矿井通风课程设计
表2-5 回采工作面通风方式方案比较
方案 方案Ⅰ 安全 在工作面上隅角采用抽放瓦斯的措施 在采空区的回风经济 巷道施工维修量小，工作面进、管理 工作面采空区漏风小，回风巷要提前掘巷，维护工作量大。 风流稳定，易于管理。 沿空护巷困难。 由于有附加巷道，可能影响通风的稳定性，管理复杂。 方案Ⅱ 巷道中抽放瓦斯。 综上所述，从风流稳定、经济合理、技术先进、安全可靠等角度综合分析，最终确定采用U型后退式通风方式，工作面采用上行风风流流动形式。
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3采区风量计算与分配
煤矿的供风是保证井下工作人员正常劳动和安全生产的基本条件。在这里我们只计算设计（采、带）区的需风量。设计（采、带）区的需风量应依据《煤矿安全规程》和《煤矿矿井风量计算方法》的规定，按下列要求进行风量计算。
3.1 采区风量计算
对设计（采、带）区的风量，可按两种情况分别计算：
一种是新矿区无邻近矿井通风资料可参考时，（采、带）区需风量应按设计中（采、带）区同时工作的最多人数和按吨煤瓦斯涌出量的吨煤供风量计算，并取其中最大值。在设计中 吨煤瓦斯涌出量的计算，应根据在地质勘探时测定的煤层瓦斯含量，结合矿井地质条件和开采条件计算出吨煤瓦斯涌出量，再计算采区需风量。
另一种是依据邻近生产矿井的有关资料，按生产（采、带）区的风量计算方法进行。其 原则是：（采、带）区的供风量应保证符合（采、带）区安全生产的要求，使风流中瓦斯、二 氧化碳、氢气和其它有害气体的浓度以及风速、气温等必须符合《规程》有关规定。创造良 好的劳动环境，以利于生产的发展。课程设计是在收集实习矿井资料基础上进行的，故可按 生产矿井实际资料，分别计算设计（采、带）区采煤工作面、掘进工作面、硐室等所需风量， 得出整个（采、带）区的需风量。但该风量也要根据情况的不断变化随时进行调整。
3.1.1 采煤工作面需风量的计算
每个回采工作面实际需要风量，应按甲烷、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值，回采工作面有串联通风时，应按其中一个回采工作面实际需要的最大风量计算。
（1）按瓦斯（或二氧化碳）涌出量按式(3-1)计算：
Qfi=100×qgfi×kgf (3-1)
（ 经测定本矿井工作面绝对瓦斯涌出量为2 m3/min ，不均衡系数kgf取值1.2。） 式中 Qfi——第 i 个采煤工作面实际需要风量，m/min；
qgfi——第 i 个采煤工作面回风巷风流中瓦斯（或二氧化碳）平均绝对涌出量，m/min。 在生产矿井中，该值应从实测中求得；在设计矿井中可根据临近生产矿井条件相似的有关数据选取。
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kgf ——第 i 个采煤工作面瓦斯涌出不均衡系数，它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比。生产矿井可根据各个工作面正常生产时，在整个工作面开采期间，均匀间隔的选取不少于5个昼夜，进行观测，得出5个比值，取其最大值。通常根据采煤方法可按表3-1 选取：
表 3-1 各种采煤工作面瓦斯涌出不均衡风量备用系数 采煤方法 机采工作面 炮采工作面 水采工作面 Kgfi 1.2~1.6 1.4~2.0 2.0~3.0
（ 经测定本矿井绝对瓦斯涌出量为0.4 m3/min ，不均衡系数kgf取值1.2。） 将实际数值代入上式： Qfi=100×2×1.2=240 (m3/min) （2）按工作面温度与风速的关系计算：
采煤工作面应有良好的气候条件，其气温与风速的关系应符合表 3-2 的规定：
表 3-2 采煤工作面空气温度与风速对应表
采煤工作面进风流气温（℃） <15 15~18 18~20 20~23 23~26 采煤工作面风速（m/s） 0.3~0.5 0.5~0.8 0.8~1.0 1.0~1.5 1.5~1.8 采煤工作面的需要风量按式（3-2)计算： Qfi=60×vfi×Sfi （3-2） （本矿井设定采煤工作面温度为20℃，取值1.0。且矿井使用掩护式支架。） 式中 vfi——第i个采煤工作面的风速，按采煤工作面温度从表 3-2 中选取，m/s； Sfi ——第i个采煤工作面的平均有效断面积，单位为m。对于普采工作面可按最大和
最小控顶距有效断面积的平均值计算；对于综采工作面可用下面近似式计算：
