采礦課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 河南理工大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 課程名稱: 姓 名: 學(xué) 號(hào): 班 級(jí): 摘 要 1、煤層地質(zhì)概況:?jiǎn)我幻簩?,傾角20°,煤層厚4m,相對(duì)瓦斯涌出量為11 m3/t,二氧化碳涌出量很小,煤塵有爆炸危險(xiǎn),涌水量不大。 2、井田范圍:設(shè)計(jì)第一水平深度540m,走向長(zhǎng)度5110m,雙翼對(duì)開(kāi),每翼長(zhǎng)1555m,傾向長(zhǎng)度2000m。 3、礦井生產(chǎn)能力:設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為120萬(wàn)/t,礦井第一水平服務(wù)年限為29年。 4、礦井開(kāi)拓與開(kāi)采:用立井主要石門(mén)
2、開(kāi)拓,全礦井共劃分4個(gè)采區(qū),共40個(gè)工作面,上山部分24個(gè),下山部分16個(gè)。上山部分服務(wù)年限29年,下山部分服務(wù)年限20年,在底板開(kāi)圍巖平巷。擬采用采區(qū)式通風(fēng),在兩采區(qū)中央上部開(kāi)回風(fēng)井。在采區(qū)巷道布置中,全礦井有一個(gè)采區(qū)生產(chǎn),工作面機(jī)采,分上、下山開(kāi)采,共有一個(gè)采煤工作面和一個(gè)備用工作面,為準(zhǔn)備采煤有2條煤巷掘進(jìn),采用2臺(tái)11Kw局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng),不與采煤工作面串聯(lián)。有大型火藥庫(kù)一個(gè),獨(dú)立回風(fēng)。 5、井下同時(shí)最多人數(shù)為200人,回采工作面的最多人數(shù)為30人,溫度t=18℃;掘進(jìn)工作面最多人數(shù)為15人,掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為:0.9 m3/min,一次爆破最大炸藥量為8kg 。 選擇
3、任何通風(fēng)系統(tǒng),都要符合投產(chǎn)較快、出煤較多、安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理等總原則。具體地說(shuō),要適應(yīng)以下基本要求: 1)礦井至少要有兩個(gè)通地面的安全出口; 2)進(jìn)風(fēng)井口要有利于防洪,不受粉塵等有害氣體污染; 3)北方礦井,冬季井口需裝供暖設(shè)備; 4)總回風(fēng)巷不得作為主要行人道; 5)工業(yè)廣場(chǎng)不得受扇風(fēng)機(jī)的噪音干擾; 6)裝有皮帶機(jī)的井筒不得兼作回風(fēng)井; 7)裝有箕斗的井筒不得作為主要進(jìn)風(fēng)井; 8)可以獨(dú)立通風(fēng)的礦井,盤(pán)區(qū)盡可能獨(dú)立通風(fēng); 9)通風(fēng)系統(tǒng)要為防瓦斯、火、塵、水及高溫創(chuàng)造條件; 10)通風(fēng)系統(tǒng)要有利于深水平式或后期通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展變化。 1.礦井基本概況
4、 1、煤層地質(zhì)概況 單一煤層,傾角20,煤層厚4m,相對(duì)瓦斯涌出量為11m3/t,為高瓦斯礦井。煤塵有爆炸危險(xiǎn)。 2、井田范圍 設(shè)計(jì)第一水平深度-540m,走向長(zhǎng)度約5.11Km,傾向約2km,面積約12.44Km2,可采儲(chǔ)量為:5971.2萬(wàn)t。第二水平設(shè)計(jì)參數(shù)略。 3、礦井生產(chǎn)任務(wù):設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為1.2Mt,礦井第一水平服務(wù)年限為30a。 4、礦井開(kāi)拓與開(kāi)采:用立井單水平上下山開(kāi)拓,地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易采用綜合機(jī)械化一次采全高采煤工藝,單一走向長(zhǎng)壁采煤法,用全部跨落法處理采空區(qū)。 第一水平主、副井長(zhǎng)度分別為545m、560m。井田分為上下山兩個(gè)階段,上山階段的斜長(zhǎng)為1200m,下
5、山階段傾長(zhǎng)為800m;上山階段劃分為2個(gè)采區(qū),每個(gè)采區(qū)的走向長(zhǎng)度為3110m,每個(gè)采區(qū)劃分為12個(gè)區(qū)段,根據(jù)礦井的地質(zhì)條件和煤層條件,礦井采用采區(qū)式通風(fēng)。該礦井屬于高瓦斯礦井,所以上山采用三條上山,分別為運(yùn)輸上山、軌道上山、回風(fēng)上山,均布置與煤層底板巖層中,井下同時(shí)工作的最多人數(shù)為200人,工作面的人數(shù)為30人,相對(duì)瓦斯涌出量為11m3/t,掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為:0.9 m3/min。 2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)擬定 2.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)基本要求 選擇任何通風(fēng)系統(tǒng),都要符合投產(chǎn)快、出煤較多、安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理等原則。具體地說(shuō),要適應(yīng)以下
