職業學院
課程設計 (**)
題目所屬課程
學號姓名
班級指導教師
年月日目錄
一、礦山礦井基本概況 2
二、擬定礦山礦井通風系統 5
三、礦山礦井總風量計算與分配 6
四、礦山礦井通風總阻力計算 10
五、選擇礦山礦井通風裝置 14
六、通風耗電費用概算 17
前言《礦山礦井通風》設計是學完《礦山礦井通風》課程後進行,是學生理論聯絡實際的重要實踐教學環節,是對學生進行的一次綜合性專業設計訓練。通過課程設計使學生獲得以下幾個方面能力,為畢業設計打下基礎。
1.進一步鞏固和加深我們所學礦山礦井通風理論知識,培養我們設計計算、工程繪圖、計算機應用、文獻查閱、運用標準與規範、報告撰寫等基本技能。
2.培養學生實踐動手能力及獨立分析和解決工程實際的能力。
3.培養學生創新意識、嚴肅認真的治學態度和理論聯絡實際的工作作風。
依照老師精心設計的題目,按照大綱的要求進行,要求我們在規定的時間內獨立完成計算,繪圖及編寫說明書等全部工作。
設計中要求嚴格遵守和認真貫徹《煤炭工業設計政策》、《煤礦安全規程》、《煤礦工業礦山礦井設計規範》以及國家制定的其它有關煤炭工業的方針政策,設計力爭做到分析論證清楚,論據確鑿,並積極採用切實可行的先進技術,力爭使自己的設計達到較高水平,但由於本人水平有限,難免有疏漏和錯誤之處,敬請老師指正。
一、礦山礦井基本概況
1.煤層地質概況單一煤層,傾角15°- 18°,相對瓦斯湧出量為8m3/t,煤塵有**危險。
2.井田範圍走向長度8400m。
3.礦山礦井生產任務年產量為0.9mt,礦山礦井服務年限為46a。
4.礦山礦井開拓方式及採區劃分礦山礦井採用立井單水平上下山分割槽式開拓。全礦山礦井共劃分12個採區,上山部分6個(見題圖9-1),下山部分6個。上山部分服務年限25a,下山部分服務年限21a。
礦山礦井開拓系統如題圖9-2所示。主、副井布置在井田的**,通過主要石門與東西向的運輸大巷相連通。總回風巷布置在井田的上部邊界,回風井分別布置在上山採區no.
5、no.6上部邊界**,形成兩翼對角式通風系統。
5.開拓系統圖、採區布置圖、巷道布置圖、以及井巷尺寸及其。
1-1上山採區劃分示意圖
巷道布置示意圖1-3
二、擬定礦山礦井通風系統
礦山礦井開拓採用立井開拓方式,礦山礦井通風採用兩翼對角式通風方式。礦山礦井主要進風井為位於井田**的副井,總回風巷布置在井田的上部邊界,回風井分別布置在上山採區no.5、no.
6上部邊界**,形成兩翼對角式通風系統。
1.採區工作面通風系統:新鮮風流從地面經副井(1~2)進入井下,經井底車場(2)、主要運輸石門(2~3、3~4)、主要運輸大巷(4~5)、採區下部車場(5)、運輸上山(5~6、6~7)、區段運輸順槽(7~8)、上層採煤工作面(10~11)。清洗工作面後,汙風經區段回風平巷(13~14)、回風石門(14~15)、主要回風巷道(15~16)回風井(16~17)排入大氣。
2.備用工作面通風系統:新鮮風流從地面經副井(1~2)進入井下,經井底車場(2)、主要運輸石門(2~3、3~4)、主要運輸大巷(4~5)、採區下部車場(5)、運輸上山(5~6、6~7)、區段運輸順槽(7~8)、上層採煤工作面(10~11)。清洗工作面後,汙風經區段回風平巷(13~14)、回風石門(14~15)、主要回風巷道(15~16)回風井(16~17)排入大氣。
3.火藥庫通風系統:
新鮮風流從地面經副井(1~2)進入井下,經井底車場(2)、主要運輸石門(2~3)、火藥庫、軌道上山、回風石門(14~15)、主要回風巷道(15~16)回風井(16~17)排入大氣。
4.掘進工作面通風系統:新鮮風流從地面經副井(1~2)進入井下,經井底車場(2)、主要運輸石門(2~3、3~4)、主要運輸大巷(4~5)、採區下部車場(5)、運輸上山(5~6)、掘進工作面。清洗工作面後,汙風流入軌道上山、回風石門(14~15)、主要回風巷道(15~16)回風井(16~17)排入大氣。
