQ m3/min； （ 45） 式中： 采S ——回采工作面的面積。 掘進(jìn)需風(fēng)量 1） 按瓦斯涌出量計(jì)算 絕對(duì)瓦斯涌出量 6024 ?? ??SLq ????? ＝ m3/min。 式中： S ——回采面的斷面積 12m2； L ——每天的掘進(jìn)長(zhǎng)度 m； ?——煤的容重 ； ? ——噸煤瓦斯涌出量 ； 24——每天小時(shí)數(shù)； 60——每小時(shí)分鐘數(shù)。 因?yàn)?不均衡絕對(duì)掘 ＝ KqQ 100 ，所以 ＝＝掘 ??Q ， m3/min （ 46） 式中： 掘Q ——單個(gè)掘進(jìn)工作面需要風(fēng)量 ， m3/min； 絕對(duì)q ——掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中瓦斯的絕對(duì)涌出量 ， m3/t； 不均衡K ——瓦斯涌出不均衡通風(fēng)系數(shù) ，一般取 ~ 。 2） 按工作面通風(fēng)工作人數(shù)計(jì)算 1443644 ＝＝掘 ?? NQ ， m3/min （ 47） 式中： N ——掘進(jìn)工作面最多人數(shù)，每人供風(fēng) ≮ 4m3/min。 3） 按炸藥量計(jì)算 （由于未使用炸藥，此項(xiàng)為空） 4） 按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算 煤巷掘進(jìn) 工作面的 風(fēng)量 ： 煤掘Q ＝ 3446012， m3/min （ 48） 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 25 式中： 12——掘進(jìn)巷道斷面積 m2。 硐室需風(fēng)量 1） 采區(qū) 變電所 風(fēng)量 80 m3/min； 2） 絞車房風(fēng)量 80 m3/min； 3） 火藥庫(kù)風(fēng)量 100 m3/min。 分配礦井總風(fēng)量 礦井總風(fēng)量 ?Q ＝（ 2784+3442+802+100） ＝ m3/min。 式中： 為風(fēng)量系數(shù)。 分配風(fēng)量： 工作面風(fēng) 量＝ 2784 m3/min； 掘進(jìn)工作面 ： 100eL ＝100ff LQ?－ 100，％ （ 49） fQ ＝LL10000 Q10000 e?－＝ 34410000 ??－ =471， m3/min 式中： 100eL ——百米漏風(fēng)率 ％； L——風(fēng)筒的使用長(zhǎng)度 ， m； fQ ——局扇工作風(fēng)量 ， m3/min； Q——掘進(jìn)面風(fēng)量 ， m3/min。 掘進(jìn)面總風(fēng)量 =4712＝ 942， m3/min。 硐室需要風(fēng)量 260， m3/min； 其他維護(hù)巷道需風(fēng)量 ， m3/min； 風(fēng)門漏風(fēng)量 ， m3/min。 計(jì)算井巷通風(fēng)阻力 確定礦井通風(fēng)的 達(dá)產(chǎn)時(shí)期 本次設(shè)計(jì)首先開采的 是 S1盤 區(qū)， S1采區(qū)最上層煤劃分為 7 個(gè)條帶，每個(gè)條帶的服務(wù)期楊勇智 ：曉南礦 150 萬(wàn)噸 /年礦井通風(fēng)及礦井排水設(shè)計(jì) 26 限為 2 年，按照從 左 向 右 的順序編號(hào)依次為 1～ 7 號(hào)條帶， 1 號(hào)條帶既是達(dá)產(chǎn)時(shí)期 確定通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期 本次設(shè)計(jì)的是 S1 盤區(qū) ， S1 盤區(qū) 劃分為 7 個(gè)條帶， 每個(gè)條帶的服務(wù)期限為 2 年， 按照從 左 向 右 的順序編號(hào)依次為 1～ 7 號(hào)條帶 。 礦井通風(fēng)阻力計(jì)算及風(fēng)量調(diào)節(jié) a 通風(fēng)阻力計(jì)算 1） 通風(fēng)容易時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)示意圖、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)示意圖 容易時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)圖見圖 51 容易時(shí)期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖見圖 52 2） 通風(fēng)容易時(shí)期最大通風(fēng)阻力路線 e2→e 3→e 4→e 5→e 