第四章礦井排水、通風(fēng)、壓氣設(shè)備選型設(shè)計第一節(jié)礦井排水設(shè)備選型設(shè)計在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中，涌入礦井的水流稱為礦水，礦水主要有大氣降水、地表水、含水層和老空區(qū)水等。礦水積聚在巷道中不但影響生產(chǎn)，而且還威脅著工作人員的健康和安全，因此需要把礦水及時排出。有時也需要向井下提供生產(chǎn)用水，如水力采煤、噴霧除塵等。礦井生產(chǎn)中無論是排水或供水，都由排水設(shè)備來完成。礦井排水系統(tǒng)由礦井深度、開拓系統(tǒng)以及各水平涌水量的大小等因素來確定。一、排水設(shè)備選型所需原始資料（1）礦井水平數(shù)及各水平服務(wù)年限；（2）各水平及井口標(biāo)高；（3）各水平的正常涌水量q（m3/h），最大涌水量qm（m3/h）），及最大涌水持續(xù)天數(shù)；（4）礦水的物理、化學(xué)性質(zhì)如密度ρ、PH值等；（5）井筒及井底車場布置圖；（6）礦井年產(chǎn)量、沼氣、瓦斯等級、供電電壓等；（7）有關(guān)的規(guī)程、規(guī)范、教材等；（8）有關(guān)水泵、電動機、管路等方面的資料。二、排水系統(tǒng)方案的確定在我國礦山中，目前通常采用集中排水。集中排水開拓量小、管路敷設(shè)簡單、管理費用低，但由于上水平的水需流到下水平后再排出，增加了部分電耗。所以，在排水方案選擇時，應(yīng)盡可能采用直接排水和集中排水，當(dāng)同時開采的水平數(shù)不多時，可將各水平的涌水直接排到地面；如水平數(shù)較多，井較深時，也可采用分段排水；如采區(qū)涌水量較大、距離井筒較遠(yuǎn)且距地表不深時，也可經(jīng)過鉆孔敷設(shè)排水管直接排到地面。當(dāng)?shù)V水無腐蝕性或腐蝕性較小時，可采用普通清水泵（如D型、DS型、MD型、DK型等），當(dāng)腐蝕性較強時（PH＜5），應(yīng)采用防酸型水泵（DF型等）。三、初選水泵型號、臺數(shù)我國《煤礦安全規(guī)程》對井下排水和排水設(shè)施要求規(guī)定如下：（1）水泵：作為主要排水設(shè)備，必須有工作、備用和檢修的水泵。工作水泵的能力，應(yīng)能在20h內(nèi)排出礦井24h的正常涌水量（包括充填水及其他用水）。備用水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的70%。工作和備用水泵的總能力，應(yīng)能在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量。檢修水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的25%。水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井，可在主泵房內(nèi)預(yù)留安裝一定數(shù)量水泵的位置。（2）水管：必須有工作和備用的水管。工作水管的能力應(yīng)能配合工作水泵在20h內(nèi)排出礦井24h的正常涌水量。工作和備用的水管的總能力，應(yīng)能配合工作和備用水泵在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量。（3）配電設(shè)備：應(yīng)同工作、備用以及檢修水泵相適應(yīng)，并能夠同時開動工作和備用水泵。有突水淹井危險的礦井，可另行增建抗災(zāi)強排能力的泵房。主要泵房至少有2個出口，一個出口用斜巷通到井筒，并應(yīng)高出泵房底板7m以上；另一個出口通到井底車場，在此出口通道內(nèi)，應(yīng)設(shè)置易于關(guān)閉的既能防水又能防火的密封門。泵房和水倉的連接通道，應(yīng)設(shè)置可靠的控制閘門。主要水倉必須有主倉和副倉，當(dāng)一個水倉清理時，另一個能正常使用。新建、改擴建礦井或生產(chǎn)礦井的新水平，正常涌水量在1000m31．工作水泵必須的排水能力m3/h（4—1）式中ＱB—工作水泵必須的排水能力，m3/h；qz—正常涌水量，m3/h；2．初選水泵型號根據(jù)QB查表4—1到表4—7選擇滿足要求且效率高、工作可靠、性能優(yōu)良的水泵，如單臺泵的流量不能滿足要求時，可采用多臺水泵串聯(lián)或并聯(lián)工作。水泵型號選定后，查出其最大效率點處流量Ｑ1、單級揚程H1，及0流量單級揚程H0。表4-1泵性能表泵的型號流量Q總揚程H(m)轉(zhuǎn)數(shù)n(r/min)功率（kW）效率(%)允許吸上真空度（m）葉輪直徑D（mm）質(zhì)量（kg）(m3/h)(L/s)軸功率N電機功率1BA-66111431429004453128301BA-6A51629003850115301BA-6B9132900354945105302BA-6102030212900464162352BA-6A1020302029003148352BA-6B1020252229006594132352BA-91120253721162900566866127362BA-9A10172215132900546563117362BA-9B10152018122900516062106363BA-630456070625750290064218116

續(xù)表泵的型號流量Q總揚程H(m)轉(zhuǎn)數(shù)n(r/min)功率（kW）效率(%)允許吸上真空度（m）葉輪直徑D（mm）質(zhì)量（kg）(m3/h)(L/s)軸功率N電機功率3BA-6A304050604530290015556264591921163BA-94045552900168503BA-9A2535457252900145603BA-13929004768075132413BA-13A29003758074120413BA-13B2900636562110414BA-665901151351825329891812900556368662721384BA-6A65851051258276290040662501384BA-870901091202559432900306969662181164BA-8A70901092548432900226769652001164BA-126590120182528290010.872781781084BA-12A60851102900157076163108續(xù)表泵的型號流量Q總揚程H(m)轉(zhuǎn)數(shù)n(r/min)功率（kW）效率(%)允許吸上真空度（m）葉輪直徑D（mm）質(zhì)量（kg）(m3/h)(L/s)軸功率N電機功率4BA-1865901101825202900117578745143594BA-18A608095290074765130594BA-2554799915221029007078675126444BA-25A50728614202414112900475725114446BA-811014017020014503070753281666BA-8A11014017020014502272763001666BA-8B110140180145074652751666BA-1211016020014507681792681466BA-12A951501805016145011802401466BA-1812616218735455214507884742201346BA-18A11514416232404511814507074682001348BA-122202803403214504080803151918BA-12A2002502902624145030812901918BA-18200285350611002018141450222681808BA-18A200260320871450782501808BA-2521627032460759014508083822261438BA-25A191238285536679145011778078212143表4-2泵性能及配套電機型號表泵的型號級數(shù)流量Q揚程H(m)轉(zhuǎn)速()功率N(kW）效率(%)允許吸上真空度H(m)葉輪直徑(mm)質(zhì)量(kg)可配用的電動機型號(m2/h)(l/s)軸功率電機功率DS450-10043204506008912516744040033662067277680062731153003100JK800KW-2P532045060089125167550500420775840970100062731153300JKZ100KW-2P63204506008912516766060050493010081164125062731153500JKZ1250KW-2P732045060089125167770700588108511761358