6、基本要求: (1)礦井至少要有兩個(gè)通地面的安全出口; (2)進(jìn)風(fēng)井口要有利于防洪、不受粉塵有害集體的污染; (3)北方礦井,井口需裝供暖設(shè)備; (4)總回風(fēng)巷不得作為主要行人道; (5)工業(yè)廣場(chǎng)不得受扇風(fēng)機(jī)的噪音干擾; (6)裝有皮帶機(jī)的井筒不得兼作回風(fēng)井; (7)裝有箕斗的井筒不得兼作為主要進(jìn)風(fēng)井; (8)可以獨(dú)立通風(fēng)的礦井,采區(qū)盡可能獨(dú)立通風(fēng); (9)通風(fēng)系統(tǒng)要為防瓦斯、火、塵、水及高溫創(chuàng)造條件; (10)通風(fēng)系統(tǒng)要有利于深水平式或后期通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展變化。 2.2 礦井通風(fēng)方式的選擇 采區(qū)式通風(fēng)優(yōu)點(diǎn):通風(fēng)線路短;各采區(qū)通風(fēng)方便、靈活;風(fēng)阻小??刹辉O(shè)回風(fēng)大巷。建井可平
7、行施工,建井期短。 采區(qū)式通風(fēng)缺點(diǎn):風(fēng)井及設(shè)備多,管理分散。 1)選擇通風(fēng)方案的考慮因素 選擇任何通風(fēng)方式都需要符合投產(chǎn)快、出煤較多、安全可靠和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理等原則。選擇礦井通風(fēng)方式時(shí),應(yīng)該考慮以下兩種因素: (1)自然因素:煤層賦存條件、埋藏深度、沖擊層深度、礦井瓦斯等級(jí)。 (2)經(jīng)濟(jì)因素:井巷工程量、通風(fēng)運(yùn)行費(fèi)、設(shè)備裝備費(fèi)。 2)礦井通風(fēng)方案 礦井通風(fēng)方式根據(jù)回風(fēng)井的位置的不同,可分為中央并列式、中央分列式、兩翼對(duì)角式、采區(qū)式和混合式通風(fēng)中選擇,以下為前四種方案的示意圖。 方案一:中央并列式 風(fēng)井主副井都位于中央工業(yè)廣場(chǎng)上,副井進(jìn)風(fēng),風(fēng)井回風(fēng),如圖2.1。 圖
8、2.1 中央并列式通風(fēng)方式 1-主井,2-副井,3-運(yùn)輸大巷,4-回風(fēng)大巷,5-回風(fēng)石門(mén) 方案二:中央分列式 兩回風(fēng)井位于井田邊界的兩翼,副井進(jìn)風(fēng)、風(fēng)井回風(fēng),如圖2.2。 圖2.2 中央分列式通風(fēng)方式 1-主井,2-副井,3-運(yùn)輸大巷,4-回風(fēng)大巷,5-回風(fēng)石門(mén) 方案3:兩翼對(duì)角式 進(jìn)風(fēng)井位于井田中央,回風(fēng)井設(shè)在井田兩翼的上部邊界,如圖2.3。 圖2.3 兩翼對(duì)角式通風(fēng)方式 1-主井,2-副井,3-運(yùn)輸大巷,4-回風(fēng)大巷,5-回風(fēng)石門(mén) 方案4:采區(qū)式通風(fēng)方式 每一個(gè)分區(qū)內(nèi)均設(shè)置進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井,構(gòu)成獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng),如圖2.4。 圖2.4 采區(qū)式通風(fēng)方式 1-
9、主井,2-副井,3-運(yùn)輸大巷,4-回風(fēng)石門(mén) 3)礦井通風(fēng)方式的選擇 下面對(duì)幾種通風(fēng)方式的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件列表進(jìn)行比較,見(jiàn)表2.1。 表2.1 通風(fēng)方式的比較 通風(fēng)方式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 適用條件 中央并列式 初期投資少,工業(yè)場(chǎng)地布置集中,管理方便,工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱小,保護(hù)井筒的煤柱較少,構(gòu)成礦井通風(fēng)系統(tǒng)的時(shí)間短。 風(fēng)路較長(zhǎng),風(fēng)阻較大,采空區(qū)漏風(fēng)較大。 煤層傾角大、埋藏深,但走向長(zhǎng)度并不大,而且瓦斯、自燃發(fā)火都不嚴(yán)重。 中央分列式 通風(fēng)阻力較小,內(nèi)部漏風(fēng)小,增加了一個(gè)安全出口,工業(yè)場(chǎng)的保護(hù)煤柱小,保護(hù)井筒的煤柱較少,構(gòu)成礦井通風(fēng)系統(tǒng)的時(shí)間短。 建井期限略長(zhǎng)