6→e 7→e 8→e 40→e 9→e 10→e 11→e 12→e 13→e 14→e 15→e 16→e 17→e 18→e 19→e 20 3） 通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)示意圖、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)示意圖 困難時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)圖見圖 53 困難時(shí)期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖見圖 54 4） 通風(fēng)困難時(shí)期最大通風(fēng)阻力路線 e2→e 3→e 4→e 5→e 6→e 7→e 8→e 29→e 9→e 10→e 11→e 12→e 13→e 14→e 24→e 26→e 27→e 15→e 16→e 17→e 18→e 19→e 20 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 27 圖 51 容易時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)圖 Ventilation plan of the easiest time 楊勇智 ：曉南礦 150 萬(wàn)噸 /年礦井通風(fēng)及礦井排水設(shè)計(jì) 28 圖 52 通風(fēng)容易時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)圖 Network plan of the easiest time 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 29 圖 53 困難時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)圖 Ventilation plan of the most difficult time 楊勇智 ：曉南礦 150 萬(wàn)噸 /年礦井通風(fēng)及礦井排水設(shè)計(jì) 30 圖 54 通風(fēng)困難時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)圖 Network plan of the most difficult time 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 31 5） 列表計(jì)算通風(fēng)容易時(shí)期摩擦阻力 表 51 容易時(shí)期的摩擦阻力 Table51 Friction resistance of the easiest time 巷道 序號(hào) 巷道名稱 支架性質(zhì) V（ m/s） α（ Ns2/m4） U(m) L(m) S(m2） S3 R（ Ns2/m8） Q(m3/s) h 摩 (pa) 1 副立井 砼碹 698 117 178 2 副立井 砼碹 10 82 3 井底車場(chǎng)輔助運(yùn)輸巷 錨網(wǎng)噴 3 150 80 32 4 井底車場(chǎng)輔助運(yùn)輸巷 錨網(wǎng)噴 196 81 5 井底車場(chǎng)輔助運(yùn)輸巷 錨網(wǎng)噴 789 78 6 運(yùn)輸巷聯(lián)絡(luò)巷 錨網(wǎng) 50 16 4096 28 7 首采工作面膠帶運(yùn)輸順槽 錨網(wǎng) 1509 8 首采工作面切槽 錨網(wǎng) 180 14 2744 9 首采工作面回風(fēng)順槽 錨網(wǎng) 1556 336 10 回風(fēng)大巷 錨網(wǎng)噴 17 65 80 11 總回風(fēng)巷 錨網(wǎng)噴 720 151 12 總回風(fēng)巷 錨網(wǎng)噴 100 13 回風(fēng)立井 砼碹 7 708 合計(jì) 2207 楊勇智 ：曉南礦 150 萬(wàn)噸 /年礦井通風(fēng)及礦井排水設(shè)計(jì) 32 6） 列表計(jì)算通風(fēng)困難時(shí)期摩擦阻力 表 52 困難時(shí)期的摩擦阻力 Table52Friction resistance of the most difficult time 巷道 序號(hào) 巷道名稱 支架性質(zhì) V（ m/s） α（ Ns2/m4） U(m) L(m) S(m2） S3 R（ Ns2/m8） Q(m3/s) h 摩 (pa) 1 副立井 砼碹 698 117 178 2 副立井 砼碹 10 82 3 井底車場(chǎng)輔助運(yùn)輸巷 錨網(wǎng)噴 3 150 80 32 4 井底車場(chǎng)輔助運(yùn)輸巷 