160062731153700JKZ1600KW-2P832045060089125167880800672124013441552160062731153900JKZ1600KW-2P932045060089125167990900756139515121746200062731154100JKZ2000KW-2P103204506008912516711001000840155016801940200062731154300JKZ2000KW-2P圖4－1DS450－100型泵特性曲線圖表4-3泵性能及配套電機型號表泵型號級數(shù)流量Q揚程H（m）轉(zhuǎn)速功率N（kW）效率(%)允許吸上真空度H（m）葉輪直徑（mm）質(zhì)量（kg）可配用的電動機型號（m2/h）（l/s）軸功率電機功率D450A-60D450-60340045055011112518016214802833607678807JSQ-147-4(6kV)440(kW)44004505501111252462402164407678807JSQ-148-4(6kV)440(kW)54004505501111253002704416807678807JSQ-158-4(6kV)680(kW)64004505501111253693603246666807678807JSQ-158-4(6kV)680(kW)74004505501111254203788507678807JSQ-1510-4(6kV)850(kW)84004505501111254924804328507678807JSQ-1510-4(6kV)850(kW)940045055011112554048610507678807JSQ-1512-4(6kV)1050(kW)1040045055011112561560054088210507678807JSQ-1512-4(6kV)1050(kW)1140045055011112566059412507678807圖4－2D450－60型泵特性曲線圖表4-4泵性能及配套電動機型號表泵的型號級數(shù)流量Q揚程H（m）轉(zhuǎn)速功率N（kW）效率(%)允許吸上真空度H（m）葉輪直徑（mm）質(zhì)量（kg）可配用的電動機型號（m2/h）（l/s）軸功率電機功率D280-1004250280300420400392298063747777JK-630(6kV)630(kW)5250280300525500490630747777JK-630(6kV)630(kW)6250280300630600588580800747777JK-800(6kV)800(kW)72502803007357006861000747777JK-1000(6kV)1000(kW)82502803008408007841250747777JK-1250(6kV)1250(kW)92502803009459008221250747777JK-1250(6kV)1250(kW)10250280300105010009801250747777JK-1250(6kV)1250(kW)圖4－3D280－100型泵特性曲線圖

表4-5泵性能及配套電動機型號表泵的型號級數(shù)流量Q揚程H（m）轉(zhuǎn)速功率N（kW）效率(%)允許吸上真空度H（m）葉輪直徑（mm）質(zhì)量（kg）可配用的電動機型號（m2/h）（l/s）軸功率電機功率200D4321902883465380961480110738078JR115-4(3kV)110(kW)3190288346538096150738078JR117-4(3kV)150(kW)4190288346538096220738078JR136-4(3kV)220(kW)5190288346538096300738078JR138-4(3kV)300(kW)6190288346538096300738078JR138-4(3kV)300(kW)7190288346538096360738078JR147-4(3kV)360(kW)8190288346538096410738078JR138-4(3kV)410(kW)9190288346538096440738078JR148-4(3kV)440(kW)圖4－4200D1－65型泵特性曲線圖圖4－5200D43型泵特性曲線圖

表4-6泵性能及配套電動機型號表泵的型號級數(shù)流量Q揚程H（m）轉(zhuǎn)速（r/min）功率N（kW）效率(%)允許吸上真空度H（m）葉輪直徑（mm）質(zhì)量（kg）可配用的電動機型號（m2/h）（l/s）軸功率電機功率200D16521902803361480180765JR117-4(380V)180(kW)3190280336300765JR136-4(6kV)300(kW)4190280336350765JR137-4(3kV)350(kW)5190280336410765JR138-4(3kV)410(kW)6190280336500765JSQ1410-4(6kV)500(kW)7190280336680765JSQ158-4(6kV)680(kW)8190280336680765JSQ158-4(6kV)680(kW)9190280336850765JSQ1510-4(6kV)850(kW)10190280336850765JSQ1510-4(6kV)850(kW)

表4-7水泵泵性能表泵的型號流量Q揚程H（m）轉(zhuǎn)速功率N（kW）泵效率（%）允許吸上真空高度Hs(m)葉輪直徑D（mm）質(zhì)量（kg）（m3/h）(l/s)軸功率電機功率DK400-1128339019811410314801311661906771704551200DK400-11A3684711027514801001311401506770694301195DK400-11B24134043812288791480961061141256569684001187DK100-2228330049822820617114802623324106771704552396DK400-22A368471204183250148026227930067706954302386DK400-22B211310438122176158129148018021222726065696814002370圖4－6DK400－11型泵特性曲線圖圖4－7DK400－22型泵特性曲線圖3．計算凈排水高度m（4—2）式中Hx—吸水高度，通常取4~5m；Hp—排水高度，取開采水平距井口的標(biāo)高差，再加1m的富裕量。4．水泵必須的揚程作為估算可認(rèn)為水泵必須產(chǎn)生的揚程m（4—3）式中α——排水管沿斜井敷設(shè)時的傾角。當(dāng)管路長度較小時取0.12；管路長度較大時取0.1；通?？扇?.1。5．預(yù)選水泵級數(shù)（4—4）式中H1——水泵的單級揚程，m；取與i接近的或稍大整數(shù)。6．校驗水泵工作的穩(wěn)定性（4—5）式中H0—水泵零流量單級揚程，m；7．確定水泵臺數(shù)如工作水泵臺數(shù)為n1，則備用水泵臺數(shù)取n2≥1,并須驗算工作與備用水泵的總能力能否滿足式（4—6）要求，如不能滿足要求，則應(yīng)增加備用水泵的臺數(shù)，檢修水泵的臺數(shù)取n3≥1的整數(shù)，泵房內(nèi)水泵的臺數(shù)為n=n1+n2+n3。（4—6）式中—工作與備用水泵必須的排水總能力，m3/h；qmax—最大涌水量，m3/h；四、確定管路的條數(shù)、規(guī)格及泵房內(nèi)管路布置（一）確定管路的條數(shù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，排水系統(tǒng)水管必須有工作水管和備用水管。工作水管的能力應(yīng)能配合工作水泵在20h內(nèi)排出礦井24h的正常涌水量。工作和備用的水管的總能力，應(yīng)能配合工作和備用水泵在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量。根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定確定排水管路的條數(shù)，通常排水管為兩條，三條或四條，其中一條備用，對于每一臺水泵，均應(yīng)有單獨的吸水管。泵房內(nèi)排水管的布置方式應(yīng)盡量使每一臺水泵都能與任一條排水管連通或斷開，推薦采用圖4—8的布置方式。（二）計算管徑已知在正常涌水時期有n1臺水泵工作，如選定工作管路條數(shù)為np,則每條排水管平均流量應(yīng)為（4—7）圖4－8排水系統(tǒng)管路布置方案圖a-兩臺泵一趟管；b-兩臺泵兩趟管；c-三臺泵兩趟管；d-四臺泵三趟管；e-五臺泵三趟管；f-三臺泵兩趟管；則排水管內(nèi)徑為m（4—8）式中——排水管內(nèi)徑，m；Ｑp——排水管中的流量，m3/h；vp—排水管內(nèi)的流速，通常取經(jīng)濟流速vp=1.5~2.2m/s對于吸水管內(nèi)徑，通常比排水管內(nèi)徑大25mm，以降低流速，減少損失，取得較大的吸水高度。此時，必須的吸水管內(nèi)徑為m（4—9）根據(jù)計算的、選取標(biāo)準(zhǔn)管徑。標(biāo)準(zhǔn)管徑可按表4—8、表4—9選取。（三）選擇管材、計算管壁厚度選擇管材的主要依據(jù)是管子將要承受的水壓大小。一般情況下，當(dāng)排水垂高不超過100m時，可選取鑄鐵管；不超過200m時可選取焊接鋼管，超過200m時多采用無縫鋼管；管子選定后，其管壁厚度也就確定了，對于排水管，要求其管壁厚度要能滿足承壓要求，需要下式進(jìn)行驗算cm（4—10）式中dp—所選標(biāo)準(zhǔn)管內(nèi)徑，cm；σz—管材許用應(yīng)力，對鑄鐵管σz=20Mpa，焊接鋼管σz=60Mpa，無縫鋼管σz=80Mpa；p—管內(nèi)水壓，取p=gMpa，式中Hg為排水凈高度，m；C—附加厚度，鑄鐵管C=0.7~，焊接鋼管C=，無縫鋼管C=0.1~。若計算值δ大于所選標(biāo)準(zhǔn)厚度，則應(yīng)重新選擇后再驗算，直到滿足要求。吸水管壁厚不需驗算。

