一、矿井通风设计的内容与要求

一、矿井通风设计的内容与要求
１、矿井通风设计的内容
? 确定矿井通风系统；
? 矿井风量计算和风量分配；
? 矿井通风阻力计算；
? 选择通风设备；
? 概算矿井通风费用。
２、矿井通风设计的要求
? 将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和良好的劳动条件；
? 通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力；
? 发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；
? 有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施；
? 通风系统的基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。
二、优选矿井通风系统
1、矿井通风系统的要求
1) 每一矿井必须有完整的独立通风系统。
2）进风井囗应按全年风向频率，必须布置在不受粉尘、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体侵入的地方。
3）箕斗提升井或装有胶带输送机的井筒不应兼作进风井，如果兼作回风井使用，必须采取措施，满足安全的要求。
4）多风机通风系统，在满足风量按需分配的前提下，各主要通风机的工作风压应接近。
5）每一个生产水平和每一采区，必须布置回风巷，实行分区通风。
6）井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。
7）井下充电室必须单独的新鲜风流通风，回风风流应引入回风巷。
２、确定矿井通风系统
根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产需要等条件，提出多个技术上可行的方案，通过优化或技术经济比较后确定矿井通风系统。
三、矿井风量计算
（一）、矿井风量计算原则
矿井需风量，按下列要求分别计算，并必须采取其中最大值。
（１）按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3；
（２）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。
（二）矿井需风量的计算
1、采煤工作面需风量的计算
采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算，取其最大值。
（１） 按瓦斯涌出量计算：

式中：Qwi——第i个采煤工作面需要风量，m3/min
Qgwi——第 i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min
kgwi——第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，通常机采工作面取kgwi=1.2~1.6 炮采工作面取kgwi=1.4~2.0,水采工作面取kgwi=2.0~3.0
（2）按工作面进风流温度计算：
采煤工作面应有良好的气候条件。其进风流温度可根据风流温度预测方法进行计
算。其气温与风速应符合表中的要求：
采煤工作面的需要风量按下式计算：

式中 vwi—第i个采

煤工作面的风速，按其进风流温度从表中取；m/s,
Swi—第i个采煤工作面有效通风断面，取最大和最小控顶时有效断面的平均值，m2 ；
kwi——第i 个工作面的长度系数。
3）按使用炸药量计算：

式中 25——每使用1kg炸药的供风量，m3/min；
——第i个采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。

4）按工作人员数量计算：
式中 4——每人每分钟应供给的最低风量，m3/min
nwi——第i 个采煤工作面同时工作的最多人数,个。
5) 按风速进行验算

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：
２、掘进工作面需风量的计算：
煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面的风量，应按下列因素分别计算，取其最大值。

（１）按瓦斯涌出量计算：

式中 Qhi——第i个掘进工作面的需风量，m3/min
Qghi——第i个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量；m3/min
kghi——第i个掘进工作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量系数。一般可取1.5~2.0。

（2）按炸药量计算

式中 25——使用1kg炸药的供风量，m3/min;
Ahi——第i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg
（3）按局部通风机吸风量计算



式中 ——第i个掘进工件面同时运转的局部通风机额定风量的和。
khfi——为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般取1.2~1.3；进风巷道中无瓦斯涌出时取1.2，有瓦斯涌出时取1.3。
（４）按工作人员数量计算



式中 nhi——第i个掘进工作面同时工作的最多人数，人。
（５）按风速进行验算
按最小风速验算，各个岩巷掘进工作面最小风量：


各个煤巷或半煤岩巷掘进工作面的最小风量；





按最高风速验算，各个掘进工作面的最大风量：
式中 shi——第i个掘进工作面巷道的净断面积，m2
３、硐室需风量计算
独立通风硐室的供风量，应根据不同类型的硐室分别进行计算：
（１）机电硐室
发热量大的机电硐室，按硐室中运行的机电设备发热量进行计算：
式中 Qri——第个机电硐室的需风量，m3/min
——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，
ρ——空气密度，一般取1.25kg/m3
cp——空气的定压比热，一般可取1KJ/kgk
Δt——机电硐室进、回风流的温度差，℃
采区变电所及变电硐室，可按经验值确定需风量
Qri=60~80 m3/min
（2）爆破材

料库
Qri=4*V/60
式中 v——库房空积，m3
（3）充电硐室
按其回风流中氢气浓度小于0.5%计算
Qri=200*qrhi
式中 qrhi——第个充电硐室在充电时产生的氢气量，m3/min。
5、矿井总风量计算

