中国矿业大学2011级本科生《矿井通风与安全》课程设计
Z 型 回风巷为沿空巷，可以提高煤炭回采率；巷道采准工作量小；采区内进风总长基本不变，有利于稳定风阻；无上偶角瓦斯积聚问题，但是回风巷常出现沼气超限的情Z形 况；同时也需要在边界准备专用回风上山，增加了行道的维护和掘进费用。 当采用对拉式工作面时，可以采用上下平巷同时进风和中间巷道回风的方式。采用此种方式有利于满足上下工作面同采，实现集中生产的需要。这种通风方式的主要特点是不用设置第二条风道；若上下端平巷进风，在该巷只撤、安装、维护采煤设W 型 W形备等有良好的环境；同时，易于稀释工作面瓦斯，使上偶角瓦斯不易于积聚，排放炮烟、煤尘速度快。 工作面通风方式的选择与回采顺序、通风能力及巷道布置有关，通风方式是否合理成为影响工作面正常生产的重要因素。
工作面通风应满足下列要求：
1)工作面有足够的风量并符合安全规程的要求，特别要防止上隅角积聚瓦斯。 2)风流用尽量单向顺流、少折返逆流、系统简单、风路短。 3)根据通风要求，进、回风巷有足够的断面及数目。
根据以上选择的依据及各通风方式所使用条件和本矿开拓方案，矿井绝对瓦斯涌出量为2.23m/min，工作面长250m，工作面单巷掘进，采用沿空留巷，正常生产时工作面轨道巷进风，皮带巷回风。由此确定工作面采用“U”型通风方式，这种通风方式具有系统简单，漏风小等优点。 (6)通风构筑物
因为生产的需要，井下巷道是纵横交错彼此贯通。为了使井下各用风地点得到所需要的风量，保证风流按预定的通风路线，就必须在某些通风巷道的交叉口附近巷道设置通风设施，如风桥、挡风墙、风门等，以控制风流，为了防止这些设施漏风或风流短路，要求对通风设施进行正确的设计，合理的选择形式及位置，保证通风设施的可靠性。
1)风桥
在进风流与回风流平面交叉的巷道处，必须设置风桥，风桥使两支相叉的风流隔开，使之构成立体交叉风路的通风设施。
2)挡风墙
在需要截断风流和不通行的巷道内可以设置挡风墙，按其服务年限长短分为永久性和暂时性。
3)风门
风门是建筑在人员和矿车需要通过的巷道，而又不允许风流通过的巷道，按其规定要建
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两座风门，其间距要大于运输车辆的长度，以便一座风门启动时，另一座风门能够关闭，不至于形成风流短路。分为普通风门和自动启动风门两种。
4)调节风窗
调节风窗用以增加巷道的局部阻力，以调节用风地点的风量，本设计主要通风机采用抽出式工作方法，调节风窗全部设在回风道中。
5)测风站
用以测量全矿井总进风量和总回风量以及各水平采掘区和回采工作面的进风量。测风站的位置一般在比较规整的巷道内。
4.3掘进通风
无论在新建矿井，还是生产矿井及其改（扩）建中，都需要开掘大量的井巷，以便准备新的水平、采区和采煤工作面。在开掘井巷时，为了满足掘进工作面生产安全及劳动卫生条件的需要，必须不断供给掘进工作面适量的新鲜空气。这种利用主要通风机或局部通风机产生的风压对井下掘进工作面等独头巷道进行的通风称为掘进通风（又称局部通风）。
4.3.1 掘进通风方法
《煤矿安全规程》规定，掘进通风应采用矿井全风压和局部通风机通风，禁止采用扩散通风。根据以上规定，矿井一般采用局部通风机通风，下面就以采区的一条煤巷进行设计。 (1)掘进通风方法的选择
掘进通风的方法，按照通风动力形式不同，可分为矿井总风压通风、引射器通风和局部通风机通风。其中以局部通风机最为常用。
本设计掘进通风由于掘进头长度较长，利用矿井总风压通风达不到掘进通风的要求，因此本设计选用局部动力通风方法，动力设备为局部通风机 (2)掘进通风方式的选择
局部通风机通风是矿井广泛采用的掘进通风方法，局部通风机通风是由局部通风机和风筒组成一体进行通风，按其工作方式分为：压入式通风，抽出式通风和混合式通风。
1)压入式通风
局部通风机和启动装置安装在离掘巷道口10m外的进风侧，局部通风机把新鲜风流经风筒压送到掘进工作面，污风沿巷道排出。具体布置示意图如图4-5：
图4-5 压入式通风
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2)抽出式通风
这种通风方式是把局部通风机安装在离巷道口10m以外的回风侧。新鲜风流沿巷道流入，污风通过铁风筒由局部通风机排出。抽出式通风见图4-6：
3)混合式通风
混合式通风的布置如图所示。其中压入式风筒出风口与工作面的距离仍应小于有效射程长度，抽出式风筒吸风口与工作面的距离和压入式局部通风机所在位置有关。压入式局部通风机可随工作面的推进及时向前移动，与工作面距离保持在40～50m左右。抽出式风筒吸风口应超前压入式局部通风机10m以上，同时其风筒吸风口距工作面的距离还应大于炮烟抛掷长度，一般为30m左右，混合式通风见图4-7：
图4-6抽出式通风