表4-8熱軋無縫鋼管（YB231-70）（mm）外徑壁厚外徑壁厚外徑壁厚外徑壁厚323842455054576068707376838995102108114121127133140146152159168180194203219245273299325351377402426459(465)480500530(550)560600630壁厚尺寸系列6789101112131415161718192022（24）25（26）283032（34）（35）36（38）40（42）（45）（48）50566063（65）7075～12.5m；2.常用材料：10，20，45。3.管的理論質(zhì)量（鋼密度為）計算公式：G=0.02466×(D-d)kg/m（D、單位為mm）。4.標(biāo)記示例：外徑60mm，壁厚10mm，長度1000mm的熱軋無縫鋼管：管60×10×1000。5.帶括號的規(guī)格，不推薦使用。表4-9冷軋無縫鋼管（YB231-70）外徑壁厚外徑壁厚外徑壁厚外徑壁厚4567891011121314151617181920210.25～222324252728303234353638404245485051535456576063656870737576808385899095100102108110120125130133140150160170180190200壁厚2.0尺寸101112注：1.管長度：≤1mm時為1.5～7m；>1mm為1.5～9m。2.常用材料：10，20，45。3.管的理論質(zhì)量見上表注。

五、工況點確定及校驗（一）當(dāng)量管路特性如有n1臺水泵通過np條管路排水，當(dāng)水泵流量為Ｑ1時，吸水管內(nèi)流量為Ｑ1，排水側(cè)漸擴管、逆止閥及第一個閘閥處流量也是Ｑ1，進(jìn)入并聯(lián)排水管后，每條管路內(nèi)流量為Ｑp=n1Q1/np，此時，管路阻力為吸水側(cè)阻力，排水側(cè)并聯(lián)前阻力及排水側(cè)并聯(lián)后阻力三部分之和（4—11）式中，為吸水管內(nèi)阻力損失；，為并聯(lián)前排水管中的阻力損失；，為并聯(lián)后排水管中的阻力損失；上式中Hg—凈排水高度，m；λx、λp—吸水管和排水管中沿程阻力損失系數(shù)；、—吸水管和排水管的沿程管路長度，m；Dx、dp—吸水管和排水管的內(nèi)徑，m；∑ξx、∑ξp1、∑ξp2—吸水管、排水管并聯(lián)前及并聯(lián)后的局部阻力損失系數(shù)和；式中Vx、V1、Vp—分別為吸水管、排水管并聯(lián)前及并聯(lián)后的管路中平均流速，m/s；在式（4—11）中代入各阻力損失及流速的表達(dá)式可得（4—12）由于管路內(nèi)部積垢而使管路有效斷面積減小，流速加大，從而增加阻力損失，假設(shè)管路內(nèi)徑最多減少10%，則上面得到的阻力損失應(yīng)乘以的系數(shù)，得（4—1３）式中Ｑ1——每臺水泵的流量，m3/h；如的Ｑ1單位用L/s，則上式可化為（4—1３a）式（4—1３）、式（4—1３a）稱為當(dāng)量管路特性，其中沿程阻力系數(shù)λ由舍維列夫公式計算（4—14）式中d——管內(nèi)徑，m；式（4—12）、式（4—1３）等公式中ξx，ξp為各種管件的局部阻力系數(shù)，可查表4—10選取。如將各種管件的局部阻力改用等值管長表示，可以將局部損失轉(zhuǎn)移為數(shù)值相等的沿程損失。其等值管長。則式（4—1３）化為（4—15）式（4—1３a）化為（4—15a）式中l(wèi)xe——吸水管路中各管件的等值管長，m；lp1——排水管路并聯(lián)前（通常是一個漸擴管、一個逆止閥、一個閘閥）各管件的等值管長，m；lp2——排水管路并聯(lián)后的管件及出口動能損失的等值管長，m。如不采用并聯(lián)，每臺水泵均有自己的吸、排水管，則（4—16）式中∑ξx、∑ξp—分別為吸水管、排水管路中全部管件局部阻力系數(shù)之，Q1用m3/h的單位，如Q1用L/s的單位，則為（4—16a）（二）確定水泵工況點由于一般樣本上泵的特性曲線是指單級泵的特性曲線，如果選擇的是多級水泵，必須先換算為多級水泵的揚程曲線。在水泵特性曲線圖（用單臺泵的特性曲線而不用多臺泵并聯(lián)的特性曲線）上按相同比例畫出當(dāng)量管路特性曲線，與水泵特性曲線的交點即是水泵的工況點。應(yīng)對正常涌水時期與最大涌水時期分別做圖，用正常涌水時期的工況點參數(shù)Ｑ′、Ｈ′、η′、N′、H0′及最大涌水時期的工況點參數(shù)Ｑ〞、Ｈ〞、η〞、N〞、H0〞。（三）驗算水泵的經(jīng)濟性水泵的工況點最好在工業(yè)利用區(qū)內(nèi)最高效率點的右側(cè)，如所得的工況點流量過小，可考慮增加水泵級數(shù)，加粗管徑或重選水泵重新計算；如工況點流量過大，也可考慮減少水泵級數(shù)。（四）驗算水泵的吸水高度（4—17）式中Hs——水泵允許吸上真空度，m。如選用的吸水高度Hx滿足此式，則合格。如不合格，可考慮加粗吸水管以減小吸水管內(nèi)流速Vx、或減小工況點流量、降低吸水高度Hx，也可采用升壓泵注水。關(guān)于升壓泵注水，可參考有關(guān)流體機械教材。（五）驗算水泵的軸功率KW（4—18）式中ρ—礦水密度，kg/m3；Ｑ′—工況流量，m3/h；H′—工況揚程，m；η—泵工況效率；ηc—傳動效率，可取ηc=0.95~0.98，直聯(lián)取ηc=1；檢驗此值是否小于水泵配套電動機的軸功率且有10%左右的備用量。（六）驗算水泵工作時間（4—19）如滿足此式，則合格。對最大涌水時期也須進(jìn)行類似的計算與驗算，當(dāng)最大涌水量與正常涌水量差別不大時，最大涌水時期不需要將全部備用水泵都投入運行，此時最大涌水時期的工況點可能和正常涌水時期的工況點相同。當(dāng)最大涌水量遠(yuǎn)大于正常涌水量時，如只有一條備用管路，則最大涌水時期由于水泵并聯(lián)情況不同，水泵流量可能下降，從而使排水時間不能滿足要求，此時須增加備用管路條數(shù)或加粗排水管內(nèi)徑。由于最大涌水時期與正常涌水時期水泵工況點不一定相同，因此，最大涌水時期也要進(jìn)行驗算。六、計算電耗全年排水電耗可按下式進(jìn)行計算（4—20）—水泵房輔助用電系數(shù)；ρ—礦水密度，可取1020kg/m3，則ρg/1000≈10；ηc—傳動效率，可取ηc=0.95~0.98，直聯(lián)取ηc=1；ηd—電動機效率，可取ηd=0.92；ηw—電網(wǎng)效率，可取ηw=0.95；η′、η″—正常、最大涌水時期水泵效率；Ｑ′、Ｑ″—正常、最大涌水時期水泵流量，m3/h；H′、H″—正常、最大涌水時期水泵揚程，m；n1、n′—正常、最大涌水時期水泵工作臺數(shù)；TB、Tm—正常、最大涌水時期每臺水泵每日工作小時數(shù)；rB、rm—一年內(nèi)正常、最大涌水持續(xù)天數(shù)，可分別取305，60。計算出每年排水電耗后，即可計算每噸煤的排水電耗，排水電費，以及每排一噸水的排水電耗及電費。第二節(jié)礦井通風(fēng)設(shè)備選型設(shè)計一、礦井通風(fēng)設(shè)備選型概要礦井通風(fēng)的基本任務(wù)是：保證井下空氣質(zhì)量符合國家安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，確保井下作業(yè)人員生存和生產(chǎn)足夠的氧氣，沖淡并排出井下空氣中的各類有毒有害氣體和粉塵，調(diào)節(jié)井下溫度，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境，保證設(shè)備的正常運行，保障井下人員身體健康和生命安全，充分發(fā)揮勞動效能，提高生產(chǎn)率，提高礦井抗災(zāi)與災(zāi)害發(fā)生時的救災(zāi)能力，以達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。