某礦井通風(fēng)系統(tǒng)的帶區(qū)通風(fēng)和掘進(jìn)通風(fēng)方案設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u211501帶區(qū)通風(fēng) 16021.1帶區(qū)通風(fēng)概述 175381.2帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求 1100311.3回采工作面的通風(fēng)方式 2110282掘進(jìn)通風(fēng) 3259872.1掘進(jìn)通風(fēng)方法選擇 3101262.2掘進(jìn)通風(fēng)方式選擇 35962.3掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量 5288002.4掘進(jìn)通風(fēng)設(shè)備選型 6181661）風(fēng)筒選用的原則 6192832）風(fēng)筒的選擇 799661)局部通風(fēng)機(jī)的選型 867102.5掘進(jìn)通風(fēng)的技術(shù)管理和安全措施 101帶區(qū)通風(fēng)1.1帶區(qū)通風(fēng)概述帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本組成部分，它包括帶區(qū)進(jìn)回風(fēng)和工作面進(jìn)回風(fēng)巷道的布置方式，帶區(qū)通風(fēng)路線的連接形式，以及帶區(qū)通風(fēng)設(shè)備和通風(fēng)構(gòu)筑物的設(shè)置等基本內(nèi)容。帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)滿足：分區(qū)通風(fēng)、采掘工作面應(yīng)采用獨(dú)立通風(fēng)，帶區(qū)內(nèi)所有的巷道，回采工作面，備用工作面，掘進(jìn)工作面和硐室等有足夠的風(fēng)量；帶區(qū)內(nèi)風(fēng)流穩(wěn)定；有利于采空區(qū)瓦斯排放和防止浮煤自燃；通風(fēng)系統(tǒng)具有一定的抗災(zāi)能力和滿足一些特殊要求的能力（如抽放瓦斯、防火灌漿、煤層注水、區(qū)域反風(fēng)和降溫等）。使新鮮風(fēng)流在其流動(dòng)路線上被加熱與污染的程度最小。1.2帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求帶區(qū)通風(fēng)的基本要求1）不能串聯(lián)回采巷道和掘進(jìn)巷道，需要為兩條巷道單獨(dú)設(shè)立一套通風(fēng)系統(tǒng)；2）為確保工作面的通風(fēng)不混亂，避免工作面設(shè)立在角連接分支上；3）大于12度的煤層傾角不能用下行通風(fēng)；4）回采工作面的風(fēng)速不得低于1m/s；5）工作面回風(fēng)流中沼氣濃度不得超過(guò)1％；6）必須保證通風(fēng)設(shè)施（風(fēng)門、風(fēng)橋、風(fēng)筒）規(guī)格質(zhì)量要求；7）要保證風(fēng)量按需分配，盡量使通風(fēng)阻力小風(fēng)流暢通；8）機(jī)電硐室必須在進(jìn)度風(fēng)流中；9）采空區(qū)必須要及時(shí)封閉；1.3回采工作面的通風(fēng)方式目前工作面通風(fēng)系統(tǒng)形式主要有U、Z、Y和雙Z等類型，見(jiàn)圖4-5。工作面通風(fēng)方式比較見(jiàn)表4-2。E型圖4-5工作面各通風(fēng)方式示意圖根據(jù)表3-1通風(fēng)方式的比較可以看出，本礦屬于低瓦斯礦井，煤塵無(wú)爆炸性，從經(jīng)濟(jì)等各項(xiàng)方面分析，本礦宜使用U形通風(fēng)方式。表4-2工作面各通風(fēng)方式比較類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)U形采空區(qū)疏漏風(fēng)流少在工作面上隅角附近容易積存瓦斯，影響工作面的安全生產(chǎn)。Z形維護(hù)采空區(qū)上部的一條回風(fēng)巷道，工作面回風(fēng)流經(jīng)回風(fēng)巷時(shí)，可將其中的瓦斯排至回風(fēng)道，減少工作面危險(xiǎn)系數(shù)。采空區(qū)漏風(fēng)大，需要多維護(hù)一條巷道，使得維護(hù)巷道的成本提高。Y形增加一條進(jìn)風(fēng)巷，能有效地解決回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛冗^(guò)高和積存問(wèn)題。沒(méi)有改善回采工作面的瓦斯和氣候條件；要求沿采區(qū)一翼全長(zhǎng)提前開(kāi)挖工作面上部通道，并在整個(gè)開(kāi)采期內(nèi)進(jìn)行維護(hù)；同時(shí)，也需要在礦區(qū)邊界為相鄰兩個(gè)礦區(qū)共同開(kāi)一個(gè)回風(fēng)上山，因此礦區(qū)巷道的開(kāi)挖和維護(hù)費(fèi)用較大。雙Z形對(duì)于瓦斯涌出量大的綜采工作面，可以有效地解決通風(fēng)嚴(yán)重制約生產(chǎn)的問(wèn)題。中間巷道開(kāi)掘在煤體中，并且在回采期間始終維護(hù)，故掘進(jìn)和維護(hù)費(fèi)用較大。E形采用三條通風(fēng)巷道，降低了下巷和下工作面回風(fēng)速度，抑制了煤塵的產(chǎn)生。與U型相比，可降低上工作面溫度。采空區(qū)的瓦斯較為集中地從上部回采工作面的上隅角用處，使該處市場(chǎng)處于瓦斯超限狀態(tài)。