【導讀】本設計進行的是杏花礦三井的礦井通風設計。井災害防治和提高瓦斯抽放率的主要措施。年，礦井采用兩個水平立井開拓，一水平標高為-300m，二水平標高為-550。采區(qū)布置兩個工作面。礦井采用走向長壁綜合機械化采煤法。為U型通風，上行通風。本設計完成了用風地點風量設計、巷道阻力計算，并完成了主要通風機選型。

　　

【正文】 石門巷道斷面 21 圖 38 采區(qū)平巷斷面 22 礦井采區(qū)接續(xù)表 本井田一水平 300m以上共劃分 2 個采區(qū)，分別為 西北 采區(qū)、 東 北 采區(qū) 。 根據(jù)本井田構(gòu)造情況，設計對一水平采區(qū)劃分主要以斷層和褶曲構(gòu)造作為采區(qū)分界，且盡可能考慮加大采區(qū)走向長度。 本井田一水平 300m以上共劃分 2 個采區(qū)，分別為 西北 采區(qū)、 東 北 采區(qū) 。 采區(qū)號 采區(qū)可采儲量（Mt） 采區(qū)生產(chǎn)能力（Mt/a） 采區(qū)服務年限（a) 采區(qū)接續(xù)10 20 30西北區(qū)東北區(qū) 采區(qū)通風 采區(qū)概況 本設計采區(qū)為西北區(qū)， 本采區(qū)西起 122 號斷層 ，北至 146 號斷層 ,東到 F169號斷層 。 煤層發(fā)育穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡單，傾角在 12o 左右， 煤層頂?shù)装逡约毶皫r為主，頂?shù)装鍡l件穩(wěn)定，采區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡單 。本采取煤層儲存情況良好，煤厚在 5 米。 本采區(qū)采用上山開拓，開拓水平在 300m，回風水平在 50m，布置采用三條 上 山，一條軌道上山負擔采區(qū)進風，一條皮帶運輸機上山負擔采區(qū)煤炭運輸，一條回風上山負擔采區(qū)回風。本采區(qū)布置 兩 個采煤工作面，采用液壓支架支護。 本設計礦井井田走向長度大，又由于井田中有特大斷層存在，結(jié)合采區(qū)劃分原則，在走向上，以斷層作為采區(qū)邊界劃分，故本 設計礦井第一水平劃分為兩 個采區(qū)，西 北和 東 北 兩個采區(qū) 。第二水平劃分兩個采區(qū)，西南和東南兩個采區(qū)。 23 采區(qū)通風設計原則及要求 采區(qū)通風系統(tǒng)是礦井通風系統(tǒng)的基本組成部分。它主要取決于采區(qū)巷道和采煤方法，同時要滿足通風的特殊要求。如高瓦斯或地溫很高，有時是決定采區(qū)通風系統(tǒng)的主要條件，在確定采區(qū)通風系統(tǒng)時應滿足的條件如下： （ 1）在采區(qū)通風系統(tǒng)中，保證風流流動的穩(wěn)定性，盡可能避免對角風路，盡量減少采區(qū)漏風量，并有利于采區(qū)瓦斯的合理排放及采空區(qū)浮煤自燃，使新鮮風流在其流動路線上被加熱與污染的程度最小。 （ 2） 回采工作面和掘進工作面都應采取獨立通風。 （ 3）煤層傾角大于 ?12 的回采工作面都應采取上行通風，如采用下行通風時，必須報礦總工程師批準，并遵守下列規(guī)定： ① 回采工作面的風速不得低于 1m/s； ② 機電設備設在風道時，回采工作面回風道風流中瓦斯?jié)舛炔坏贸^ 1%，并應裝瓦斯自動檢測報警斷電器； ③ 應有能夠控制逆轉(zhuǎn)風流、防止火災氣體涌入風流的安全措施。在有煤和瓦斯突出的危險的、傾角大于 ?12 的煤層中，嚴禁采用下行通風； ④ 開采有煤塵爆炸危險的礦井，在井下的兩翼、相鄰的采區(qū)和相鄰的煤層，都必須用水棚隔開，在所有運輸巷道和回風 巷道中，必須散布巖粉或沖洗巷道。 （ 4）必須保證通風設施規(guī)格質(zhì)量要求。 （ 5）要保證風量按需分配，盡量使用通風阻力小而且風流暢通。 （ 6）機電硐室必須在進風流中。 （ 7）采空區(qū)必須及時封閉。 （ 8）要設置管線、避災路線、避災硐室和局部反風系統(tǒng)。 采區(qū)上山及其它準備巷道的布置形式，位置、數(shù)目及支護方式 根據(jù)地質(zhì)條件的不同，上山可以開在煤層的底板巖石中，也可以開在煤層中。根據(jù)設計采區(qū)的條件，考慮本采區(qū)的實際情況，采用 單水平上山 布置。軌道上山、回風上山和運輸上山布置在巖層中。 一條運輸大巷，三條上山，工作面的進風和回風巷道都以石門形式，布置在巖層中。進料和行人等巷道，也以石門形式布置在巖層中。其巷道主要支護方式采用錨桿式支護。 24 采區(qū)參數(shù) 本采區(qū)平均走向長度為 2357m， 傾斜長度為 1357m， 采用走向長壁采煤法，區(qū)段垂高為 50m， 確定合理工作面長后，將本采區(qū) 劃分為 5 個區(qū)段。 設計采煤工作面長度為 190m，采高為 5m。 采用長壁采煤法，使用雙滾筒采煤機割煤，工作面端頭割三角煤斜切進刀方式，雙向割煤往返一次割兩刀，截深 。 確定采區(qū)內(nèi)煤層開采順序 開采順序為采區(qū)前進式，采區(qū)內(nèi)工作面采用后 退式，沿煤層走向 方向自上而下開采。 由于煤層賦存條件良好，煤層厚度大，僅一個煤層開采。采用兩個工作面同時開采。 上山的布置及風流的確定 根據(jù) 本采區(qū)的實際情況，采用 單水平上山 布置。軌道上山、回風上山和運輸上山布置在巖層中。 新鮮風由軌道上山運送至采煤工作面，污風由回風上山運送至回風大巷。在上山和石門之間調(diào)節(jié)風門進行風流的調(diào)配。 掘進通風 局部通風系統(tǒng)設計原則 采區(qū)應該有足夠的供風量，并按需分配到各個采、掘工作面。為此，采區(qū)通風系統(tǒng)應滿足下列要求： （ 1）每一個采區(qū)，都必須布置回風巷， 實行分區(qū)通風。 煤層群或分層開采的每個上、下山采區(qū)，采用聯(lián)合布置時，都必須至少設置一條專門的回風巷。采區(qū)進、回風巷必須貫穿整個采區(qū)的長度或高度。嚴禁將一條上、下山或盤區(qū)的風巷分為兩段，其中一段為進風巷，另一段為回風巷。 （ 2）采煤工作面和掘進工作面都應采用獨立通風，有特殊困難必須串聯(lián)通風時應符合有關(guān)規(guī)定。 25 （ 3）煤層傾角大于 12176。的采煤工作面采用下行通風時，報礦總工程師批準，并須遵守下列規(guī)定： ① 采煤工作面的風速，不得低于 1m/s； ② 機電設備設在回風巷時，其風流中瓦斯?jié)舛炔坏贸^ 1%，并應莊嚴瓦斯自動檢測 報警斷電裝置； ③ 進、回風巷中，都必須設置消防供水管路。 （ 4）采煤工作面和掘進工作面的進風和回風，都不得經(jīng)過采空 區(qū) 或冒落區(qū)。水采工作面由采空區(qū)和冒落區(qū)回風時，必須使水采工作面有足夠的新鮮風流，保證水采工作面及其回風巷的風流中的瓦斯和二氧化碳濃度都必須符合《規(guī)程》規(guī) 定 。 局部通風方法 利用局部通風機做動力，通過風筒導風的通風方法稱局部通風機通風，它是目前局部通風最主要的方法。局部通風機的常用方式有壓入式、抽出式和混合式。當以排除瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進時應該采用壓入式通風，而當以排除粉塵為主的 井筒掘進時，宜采用抽出式。 壓入式通風如圖 1 與抽出式通風如圖 2。 圖 1 壓入式通風 圖 2 抽出式通風 壓入式通風的局部通風機和啟動裝置都位于新鮮風流中，運轉(zhuǎn)較為安全。