礦井通風(fēng)設(shè)備就是向井下輸送空氣的設(shè)備，是礦井生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。通風(fēng)設(shè)備的好壞，不僅關(guān)系著整個礦井的電力消耗、生產(chǎn)成本，還關(guān)系著礦井的生產(chǎn)安全和井下工作人員的生命安全。通常情況下，井下每采出1t煤炭就要向井下輸送4～6t新鮮空氣。礦井主要通風(fēng)機的電耗平均占煤礦電耗的8％～15％，所以在通風(fēng)設(shè)備的選擇設(shè)計中，對于技術(shù)經(jīng)濟合理性必須予以充分考慮。如果通風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)達(dá)到一定時間，井下人員就要撤出，生產(chǎn)就要停頓，所以在進(jìn)行通風(fēng)設(shè)備的選擇設(shè)計時，對其可靠性必須予以足夠的重視。礦井通風(fēng)機選型設(shè)計的主要任務(wù)是合理選擇通風(fēng)機的形式、型號（葉輪直徑），確定電動機的容量、型號及傳動方式，確定通風(fēng)機的運轉(zhuǎn)工況點。礦井通風(fēng)設(shè)備能否連續(xù)正常運轉(zhuǎn)，關(guān)系著煤礦的安全生產(chǎn)，運轉(zhuǎn)效率的高低影響著礦井的電力消耗及生產(chǎn)成本。因此，礦井通風(fēng)機選型設(shè)計的基本原則，就是保證通風(fēng)機運轉(zhuǎn)的可靠性及經(jīng)濟技術(shù)合理性。根據(jù)這個原則，在礦井通風(fēng)機選型設(shè)計中，應(yīng)充分考慮以下問題。（1）保證安全運轉(zhuǎn)礦井通風(fēng)機的安設(shè)地點、配置方式、備用臺數(shù)、必須符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，優(yōu)先考慮選擇運行可靠、便于維護(hù)檢修的產(chǎn)品作為礦井通風(fēng)機，以保證其能不間斷地向井下供給充足的新鮮空氣，滿足安全、生產(chǎn)的需要。（2）設(shè)備性能符合礦井的需要通常情況下，礦井投產(chǎn)初期產(chǎn)量較低，巷道較短，因此需要的峋較小，通風(fēng)的阻力較小，但隨著礦井生產(chǎn)的發(fā)展，其需要的峋及通風(fēng)的陰力也將逐漸增加。為了保證通風(fēng)機的經(jīng)濟運轉(zhuǎn)，在選型設(shè)計是，既要考慮到初期的需要，也要考慮到礦井的發(fā)展，使其整個服務(wù)期間風(fēng)量、負(fù)（正）壓均能滿足礦井通風(fēng)的需要，在比較高效的工作區(qū)運轉(zhuǎn)。（3）經(jīng)濟合理選擇通風(fēng)機時，不但要考慮其設(shè)備、安裝及封建工程費用，而且要考慮其運轉(zhuǎn)、維護(hù)費用，要把初期的建設(shè)投資和投入使用后的運轉(zhuǎn)、維護(hù)費用結(jié)合起來進(jìn)行對比選擇，以保證通風(fēng)機在整個服務(wù)期間內(nèi)的經(jīng)濟合理性。（4）噪聲符合規(guī)定選擇通風(fēng)機時，應(yīng)使其噪聲符合環(huán)境保護(hù)的規(guī)定。若達(dá)不到規(guī)定要求時，應(yīng)考慮采取消聲措施。二、礦井通風(fēng)設(shè)備選型設(shè)計的基本要求：新建礦井每一風(fēng)井必須裝高兩套型號規(guī)格相同的通風(fēng)設(shè)備及輔助裝置，其中一套作為備用。且備用通風(fēng)設(shè)備及輔助裝置必須能在10min內(nèi)啟動工作。選擇通風(fēng)設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）應(yīng)滿足礦井第一水平開采各個時期的工況變化需要，并要求通風(fēng)設(shè)備在較長時期內(nèi)高效運行；當(dāng)工況變化較大時，應(yīng)岔氣礦井采區(qū)分期投產(chǎn)時間及節(jié)能情況分期選擇電動機；必要時，可采用電氣調(diào)整裝置調(diào)整風(fēng)量及負(fù)壓滿足工況要求。（2）通風(fēng)機能力應(yīng)留有一定余量。軸流式通風(fēng)機在最大設(shè)計風(fēng)量和負(fù)壓時，葉輪運轉(zhuǎn)角度應(yīng)比設(shè)備允許范圍小5°；離心式通風(fēng)機的選擇設(shè)計轉(zhuǎn)速不應(yīng)大于設(shè)備允許最高轉(zhuǎn)速的90﹪。（3）通風(fēng)機電動機的選擇、一般宜采用鼠籠型或繞線型異步電動機傳動，但容量較大時宜采用同步電動機傳動，電網(wǎng)容量允許時應(yīng)采用直接啟動方式。（4）對軸流式通風(fēng)機應(yīng)校驗電動機的正常啟動容量和反風(fēng)容量。選用的通風(fēng)設(shè)備輔助裝置（包括風(fēng)道及風(fēng)門）計算風(fēng)量所采用的漏風(fēng)系數(shù)應(yīng)符合以下規(guī)定：（1）專用通風(fēng)井應(yīng)取1.05。（2）箕斗井兼作回風(fēng)用時應(yīng)取1.15。。通風(fēng)設(shè)備的輔助裝置應(yīng)盡量采用先進(jìn)的防漏風(fēng)設(shè)施。通風(fēng)設(shè)備及輔助裝置安裝布置應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）在同一通風(fēng)井后期需換裝見機時，應(yīng)預(yù)留風(fēng)道接口和通風(fēng)機房位置。（2）反風(fēng)風(fēng)門的起重量大于1t時，應(yīng)采用電動、手搖兩用風(fēng)門絞車，并集中操作；手動風(fēng)門絞車宜集中布置。（3）通風(fēng)機房可根據(jù)安裝檢修實際需要設(shè)置起重梁或起重機。通風(fēng)機的反風(fēng)應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）通風(fēng)機的反風(fēng)量不小于正常供風(fēng)量的40﹪。（2）采用軸流式通風(fēng)機時，宜采用可調(diào)葉片方式反風(fēng)或倒轉(zhuǎn)反風(fēng)。（3）采用離心式通風(fēng)機時，應(yīng)采用反風(fēng)道反風(fēng)。通風(fēng)設(shè)備的噪聲控制應(yīng)符合以下規(guī)定：（1）通風(fēng)機房內(nèi)的噪聲值不得超過85dB，且應(yīng)設(shè)置隔音值班室。（2）通風(fēng)設(shè)備對附近居民區(qū)的噪聲值不得超過55dB,并符合現(xiàn)行《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定。當(dāng)達(dá)不到要求時，應(yīng)采取消聲措施。三、礦井通風(fēng)設(shè)備選型設(shè)計的任務(wù)和步驟（一）選型設(shè)計必備的原始資料（1）礦井通風(fēng)方式及通風(fēng)系統(tǒng)圖；（2）礦井所需風(fēng)量：通風(fēng)容易時期所需風(fēng)量Ｑ′，通風(fēng)困難時期所需風(fēng)量Ｑ″，一般情況下兩者相等；（3）礦井所需負(fù)壓，通風(fēng)容易時期所需負(fù)壓P′，通風(fēng)困難時期所需負(fù)壓P″；（4）礦井沼氣等級、供電電壓等；（5）礦井年產(chǎn)量及服務(wù)年限等；（6）預(yù)計裝風(fēng)機的井口地面情況；（7）有關(guān)的通風(fēng)機、電動機資料等；（8）其它有關(guān)資料如規(guī)程、規(guī)范、教材等。（二）礦井通風(fēng)設(shè)備選型設(shè)計的具體任務(wù)：（1）選擇風(fēng)機類型和型號；（2）選配輔助裝置；（3）確定設(shè)備組合方案；（4）提出通風(fēng)設(shè)備經(jīng)濟核算結(jié)果。（三）礦井通風(fēng)設(shè)備選型設(shè)計的步驟選型設(shè)計時，一般可按以下步驟進(jìn)行各方案的計算：1．計算通風(fēng)機必須產(chǎn)生的風(fēng)量和風(fēng)壓；2．選擇通風(fēng)機類型、型號和臺數(shù)；3．