【導(dǎo)讀】通過課程設(shè)計使學(xué)生獲得以下幾個方面能力，為畢業(yè)設(shè)計打下。撰寫等基本技能。定的時間內(nèi)獨立完成計算，繪圖及編寫說明書等全部工作。水平有限，難免有疏漏和錯誤之處，敬請老師指正。第一水平垂深-550米。井田東西走向長為公里，南北傾斜寬約為公里，煤層。傾角平均為150，煤厚平均米，井田面積約為平方公里。米，可采系數(shù)%。本設(shè)計中只涉及到戊9－10煤層，厚度～米，平均厚度。礦井為低瓦斯礦井，瓦斯絕對涌出，相對涌出量。于自燃發(fā)火煤層，各煤層均具有自燃發(fā)火危險性，自燃發(fā)火期為1～3個月。央的－550米，集中大巷布置在－550m水平開采范圍-250～－850m。設(shè)計主要開拓大巷均布置于煤層底板巖層中，錨噴支護(hù)，考慮通風(fēng)要求，適當(dāng)加大斷面。其斷面均采用半圓拱型，大巷布置在各層煤下部的巖石中便于維護(hù)。作的最多人數(shù)為300人。根據(jù)八礦現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，工作面平均氣溫為22℃。方向確定為后退式。

　　

【正文】 軌道上山 1 413 85 軌道上山 2 266 85 區(qū)段運輸平巷 1447 220 工作面 247 300 區(qū)段回風(fēng)平巷 1450 運輸上山 1 200 155 2576 運輸上山 2 695 155 2668 回風(fēng)石門 130 85 回風(fēng)井 280 合計 表 通風(fēng)困難時期風(fēng)速校驗 巷道名稱 風(fēng)速（ m/s） min max 副井井筒 軌道大巷 軌道上山 運輸上山 綜運輸平巷 備運輸平巷 工作面 綜回風(fēng)平巷 備回風(fēng)平巷 回風(fēng)大巷 回風(fēng)井 通過與《煤礦安全規(guī)程》比較，各用風(fēng)地點的風(fēng)速均符合要求。 （ 2）通風(fēng)困難時期等積孔 通風(fēng)困難時期總摩擦阻力 hfd= 通風(fēng)困難時期總阻力 hmd==*= 通風(fēng)困難時期等積孔 Ad=√ hmd=*√ = 通風(fēng)難易程度判斷 根據(jù)下表判斷礦井通風(fēng)的難易程度： 《礦井通風(fēng)與安全》課程設(shè)計 37 表 礦井通風(fēng)難易程度評價 等積孔（ m2） 通風(fēng)阻力等級 難易程度評價 ＜ 1 大阻力礦 難 1— 2 中阻力礦 中 ＞ 2 小阻力礦 易 綜合考慮，通風(fēng)容易困難時期等積孔均大于 2，所以該礦井是小阻力礦，通風(fēng)容易 . 《礦井通風(fēng)與安全》課程設(shè)計 38 7 礦井通風(fēng)設(shè)備選型 通風(fēng)機(jī)選型基本原則 選用的通風(fēng)機(jī)不僅應(yīng)安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好，還應(yīng)： （ 1）通風(fēng)機(jī)應(yīng)滿足第一水平各時期的阻力變化要求并適當(dāng)照顧下一水平通風(fēng)機(jī)的需要。阻力變化較大時，可考慮分期選擇通風(fēng)機(jī)，但初裝電機(jī)械的使用年限不宜小于 10a。 （ 2）留有一定的余量，軸流式通風(fēng)機(jī)在最大設(shè)計風(fēng)量和風(fēng)壓，葉片安裝角度一般比最大允許使用值小 5 度，離心式通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)一般不大于允許值的 90%。 （ 3）通風(fēng)機(jī)的服務(wù)年限內(nèi)，其礦井最大和最小阻力的工作點均應(yīng)在合理工作范圍。 （ 4）考慮風(fēng)量調(diào)節(jié)時，應(yīng)盡量避免采用風(fēng)硐閘門調(diào)節(jié)。 自然風(fēng)壓 自然風(fēng)壓： Hn=Δρ gz 式中， Hn—— 礦井自然風(fēng)壓， Pa Δρ —— 進(jìn)風(fēng)井筒與回風(fēng)井筒空氣平均密度差， Kg/m3 Z—— 礦井最高點至最低水平間的距離， m 表 井巷空氣密度 季節(jié) 地點 進(jìn)風(fēng)井筒（ kg/m3） 出風(fēng)井筒（ kg/m3） 冬 夏 表 井巷長度 井巷名稱 進(jìn)風(fēng)井筒 東回風(fēng)井 西回風(fēng)井 長度（ m） 630 330 280 將各參數(shù)帶入得， 夏季自然風(fēng)壓： Hn=（ ） **630= 冬季自然風(fēng)壓： Hn=（ ） **630= 選擇主要通風(fēng)機(jī) 主要通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓 (1)通風(fēng) 容易 時期 通風(fēng)容易時期自然風(fēng)壓與通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓作用相同，通風(fēng)機(jī)有較高功率，故從通風(fēng)系統(tǒng)阻力中減去自然風(fēng)壓。