風筒出口風速和有效射程大，排煙能力強，工作面通風時間短，有利于巷道排煙。抽出式有效吸程短，通風效果差，且局部通風及布置在回風流中。所以本采區(qū)掘進通風采用壓入式。 26 采區(qū)掘進巷道局部通風系統(tǒng)布置如圖 3； 圖 3 采區(qū)掘進巷道局部通風系統(tǒng)布置 風筒的選擇 風筒是最常見的導風裝置。對風筒的基本要求是漏風小、風阻小、質(zhì)量輕、拆裝方便。風筒按其材料力學性質(zhì)可分為剛性柔性兩種。剛性風筒是用金屬板或是玻璃鋼材制成。而柔性風筒是應用更為廣泛的一種風筒，通常用橡膠、塑料制成。 柔性風筒的 Pq 值可以用下式計算 11qjp n?? ? 式中 n——接頭數(shù) ? ——每個接頭的漏風率，插接 j? =~；螺旋反接 j? = 11 1 .4 31 1 6 0 0 .0 0 5qjp n?? ? ?? ? ? 根據(jù)本區(qū)得實際情況和風筒的特點，本采區(qū)采用的是帆布風筒。因為帆布風筒應用廣泛，最大的優(yōu)點 是輕便 、拆裝方便，不通風時可占空間小。根據(jù)實際情況和 安全 規(guī)程規(guī)定，選擇直徑為 600mm的帆布風筒 30 個 (通風距離 500m)。 27 局部通風機選擇 井下局部地點通風所用的通風機稱為局部通風機。掘進工作面通風要求局部通風體積小、風壓高、效率高、噪聲低、性能可調(diào)、堅固防爆。 根據(jù)掘進工作面所需風量 Q h 和風筒的漏 風情況，用下式計算風機的工作風量 a q hQ p Q? = 300=429m3/min 本礦井采用壓入式通風，設風筒出口動壓損失為 hvo，則局部通風機全風壓Ht(Pa)； 240 . 8 1 1 2 8 9 9ht f a h v o f a h QH R Q Q h R Q Q P aD? ? ? ? ? 根據(jù)需要的 Qa、 Ht 值在各類局部通風機特性曲線上，結(jié)合本采區(qū)實際情況 ,選取型號為 ，一個掘進工作面 2 臺。 FBD 系列風機主要技術(shù)參數(shù) 機號 電機功率 風量 全壓 最高氣壓效率 240～ 157 311～ 3070 ≥80 300～ 180 340～ 3500 ≥80 11 400～ 200 350～ 4000 ≥80 15 447～ 160 440～ 5030 ≥80 500～ 250 450～ 5500 ≥80 22 550～ 250 450～ 6000 ≥80 30 630～ 260 360～ 6300 ≥80 風機的布置方法 根據(jù)本礦井的實際情況，將風機布置在軌道上山與掘進工作面的聯(lián)絡石門中，負責給掘進面運風，采用上下兩組并列布置的方式。 28 通風構(gòu)筑物的設置與主要通風機附屬設備 通風構(gòu)筑物的設置與要求 為了使風流按擬定的路線流動，保證各個工作點的有效風量，必須在某些巷道中設置相應的通風構(gòu)筑物對風流進行控制。在生產(chǎn)礦井中，合理安設通風構(gòu)筑物并保證其建造質(zhì)量，是礦井通風管理的重要工作之一。 （ 1） 每組風門不少于兩道，入排風巷道之間需要設風門處同時設反向風門，其 數(shù)量不少于兩道 ； （ 2） 風門能自動關(guān)閉；通車風門實現(xiàn)自動化，礦井總回風和采區(qū)回風系統(tǒng)的風門要裝有閉鎖裝置；風門不能同時敞開（包括反風門）； （ 3） 門框要包邊沿口，有墊襯，四周接觸嚴密，門扇平整不漏風，門扇與門框不歪扭。門軸與門框要向關(guān)門方向傾斜 80176。至 85176。； （ 4） 風門墻垛要用不燃材料建筑，厚度不小于 ，嚴密不漏風；墻垛周邊要掏槽，見硬頂、硬幫與煤巖接實。