北石矿东三采区通风课程设计
第一章 采区概况
一、本章内容的资料来源
设计任务书；采区煤层地板等高线；剖面图；储量图；煤层综合柱状图；井上下对照图等。
二、本章说明书内容
1.采区概述
该采区位于北石矿第二水平，开采3号煤层。采区上以-160为界，下以-360为界，左以F5断层和相邻采区为界，右以F6和F7断层为界。采区走向长1700m，倾斜长度900m，煤层为东西走向，煤层平均厚度为3.5m，倾角平均13o左右，煤的密度为1.42t/m3地面无需保护地物。
2.采区煤层及其顶底板特征
煤层的自然发火期为6个月，煤层顶板无伪顶，直接顶为厚度6.0m的细沙岩，基本顶厚度为15m厚度的粗砂岩。煤层底板为中砂岩，
3.采区瓦斯、相对涌水量、媒质
采区瓦斯相对涌水量16m3/t，正常涌水量160 m3/h煤尘具有爆炸性。媒质中硬。
4.采区储量及服务年限
采区可采储量为747.3万t/a，采区的年生产能力情况大约为120万t/a,按这种情况大约可采7年。
5.采取巷道布置
掘进工作面数目有2个。为了减少煤柱损失提高采出率，利于灭灾并提高经济效益，根据所给地质条件及采矿工程设计规划，在第一开采水平中，把为该采区服务的运输大巷布置在距地板岩石20m处位于地板等高线-360.5处。
第二章 采区通风系统
采区进回风上山的选择
上（下）山至少有两条，对于生产能力较大的采区可以有3到4条上山。
轨道上山进风，运输上山回风。
依据：轨道上山进风，新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及
放热的影响。运输机上山进风，运输过程中所释放的瓦斯，使进风流的瓦斯、煤尘浓度增大，将影响工作面的安全工作问题。、
采区工作面进风巷与回风巷的布置
区段运输平巷和区段回风平巷分别为进风与回风巷，在采区运输巷
进风可使风量经过工作面，将冲洗工作面的煤尘与瓦斯经过回风巷到回风石门到大气中，也可使工人呼吸新鲜空气，也保证了工作面的瓦斯含量控制在瓦斯允许范围之内。
采煤工作面上行风与下行风的选择
上行风与下行风是指风流方向与煤层倾向的关系而言。当采煤工作
面进风巷标高低于回风巷标高时，采煤工作面风流沿工作面倾斜向上流动，此种称为上行风，反之为下行风。
依据：
1.下行风的方向与瓦斯自然流向相反，二者易于混合且不利于出现瓦斯分层流动和局部积聚的现象。
2.上行风比下行风工作面的气温要高。
3.下行风比上行风所需的机械风量要大。
4.下行风在瓦斯起火地点爆炸的可能性要比下行风大。
第三章 采区所需风量的确定
一、采煤工作面所需风量的计算
1、工作面的风量应按下列因素进行计算，取其最大值。
（1）按瓦斯涌出量计算：
Q = 100 Q k
式中： Q — 第i个采煤工作面需要风量，m/min
Q — 第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m/min
K — 第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用系
数，通常机采工作面取k=1.2 – 1.6，炮
采工作面取k=1.4 – 2.0 ，水采工作面取
k=2.0 – 3.0
Q = 100 16 1.5 = 2400m/min
(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。采煤工作面的需风量可按下式进行计算：
Q = 60 v sk
式中: v — 第i个采煤工作面的风速，按其进风流温度从表3-1中取，m/s ；
S — 第i个采煤工作面有效通风断面，取最大和最小控顶距时的有效断面的平均值，㎡；
K — 第i个工作面的长度风量系数，按表3-2选取；
（3）按使用炸药量计算：
Q = 25 × A
式中： 25 — 每使用1㎏炸药量的供风量，m/min；
A— 第i个采煤工作面一次使用的最大炸药量，㎏。
（4）按工作人员数量计算：
Q = 4 × n
式中： 4 — 每人每分钟应供给的最低风量。m/min；
n— 第i个采煤工作面同时工作的最多人数，个。
Q = 4 ×
（5）按风速进行验算：
按风速验算各个采煤工作面的风量：
Q≥60×0.25×S
Q≤60×4×S
60×0.25×21.5≤ Q≤60×4×21.5
322.5≤ Q≤5160
经验算知采煤工作面所需风量为2400 m/min；
二、备用工作面所需风量的计算
备用工作面的供风量，通常取其条件相似的生产工作面的需风量之半。当采煤工作面不富裕时，也可按工作面不聚集瓦斯为原则进行配风，但工作面风速不应小于0.25m/s。
三、掘进工作面所需风量的计算：
煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面的风量，应按下列因素进行计算，取其最大值。
按瓦斯涌出量计算：
Q = 100×Q×k
式中： Q — 第i个掘进工作面的需风量，m/min；
Q— 第i个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量；m/min；
k— 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情况下可取1.5-2.0。
Q = 100×16×1.5 = 2400 m/min
（2）按炸药量计算：
Q = 25×A
式中： 25 — 使用1㎏炸药的供风量，m/min；
A— 第i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，㎏。
Q = 25×
（3）按局部通风机吸风量计算：
Q = ×k
式中： Q—第i个掘进工作面同时运转的局部通风机额定风量之和。
k—为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般情况取1.2～1.3；进风巷道中无瓦斯涌出时1.2，有瓦斯涌出时取1.3.