10、,有時(shí)初期投資稍大。 煤層傾角較小,埋藏較淺,走向長(zhǎng)度不大,而且瓦斯、自然發(fā)火比較嚴(yán)重。 兩翼對(duì)角式 風(fēng)路較短,阻力較小,采空區(qū)的漏風(fēng)較小,比中央并列式安全性更好。 建井期限略長(zhǎng),有時(shí)初期投資稍大。 煤層走向較大(超過(guò)4Km),井型較大,煤層上部都距地表較淺,瓦斯和自燃發(fā)火嚴(yán)重的礦井。 采區(qū)式通風(fēng)方式 通風(fēng)線路短、幾個(gè)分區(qū)域可以同時(shí)施工的優(yōu)點(diǎn)外,更有利于處理礦井事故運(yùn)送人員設(shè)備也方便。 工業(yè)場(chǎng)地分散、占地面積大、井筒保護(hù)煤柱較多。 井田面積較大,局部瓦斯含量大,采區(qū)離工業(yè)場(chǎng)地較遠(yuǎn)。 2.3 礦井通風(fēng)方案技術(shù) 由于該礦為高瓦斯礦井,煤塵具有爆炸性,煤有自燃發(fā)
11、火的傾向,,通過(guò)初步的技術(shù)比較,煤層傾角為20o,煤層傾角較大,埋藏較淺,通過(guò)技術(shù)比較,方案4采區(qū)式通風(fēng)方式很明顯最適合本礦井。 2.4 通風(fēng)機(jī)的工作方法 礦井通風(fēng)機(jī)的工作方法有抽出式、壓入式和壓抽混合式三種,但是煤礦主要通風(fēng)機(jī)的工作方法基本上分為抽出式與壓入式兩種,現(xiàn)將兩種工作方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下: 其適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表2.6。 表2.6 通風(fēng)方式的分類 通風(fēng)方式 使用條件及優(yōu)缺點(diǎn) 抽 出 式 優(yōu)點(diǎn):井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài),當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),井下的風(fēng)流壓力提高可能使采空區(qū)沼氣涌出量減少,比較安全;漏風(fēng)量少,通風(fēng)管理較簡(jiǎn)單;與壓入式相比,不存在過(guò)渡到下水平
12、時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)量變化的困難。 缺點(diǎn):當(dāng)?shù)孛嬗行「G塌陷區(qū)和采區(qū)溝通時(shí),抽出式會(huì)使小窯存積的有害氣體抽到井下使礦井有效風(fēng)量減少。 壓 入 式 低瓦斯礦的第一水平,礦井地面地形復(fù)雜、高差起伏,無(wú)法在高山上設(shè)置扇風(fēng)機(jī)??偦仫L(fēng)巷無(wú)法連通或維護(hù)苦難時(shí)期的條件下優(yōu)缺點(diǎn):(1)壓入式的優(yōu)缺點(diǎn)與抽出式相反,能用一部分回風(fēng)把小窯塌陷區(qū)的有害氣體壓入到地面;(2)進(jìn)風(fēng)線路漏風(fēng)大,管理苦難;(3)風(fēng)阻大,風(fēng)量調(diào)節(jié)困難;(4)由第一水平的壓入式過(guò)渡到深部水平的抽出式有一定的困難;(5)通風(fēng)機(jī)使井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài),當(dāng)通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),風(fēng)流壓力降低,有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加。 現(xiàn)將兩種工作方法
13、的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下: (1)抽出式主要通風(fēng)機(jī)使井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài),當(dāng)一旦主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),井下風(fēng)流的壓力提高,有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少,比較安全。 (2)壓入式主要通風(fēng)機(jī)使井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài),當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),風(fēng)流壓力降低,有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加,比較危險(xiǎn)。 (3)采用壓入式通風(fēng)時(shí),須在礦井總進(jìn)風(fēng)路線上設(shè)置若干構(gòu)筑物,使通風(fēng)管理工作比較困難,漏風(fēng)較大。 (4)在地面小窯塌陷區(qū)分布較廣,并和采區(qū)相溝通的條件,用抽出式通風(fēng),會(huì)把小窯積存的有害氣體抽到井下,同時(shí)使通過(guò)主要通風(fēng)機(jī)的一部分風(fēng)流短路,總進(jìn)風(fēng)量和工作面有效風(fēng)量都會(huì)減少。用壓入式通風(fēng),則能用一部分回風(fēng)
