矿井通风设计----0755-89753223  13603042128
    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{zd0}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{zd0}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{jd1}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{zd0}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xx量计算：

  式中 25——每使用1kgxx的供风量，m3/min；
      ——第i个采煤工作面一次爆破使用的{zd0}xx量，kg。

   4）按工作人员数量计算：
    式中     4——每人每分钟应供给的{zd1}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{zd1}风速验算各个采煤工作面的最小风量：

 


    按{zg}风速验算各个采煤工作面的{zd0}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{zd0}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{jd1}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xx量计算
                                                
  式中  25——使用1kgxx的供风量，m3/min;
      Ahi——第i个掘进工作面一次爆破所用的{zd0}xx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{zg}风速验算，各个掘进工作面的{zd0}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{zd0}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{zd0}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{zd0}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{zd0}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{dy}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，{zh1}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。