確定風(fēng)機的工況點；4．計算電動機的必需容量及耗電量；5．確定設(shè)備組合方案；6．經(jīng)濟核算；7．篩選并確定方案；8．繪制設(shè)備組合圖。三、注意事項（1）通風(fēng)機與擴散器合稱通風(fēng)機裝置，通風(fēng)機裝置的參數(shù)以下標(biāo)z表示，在通風(fēng)機選型時亦可稱為風(fēng)源，風(fēng)源的參數(shù)以下標(biāo)y表示。（2）礦井通風(fēng)網(wǎng)路的阻力損失由風(fēng)源的靜壓克服，當(dāng)選用軸流式通風(fēng)機時，廠家提供通風(fēng)機裝置的靜壓特性，可以直接利用。當(dāng)選用離心式通風(fēng)機時廠家只提供通風(fēng)機自身的全壓特性，必須首先選定擴散器的形式及尺寸比，換算出風(fēng)源的靜壓特性后再進(jìn)行計算。不論選用哪種風(fēng)機，都需將引風(fēng)道的阻力損失加入到通風(fēng)網(wǎng)路中去。（3）通風(fēng)機臺數(shù)我國《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：主要通風(fēng)機必須裝置兩套同等能力的通風(fēng)機（包括電動機），其中一套做備用。四、礦井通風(fēng)設(shè)備選型設(shè)計的具體計算（一）風(fēng)源所必須產(chǎn)生的風(fēng)量m3/s（4—21）式中Ｑ—礦井所需風(fēng)量，m3/s；K—；如果通風(fēng)容易時期礦井所需風(fēng)量與通風(fēng)困難時期礦井所需風(fēng)量不同（一般情況下，兩者相同）則應(yīng)分別計算對應(yīng)的與。（二）風(fēng)源所必須產(chǎn)生的負(fù)壓在已知風(fēng)源靜壓特性的情況下，要求其產(chǎn)生的靜壓Pa（4—22）式中P—礦井所需負(fù)壓，Pa；△P引—引風(fēng)道內(nèi)阻力損失，可取為100～200Pa；△P消—有消聲裝置時的附加阻力損失，可取為50～80Pa；因通風(fēng)容易時期的礦井負(fù)壓不同于通風(fēng)困難時期的礦井負(fù)壓，故應(yīng)分別計算相應(yīng)的與。五、利用類型特性選擇離心式風(fēng)機（一）選定擴散器的形式與尺寸比由于廠家不供應(yīng)擴散器，因此必須首先確定擴散器的形式及尺寸比?？捎上嚓P(guān)流體機械教材或手冊塔式擴散器及平板式擴散器的損失系數(shù)曲線查出損失系數(shù)。目前礦井一般選用塔式擴散器，推薦取面積比n=2.4、相對長度，則擴散器全損失系數(shù)LK=0.32，其中動能損失系數(shù)為，擴散器內(nèi)部損失系數(shù)，此時擴散角。（二）求風(fēng)源的靜壓特性設(shè)通風(fēng)機的全壓系數(shù)為，動壓系數(shù)為，靜壓系數(shù)為，通風(fēng)機的流量系數(shù)為；風(fēng)源的靜壓系數(shù)為。如通風(fēng)機出口截面積為F,出口斷面平均流速為u，則通風(fēng)機的動壓為（4—23）而（4—24）對于同一類型的通風(fēng)機，其為定值，故與成正比，代入三種常用的離心式通風(fēng)機的參數(shù)，可得4—72型通風(fēng)機，G4—73型通風(fēng)機，K4—73型通風(fēng)機,K4—73型通風(fēng)機的表達(dá)式由K4—73—01型No32的資料算出，如由K4—73—02型No28F的資料，可得K4—73型的表達(dá)方式為選定通風(fēng)機的類型后，由通風(fēng)機的全壓特性曲線中減去相應(yīng)的擴散器全損失，即得風(fēng)源的靜壓特性曲線（4—25）利用效率與負(fù)壓間的比例關(guān)系，可得風(fēng)源的靜壓效率曲線（4—26）式中η—通風(fēng)機的全壓效率。（三）計算風(fēng)源的等積孔系數(shù)對應(yīng)風(fēng)源最大靜效率處為最佳工況點，利用該點、可得風(fēng)源的等積孔系數(shù)其中—對應(yīng)風(fēng)源最大靜效率處的流量系數(shù)；—對應(yīng)風(fēng)源最大靜效率處的靜壓系數(shù)。（四）計算礦井等積孔通風(fēng)容易時期為最大等積孔A′；通風(fēng)困難時期為最小等積孔A″。m2（4—27）m2（4—27a）平均等積孔m2離心式通風(fēng)機的最高效率點接近工業(yè)利用區(qū)的中部，因此，選擇離心式通風(fēng)機時，應(yīng)使其最高效率點近似對應(yīng)于平均等積孔。當(dāng)風(fēng)源對該礦井網(wǎng)路工作時,若工況穩(wěn)定,則風(fēng)源風(fēng)量等于等效網(wǎng)路風(fēng)量,風(fēng)源靜壓等于等效網(wǎng)路負(fù)壓。（五）計算并確定通風(fēng)機葉輪直徑由代人空氣密度ρ=/m3；，得（4—28）（4—28a）令平均等積孔AP對應(yīng)于風(fēng)源最大靜效率時的得m（4—29）選定與計算D值最接近或偏小的標(biāo)準(zhǔn)直徑D。（六）反求等積孔系數(shù)由于選擇的通風(fēng)機葉輪直徑與計算值有差異，等積孔對應(yīng)的等積孔系數(shù)發(fā)生變化，故應(yīng)分別求出通風(fēng)容易時期的等積孔系數(shù)與通風(fēng)困難時期的等積孔系數(shù)（4—30）（4—30a）式中D——實際選擇的通風(fēng)機葉輪直徑（七）求工況點由得（4—31）它表示過原點的拋物線，可設(shè)不同的值，求出對應(yīng)的值，從而描畫出相應(yīng)的與的兩條拋物線，它們與風(fēng)源的靜壓曲線的交點即是通風(fēng)容易時期與通風(fēng)困難時期的工況點，可求出相應(yīng)的流量系數(shù)、及相應(yīng)的風(fēng)源靜效率、。（八）求通風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)由，可分別求出通風(fēng)容易時期與通風(fēng)困難時期的通風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)n′、n″。（4—32）（4—32a）（九）選擇電動機在通風(fēng)容易時期和通風(fēng)困難時期，電機必須輸出的功率分別為KW或KW（4—33）和KW或KW（4—33a）式中ηc——為傳動效率。以上各式中各符號加“′”者為通風(fēng)容易時期參數(shù)，加“″”者為通風(fēng)困難時期參數(shù)。在根據(jù)各時期必須輸出的功率，決定電機容量時，應(yīng)考慮由于礦井網(wǎng)路特性不夠精確，所需功率有可能不足的情況，增加10～20%的備用量。）Ｎ″。采用感應(yīng)電動機時，若通風(fēng)困難時期發(fā)生在電機服務(wù)期限內(nèi)，而且N′對N″）Ｎ″的電機。若N′對N″之比小于0.6，為了減少由于負(fù)載小）Ｎ″，前期采用的電機。（十）平均年電耗由于通風(fēng)網(wǎng)路阻力系數(shù)隨著開采工作的推移而變化，工況點和電耗也隨之而變。因此，難于非常精確的計算電耗。對于通風(fēng)網(wǎng)路阻力系數(shù)變化不大，而且中期無需進(jìn)行調(diào)節(jié)的通風(fēng)機，可按下式計算平均年耗電量(KW—h)（4—34）式中ηd—電機效率；ηw—電網(wǎng)效率；r—每天工作小時數(shù)；T—每年工作晝夜數(shù)。當(dāng)要求精度較高時，可按通風(fēng)機調(diào)節(jié)時，功率及電耗的確定的方法計算確定。4—72型通風(fēng)機類型特性參考圖4—9，G4—73型通風(fēng)機類型特性參考圖4—10，K4—73型通風(fēng)機類型特性參考圖4—11。圖4－94－72－11型離心風(fēng)機類型特性圖4－10G4－73－11型離心風(fēng)機類特性圖4－11K4－73－01風(fēng)機類型特性例：已知須要風(fēng)源流量Qy=110m3/s，須要風(fēng)源負(fù)壓，。利用圖4—10中G4—73—11型離心式通風(fēng)機類型特性選擇離心式通風(fēng)機。1．選定擴散器選用塔式擴散器，取面積比n=2.4、相對長度，則擴散角，擴散器全損失系數(shù)LK=0.32。2．求風(fēng)源的靜壓特性由得到不同時對應(yīng)的、值，列于表4—11中（即、）。最大靜效率點位于，得風(fēng)機的等積孔系數(shù)為