2掘進(jìn)通風(fēng)局部通風(fēng)機(jī)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的重要組成部分，從礦井主氣流中抽取新鮮空氣，將污染空氣送入礦井主氣流，設(shè)計(jì)原則如下：（1）礦井通風(fēng)系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)為局部通風(fēng)創(chuàng)造條件；（2）局部通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)安全可靠，經(jīng)濟(jì)技術(shù)先進(jìn)；（3）盡量采用技術(shù)先進(jìn)、噪音低、效率高的就地風(fēng)機(jī)；（4）柔性通道容易壓入通風(fēng)，剛性框架伸縮通道或完全剛性通道容易拉出通風(fēng)，風(fēng)道材料必須阻燃抗靜電；（5）如果一臺(tái)風(fēng)機(jī)不能滿足通風(fēng)要求，可選擇兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行。2.1掘進(jìn)通風(fēng)方法選擇礦井掘進(jìn)巷道通風(fēng)可分為兩種方式：利用礦井總風(fēng)壓和利用局部動(dòng)力設(shè)備。在礦井掘進(jìn)巷道通風(fēng)設(shè)計(jì)中，由于掘進(jìn)頭較長(zhǎng)，礦井總風(fēng)壓不能滿足隧道通風(fēng)的要求。因此，選擇局部動(dòng)態(tài)通風(fēng)方式作為掘進(jìn)工作面通風(fēng)方式，動(dòng)力設(shè)備為局部風(fēng)機(jī)。2.2掘進(jìn)通風(fēng)方式選擇局部通風(fēng)機(jī)提供風(fēng)流，風(fēng)筒引導(dǎo)風(fēng)流這兩者共同結(jié)合成局部通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)方式，這其中又可以分為抽出式混合式以及壓入式，其布置形式見(jiàn)圖4?1。三種通風(fēng)方式的簡(jiǎn)單對(duì)比見(jiàn)表4-3。表4-3局部通風(fēng)機(jī)各工作方法的簡(jiǎn)單對(duì)比工作方法簡(jiǎn)單描述優(yōu)缺點(diǎn)壓入式在進(jìn)風(fēng)巷道中鋪設(shè)局部通風(fēng)機(jī)用以輸送新鮮風(fēng)流，排風(fēng)口距離掘進(jìn)巷道需在10米以上，局部通風(fēng)機(jī)傳輸?shù)娘L(fēng)流風(fēng)量將通過(guò)風(fēng)筒送入工作面中，而污風(fēng)則會(huì)從工作面進(jìn)入回風(fēng)巷。運(yùn)轉(zhuǎn)安全，這是由于局部通風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)按鈕安設(shè)在新鮮風(fēng)流之后；風(fēng)筒有較大的射程和較高的風(fēng)流速度，這讓風(fēng)機(jī)的排煙性能增強(qiáng)；柔性風(fēng)筒也有助于風(fēng)筒排煙；但污風(fēng)的流速較為緩慢，恐會(huì)污染更廣的區(qū)域。抽出式在進(jìn)風(fēng)巷道中鋪設(shè)局部通風(fēng)機(jī)用以輸送污濁風(fēng)流，局部通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生負(fù)壓使得新鮮風(fēng)流能夠進(jìn)入工作面，同時(shí)污濁風(fēng)流流經(jīng)風(fēng)機(jī)排到地面。掘進(jìn)巷道處于新鮮風(fēng)流中，可以很快吸入工作面內(nèi)的煙塵，減少巷道的污染；有效吸程短，通風(fēng)效果差，一般較少采用；必須使用剛性風(fēng)筒。混合式由2臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)組成，一臺(tái)向工作面壓入式通風(fēng)，另外一臺(tái)作抽出式通風(fēng)，兼有壓入式和抽出式的特點(diǎn)，適用于巷道斷面大，送風(fēng)距離長(zhǎng)、瓦斯涌出量小的巖巷、半煤巖巷。圖4-6通風(fēng)方式的布置形式示意圖通過(guò)各通風(fēng)方法的簡(jiǎn)單比較，可知壓入式通風(fēng)安全可靠性較好，所以已在煤礦中應(yīng)用的很廣泛。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：“煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進(jìn)通風(fēng)方法均采用壓入式；設(shè)計(jì)中，所掘煤巷工作面有瓦斯涌出；所以采用壓入式掘進(jìn)通風(fēng)?！?.3掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量每個(gè)獨(dú)立通風(fēng)的掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量，應(yīng)按照瓦斯或者二氧化碳涌出量、炸藥用量、局部風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量、風(fēng)速和人數(shù)等規(guī)定要求分別進(jìn)行計(jì)算，并取其中最大值。按瓦斯涌出量計(jì)算Qhi=100式中：Qhi—掘進(jìn)工作面的實(shí)際需風(fēng)量，m3/minQghi—該掘進(jìn)工作面瓦斯的平均絕對(duì)涌出量，Kghi—該掘進(jìn)工作面的瓦斯涌工作面需風(fēng)量：m3按人數(shù)計(jì)算按每人每分鐘所需風(fēng)量和掘進(jìn)工作面的最多人數(shù)計(jì)算工作面所需風(fēng)量Qbi=4×N(式中：4—每人每分鐘供給4m3的規(guī)定風(fēng)量，m3/minN—該掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，取20人故連采機(jī)掘進(jìn)工作面風(fēng)量：m3按炸藥量計(jì)算巖石大巷的掘進(jìn)一般采用炮掘，所以風(fēng)量計(jì)算要按照炸藥量計(jì)算。