礦山礦井通風系統示意圖見附圖1-1:
三、礦山礦井總風量計算與分配
(一)礦山礦井需風量計算原則
礦山礦井需風量應按照「由里往外」的計算原則,由採、掘工作面、硐室和其他用風地點的實際最大需風量總和,再考慮一定的備用風量係數後,計算出礦山礦井總風量。
1.按該用風地點同時工作的最多人數計算,每人每分鐘供給風量不得少於4 m3。
2.按該用風地點風流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害氣體濃度、風速以及溫度等都符合《規程》的有關規定分別計算,取其最大值。
(二)礦山礦井需風量的計算方法
礦山礦井需風量按以下方法計算,並取其中最大值。
1.按進下同時工作的最多人數計算
q礦=4nk
=4×120×1.10
=528m3/min
式中q礦——礦山礦井總需風量,m3/min
n——井下同時工作的最多人數,人;
4——礦山礦井通風係數,包括礦山礦井內部漏風和分配不均等因素。採用壓入式和**並列式通風時,可取1.20~1.
25;採用對角式或區域式通風時,可取1.10~1.15。
上述備用係數在礦山礦井產量t≧0.90mt/a時取大值。
2.按採煤、掘進、硐室等處實際需風量計算
1)採煤工作面需風量計算
採煤工作面的需風量應按下列因素分別計算,並取其中最大值。
(1)按瓦斯(二氧化碳)湧出量計算:
根據礦山礦井總產量算出礦山礦井每分鐘產煤量為:1.71t,瓦斯絕對湧出量為:1.73×8=13.84 m3/min
q採=100q瓦k瓦
=100×13.84×1.6
=2214.4m3/min
式中q採——採煤工作需要風量,m3/min;
q瓦——採煤工作面瓦斯(二氧化碳)絕對湧出量,m3/min;
k瓦——採煤工作面因瓦斯(二氧化碳)湧出量不均勻的備用風量係數,即該工作面炮採工作面可取1.4~2.0;水採工作面可取2.
0~3.0。生產礦山礦井可根據各個工作面正常生產條件時,至少進行五晝夜的觀測,得出五個比值,取其最大值。
(2)按工作面進風流溫度計算;採煤工作面應有良好的氣候條件,其進風流溫度可根據風流溫度**方法進行計算。其氣溫與風速應符合表1的要求
表3-1採煤工作面空氣溫度與風速對應表
採煤工作面的需風量按下式計算:
q採=60v採s採k採,m3/min
=60×1.0×8.14×1.2
=586.08 m3/min
式中v採——採煤工作面適宜風速,m/s
s採——採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算;
k採——採煤工作面長度風最係數,按表2先取
表3-2 採煤工作面長度風量係數表
(3)按炸藥使用量計算:
q採=25a採,m3/min
=25×10
=250 m3/min
式中25——每使用1kg炸藥的供風量,m3/min
a採——採煤工作面一次爆破使用的最大炸藥量,kg
(4)按工作人員數量計算:
q採=4n採,m3/min
=4×26=104 m3/min
式中4——每人每分鐘供給的最低風量,m3/min
n採——採煤工作面同時工作的最多人數,人。
(5)按風速驗算:
按最低風速驗算各個採煤工作面的最小風量:
q採≧60×0.25s採,m3/min
60×0.25×8.14
=122.1m3/min
按最高風速驗算各個採煤工作面的最大風量:
q採≦60×4s採,m3/min
=60×4×8.14
=1953.6 m3/min
2)掘進工作面需風量計算
煤巷、半煤巖巷和巖巷掘進工作面的需風量,應按下列因素分別計算,取其最大值。
(1)按瓦斯(二氧化碳)湧出量計算:
q掘=100q瓦k瓦
=100×0.42×1.5
=60 m3/min
(2)按炸藥量使用最計算:
q掘=25a掘,m3/min
=25×10
=250 m3/min
(3)按區域性通風機吸風量計算:
q掘=q通ik通,m3/min