表4—11G4—73—11型離心式通風(fēng)機類型參數(shù)選用塔式擴散器，n=2.4，，，LK=0.32。3．礦井等積孔所以4．確定風(fēng)機直徑選定D=。5．反求等積孔系數(shù)6．求工況點：參看圖4—12時，利用式（4—31）得的關(guān)系曲線，當(dāng)分別為0.26與0.27時，得分別為0.3530，0.3807；繪入圖4—12中與曲線交點為，。時，利用式（4—31）得的關(guān)系曲線，當(dāng)分別為0.19與0.20時，得分別為0.4242，0.4701；繪入圖4—12中與曲線交點為，。圖4－12G4－73－11型離心風(fēng)機類型特性求工況點7．求通風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)8．求通風(fēng)機功率由于功率加大，只能采用直連傳動，ηc=1。9．電動機功率大于263.1，在服務(wù)期限內(nèi)分兩段選擇電動機。初期按選擇電動機，可取同步轉(zhuǎn)速600r/min。后期按N2=1.1×555.5=611KW,選擇電動機，可取同步轉(zhuǎn)速750r/min。10．電耗年/度七、利用類型特性選擇軸流式通風(fēng)機軸流式通風(fēng)機的最高效率點接近工業(yè)利用區(qū)的上部，因此選擇軸流式通風(fēng)機時，應(yīng)使其最高效率點近似對應(yīng)于最小等積孔。（一）計算風(fēng)源最高靜效率點處的等積孔系數(shù)（4—35）式中——風(fēng)源最高效率點流量系數(shù)；——風(fēng)源最高效率點靜壓系數(shù)。（二）計算并選擇工作輪直徑m（4—36）式中A″——礦井通風(fēng)困難時期等積孔。選擇接近的標(biāo)準(zhǔn)直徑D。（三）計算通風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)按照通風(fēng)困難時期選定通風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)r/min（4—37）根據(jù)功率大小，是否進(jìn)行調(diào)速，選定通風(fēng)機的轉(zhuǎn)數(shù)n，并反求圓周速度然后求換算系數(shù)KP、KＱ之值（4—3８）（4—3８ａ）式中ρ—空氣密度，通常取ρ=/m3。（四）求工況點}（4—39）在類型特性曲線上標(biāo)出該二工況點，如果能滿足效率、穩(wěn)定性等方面的要求即可。例：已知須要風(fēng)源流量Qy′=100m3/s，Qy″=100m3/s；須要風(fēng)源負(fù)壓，。利用圖4—14中2K—60型軸流式通風(fēng)機1．由圖中看出采用35°安裝角最高效率點處參數(shù)約為、、2．求等積孔3．確定風(fēng)機直徑選定標(biāo)準(zhǔn)直徑D=。4．反求等積孔系數(shù)5．計算通風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)按照通風(fēng)困難時期選定通風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)r/min取標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)數(shù)n=750r/min，則速度m/s求換算系數(shù)KP、KＱ之值6．求工況點礦井服務(wù)初期預(yù)期工況點為，，，，七、利用個體特性曲線選擇通風(fēng)機在個體特性曲線上直接標(biāo)出工況點，如果能滿足效率、穩(wěn)定性等方面的要求即可。八、通風(fēng)機調(diào)節(jié)時，功率及電耗的確定（一）通風(fēng)機的調(diào)節(jié)狀態(tài)礦井投產(chǎn)后，井下巷道不斷延伸，通風(fēng)阻力不斷加大。因此，通風(fēng)機工況點不斷移動，風(fēng)量不斷減少，當(dāng)風(fēng)量減少到一定程度時，就需進(jìn)行調(diào)節(jié)（加大風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)或增加葉片安裝角等），再經(jīng)過一定時間，又須再次進(jìn)行調(diào)節(jié)。每一個通風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)或每一個葉片安裝角，稱為通風(fēng)機的一個調(diào)節(jié)狀態(tài)。在整個通風(fēng)機的服務(wù)期限內(nèi)，須經(jīng)若干個調(diào)節(jié)狀態(tài)，各個調(diào)節(jié)狀態(tài)的持續(xù)時間不一定相同。（二）根據(jù)工況曲線計算各調(diào)節(jié)狀態(tài)持續(xù)時間內(nèi)的電耗對于通風(fēng)網(wǎng)路阻力系數(shù)變化較大，中期需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的通風(fēng)機，可分期計算電耗，而后求平均值。為了便于敘述，借助圖4—13示例，曲線1和2，分別為通風(fēng)容易時期和困難時期等效網(wǎng)路特性曲線，需要風(fēng)機產(chǎn)生的風(fēng)量為Qy為300m3／s，通風(fēng)容易時期采用35°安裝角，工況為d。運轉(zhuǎn)一定時期(TQ1)后，網(wǎng)路特性逐漸變化到曲線3，此時需調(diào)節(jié)安裝角到40°，否則將不能滿足風(fēng)量Qy。調(diào)節(jié)后，工況點轉(zhuǎn)移到e，再運轉(zhuǎn)一定時期(TQ2)后，網(wǎng)路特性變化到曲線2，工通常情況下，通風(fēng)容易時期出現(xiàn)在開采初期，困難時期發(fā)生在末期?？山频卣J(rèn)為，由初期至末期通風(fēng)所需風(fēng)壓與運轉(zhuǎn)期成線性關(guān)系，則各運轉(zhuǎn)時期占整個運轉(zhuǎn)期TQ的比值為（4—40）式中Pa，Pb，Pc——初期，末期，和轉(zhuǎn)折期產(chǎn)生風(fēng)量Qy所需的風(fēng)壓。各時期平均年電耗可按下式計算KW·h（4—41）式中Ｑpi—該運轉(zhuǎn)時期平均風(fēng)量，m3/s；Hpi—該運轉(zhuǎn)時期平均風(fēng)壓，Pa；ηpi—該運轉(zhuǎn)時期平均效率；ηc—傳動效率；ηd—電動機效率；ηw—電網(wǎng)效率；ri—該運轉(zhuǎn)時期每天工作小時數(shù)；Ti—該運轉(zhuǎn)時期每年工作晝夜數(shù)；i—運轉(zhuǎn)時期號，i=1，2。在整個運轉(zhuǎn)期限內(nèi)，平均年電耗為KW·h（4—42）圖4－13計算平均年電耗示例圖4－142K60－Ⅰ軸流式通風(fēng)機特性曲線(每級工作輪葉片均為14片)注：1中、后導(dǎo)葉同時轉(zhuǎn)動時滿足反風(fēng)條件限線(預(yù)計)。2僅中導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動時滿足反風(fēng)條件界限線。3滿足安全系數(shù)等于1.5時的界限線。×2kW2－FBDNo4/3×2kW3－FBDNo4/4×2kW4－FBDNo5/4×2kW5－FBDNo5/×2kW6－FBDNo5/×2kW7－FBDNo×2kW8－FBDNo×2kW9－FBDNo×2kW10－FBDNo×2kW11－FBDNo×2kW12－FBDNo×2kW13－FBDNo×2kW14－FBDNo×2kW15－FBDNo×2kW16－FBDNo×2kW17－FBDNo8/2×45kW18－FBDNo8/2×55kW19－FBDNo9/2×30kW20－FBDNo10/2×55kW圖4-15FBD系列礦用壓入式對旋國軸流局部通風(fēng)機性能曲線第三節(jié)礦井壓氣設(shè)備選型設(shè)計在煤礦，壓縮空氣主要是作為一種動力源而被廣泛采用，這是因為它具有以下良好性能和特點：空氣具有很好的可壓縮性和彈性，適宜作功能傳遞中的介質(zhì)；輸送方便，不凝結(jié)，可遠(yuǎn)距離輸送；對人無害，沒有起火危險；空氣資源豐富、廉價。使用壓縮空氣的風(fēng)動機械，雖然效率較低，但在煤礦的特殊投條件下，空氣沒有熱損耗，便于輸送，同時也沒有由于凝結(jié)而和生的特殊損耗。與電力機械相比，不會產(chǎn)生火花，這對于有瓦斯礦井的井下作業(yè)特別重要。此外，風(fēng)動機械過載能力強，適合做沖擊性和負(fù)荷變化很大的工作，在濕度大、氣溫高、灰塵多的環(huán)境中，也能很好地運行。因此，礦井多使用壓縮空氣驅(qū)動小型采掘機械（如風(fēng)鎬、鑿巖機等）進(jìn)行采掘。另外，在煤礦上使用的錨桿噴漿機、氣動鑿巖機，井口和井底車場用的推車機，井口、井底箕斗裝載設(shè)備，以及地面機修廠等不少地方，也都用壓縮空氣作動力源。我國礦山常用的空氣壓縮機以活塞式為主，其次為螺桿式和滑片式?；钊娇諝鈮嚎s機由于其比功率最小，當(dāng)排氣表壓力為0.7～0.8MPa時，其比功率一般為4.74～6.1kW/（m3·Min-1)，故耗電量少，且易于調(diào)節(jié)供氣量。