14、風(fēng)流把小窯塌陷區(qū)的有害氣體帶到地面。 (5)如果能夠嚴(yán)防總進(jìn)風(fēng)路線上的漏風(fēng),則壓入式主要通風(fēng)機(jī)的規(guī)格尺寸和通風(fēng)機(jī)電力費(fèi)用都較抽出式為小。 (6)在由壓入式通風(fēng)過(guò)渡到深水平抽出式通風(fēng)時(shí),有一定困難,過(guò)渡時(shí)期是新舊水平同時(shí)產(chǎn)生,路線較長(zhǎng),有時(shí)還必須額外增掘一些井巷工程,使過(guò)渡期限拉得過(guò)長(zhǎng)。用抽出式通風(fēng),就沒(méi)有這些缺點(diǎn)。 綜上所述,一般地說(shuō),在地面小窯塌陷區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重、開(kāi)采第一水平和低沼氣礦井等條件下,采用壓入式通風(fēng)是比較合適的,否則不宜采用壓入式通風(fēng)。因此,根據(jù)礦井實(shí)際的條件,確定該礦井采用抽出式通風(fēng)。 礦井開(kāi)拓采用立井開(kāi)拓方式,礦井通風(fēng)采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)。主要進(jìn)風(fēng)井為副井,位于井田中央
15、,礦井回風(fēng)井位于井田走向中央淺部邊界。礦井主要通風(fēng)機(jī)采用抽出式通風(fēng)。全礦井只有一個(gè)回采工作面進(jìn)行生產(chǎn),兩個(gè)掘進(jìn)工作面掘進(jìn),采掘比為1:2,掘進(jìn)工作面采用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng),回采工作面采用下行式開(kāi)采,有井田邊界向井田中央開(kāi)才,為后退式開(kāi)采。 3 通風(fēng)系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)圖(通風(fēng)困難時(shí)期和通風(fēng)容時(shí)期) 采用立井單水平上下山開(kāi)拓,經(jīng)濟(jì)技術(shù)上綜合考慮,擬采用采區(qū)式的通風(fēng)方式。風(fēng)井設(shè)在煤層兩翼中部,采用副井主要進(jìn)風(fēng),主井輔助進(jìn)風(fēng),風(fēng)井回風(fēng),主扇采用抽出式的工作方式,抽出式主扇使井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài),但一旦主扇因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),
16、井下的風(fēng)流壓力提高,有可能使采區(qū)瓦斯涌出量減少,比較安全。其通風(fēng)系統(tǒng)路線如下: 新鮮風(fēng)流:副井→井底車(chē)場(chǎng)→軌道石門(mén)→軌道大巷→采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)→軌道上山→ 采區(qū)中部車(chē)場(chǎng)→運(yùn)輸平巷→工作面。 污風(fēng)風(fēng)流:工作面→區(qū)段回風(fēng)平巷→區(qū)段回風(fēng)石門(mén)→回風(fēng)石門(mén)→風(fēng)井→地面。 主井→運(yùn)輸石門(mén)→運(yùn)輸大巷→采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)→運(yùn)輸上山→回風(fēng)石門(mén)→風(fēng)井→地面 繪制礦井最容易時(shí)期(圖3-1)與最困難時(shí)期(圖3-2)通風(fēng)系統(tǒng)示意。 圖 3-1 最容易時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)示意圖 圖3-2 最困難時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)示意圖
17、4礦井總風(fēng)量計(jì)算與分配 4.1礦井需風(fēng)量計(jì)算原則 (1)礦井需風(fēng)量應(yīng)按照“由里往外”的計(jì)算原則,由采、掘工作面、硐室和其他用風(fēng)地點(diǎn)的實(shí)際最大需風(fēng)量總和,再考慮一定的備用風(fēng)量系數(shù)后,計(jì)算出礦井總風(fēng)量。 (2)按該用風(fēng)地點(diǎn)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算,每人每分鐘供給風(fēng)量不得少于4 m3。 (3)按該用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害氣體濃度、風(fēng)速以及溫度等都符合《規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定分別計(jì)算,取其最大值。 1.采煤工作面需風(fēng)量計(jì)算 采煤工作面的需風(fēng)量應(yīng)按下列因素分別計(jì)算,并取其中最大值。 按瓦斯(二氧化碳)涌出量計(jì)算: Q采=100Q瓦K瓦=100×20.78×1.2=2494m3/m