墻垛平整，無裂縫； （ 5） 風門水溝要設反水池或擋風簾，通車風門要設底坎，電管路孔要堵嚴；風門前后各 5m內(nèi)巷道支護良好，無雜物、積水、淤泥。 門的個數(shù)和位置 在人員和車輛可以通行、風流不能通過的巷道中，至少要建立兩道風門，間距要大于運輸工具的長度，以便一道風門開啟時，另一道風門是關(guān)閉的。 本礦井在回風上山、采區(qū)石門等地點設置了風門，具體位置和個數(shù)見 平面圖 。 本礦井在絞車房和變電所等地各設置了風窗，以調(diào)節(jié)各地區(qū)的風量。 風窗，風門面積可用如下公式進行計算： ? ?rhQ SQ ??? ?? 風 （ 420） 式中： Q——通過風門、風窗面積， m3/s； S——風門 、風窗所在巷道面積； 29 hr——風門、風窗兩面壓差。 容易時期 布置風窗數(shù)量為 3 個， 困難時期 布置風門數(shù)量 為 4 個。 風橋是用來各開兩支互相交叉的進、回風風流的構(gòu)筑物。 設置風橋的技術(shù)要求： （ 1）用不燃性材料建筑成流線形，坡度不大于 25176。，結(jié)構(gòu)堅固； （ 2）主要風橋斷面積不小于巷道斷面的 80％，砌墻厚度不小于 ，掏槽深度為 ～ ； （ 3）風阻不能太大； （ 4）漏風小，橋下巷道前后 6m支架應加固。 根據(jù)風橋的結(jié)構(gòu)特點不同，可分為：鐵筒式風橋、混凝土風橋、繞道式風橋。一般服務年 限短。通過風量為 10 m3∕s以時，用鐵筒式風橋；服務年限長，通過風量為 10 m3∕s～ 20 m3∕s 時，用混凝土風橋；服務年限很長，通過風量大于 20 m3∕s時，采用繞道式風橋。 主要通風機附屬設備設置與要求 風硐是礦井主要通風機和風井之間的聯(lián)絡巷道，因風硐內(nèi)風量較大，風硐內(nèi)外的壓差也較大所以對風硐的設計和施工質(zhì)量要求較高起技術(shù)要求是： （ 1） 風硐斷面應保證其內(nèi)風速不大于 15m2∕s； （ 2） 風硐不宜過長，斷面形狀一圓形為最佳，內(nèi)壁應光滑、拐彎要平緩，保持風硐內(nèi)無堆積粉塵。風硐的通 風阻力不超過 100－ 200 Pa； （ 3） 風硐與風井的連接處要平緩避免突然擴大和縮?。? （ 4） 風硐及風硐內(nèi)的閘門等裝置，結(jié)構(gòu)要嚴密，一防止大量漏風。 防爆門是防止瓦斯、煤塵爆炸時毀壞通風機的安全設施，《規(guī)程》規(guī)定：裝有主要通風機或分區(qū)通風機的出風井口必須安裝防爆門。防爆門的技術(shù)要求： （ 1） 防爆門 的面積不小于井口的面積； （ 2） 防爆門 必須正對出風井的風流方向，保證在井下發(fā)生爆炸時，高壓氣浪將其沖開； 30 （ 3） 防爆門的結(jié)構(gòu)應堅固嚴密，水封槽中應經(jīng)常保持足夠的水位，以防漏風； （ 4） 防爆門 上要掛平衡捶配重。 通風機出風口外接的一定長度、斷面逐漸擴大的建筑物即為擴散器。其功能是將通風機出口的速壓更多地轉(zhuǎn)化為靜壓，以減少通風機出口的速壓損失，提高通風機裝置的靜壓。 裝置 《規(guī)程》規(guī)定：生產(chǎn)礦井主要通風機必須裝有反風 裝置 。反風 裝置 的技術(shù)要求： （ 1）結(jié)構(gòu)簡單，堅固可靠； （ 2）啟動靈活，司機一個人可以操作反風； （ 3）反風操作時間從下令反風開始 ， 在 10min 內(nèi)必須改變巷道中的風流方向； （ 4）反風設備反風時供給的風 量 不應小于正常風量的 40%。 當井下發(fā)火時，利用反風設備和設施改 變火災煙流方向，以使火源下風側(cè)的人員處于火源的 “上風側(cè) ”的新鮮風流中。具體措施為：風機反轉(zhuǎn)反風，通過風機反轉(zhuǎn)來完