≥10
图4-7 混合式通风
由于混合式通风适用于大断面长距离的岩巷掘进通风的较好方式，由于采煤工作面属于普通断面，短距离岩巷掘进，因此本次设计只考虑压入式和抽出式两种方式。
压入式通风与抽出式通风优缺点比较：
①抽出式通风时，污浊风流必须通过局部通风机，极不安全。而压入式通风时，局部通风机安设在新鲜风流中，通过局通风机的为新鲜风流，故安全性高，
②抽出式通风有效吸程小，排出工作面炮烟的能力较差：压入式通风风筒出口射流的有效射程大，排出工作面炮烟和瓦斯的能力强。
③抽出式通风由于炮烟从风筒中排出，不污染巷道中的空气，故劳动卫生条件好。压入式通风时炮烟沿巷道流动，劳动卫生条件较差，而且排出炮烟的时间较长。
④抽出式通风只能使用刚性风筒或带刚性圈的柔性风筒，压入式通风可以使用柔性风筒。 从以上比较可以看出，两种通风方式各有利弊。但压入式通风安全可靠性较好，故在煤
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矿中得到广泛应用。由于瓦斯涌出量小，故适应压入式，比较前两种通风方式效果，决定适用局部通风机压入式通风。
F
图 例名 称进 风 风 流回 风 风 流符 号名 称风 门调 节 风 窗符 号
图4-8 局部通风示意图
4.3.2 掘进工作面需风量计算
该设计矿井掘面进采用综掘机掘进。掘进工作面需风量应满足《规程》对作业地点空气的成分、含尘量、气温、风速等规定要求，按下列因素计算。
(1).压入式通风掘进头所需风量或风筒出口的风量或风筒出口的风量Qfa为：
2Qfa?7.8?3A（La.S）/t, m/min （4-1）
3
式中：A—工作面一次爆破炸药消耗量，10㎏/m
S—掘进巷道断面，12.07㎡
t—通风时间，min，一般取20～30min
La—从工作面至炮烟稀释到安全浓度的距离。可按下式计算，La＝400A/S，m。如
巷道实际长度L小于式中的La，应用L代替La
该煤层掘进硬度 f＝2～3，掘进断面12.3㎡，查阅《煤炭井巷综合预算》知一次爆破炸药消耗需要量A为10㎏/m，故La＝390.24m
2Qfa?7.8?310（390.24?12.07）/30=159.43m3/min
(2).按同时工作的最多人数计算：
Q＝4N （4-2）
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＝4×30＝120m/min
式中：N—工作面同时工作的人数，取30人
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(3).按瓦斯涌出量计算：
根据《矿井安全规程》规定，按工作面回风风流中沼气的浓度不得超过1％的要求计算。即：
Qai=100Qgai×Kai （4-3）
式中：Qai—第ｉ个掘进工作面实际需风量，m/min；
Qgai—该掘进工作面回采时沼气的平均绝对涌出量，取1.5m/min Kai—该掘进工作面的瓦斯涌出不均衡系数，按综掘掘进取Kai＝1.5； 工作面需风量：Qa掘=100Qai×Kai=100×1.5×1.5=225（m/min） (4).按炸药量计算
Qai=25Agai （4-4）
式中：Qai—第ｉ个掘进工作面实际需风量，m/min；
Agai—掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量，㎏/m，查阅《煤炭井巷综合预算》知
一次爆破炸药消耗需要量Agai为10㎏/m； Qai=25×10 =250m/min (5).按照风速验算
根据上述计算结果，应取最大风量为250m/min
1)按最低风速验算：Q1＝SV1＝12.07×15=181.05m/minQ 式中：Q1—巷道最低风速所需要的风量；
Q2—巷道最高风速所需要的风量； S—巷道设计断面积，12.07㎡； V1—最低风速要求，煤巷取0.25m/s； V2—最高风速要求，煤巷取4m/s。
综上：本设计取250m/min足以稀释掘进工作面的炮烟、瓦斯以及其他有害气体，使掘进工作面有个良好的环境。
岩巷掘进头用风量根据范各庄实际配风经验定为250m/min
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4.3.3 掘进通风设备选型 4.3.3.1风筒的选择
由4.1节可知，本矿井掘进采用压入式通风，掘进通风使用的风筒有金属风筒和帆布、胶布、人造革等柔性风筒，柔性风筒重量轻，易于存储和搬运，连接和悬吊也较为方便，胶布和人造革风筒防水性能好，且适合于压入式通风。为经济起见，决定使用胶片风筒，其具体参数见表4-9。
表4-9风筒规格及接头形式
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