18、in 式中 Q采——采煤工作需要風(fēng)量,m3/min; Q瓦——采煤工作面瓦斯絕對(duì)涌出量,20.78m3/min; K瓦——第i個(gè)采煤工作面瓦斯涌出不均勻的風(fēng)量備用系數(shù),它是該工作面 瓦斯絕對(duì)涌出量的最大值和平均值的比值。生產(chǎn)礦井可以根據(jù)各工作面正常的生產(chǎn)條件,至少進(jìn)行5晝夜的觀測(cè),得出5個(gè)值,取其最大值。通常機(jī)采工作面取 1.2~1.6=;炮采工作面去2.0~1.4=;水采工作面取3.0~2.0=。 按工作面進(jìn)風(fēng)流溫度計(jì)算;采煤工作面應(yīng)有良好的氣候條件,其進(jìn)風(fēng)流溫度可根據(jù)風(fēng)流溫度預(yù)測(cè)方法進(jìn)行計(jì)算。其氣溫與風(fēng)速應(yīng)符合表4-1的要求 表4-1采煤工作面空氣
19、溫度與風(fēng)速對(duì)應(yīng)表 采煤工作面進(jìn)風(fēng)流氣溫/℃ 采煤工作面風(fēng)速/(m/s) <15 15~18 18~20 20~23 23~26 0.3~0.5 0.5~0.8 0.8~1.0 1.0~1.5 1.5~1.8 采煤工作面的需風(fēng)量按下式計(jì)算: Q采=60v采S采K采,m3/min =60×1.0×18×1.3 =1404 m3/min 式中v采——采煤工作面適宜風(fēng)速,m/s S采——采煤工作面平均有效斷面積,㎡,按最大和最小控頂有效斷面積的平均值計(jì)算; K采——采煤工作面長(zhǎng)度風(fēng)最系數(shù),按表4-2取 =200m3/min A
20、采——采煤工作面一次爆破使用的最大炸藥量,kg 按工作人員數(shù)量計(jì)算: Q采=4n采,m3/min =4×30 =120 m3/min 式中4——每人每分鐘供給的最低風(fēng)量,m3/min n采——采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù),人。 2. 掘進(jìn)工作面需風(fēng)量計(jì)算 煤巷、半煤巖巷和巖巷掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量,應(yīng)按下列因素分別計(jì)算,取其最大值。 (1)、按瓦斯(二氧化碳)涌出量計(jì)算: Q掘=100Q瓦K瓦 =100×0.9×1.5 =135 m3/min (2)、按炸藥量使用最計(jì)算: Q掘=25A掘=25×8=200 m3/min
21、(3)、按局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計(jì)算: Q掘=Q通IK通=200×2×1.3=520 m3/min Q掘=4n掘=4×30=120 m3/min (4)、按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算; 煤、巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足: 60×0.15×S掘≦Q掘≦60×4×S掘 由上式得18 m3/min≦Q掘≦480m3/min 根據(jù)上面的計(jì)算掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)取其最大值。 Q掘=520 m3/min 3. 硐室需風(fēng)量 各個(gè)獨(dú)立通風(fēng)的硐室供風(fēng)量,應(yīng)根據(jù)不同的硐室分別計(jì)算。 (1)、井下爆破材料庫(kù) 按經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算,小型礦井一般80~100m3/min,大型礦井一般100~150m3/min。 (2)、充
22、電硐室 通常充電硐室的供風(fēng)量不得小于100m3/min。 (3)、機(jī)電硐室 采區(qū)小型機(jī)電硐室,可按經(jīng)驗(yàn)值確定風(fēng)量,一般為60~80m3/min。 表4-4 機(jī)電硐室發(fā)熱系數(shù)表 機(jī)電硐室名稱 發(fā)熱系數(shù)() 空氣壓縮機(jī)房 水泵房 變電所、絞車(chē)房 0.15~0.23 0.01~0.04 0.02~0.04 4.2礦進(jìn)總風(fēng)量的分配 (1)分配原則 礦井總風(fēng)量確定后,分配到各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量,應(yīng)不得低于其計(jì)算的需風(fēng)量;所有巷道都應(yīng)分配一定的風(fēng)量;分配后的風(fēng)量,應(yīng)保證井下各處瓦斯及有害氣體濃度、風(fēng)速等滿足《規(guī)程》的各項(xiàng)要求。 (2)分配的方法 首先按照采區(qū)布置
23、圖,對(duì)各采煤、掘進(jìn)工作面、獨(dú)立回風(fēng)硐室按其需風(fēng)量配給風(fēng)量,余下的風(fēng)量按采區(qū)產(chǎn)量、采掘工作面數(shù)目、硐室數(shù)目等分配到各采區(qū),再按一定比例分配到其它用風(fēng)地點(diǎn),用以維護(hù)巷道和保證行人安全。風(fēng)量分配后,應(yīng)對(duì)井下各通風(fēng)巷道的風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算,使其符合《規(guī)程》對(duì)風(fēng)速的要求。 《規(guī)程》規(guī)定的風(fēng)速限定值見(jiàn)表4-5所示。 表4-5 風(fēng)速限定值 礦井下各類巷道的適宜風(fēng)速一般為:階段運(yùn)輸大巷:4.5~5.0m/s;軌道上(下)山、運(yùn)輸上(下)山:3.5~4.5m/s;回風(fēng)上(下)山:4.5~5.5m/s;區(qū)段運(yùn)輸平巷(順槽):3.0~3.5m/s;區(qū)段回風(fēng)平巷(回風(fēng)順槽):4.5~5.5m/s;階段