Q =
(4)按工作人员数量进行计算：
Q = 4×n
式中： n—第i个掘进工作面同时工作的最多人数，个。
Q = 4×
（4）按风速进行验算：
各个岩巷掘进工作面应满足：
60×0.15×S≤Q≤60 ×4×S
各个煤巷和半煤岩巷掘进工作面风量应满足：
60×0.15×S≤Q≤60 ×4×S
式中： S—第i个掘进工作面巷道的净断面积，㎡。
60×0.15× ≤Q≤60 ×4×
采区硐室需风量计算：
机电硐室需风量：
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，即
Q=
式中： Q—第i个机电硐室的需风量，m/min；
—机电硐室中运转的电动机（变压器）总功率，KW；
—机电硐室的发热系数；
—空气密度，一般取1.25㎏/m；
C—空气的定压比热，一般可取1kJ/kg·K；
—机电硐室进回风流的温差，℃。
采区变电所及变电硐室，可按经验值确定需风量，即
Q= 60～80
机电硐室中运转电动机的总功率为1000KW，机电硐室的发热系数查表得。即
Q= 70 m/min
爆破材料库需风量：
Q=
式中： Q—井下爆破材料库需风量，m/min
V—井下爆破材料库的体积，m
Q=
充电硐室需风量：
按其回风流中氢气浓度小于0.5％计算，即
Q= 200·q
式中： q—第i个充电硐室在充电时产生的氢气量，m/min。
Q= 200
矿井总风量计算：
矿井的总进风量，应按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总
和计算，即
Q= （++）×k
式中： —采煤工作面和备用工作面所需风量之和，m/min；
—掘进工作面所需风量之和，m/min；
—硐室所需风量之和，m/min。
k—矿井通风系统（包括矿井内部漏风和配风不均匀因素）
备用系数，宜取1.15～1.25。
Q=
计算矿井通风总阻力
一、矿井通风总阻力的计算原则:
矿井通风设计的总阻力，不得超过2940pa；
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
矿井按井巷摩擦阻力的15％计算。
二、计算两个时期的摩擦阻力:
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），各个分支摩擦阻力和局部阻力的总和，为矿井总阻力，用h表示。
对于矿井有两台或多台主要通风机，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范围内，随着采煤工作面及采区的接替变化，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，应选几条最大的可能的路线计算总阻力，然后确定该时期的矿井总阻力。
两个摩擦阻力时期为通风容易时期和通风困难时期。
计算时要出各个计算系统中自然分配风量和按所需分配风量的分支，然后在按各自分配的风量计算各分支支的通风阻力。
计算矿井通风总阻力时，可不必考虑风路沿途的漏风和局部阻力。因不考虑漏风所计算得到的矿井摩擦总阻力比实际漏风存在所产生的矿井摩擦总阻力约为20％～25％。而矿井的局部阻力一般为矿井摩擦总阻力的15％～25％。但是，矿井中局部阻力较多，且位于大风速区域内，则应将计算出的矿井摩擦总阻力加大10％～20％
表4-1井巷摩擦阻力计算表
井巷名称 支架形式 a
N·S/m L
/m U
/m
S
/m S/m Q
m/s h
/pa V
/（m/s）
立井 U型长钢梁
135
156
10
8
512
12
5923
1.5
计算两个时期的总阻力:
h= Kh
h= Kh
式中： h、h—矿井通风容易时期、通风困难时期的总阻力，P；
h、h—矿井通风容易、困难时期总摩擦阻力，P；
K—局部阻力的系数，一般取K= 1.0，当风路阻力物较多且位于的风速区时，取K= 1.1～1.2，计算h时取K= 1.15，计算h时取K= 1.20.
选择矿井通风设备
矿井通风设备选择中的要求
矿井必须装设两台同等能力的通风机，其中一台作为备用。
选择通风机设备应满足第一开采水平各个时期工况情况，并使通风
机设备长期高效率运行。
风机能力应留有一定余量。
进、出风井井口的高差在150mm以上，或进、出风井井口标高一致，
但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压。
二、选择主要通风机
1、计算各时期的通风机的风量与风压
1)、通风机的风量：
Q= kQ
式中： Q— 主要通风机的工作风量，m/s；
Q— 工作需风量，m/s；
K— 漏风损失系数，风井不提升时取1.1；箕斗井兼作回砚用时取1.15；回风井升降人员时取1.2.
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