錨網(wǎng)噴 196 81 5 井底車場(chǎng)輔助運(yùn)輸巷 錨網(wǎng)噴 589 78 6 輔助運(yùn)輸大巷 錨網(wǎng)噴 930 16 4096 78 225 7 輔助運(yùn)輸大巷 錨網(wǎng)噴 1240 16 4096 78 8 輔助運(yùn)輸大巷 錨網(wǎng)噴 200 16 4096 60 9 輔助運(yùn)輸大巷 錨網(wǎng)噴 40 16 4096 53 10 輔助運(yùn)輸大巷 錨網(wǎng)噴 2 200 16 4096 62 11 運(yùn)輸巷聯(lián)絡(luò)巷 錨網(wǎng)噴 50 16 4096 28 12 工作面膠帶運(yùn)輸順槽 錨網(wǎng) 2139 2146 564 13 工作面切槽 錨網(wǎng) 180 14 2744 75 14 工作面回風(fēng)順槽 錨網(wǎng) 2117 2146 460 15 回風(fēng)巷通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷 錨網(wǎng) 14 118 12 1728 39 16 回風(fēng)大巷 錨網(wǎng)噴 17 205 17 回風(fēng)大巷 錨網(wǎng)噴 4 17 205 69 18 回風(fēng)大巷 錨網(wǎng)噴 17 1780 81 19 總回風(fēng)巷 錨網(wǎng)噴 720 151 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 33 局部阻力的計(jì)算 由于礦井進(jìn)回風(fēng)井在同一工業(yè)場(chǎng) 地，自然風(fēng)壓與通風(fēng)負(fù)壓相比較小。礦井的局部阻力初期按摩擦阻力的 10%，后期按摩擦阻力的 15%計(jì)算。 容易時(shí)期： h 局 =； 困難時(shí)期： h 局 =。 自然風(fēng)壓 H 自 = ?? ? jg hjig hi ?? 式中： H 自 —自然風(fēng)壓， Pa； hi—進(jìn)風(fēng)側(cè)分段垂高， m； ρi—進(jìn)風(fēng)側(cè)分段平均密度， kg/m3 ； hj—回風(fēng)側(cè)分段垂高， m； ρj—回風(fēng)側(cè)分段平均密度， kg/m3 ； g—重力加速度， m /s2； 經(jīng)計(jì)算自然風(fēng)壓：冬季 H 自冬 =； 夏季 H 自夏 =。 自然風(fēng)壓冬季對(duì)礦井通風(fēng)有利，夏季對(duì)礦井通風(fēng)不利。 礦井通風(fēng)總阻力和等積孔計(jì)算 通風(fēng)總阻力 1）容易時(shí)期 . m i n . m i n1 . 11 . 2 2 2 0 7 2 4 2 8r f rhh ????? ， Pa （ 411） 2）困難時(shí)期 . m a x . m a x 1 . 1 51 . 1 3 6 4 8 45 195r f rhh ????? ， Pa （ 412） 等積孔 1）容易時(shí)期 m in h/Q1 8 9 ＝ ＝ ， m2 （ 413） 2）困難時(shí)期 楊勇智 ：曉南礦 150 萬(wàn)噸 /年礦井通風(fēng)及礦井排水設(shè)計(jì) 34 m a a x h/ ＝ = ， m2 （ 414） 由等積孔面積可以確定通風(fēng)容易時(shí)期礦井的通風(fēng)為良好，通風(fēng)困難時(shí)期礦井的通風(fēng)為中等 。 主要通風(fēng)機(jī)選型 選擇原則及步驟 （ 1）設(shè)計(jì)依據(jù) 本礦井采用機(jī)械通風(fēng)，設(shè)有專用回風(fēng)井，其出口處設(shè)置通風(fēng)機(jī)。本礦 進(jìn)風(fēng)主立井井口、副立井井口 標(biāo)高均為 +80m，回風(fēng)立井井口標(biāo)高也為 +80m。 （ 2）通風(fēng)機(jī)風(fēng)量和負(fù)壓的計(jì)算 根據(jù)礦井所需的風(fēng)量和負(fù)壓，考慮通風(fēng)設(shè)施漏風(fēng)和各種阻力損失及自然風(fēng)壓后，通風(fēng)機(jī)的計(jì)算風(fēng)量和負(fù)壓分別為： 抽出式風(fēng)井且無(wú)提升任務(wù) ,取 . Qf＝ = （ m3/s） Ｈ sd min＝ 2207+=2160（ Pa） Ｈ td min＝ 3684++=4292（ Pa） 通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期風(fēng)量均為 m3/s，通風(fēng)容易期負(fù)壓為 2160Pa，困難期為4292Pa。 主要通風(fēng)機(jī)的選擇 根據(jù)通風(fēng)設(shè)備