Qbi=25×A(式中：25—使用一克炸藥的供風(fēng)量，m3/min；A—該掘進(jìn)工作面一次爆破所使用的最大炸藥量，取6.5kg。m3按風(fēng)速驗(yàn)算（1）按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定煤巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量滿足：15S1≤式中：S1為煤巷掘最低風(fēng)速驗(yàn)算：Q最高風(fēng)速驗(yàn)算：Q通過(guò)風(fēng)速驗(yàn)算可得：151.8≤472.5≤2428.8符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，所以，煤巷掘進(jìn)工作面風(fēng)量取472.5（2）按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，巖巷掘進(jìn)面風(fēng)量要求：9S2≤式中：S2為巖巷掘進(jìn)巷道斷面積，11.最低風(fēng)速驗(yàn)算：Q最高風(fēng)速驗(yàn)算：Q通過(guò)風(fēng)速驗(yàn)算可得：128.7≤472.5≤3432符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，所以，巖巷掘進(jìn)工作面風(fēng)量取472.52.4掘進(jìn)通風(fēng)設(shè)備選型1）風(fēng)筒選用的原則(1)風(fēng)筒直徑能保證最大通風(fēng)長(zhǎng)度時(shí)，局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)量能滿足工作面通風(fēng)的要求。(2)風(fēng)筒直徑主要取決于送風(fēng)量及送風(fēng)距離。2）風(fēng)筒的選擇為了降低生產(chǎn)成本，我們決定選擇靈活的軟管風(fēng)筒來(lái)使用本設(shè)計(jì)的鉆井工作面，以保證使用和維護(hù)以及安全可靠。掘進(jìn)長(zhǎng)度與風(fēng)筒直徑的關(guān)系見(jiàn)表4?4、膠布風(fēng)筒規(guī)格參數(shù)見(jiàn)表4-5、掘進(jìn)通風(fēng)風(fēng)筒特征表表4-6。表4-4掘進(jìn)長(zhǎng)度和風(fēng)筒直徑關(guān)系掘進(jìn)巷道長(zhǎng)度（m）風(fēng)筒直徑（mm）≤200400200—500500500—10001000表4-5常用膠布風(fēng)筒規(guī)格參數(shù)表直徑(mm)節(jié)長(zhǎng)（m）壁厚（mm）風(fēng)筒質(zhì)量（kg/m）風(fēng)筒斷面（m3）300101.21.30.071400101.21.60.126500101.21.90.196600101.22.30.283800101.23.20.5031000101.21.00.785表4-6掘進(jìn)通風(fēng)風(fēng)筒特征表風(fēng)筒直徑(mm)3004005006007008009001000α×104/N·s2·m-45349454138323029百米風(fēng)阻(N·s2·m-8)1412314943411.76.53.32.0本設(shè)計(jì)中掘進(jìn)巷道長(zhǎng)度為1000m，因此選用直徑為1000mm的柔性膠布風(fēng)筒。其規(guī)格參數(shù)和接頭形式見(jiàn)表4-7。表4-71000mm膠布風(fēng)筒規(guī)格及接頭形式表風(fēng)筒類型風(fēng)筒直徑（mm）接頭方法百米風(fēng)阻（N·s2·m-8）節(jié)長(zhǎng)（m）壁厚（mm）風(fēng)筒質(zhì)量（kg/m）膠布風(fēng)筒1000雙反邊2.0501.220.0風(fēng)筒的阻力風(fēng)筒的風(fēng)阻包括摩擦風(fēng)阻和局部風(fēng)阻。由其百米風(fēng)阻值得風(fēng)筒風(fēng)阻為：（1.6）式中：L——風(fēng)筒長(zhǎng)度，取1000m；R100——風(fēng)筒百米風(fēng)阻，取2N·s2·m-8。則：風(fēng)筒的漏風(fēng)系數(shù)柔性風(fēng)筒的漏風(fēng)風(fēng)量備用系數(shù)值可用下式計(jì)算：(1.7)式中：n——接頭數(shù)，n=1000/50＝20nj——每個(gè)接頭的漏風(fēng)率，螺圈反邊連接時(shí)，ηjp局部通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量Qb=p風(fēng)筒的漏風(fēng)率η風(fēng)筒的百米漏風(fēng)率ηl100=ηl表4-8柔性風(fēng)筒百米漏風(fēng)率通風(fēng)距離＜200200～500500～10001000～2000＞2000L100/%＜15＜10＜3＜2＜1.5表4-9柔性風(fēng)筒百米漏風(fēng)率風(fēng)筒接頭類型膠接多反邊多層反邊插接L100/%0.1~0.40.4~0.63.0512.8局部通風(fēng)機(jī)的選型（1）局部通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量Qb=p式中：Qb——局部通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量，mpqQji——掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量，m（2）局部通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓壓入式局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓由下式得：Ht=R式中：Ht——局部通風(fēng)機(jī)工作全風(fēng)壓，Pa；Rp——風(fēng)筒的風(fēng)阻，取20N?sQb——局部通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量，Qji——掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量；ρ——礦井中空氣密度，kg/m3，取1.2；D——風(fēng)筒直徑，m，取1.0。H（3）局部通風(fēng)機(jī)的選擇礦用局部通風(fēng)機(jī)分為軸流式和離心式兩種，軸流式局部通風(fēng)機(jī)具有體積小，便于安裝和串聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)，效率高等優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)根據(jù)需要的Qb、Ht值在各類局部通風(fēng)機(jī)特性曲線上，確定局部通風(fēng)機(jī)的合理工作范圍，選擇長(zhǎng)期運(yùn)行效率較高的局部通表4-10FBD-No.6.3/2×30型礦用隔爆對(duì)旋式軸流通風(fēng)機(jī)特征表型號(hào)送風(fēng)距離（m）風(fēng)量(m3風(fēng)壓(Pa)電機(jī)功率(kW)電壓(V)轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)FBD-No.6.33000620～370600～66242×30380/660/11402950（4）按局部通風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量每一個(gè)掘進(jìn)頭配備一臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)就可以滿足局部通風(fēng)要求，按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，通風(fēng)機(jī)采用“一用一備”的工作方式。且安裝了漏電保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)及欠壓保護(hù)，安設(shè)了風(fēng)電閉鎖裝置，并與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了瓦斯超限斷電功能。按局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計(jì)：巖巷Qb=Q煤巷Qb=Q式中：Qf——掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量，取519.8m3/min；安設(shè)局部通風(fēng)機(jī)的巷道中的風(fēng)量，除了滿足局部通風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量外，還應(yīng)保證局部通風(fēng)機(jī)吸入口至掘進(jìn)工作面回風(fēng)流之間的風(fēng)速，巖巷不小于0.15m/s，煤巷不小于I——掘進(jìn)工作面同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的局部通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)，臺(tái)；S——掘進(jìn)巷道斷面積，巖巷為14.3m2，巖巷Q煤巷Q通過(guò)風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：巖巷128.7≤648.5≤3432煤巷151.8≤671.6≤2428.8綜上所述，取最大值671.6m3通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期，都有3個(gè)煤巷掘需要獨(dú)立進(jìn)頭通風(fēng)，故：Q2.5掘進(jìn)通風(fēng)的技術(shù)管理和安全措施（1）為保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，局部通風(fēng)機(jī)都必須保證有專門的管理人員進(jìn)行看管監(jiān)督。（2）減少風(fēng)筒的漏風(fēng)，提高有效風(fēng)量。（3）降低風(fēng)筒的風(fēng)阻，增加通風(fēng)距離。（4）壓入式局部通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置，必須安裝在進(jìn)風(fēng)巷道中，距掘進(jìn)巷道回風(fēng)口不得小于10m；全風(fēng)壓供給該處的風(fēng)量必須大于局部通風(fēng)機(jī)的吸入風(fēng)量，局部通風(fēng)機(jī)安裝地點(diǎn)到回風(fēng)口間的巷道中的最低風(fēng)速必須符合《規(guī)程》第一百零一條的有關(guān)規(guī)定。（5）必須采用抗靜電、阻燃風(fēng)筒。（6）局部通風(fēng)做到雙風(fēng)機(jī)、雙電源、自動(dòng)換機(jī)和自動(dòng)倒鳳裝置。（7）在瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出