=200×1×1.2
=240 m3/min
式中q通——掘進工作面區域性通風機額定風量(表3),
i——掘進工作面同時運轉的區域性通風機台數,臺:
k通——防止區域性通風機吸循球風的風量備用係數,一般取1.2~1.3,進風巷中無瓦斯湧出時取1.2,有瓦斯湧出時取1.3。
表3-3 區域性通風機額定風量q通
(4)按工作人員數量計算:
q掘=4n掘,m3/min
=4×10
=40 m3/min
(5)按風速進行驗算;
巖巷掘進工作面的風量應滿足:
60×0.15×s掘≦q掘≦60×4×s掘
由上式得43.2 m3/min≦q掘≦1152 m3/min
煤巷、半煤巖巷掘進工作面的風量應滿足:
60×0.25×s掘≦q掘≦60×4×s掘
72 m3/min≦q掘≦1152 m3/min
根據上面的計算掘進工作面的風量應取其最大值。
q掘=250 m3/min
72 m3/min≦q掘≦1152 m3/min
所以,q掘=250 m3/min符合上述要求。
3)硐室需風量
各個獨立通風的硐室供風量,應根據不同的硐室分別計算。
(1)井下爆破材料庫
按經驗值計算,小型礦山礦井一般80~100m3/min,大型礦山礦井一般100~150m3/min。
(2)充電硐室
通常充電硐室的供風量不得小於100m3/min。
(3)機電硐室
採區小型機電硐室,可按經驗值確定風量,一般為60~80m3/min。
表3-4 機電硐室發熱係數表
(4)其它巷道需風量計算
新建礦山礦井,其他用風巷道的總風量難以計算時,也可按採煤,掘進,硐室的需風量總和的3%~5%估算。
(5)礦山礦井總風量計算;
=(2214.4×2+250×4+285+82.5) ×1.1
=6375.9 m3/min。
通過計算所得;礦山礦井總風量為6375.9 m3/min
3.礦進總風量的分配
1)分配原則
礦山礦井總風量確定後,分配到各用風地點的風量,應不得低於其計算的需風量;所有巷道都應分配一定的風量;分配後的風量,應保證井下各處瓦斯及有害氣體濃度、風速等滿足《規程》的各項要求。
2)分配的方法
首先按照採區布置圖,對各採煤、掘進工作面、獨立回風硐室按其需風量配給風量,餘下的風量按採區產量、採掘工作面數目、硐室數目等分配到各採區,再按一定比例分配到其它用風地點,用以維護巷道和保證行人安全。風量分配後,應對井下各通風巷道的風速進行驗算,使其符合《規程》對風速的要求。
四、礦山礦井通風總阻力計算
(一)礦山礦井通風總阻力的計算原則
1.如果礦山礦井服務年限不長(10~20年),選擇達到設計產量後通風容易和困難兩個時期分別計算其通風阻力;若礦山礦井服務年限較長(30~50年),只計算前15~25年通風容易和困難兩個時期的通風阻力。為此,必須先給出這兩個時期的通風網路圖。
2.通風容易和通風困難兩個時期總阻力的計算,應沿著這兩個時期的最大通風阻力風路,分別計算各段井巷的通風阻力,然後累加起來,作為這兩個時期的礦山礦井通風總阻力。最大通風阻力風路可根據風量和巷道引數(斷面積、長度等)直接判斷確定,不能直接確定時,應選幾條可能最大的路線進行計算比較。
3.礦山礦井通風總阻力不應超過2940pa
4.礦山礦井井巷的區域性阻力,新建礦山礦井(包括擴建礦山礦井獨立通風的擴建區)宜按井巷摩擦阻力的10%計算;擴建礦山礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計算。
(二)礦山礦井通風總阻力的計算方法
沿礦山礦井通風容易和困難兩個時期通風阻力最大的風路(入不敷出風井口到風硐之前),分別用下式計算各段井巷的磨擦阻力;
將各段井巷的磨擦阻力累加後並乘以考慮區域性阻力的係數即為兩個時期的井巷通風總阻力。即
兩個時期的摩擦阻力可按表4-1進行計算。
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