24、回風(fēng)大巷、總回風(fēng)巷:5.5~6.5m/s。 表4-6礦井各地點(diǎn)風(fēng)量分配情況表 地點(diǎn) 風(fēng)量m3/s 絞車(chē)房 0.12 采煤工作面 42 備用工作面 21 掘進(jìn)工作面1 9 掘進(jìn)工作面2 9 火藥庫(kù) 1.7 其他 14.18 合計(jì) 97 5 通風(fēng)阻力的計(jì)算和風(fēng)量調(diào)節(jié) 礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算 (一) 礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算原則 1、礦井通風(fēng)設(shè)的總阻力,不應(yīng)超過(guò)3000Pa。 2、礦井井巷的局部阻力,新建礦井按井巷摩擦阻力的10%計(jì)算,擴(kuò)
25、建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計(jì)算。 3、在進(jìn)行礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算時(shí),不要計(jì)算每一條巷道的通風(fēng)阻力,只選擇其中一條阻力最大的風(fēng)路進(jìn)行計(jì)算。但必須是礦井達(dá)到設(shè)計(jì)年產(chǎn)量以后,通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期的阻力最大風(fēng)路。一般,可能兩個(gè)時(shí)期的通風(fēng)系統(tǒng)圖上根據(jù)采掘作業(yè)布置情況分別風(fēng)流路線最長(zhǎng)、風(fēng)量較大的一條線路作為阻力最大的風(fēng)路。在選定的風(fēng)路上(分最容易和最困難時(shí)期),從進(jìn)風(fēng)井口到回風(fēng)井口逐段編號(hào),對(duì)各段井巷進(jìn)行阻力計(jì)算,然后累加起來(lái),得出這兩個(gè)時(shí)期的各個(gè)井巷通風(fēng)總阻力(h阻易,h阻難)。如果通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜,直觀上難以判斷哪條風(fēng)路阻力最大時(shí),則需選擇幾條風(fēng)路,通過(guò)計(jì)算比較選出最大值。 (二)礦井通風(fēng)總阻
26、力計(jì)算 礦井通風(fēng)總阻力:風(fēng)流由進(jìn)風(fēng)井口起,到回風(fēng)井口止,沿一條通路(風(fēng)流路線)各個(gè)分支的摩擦阻力和局部阻力的總和,簡(jiǎn)稱礦井總阻力,用hm表示。 對(duì)于礦井有兩臺(tái)或多臺(tái)風(fēng)主要通風(fēng)機(jī)工作,礦井通風(fēng)阻力按每臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)所服務(wù)的系統(tǒng)分別計(jì)算。 礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最小時(shí)稱通風(fēng)容易時(shí)期。通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最大時(shí)亦稱為通風(fēng)困難時(shí)期。 對(duì)于通風(fēng)困難和容易時(shí)期,要分別畫(huà)出通風(fēng)系統(tǒng)圖。按照采掘工作面及硐室的需要分配風(fēng)量,再由各段風(fēng)路的阻力計(jì)算礦井總阻力。 沿著上述兩個(gè)時(shí)期通風(fēng)阻力最大的風(fēng)路,分別用下式計(jì)算出各段風(fēng)路井巷的磨擦阻力: hfr=αLUQ2/S3 式中:hfr——巷道摩檫阻
27、力,Pa; L、U、S——分別為巷道的長(zhǎng)度、周長(zhǎng)、凈斷面積,m2; Q——分配給井巷的風(fēng)量,m3/s; α——各巷道的摩擦阻力系數(shù),kg/m3。 表5-1 井巷尺寸及其支護(hù)情況表 井巷名稱 井巷特征及支護(hù)情況 斷面積(㎡) 副 井 兩個(gè)灌籠,有梯子間,風(fēng)井直徑 23.75 主要運(yùn)輸石門(mén) 拱形,混凝土砌,壁面摸漿 16 主要運(yùn)輸石門(mén) 拱形,混凝土砌,壁面摸漿 16 主要運(yùn)輸巷 拱形,混凝土砌,壁面摸漿 16 運(yùn)輸機(jī)上山 拱形,料石碹 15 運(yùn)輸機(jī)上山 拱形,料石碹 15 運(yùn)輸機(jī)頻槽 梯形,錨桿,寬度3.5 8.75 上