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使用支撑式支架时： Sfi=3.75（M-0.3） 使用掩护式支架时： Sfi=3（M-0.3）。 式中 M——煤层开采厚度。
将实际数值带入上式： Qfi =60×1.0×12.6=756 (m3/min)
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（3）按工作人员数量计算：
Qfi=4?nfi （3-3） 式中 4——以人数为计算单位的供风标准，是对每人每分钟供给 4m 的规定风量。
nfi ——第 i 个采煤工作面同时工作的最多人数。 经上述 3种方法计算后，得出最大风量是756 m3/min。 将实际数值带入上式： Qfi= 4?30=120 (m3/min)
（5）按风速进行验算：
根据《煤矿安全规程》规定，回采工作面最低风速为 0.25m/s、最高风速为 4m/s 的要求进行验算。即每个回采工作面的风量 Q fi 为按上述 4 种方法计算后的需风量的最大值：
Qfi≥60?0.25Sfi （3-4）
Qfi≤60?4Sfi （3-5） 式中 Sfi ——第 i 个采煤工作面的平均有效断面积，m。
备用工作面的需风量通常取为产量相同的生产采煤工作面的需风量的一半。当（采、带）区风量不富裕时，也可以按工作面不集聚瓦斯为原则配风，但工作面风速不应小于 15m/min（0.25m/s）。采煤工作面风量计算和验算后，必须明确最终确定的采煤工作面风量。
以上述计算结果可知Qfi（max）=756 (m3/min)
将实际数值带入上式：Qfi（max）≥60?0.25?12.6=189 (m3/min) Qfi（max）≤60?4?12.6=3024 (m3/min) 验证结果正确
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3.1.2 掘进工作面需风量计算
和回采工作面所需风量的计算方法基本相同，掘进工作面的需风量按下列因素分别计算，取其最大值：
（1）按瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算：
Qdi=100?qgdi?kgdi （3-6） （经测定本矿井掘进工作面绝对瓦斯涌出量为1.2m3/min） 式中Qdi——第 i 个掘进工作面的需风量，m/min；
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qgdi——第 i 个掘进工作面的平均绝对瓦斯（或二氧化碳）涌出量，m/min。生产矿井中， 该值应从实测中求得；在设计矿井中可根据条件相似的临近生产矿井有关数据中选取。
kgdi——第 i 个掘进工作面瓦斯涌出不均匀系数，其含义和观察计算方法与采煤工作面的瓦斯涌出不均匀系数相似。通常，机掘工作面取 kgdi＝1.5～2.0。 将实际数值代入公式： Qdi =100?1.2?1.8=216 (m3/min) （2）按工作人员数量计算：
Qdi=4?ndi （3-7）
式中ndi——第i个掘进面同时工作的最多人数； 4——每人每分钟供风标准，m3/min。
将实际数值代入公式： Qdi = 4?20=80 (m3/min)
（3）按局部通风机吸风量计算： Qdi= ∑Qdfi?Kdfi （3-8） （矿井配用NO5.0型局部通风机。）
式中 ∑Qdfi——第 i 个掘进工作面同时运转的局部通风机额定风量之和， m/min；
Kdfi——为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般取 1.2~1.3，进风巷中无瓦
斯涌出时取 1.2，有瓦斯涌出时取 1.3。（各种局部通风机的额定风量可按下表 3-3 选取）
表3-3 DBKJ型局部通风机额定风量
风机型号 NO3.5 NO4 NO4.5 NO5.0 NO6.0 NO6.3 额定风量（m3/min） 153~76 220~113 240~160 300~180 450~250 630~260 3
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根据矿井实际情况，局部风机实际吸风量小于额定吸风量，局部风机实际吸风量供给掘进工作面的风量一般不超过 280m/min。 将实际数值代入公式： Qdi= 200?1.3=260 (m3/min)
按照上述3种方法计算后，选用最大值即按局部通风机吸风量计算所得260 (m3/min)进行验算。
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