通風(fēng)容易時期主要通風(fēng)機(jī)靜風(fēng)壓為： 式中： hrmin—— 通風(fēng)容易時期礦井通風(fēng)總阻力， Pa； 《礦井通風(fēng)與安全》課程設(shè)計 39 h 自然 —— 自然容易時期幫助通風(fēng)的自然風(fēng)壓， Pa； h 損失 —— 損失通風(fēng)機(jī)附屬裝置和擴(kuò)散器出口的風(fēng)壓損失，取 50 Pa。 hrsmin=+50= Pa (2)通風(fēng)困難時期 通風(fēng)困難時期自然風(fēng)壓與通風(fēng)機(jī)作用反向，故通風(fēng)系統(tǒng)需加上自然風(fēng)壓。主要通風(fēng)機(jī)靜風(fēng)壓： 式中： hrmax—— 表示通風(fēng)困難時期礦井通風(fēng)總阻力， Pa； h 自然 —— 自然表示困難時期反對通風(fēng)的自然風(fēng)壓， Pa； h 損失 —— 通風(fēng)機(jī)附屬裝置和擴(kuò)散器出口的風(fēng)壓損失，取 50 Pa。 hrsmax=++50= 主要通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量 因有外部漏風(fēng)（井口防爆門和主要通風(fēng)機(jī) 反風(fēng)門 等漏風(fēng)）通過主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量 Qf 必大于礦井總風(fēng)量，對于抽出式用下式計算： Qf=k*Qm 式中： Qf—— 主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量， m3/s； Qm—— 礦井需風(fēng)量， m3/s； K—— 漏風(fēng)損失系數(shù)，風(fēng)井不做提升用時取 。 容易時期： Qfmin=*=困難時期： Qfmax=*= 礦井總風(fēng)阻 礦井總風(fēng)阻按下式計算： R=hf/（ Qf）178。 式中： R—— 礦井總風(fēng)阻 ， Pa； hf—— 通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓， Pa； Qf—— 主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量， m3/s。 通風(fēng)容易時期： 《礦井通風(fēng)與安全》課程設(shè)計 40 Rmin=hfmin/（ Qfmin）178。 =178。= 通風(fēng)困難時期： Rmax=hfmax/（ Qfmax）178。 =178。= Pa 主要通風(fēng)機(jī)選擇 主要通風(fēng)機(jī)在兩個時期分別應(yīng)滿足的風(fēng)量、風(fēng)壓見 表 。 表 主要通風(fēng)機(jī)工作參數(shù)一覽表 項 目 容易時期 困難時期 單位 風(fēng)量 ( m3/s) 風(fēng)壓 Pa 風(fēng)量 (m3/s) 風(fēng)壓 Pa 礦井一水平 根據(jù) 表 的數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件 （所選風(fēng)機(jī)效率至少 70%） ，在供選擇的通風(fēng)機(jī)特性曲線圖上初選通風(fēng)機(jī)。 礦井選擇 型軸流式風(fēng)機(jī)型軸流式風(fēng)機(jī)，在該風(fēng)機(jī)的特性曲線上繪制風(fēng)阻線，由作圖求出初選風(fēng)機(jī)容易和困難時期的實際工況點， 如圖 所 示。 圖 風(fēng)機(jī)容易和困難時期的實際工況點 從而求得 型軸流式風(fēng)機(jī)性能參數(shù)， 見表 。 表 型軸流式風(fēng)機(jī)性能參數(shù) 《礦井通風(fēng)與安全》課程設(shè)計 41 型號 時期 葉片安裝角 / 186。 