28、順槽 梯形,錨桿,寬度3.5 8.75 采煤工作面 采高4m,控頂距4.2-5.2m,金屬支架,機(jī)組采煤 20.8 上順槽 梯形,錨桿,寬度3.5 8.75 回風(fēng)順槽 梯形,錨桿,寬度3.5 8.75 回風(fēng)石門(mén) 梯形,錨噴 8 主要回風(fēng)巷 拱形,混凝土砌,壁面摸漿 8 回風(fēng)井 混凝土砌(不光滑),風(fēng)井直徑D=4m 12.56 專心---專注---專業(yè) 計(jì)算方法: 1、兩個(gè)時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)的總風(fēng)阻: 通風(fēng)容易時(shí)期總阻力 : h阻易=1.2h摩易=1.2×1384.2=1660.8Pa 通風(fēng)困難時(shí)期總阻力: h阻難=1.1
29、5=1.15摩難=1.15×2290.6=2633.5Pa 當(dāng)?shù)确e孔大于2時(shí)一般為通風(fēng)比較容易,當(dāng)?shù)确e孔在1-2之間時(shí)為通風(fēng)中等,當(dāng)?shù)确e孔小于1時(shí)通風(fēng)困難;由此知本礦井通風(fēng)容易。 表5-4 礦井通風(fēng)難易程度分級(jí) 礦 井 通 風(fēng) 難 易 程 度 礦井總風(fēng)阻 Ns2m-8 等積孔 ㎡ 容 易 <0.355 >2 中 等 0.335~1.420 1~2 困 難 >1.420 <1 由等積孔可以看出,礦井通風(fēng)為中等,所以礦井在生產(chǎn)時(shí)期應(yīng)加大各巷道的掘進(jìn)斷面,以滿足用風(fēng)地點(diǎn)所需風(fēng)量,并避免有關(guān)巷道風(fēng)速超限。 6 礦井通風(fēng)設(shè)備的選擇 礦井
30、通風(fēng)設(shè)備是指主要通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)。 (一)礦井通風(fēng)設(shè)備的要求: 1、礦井必須裝設(shè)兩套同等能力(同型號(hào))的主要通風(fēng)設(shè)備,其中一套作備用。 2、選擇通風(fēng)設(shè)備應(yīng)滿足第一開(kāi)采水平各個(gè)時(shí)期工況變化,并使通風(fēng)設(shè)備長(zhǎng)期高效率運(yùn)行。 3、風(fēng)機(jī)能力應(yīng)留有一定的余量,軸流式其葉片安裝角度要比允許角度小5°,離心式的轉(zhuǎn)速不大于最高允許轉(zhuǎn)速的90%。 4、進(jìn)、出風(fēng)井井口的高差在150m以上,或進(jìn)、出風(fēng)井井口標(biāo)高相同,但井深400m以上時(shí),宜計(jì)算礦井的自然風(fēng)壓。 (二)主要通風(fēng)機(jī)的選擇 主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量 ??Qf=KQm =97×1.1=107m3/s; 對(duì)于抽出式通風(fēng),分別求出
31、困難和容易時(shí)期的扇風(fēng)機(jī)靜壓: 容易時(shí)期: H扇靜易=h阻易-h自助 (Pa) 式中 h自助—通風(fēng)容易時(shí)期幫助主扇風(fēng)壓工作的礦井自然風(fēng)壓,Pa。 h自助=0Pa 帶入數(shù)據(jù): h扇靜易=1660.8Pa 困難時(shí)期: h扇靜難=h阻難+h自反 (Pa) 式中 h自反—通風(fēng)困難時(shí)期反對(duì)主扇風(fēng)壓工作的礦井自然風(fēng)壓,Pa。 h自反=50Pa 帶入數(shù)據(jù): h扇靜難=2633.5+50=2683.5Pa 礦井總風(fēng)阻計(jì)算 R=h/Q2 所以礦井通風(fēng)容易時(shí)期: R礦易=h阻易/Q2扇=1660.8/1072=0.145(kμ) 礦井通風(fēng)困難時(shí)期: R困難=h阻難/Q2
32、扇=2683.5/1072=0.234(kμ) 式中 R礦易、R礦難—容易時(shí)期和困難時(shí)期的全礦總風(fēng)阻,kμ。 根據(jù)Q扇=97m3/s;、h扇靜易=1660.8Pa、h扇靜難=2683.5Pa,在扇風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線圖表上選擇合適的主扇:可選用FBCDZ-8-No24B軸流式扇風(fēng)機(jī),共選用兩臺(tái),其中一臺(tái)工作,一臺(tái)備用。 2.繪制所選扇風(fēng)機(jī)的特性曲線及工況點(diǎn) 1)容易時(shí)期 阻力系數(shù):R=0.145 故通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線方程:H=RQ2=0.145Q2 表6-1 容易時(shí)期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線方程計(jì)算表 Q(m3/s) 50 60 70 80 90 100 110 12
33、0 H(Pa) 362.5 522 710.5 928 1174.5 1450 1754.5 2088 2)困難時(shí)期 阻力系數(shù):R=0.1989 故通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線方程:H=RQ2=0.234Q2 表6-2 困難時(shí)期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線方程計(jì)算表 Q(m3/s) 50 60 70 80 90 100 110 120 H(Pa) 585 842.4 1372 1555.2 1895.4 2340 2831.4 3369.6 繪制出所選扇風(fēng)機(jī)的特性曲線及工作工況點(diǎn)如下圖(圖6-1)。 則FBCDZ-8-No24B軸流式通風(fēng)