在我國，活塞式空氣壓縮楊的產(chǎn)量占總產(chǎn)生的90﹪左右。但該類機組的質(zhì)量大、外形尺寸大、易損件多、維修工作量大，近年來其發(fā)展速度落后于螺桿式和離心式空氣壓縮機。在煤炭、冶金、石油、化學(xué)等礦山開采和輸送物料的工藝中需要用大量壓縮空氣，大容量的離心式空氣壓縮機得到了廣泛應(yīng)用。與活塞式空氣壓縮機比較，離心式空氣壓縮所具有氣體不受潤滑油脂污染、能長期連續(xù)運轉(zhuǎn)、設(shè)備緊湊、占地面積小、質(zhì)量輕、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、安全可靠、初期投資少等優(yōu)點。因此，在大型空氣壓縮機中，離心式空氣壓縮機已占有絕對優(yōu)勢。目前，在世界各主要工業(yè)國家中，離心式空氣壓縮機的產(chǎn)量比例逐年增加，～420m3kW/（m3·Min-1)。因此，離心式空氣壓縮機有向中小容量發(fā)展的趨勢，一般單機排氣量在60m3/min以上時，建議選擇離心式空氣壓縮機。螺桿式空氣壓縮機煤礦壓氣設(shè)備選型設(shè)計的原則是必須在礦井整個服務(wù)期間內(nèi)，供給輸送距離最遠(yuǎn)、用氣量最多的工人岙足夠數(shù)量和壓力的壓縮空氣，同時要求設(shè)備的初期投資和運轉(zhuǎn)期間內(nèi)的運行費用最低。一、原始資料（1）全礦風(fēng)動機械及管見配置圖，主要包括：機修廠、井口、井底車場及各工作面每班使用風(fēng)動機具的型號、規(guī)格和臺數(shù)；（2）各段管路的長度、管網(wǎng)全長，最遠(yuǎn)采區(qū)距離，井口工業(yè)場地的標(biāo)高等。對于改擴建礦井，還要了解原設(shè)備的狀態(tài)、型號民、機房結(jié)構(gòu)及可利用的情況。選型設(shè)計的主要任務(wù)：（1）選擇壓縮機的型號、臺數(shù)。（2）選擇各段輸氣管道的直徑。（3）計算主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。（3）繪制壓縮空氣站布置圖。二、選定空壓機的型號和臺數(shù)（一）確定空壓機的安裝位置《煤炭工來礦井設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：選擇壓縮空氣站位置宜靠近用風(fēng)負(fù)荷中心。壓縮空氣站的集中或分散、井上或井下設(shè)置，應(yīng)根據(jù)實際需要通過技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。一般，壓縮空氣站設(shè)于地面，并集中設(shè)置。如遇輸氣距離太長，以致漏氣和壓力損失太大而不能正常供氣時，也可以考慮采用在地面上分散設(shè)站，或在井下設(shè)置移動式空壓機站，一般應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較后決定。（二）空氣壓縮機供氣量的計算空壓機站的總供氣量，應(yīng)以全礦各班生產(chǎn)中所需耗氣量最大班次作為計算依據(jù)。同時考慮到礦井使用風(fēng)動工具在工作過程上的不連續(xù)性、負(fù)荷波動性比較大等因素，進(jìn)行負(fù)荷分析，了解不同單位使用風(fēng)動工具的規(guī)律性，考慮沿途漏氣及備用、機具磨損及海拔高度對供氣量的影響等因素后決定，按總供氣量選定空壓機的型式及臺數(shù)，所需的總供氣量為（m3/min）（4—43）式中α1——輸氣管網(wǎng)漏氣系數(shù)，按最遠(yuǎn)輸氣距離選取，見表(4—12)。α2——風(fēng)動機具磨損后，耗氣量增加的系數(shù)，取α2=1.1~1.15，對風(fēng)動工具取1.15，風(fēng)動機械取1.1。y——海拔高度修正系數(shù)，按表(4—13)選取。ni——在計算的工作班內(nèi)，第i種風(fēng)動機具的總臺數(shù)，如在同一工作面內(nèi)，同時配有鑿巖機和風(fēng)鎬，因不可能同時工作，通?？砂春臍饬看蟮蔫弾r機計算。——同型號風(fēng)動機具同時工作臺數(shù)，按表(4—14)選取。qi——每臺風(fēng)動機具的耗氣量，m3/min，按表(4—15)選取。表4—12輸氣管網(wǎng)漏氣系數(shù)管路全長（km）＜11～2＞2α1表4—13海拔高度修正系數(shù)海拔高度（m）500600700800900100011001200130014001500y表4—14同時工作系數(shù)同型號風(fēng)動機具同時工作臺數(shù)≤1011～3031～60系數(shù)～～～對于錨噴機的臺數(shù)及同時工作系數(shù)，應(yīng)按實際情況計算。因為在一個支管中錨噴機和其它風(fēng)動工具是錯開使用的，當(dāng)無可靠資料時，大型礦井按4臺計算，同時工作系數(shù)可按2臺：=0.8；3臺：=0.6；4臺：=0.5。（三）估算空壓機必須的出口壓力根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，選擇系統(tǒng)輸氣管徑時，應(yīng)保證工作地點的壓力比風(fēng)動機具的額定壓力大高出一個大氣壓（），同時還要考慮輸氧管路的壓力損失、工作面軟管的阻力損失，因此埪壓機的出口壓力可按下式計算Mpa（4—44）式中Phg—風(fēng)動機具的額定壓力，Mpa；λ—每km輸氣管路阻力損失估計值，取λ～0.04Mpa/km；L—至最遠(yuǎn)處的輸氣距離，km；—《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的用氣地點壓力高于風(fēng)動工具空公室壓力1個大氣壓，用于橡膠管內(nèi)阻力損失。煤礦常用風(fēng)動機械規(guī)格表注：圓括號內(nèi)為工程大氣壓。（四）選定空壓機型號及臺數(shù)根據(jù)計算得出空氣壓縮機總的供氣量和估算的出口壓力，可查閱有關(guān)空氣壓縮機產(chǎn)品樣本選擇滿足要求的窟氣壓縮機。選擇時要盡量做到設(shè)備投資少，壓縮機站占地面積小，使用靈活性大，同時要考慮設(shè)備的供應(yīng)情況等?！?.7MPa。一般選用排氣表壓力為0.7～0.8MPa的空氣壓縮機。當(dāng)個別氣動機械使用的壓縮空氣壓力超過上述壓力時，可采用增加空氣壓縮機提高局部壓力的措施。對同一空氣壓縮機站，應(yīng)盡量選用同一型號、同一廠家的空氣壓縮機，以便于站房的合理布置和備品、配件的互換，應(yīng)首先對比空氣壓縮機的臺數(shù)、備用臺數(shù)、比功率、電耗等，若還不能確定，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較后再確定。在大、中型礦山，為了適應(yīng)用氣負(fù)荷的變化，站內(nèi)也可配置兩臺能力較小的空氣壓縮機，以利于經(jīng)濟運行，但型號最好不要超過兩種。備用空氣壓縮機的容量一般為全站計算用氣量的20﹪～30﹪，通常備用一臺。由于活塞式空氣壓縮機比功率小，耗電量少，易于調(diào)節(jié)排氣量，故礦山固定式空氣壓縮機常采用活塞式。大型礦山當(dāng)同一壓縮機站的最大供氣量超過600m3/min時，因活塞式空氣壓縮機的氣缸尺寸過大、質(zhì)量過大，不宜采用單機排氣量大于100m在小型礦或露天礦，當(dāng)采用移動式空氣壓縮機時，除采用活塞式空氣壓縮機外，也常采用螺桿式或滑片式空氣壓縮機?？諝鈮嚎s機組的冷卻方式選擇，應(yīng)結(jié)合機組排氣量、建站位置的地形特點、水源供應(yīng)、水質(zhì)等因素綜合考慮。壓縮空氣站設(shè)備選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）在空壓機站內(nèi)集中設(shè)置壓縮機時，盡量采用同一型號的空氣壓縮機，安設(shè)臺數(shù)一般不超過5臺，其中備用空壓機為一臺，可參考有關(guān)手冊、產(chǎn)品說明書及教材空壓機技術(shù)規(guī)格表選用。（2）在低瓦斯礦井中，送氣距離較遠(yuǎn)時，可在井下主要運輸巷道附近新鮮風(fēng)流通過處，設(shè)置壓縮空氣站，但第臺空氣壓縮機的能力不宜大于20m3（3）壓縮空氣站內(nèi)宜設(shè)1臺備用空氣壓縮機；當(dāng)分散設(shè)置的壓縮空氣站之間有管道連接時，應(yīng)統(tǒng)一設(shè)置備用空氣壓縮機。（4）井下壓縮空氣站的固定式空氣壓縮機和儲氣罐，必然分設(shè)在2個硐室內(nèi)。三、壓縮空氣輸氣管的選型計算選擇輸氣管路的原則：投資少，壓力損失小，確保供氣的需要。輸氣管路一般先用焊接鋼管、螺旋焊縫鋼管或無縫鋼管，工作面采用橡膠軟管，其長度一般小于15m。