轉(zhuǎn)速 r/min 風(fēng)壓 Pa 風(fēng)量m3/s 效率 % 輸入功率 /KW 容易時期 35 750 1080 102 72 195 困難時期 750 2795 108 81 305 電動機(jī) 1)電動機(jī)功率計算 容易時期 ： )1 0 0 0/(m i nm i nm i n ??? ssdf HQN ? （ ） 困難時期： )1 0 0 0/(m a xm a xm a x ??? ssdf HQN ? （ ） 式中： minN 、 maxN —— 通風(fēng)容易和困難時期通風(fēng)機(jī)的輸入功率， KW； s? —— 礦井通風(fēng)機(jī)的全壓效率； minsdH 、 maxsdH —— 通風(fēng)機(jī)容易和困難時期工作風(fēng)壓； minfQ 、 maxfQ —— 通風(fēng)機(jī)容易和困難時期工作風(fēng)量； 容易時期： 困難時期： 2）電動機(jī)臺數(shù)及種類的確定 由于 minN / maxN ＝ 153/=， 選兩臺 電動機(jī)， 電 動機(jī)功率為： 容易時期： )/(m a xm inm in treee kNNN ???? 困難時期： )/(m in treee kNN ???? 式中： ek —— 電動機(jī)容量備用系數(shù)，取 ~，本礦取 ； e? —— 電動機(jī)效率，取 ~，本礦取 ； tr? —— 傳動效率，電動機(jī)與通風(fēng)機(jī)直聯(lián) 時取 1， 膠帶傳動時取 ，本礦 為皮帶傳動 。 容易時期： m in 1 0 2 1 0 8 0 / ( 1 0 0 0 7 2 % ) 1 5 3N KW? ? ? ?m a x 10 8 27 95 / ( 82 % 10 00 ) 36 8. 12N K W? ? ? ?《礦井通風(fēng)與安全》課程設(shè)計 42 KW 困難時期： 容易時期的電機(jī)為： 表 容易時期電機(jī)參數(shù) 型號 額定功率 額定電壓 轉(zhuǎn)速 效率 功率因數(shù) 最大轉(zhuǎn)矩 重量 額定轉(zhuǎn)矩 KW KV r/min % cosФ 倍 Kg JR1578 320 6 739 3700 困難時期的電機(jī)為： 表 困難時期電機(jī)參數(shù) 型號 額定功率 額定電壓 轉(zhuǎn)速 效率 功率因數(shù) 最大轉(zhuǎn)矩 重量 額定轉(zhuǎn)矩 KW KV r/min % cosФ 倍 Kg JR14104 500 6 1482 3600 礦井主要通風(fēng)設(shè)備要求 （ 1）主要通風(fēng)機(jī)必須安裝在地面，裝有通風(fēng)機(jī)的井口必須封閉嚴(yán)密，其外部漏風(fēng)率在無提升設(shè)備時不得超過 5%，有提升設(shè)備時不得超過 15%； （ 2）主要通風(fēng)機(jī)必須保證經(jīng)常運轉(zhuǎn)； （ 3）主要通風(fēng)機(jī)必須裝置兩套同等能力的通風(fēng)機(jī)，其中一套備用。建井期間可裝置一套通風(fēng)機(jī)和一部備用電機(jī)。備用通風(fēng)機(jī)必須能在 10min 內(nèi)開動。 （ 4）裝有主要通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)井口，應(yīng)安裝防爆門； （ 5）主要通風(fēng)機(jī)至少每月由礦井機(jī)電部門檢查 1 次。改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)或風(fēng)葉角度，必須報礦總工程師批準(zhǔn)； （ 6）進(jìn)風(fēng)井口必須布置在不受粉塵、灰塵、有害和高溫氣體侵入的地方；進(jìn)風(fēng)井筒冬季結(jié)冰，對工人健康和提升設(shè)施有一定的危害，必須設(shè)暖風(fēng)設(shè)備。 （ 7）回采工作面和掘進(jìn)工作面應(yīng)獨立通風(fēng)，特殊情況下串聯(lián)通風(fēng)必須符合《煤炭安全規(guī)程》規(guī)定； （ 8）完善礦井通風(fēng)系統(tǒng)，合理分配風(fēng)量，降低并控制礦井負(fù)壓，以減少漏風(fēng)，每個面回采結(jié)束，要將其兩順槽就近連通并及時加以密閉，使采空區(qū)處于均壓狀態(tài)。 m i n 1 5 3 3 6 8 . 1 2 1 . 1 / ( 0 . 9 2 0 . 9 5 ) 2 9 8 . 6 9eN ? ? ? ? ?m in 36 8. 12 1. 1 / ( 0. 92 0. 95 ) 46 3. 31eN KW? ? ? ?《礦井通風(fēng)與安全》課程設(shè)計 43 通風(fēng)附屬裝置及其安全技術(shù) 通風(fēng)附屬裝置 為了保證主要通風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)的安全可靠，除扇風(fēng)機(jī)機(jī)體外，仍需設(shè)置一系列附屬裝置，如反風(fēng)裝置、防爆門、風(fēng)硐和擴(kuò)散器等。 （ 1）反風(fēng)裝置 反風(fēng)裝置就是使正常風(fēng)流反向的設(shè)施。