34、機(jī)在礦井容易和困難時(shí)期的實(shí)際工作工況點(diǎn)如下表5-8所示。 表6-3 容易時(shí)期和困難時(shí)期的工作點(diǎn) 時(shí)期 主通風(fēng)機(jī)型號(hào) 葉片安裝角α 轉(zhuǎn)數(shù) (r/min) 風(fēng)壓Pa 風(fēng)量Q(m3/s) 效率η 輸入功率(KW) 容易 FBCDZ-8-No24B 46°/38° 740 1786.5 111.55 0.75 340 困難 FBCDZ-8-No24B 52°/44° 740 2831.4 110 0.77 410 3.通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況 初期風(fēng)機(jī)葉片角為46°/38°,實(shí)際工況點(diǎn)M1′,其工況值為: 流量Q1′=111.55m3/s 負(fù)壓H1′
35、=1786.5Pa 靜壓效率η1′=73%; 軸功率N1′=280kW<500kW 礦井后期風(fēng)機(jī)葉片角52/44o,實(shí)際工況點(diǎn)M2',工況值為: 流量Q2′=110m3/s 負(fù)壓H2′=2831.4Pa 靜壓效率η2′=79% 軸功率N2′=410kW<500kW 通風(fēng)機(jī)達(dá)到最大設(shè)計(jì)負(fù)壓和風(fēng)量時(shí),葉片角度52o/44o<55o/47o(風(fēng)機(jī)最大葉片角度),風(fēng)機(jī)能力有足夠余量。 選擇電動(dòng)機(jī) 根據(jù)通風(fēng)容易和困難兩個(gè)時(shí)期主通風(fēng)機(jī)的輸入功率,計(jì)算電動(dòng)機(jī)的輸出功率N電出。①當(dāng)主通風(fēng)機(jī)的輸入功率在通風(fēng)容易時(shí)期N扇入易與通風(fēng)困難時(shí)期N扇入難相差不大時(shí),即N扇入易≥0.6N扇入難,則兩個(gè)時(shí)
36、期都用一種較大功率的電動(dòng)機(jī)。②其功率在300kW~400kW以上,宜選用同步電動(dòng)機(jī),故選用下公式計(jì)算: N電出= N扇入難/η轉(zhuǎn),(Kw) 式中 n—傳動(dòng)效率,直接傳動(dòng)時(shí)η轉(zhuǎn)=1; η電—電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)效率,一般取0.9~0.95。 N電出=400/1=400kW N電入=1.10×N電出/η電=1.10×400/0.95=463.2kW 由以上計(jì)算選用YBFe450S3-8型電動(dòng)機(jī),技術(shù)參數(shù)如表6-4所示。 表6-4 YBFe450S3-8型電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)表 型號(hào) 額定功率(kW) 額定電壓(V) 額定轉(zhuǎn) 速 (r/min) 效率 (%) 功率因數(shù) (cosФ
37、) 額定電流(A) 最大轉(zhuǎn)矩 YBFe450S3-8 2×250 6000 740 94.8 0.89 6.0 1.8 7 概算噸煤通風(fēng)電耗 噸煤通風(fēng)成本是通風(fēng)設(shè)計(jì)和管理的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在這里計(jì)算電費(fèi)如下: 電費(fèi)(W1) 噸煤的通風(fēng)電費(fèi)為主要通風(fēng)機(jī)年耗電費(fèi)及井下輔助通風(fēng)機(jī)、局部通風(fēng)機(jī)電費(fèi)之和除以年產(chǎn)量,可用如下公式計(jì)算: 礦井選兩臺(tái)電機(jī)時(shí): E——主要通風(fēng)機(jī)年耗
38、電量, D——電價(jià),元/KWh,在此取:1元/KWh; T——礦井年產(chǎn)量,噸; ηv——變壓器效率,可取0.95; EA——局部通風(fēng)機(jī)和輔助通風(fēng)機(jī)的年耗電量; ηw——電纜輸電效率在0.9-0.95之間,在此?。?.9; =4380*500/0.95*0.9 =.509kw/h =(.509kw/h+ 2*11*4380/0.95*0.9)* 1元/KWh/t =2.22元/t 參考文獻(xiàn) 1、煤礦安全規(guī)程,國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局,2011年 2、孫研,風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本,機(jī)械工業(yè)出版社,1998年 3、張國(guó)樞等,通風(fēng)安全學(xué),中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2000年
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