當(dāng)選定空壓機站位置后，管網(wǎng)系統(tǒng)的布置情況即已確定，所以問題歸結(jié)為選定各段管子的內(nèi)徑，計算的原則是在整個服務(wù)期限內(nèi)，從空壓機站到任何金屬輸氣管的終端，其阻力損失不超過0.1Mpa（即1個工程大氣壓）?？諝鈮嚎s機輸出的高壓氣體都是通過壓氣管道輸送給風(fēng)動機械的，因此整個壓氣管道也是壓氣設(shè)備的主要組成部分。壓氣管道的選型計算包括兩部分內(nèi)容：合理選擇壓氣管道直徑，計算最遠(yuǎn)一路壓氣管道的壓力損失并校核是否滿足風(fēng)動機械工作壓力要求。每一段管徑計算的依據(jù)是通過該管的壓縮空氣流量，一般可按下式簡化計算：mm（4—45）式中Ｑ——各段管路的輸氣量，m3/min；L——各段管路的選徑計算管長，m；根據(jù)計算的管徑，選取稍大于其值的標(biāo)準(zhǔn)管徑，標(biāo)準(zhǔn)管徑可查閱國標(biāo)《常用鋼管規(guī)格尺寸》（GB/T13793-92、GB8162-87、GB8163-87）。工程應(yīng)用中，一般采用查表法選取管徑?？筛鶕?jù)式（4-45）的計算，并將其結(jié)果選成標(biāo)準(zhǔn)管徑，也可根據(jù)表4-16選取。表4-16壓風(fēng)管內(nèi)徑選擇表標(biāo)準(zhǔn)管徑×壁厚/mm管內(nèi)壓氣流量(自由)m3·min-1在下述輸送距離（m）下的2003004006008001000120014001600180020002100220023002400250026002700φ45×22426283032333536373838383939394040403283033353738404142434445454546464747431343639414344454748495050515151525253437394244464850515253545455555656576363941454750525355565758585959606061φ57×738424447505355565859616162626363646484044465053555759616264646565666767689424648525558606264656667686869707071104348505457606264666869707071727273731247515358626467697172747575767777787914495457616568717375777879808181828383φ73×41652576065687274777981828384858586878718545962687275788082848687888889909191205662657074788183868889909192939494952561677076818588909395979899100101102102103φ89×430667275828790949799102104105106107108109110110356976808692969910310510811011111211311411511611740738084919610110410311111311611711811912012112212345768588951011051091131161181211221231241251261271285079869199105109113117120123126127128129130131133134φ108×455829094102108113118121125128130132133134135136137138608593971061121171211251291321351361371381401411421436587951001091151211251291331361391401411431441451461477090981031121191241291331361391421441451471481491501517592100106115122127132136140143146148149150152153154155809410310811812513013513914314715015115315415515715815985961051111201271331381431461501531551561571591601611639098108113123130136141146150153156158159161162164165166φ133×495100110116125133139144145153156160161163164165167168169100102112118128135142147151155159163164166167169170171173110106116122132140147152157161165168170172173175176178179120110120126137145151157162166170174176177179180182183185130113123130141149156162167171175179181183184186187189190140116127133145153160166172176180184186188189191193194196150119130137148157164171176181185189191193194196198199201160122133140152161168175180185190194195197199201201204206φ159×170125136143156165172179184189194198200202204205207209210180127139146159168176183188193193202204206208210211213215190130142149162172180186192192202206208210212214216217219200133145152165175183190196201206210212214216218220222223220137150158171181190197203208213218220222224226228230231240142155163177187196203209215220225227229231233235237239260145159168182193202209216222227232234236238240242244246φ194×280150164173187198207215222228233238241243245247249251253300154168177192203213221228234239244247249251253256258260350163175187203215225234241247253259261264266268271273275400171187197214226237245253260266272275277280282284287289450179195206223236247256264272278284287289292295297299302φ219×6500186203214232246257267275282289295298301304306309311314550193210222240255266276285293300306309312315317320322325600199217229248263275285294302309316319322325328330333335壓氣管內(nèi)徑（mm）壓氣管內(nèi)徑（mm）管內(nèi)壓氣流量(自由)m3·min-1標(biāo)準(zhǔn)管徑×壁厚/mm2800290030003200340036003800400042004400460048005000520054005600600041414142424343444444454546464647472φ51×47484848495050515152525353545454553φ73×4535353545555565657585859596060606145758585959606161626363644656566675φ89×461626263646465666667686869697070716656566676768697070717272737374747576869697071727273747575767777787879871727273747576767778797980818182839φ108×4747475767778797980818282838484858610798080818283848586878888899090919212848485868788899091929393949596969814888989909293949