當(dāng)進(jìn)風(fēng)井附近和井底車場發(fā)生火災(zāi)或瓦斯煤塵爆炸時，為了避免大量的 CO 和 CO2 等有害氣體進(jìn)入采掘空間，危及井下工人的生命安全，則利用反風(fēng)裝置迅速使風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。本設(shè)計選取了 2K56No30 型軸流風(fēng)機(jī)，這種風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)后的風(fēng)量仍較高。本礦每年進(jìn)行反風(fēng)演習(xí)一次，每季度都要檢查反風(fēng)功能，保證隨時可以。 （ 2）防爆門 防爆門為保護(hù)風(fēng)機(jī)，在風(fēng)井井口設(shè)置鐘形防爆門，防爆門放入井口圈的凹內(nèi)，槽中盛水以防漏風(fēng)，深度必須大于防爆門的內(nèi)外壓差。 （ 3）擴(kuò)散器 本設(shè)計選用由圓錐形內(nèi)筒和外筒構(gòu)成的環(huán)狀擴(kuò)散器，它可以將風(fēng)機(jī)出口的大部風(fēng)速壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，以減少風(fēng)機(jī)出口的速壓損失，提高風(fēng)機(jī)靜壓。 （ 4）風(fēng)硐 風(fēng)硐是礦井主要通風(fēng)機(jī)和出風(fēng)井之間的一段聯(lián)絡(luò)巷，風(fēng)硐通風(fēng)量很大，其內(nèi)外壓差較大，因此要特別注意減少風(fēng)硐阻力和防止漏風(fēng)。 （ 5）消音裝置 《規(guī)程》規(guī)定礦井主要通風(fēng)機(jī)噪音不得超過 90dB，本設(shè)計采用主動式消音裝置，把大部分噪音吸收掉。 通風(fēng)設(shè)備的安全技術(shù)要求 按照有關(guān)原則，并根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，對通風(fēng)設(shè)備提出以下要求： （ 1）主要通風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性能好，主通風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定性運轉(zhuǎn)與否決定著礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠程度。 （ 2）通風(fēng)設(shè)備的自動監(jiān)控系統(tǒng)完備。 （ 3）反風(fēng)系統(tǒng)的靈活程度要高。反風(fēng)裝置能在 10min 內(nèi)改變巷道內(nèi)風(fēng)流方向且風(fēng)量不小于正常值的 40%。《礦井通風(fēng)與安全》課程設(shè)計 44 8 礦井通風(fēng)費用概算 礦井通風(fēng)費用包括：電費、設(shè)備折舊費、材料消耗費、通風(fēng)員工工資費用、專為通風(fēng)服務(wù)的井巷工程折舊費和維護(hù)費。噸煤通風(fēng)成本是通風(fēng)設(shè)計和管理的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 。 噸煤通風(fēng)費用 通風(fēng)機(jī)年耗電費計算公式如下： 36524 ???? ? eNC （ ） 式中： C— 每年的通風(fēng)電費，元 /年； N— 電機(jī)電容， KW； e— 電費單價，取 e= 元 /(KW h) 24— 一天的天數(shù)， h/d； 365— 一年的天數(shù)， a/d； η — 風(fēng)機(jī)的效率和輸電、變電、傳動等總效率，風(fēng)機(jī)與電機(jī)直接傳動時取 1）主要通風(fēng)機(jī)年耗電費，用下式計算： 容易時期： 困難時期： 2）局部通風(fēng)機(jī)的年耗電費： 局部通風(fēng)機(jī)單臺額定功率為 11KW，礦井通風(fēng)容易時期有 2 個掘進(jìn)工作面，困難時期有 3個掘進(jìn)工作面，每個工作局部通風(fēng)需要兩臺局部通風(fēng)機(jī)串聯(lián)，故通風(fēng)機(jī)容易時期所需局部通風(fēng)機(jī)的功率為 44KW，困難時期為 66KW，則局部通風(fēng)機(jī)的年耗電費為： 初期： 后期： 所以噸煤通風(fēng)費用為： 初期： 后期： 通風(fēng)設(shè)備的折舊費和維修費 1 3 2 0 0 . 6 2 4 3 6 5 0 . 6 2 8 0 3 2 0 0 ( /C ? ? ? ? ? ? 元 年 )