矿井的总进风量，应按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和:
式中∑Qwl——采煤工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min；
∑Qhl——掘进工作面所需风量之和，m3/min；
∑Qrl——硐室所需风量之和，m3/min；
km——矿井通风系统（包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素）备用系数，宜取1.15~1.25。
四、矿井通风总阻力计算
(一) 矿井通风总阻力计算原则
1、矿井通风设的总阻力，不应超过2940Pa。
2、矿井井巷的局部阻力，新建矿井按井巷摩擦阻力的10%计算，扩建矿井宜按井巷摩擦阻力的15%计算。
（二）矿井通风总阻力计算
矿井通风总阻力：风流由进风井口起，到回风井口止，沿一条通路（风流路线）各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和，简称矿井总阻力，用hm表示。
对于矿井有两台或多台风主要通风机工作，矿井通风阻力按每台主要通风机所服务的系统分别计算。
在主要通风机的服务年限内，随着采煤工作面及采区接替的变化，通风系统的总阻力也将因之变化。当根据风量和巷道参数直接判定最大总阻力路线时，可按该路线的阻力计算矿井总阻力；当不能直接判定时，应选几条可能是最大的路线进行计算比较，然后定出该时期的矿井总阻力。
矿井通风系统总阻力最小时称通风容易时期。通风系统总阻力最大时亦称为通风困难时期。
对于通风困难和容易时期，要分别画出通风系统图。按照采掘工作面及硐室的需要分配风量，再由各段风路的阻力计算矿井总阻力。
计算方法：
沿着风流总阻力最大路线，依次计算各段摩擦阻力 hf，然后分别累计得出容易和困难时期的总摩擦阻力 hf1 和 hf2。
通风容易时期总阻力：


通风困难时期总阻力：

hf 按下式计算：
式中
五、矿井通风设备的选择
矿井通风设备是指主要通风机和电动机。
（一）矿井通风设备的要求：
1、矿井必须装设两套同等能力的主通风设备，其中一套作备用。
2、选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化，并使通风设备长期高效率运行。
3、风机能力应留有一定的余量。
4、进、出风井井口的高差在150m以上，或进、出风井井口标高相同，但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压。
（二）主要通风机

的选择
1、计算通风机风量Qf



式中 Qf——主要通风机的工作风量，m3/s;
Qm——矿井需风量，m3/s；
k——漏风损失系数，风井不提升用时取1.1；箕斗井兼作 回砚用时取1.15；回风回升降人员时取1.2。
2、计算通风机风压
离心式通风机（提供的大多是全压曲线）：

容易时期
困难时期
轴流式通风机（提供的大多是静压曲线）：

容易时期
困难时期
hm－－通风系统的总阻力；
hd－－通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力；
hvd －－扩散器出口动能损失；
ＨN－－自然风压，当自然风压与通风机风压作用相同时取“+”；自然风压与通风机负压作用反向时取“-”。
3、初选通风机
根据计算的矿井通风容易时期通风机的Qf、Hsdmin(或Htdmin)和矿井通风困难通风机的Qf、Hsdmax(或Htdmax)在通风机特性曲线上，选出满足矿井通风要求的通风机。
4、求通风机的实际工况点
因为根据Qf、Hsdmin(或Htdmin)和Qf、Hsdmax(或Htdmax)确定的工况点，但设计工况点不一定恰好在所选择通风机的特性曲线上，必须根据通风机的工作阻力，确定其实际工况点。步骤：
1）计算通风机的工作风阻

用静压特性曲线时：
用全压特性曲线时：
2）确定通风机的实际工况点
在通风机特性曲线上作通风机工作风阻曲线，与风压曲线的交点即为实际工况点。
5、确定通风的型号和转速
根据通风机的工况参数（Qf 、Hsd 、η、N）对初选的通风机进行技术、经济和安全性比较，最后确定通风机的型号和转速。
6、电动机选择
（１）通风机的输入功率按通风容易和困难时期，分别计算风所需的输入功率Nmin ，Ｎmax 。



（２）、电动机的台数及种类

当Nmin≥0.6Nmax时，可选一台电动机，电动机功率为：
当Nmin＜0.6Nmax时，选二台电动机，其功率分别为：
初期：
后期按选一台电机公式计算。ηe：电机效率，ηtr：传动效率。
六、概算矿井通风费用
吨煤通风成本是通风设计和管理的重要经济指标。
吨煤通风成本主要包括下列费用：
1、电费（W1）
吨煤的通风电费为主要通风机年耗电费及井下辅助通风机、局部通风机电费之和除以年产量，可用如下公式计算：

E——主要通风机年耗电量， D——电价，元/KWh；
T——矿井年产量，吨； ηv——变压器效率，可取0.95；
EA——局部通风机和辅助通风机的年耗电量；
ηw——电缆输电效率
2、设备折旧费
3、材料消耗费用
4、

通风工作人员工资费用
5、专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费折算至吨煤的费用。
6、采每吨煤的通风仪表的购置费和维修费用。