中国矿业大学2011级本科生《矿井通风与安全》课程设计
风筒类型 胶布风筒 风筒直径 （mm） 800 接头方法 双反边 百米风阻 28（NS/m） 13 节长 （m） 10 壁厚 （mm） 1.2 风筒质量 （kg/m） 3.2 （1）风筒风阻
风筒的风阻包括摩擦风阻和局部风阻，风筒长度为1300m，由其百米风阻值得风筒总风阻为：
Rp?13?13?169NS2/M3
柔性风筒的漏风率风风量备用系数ψ值可用下式计算：
（2）风筒的漏风率
??
式中：
QfQ0?1pL1?10000
Φ—柔性风筒的漏风风量备用系数； Qf—局部通风机的供风量，m3/min； Q0—风筒末端的风量，m/min；
P—风筒100m长度的漏风率，%,百米漏风率可从表4-10中查取； L—风筒总长度，m。
表4-10柔性风筒百米漏风率p
风筒接头类型 胶接 多反边 多层反边 插接 风筒100m漏风率p/% 0.1-0.4 0.4-0.6 3.05 12.8 3带入数据，则柔性风筒的漏风风量备用系数为：
??
2）局部通风机选型
1=1.080.6?13001?10000
（1）局部通风机工作风量Qa：
式中：
3Qa??Qk
ψ—风筒的漏风风量备用系数，根据上面的计算取1.08； Qk—掘进工作面所需风量，m/min。
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则局部通风机工作风量：
Qa?1.08?223.8?241.7m3/min
4.3.3.2局部通风机工作风压
压入式局部通风机工作全风压Ht（Pa）为：
Q Ht?RQaQb?0.811?b4，Pa （4-5）
D
式中：
Ht—局部通风机工作全风压，Pa； R—风筒总风阻，N·S2/m8； Qa—局部通风机工作风量，m3/s； Qb—掘进工作面所需风量，m3/s； ρ—空气密度，kg/m3； 带入已知数据得：
2Ht?27.26?241.7/60?223.8/60?0.811?1.21?223.82/3600/0.84?2572.7Pa4.3.3.3局部通风机的选择
矿用局部通风机分为轴流式和离心式两种，轴流式局部通风机具有体积小，便于安装和串联运转，效率等优点。本设计根据局部通风机工作风量Qa和工作全风压Ht选取FBD№5/2×7.5对旋轴流式风机，其工作参数见表4-11。
表4-11 局部通风机参数
转速风机类型 功率（kw） 电压（V） （r/min） 效率 风量m3/min 风压（Pa） №5/2×7.5 2×7.5 380/660 2900 ≥75% 250-190 600-3200 4.3.3.4掘进通风机技术管理和安全措施
1）保证工作面有足够的新鲜风流
（1）局部通风机通风时，无论是工作和交接班都不准停风或减少风量。
（2）提高有效风量。应减少导风设施的漏风，减低导风设施的风阻，要采用接头严密漏风小的反边接头法，及时修补风筒和堵补风筒针眼，选用大直径风筒，提高通风设备的安装质量。
2）保证局部通风机的安全运转
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（1）局部通风机必须有专人负责管理，局部通风机和启动装置必须装在进风道中，距回风口不小于10m，局部通风机吸收风量必须小于全风压供给该处的风量，以免发生循环风。
（2）防止局部通风机电动机烧坏，采用QC83-80型磁力启动器。 （3）局部通风机和机电设备必须配有延时风电闭锁装置。
（4）安设瓦斯自动检测报警断电装置，局部通风机应采用双回路供电，以保证局部通风机连续运转。
3）局部通风机的管理工作
主要是保证局部通风机安全正常运转，减少漏风，降低风筒阻力，提高工作面的有效风量，加强局部通风机管理及检查。
4.4 矿井需风量
矿井总风量是井下各个工作地点的有效风量和各条风路上的漏风量的总和。
对新设计的采区，应使各个用风地点的风量符合《规程》中关于人员所需风量、沼气、CO2、CO和其它有害气体的安全浓度，各工作地点的空气允许温度，空气中煤尘的安全浓度，最低和最高风速的允许值以及各种漏风的允许值等规定。
矿井风量计算应根据实际需要按由里向外的原则，先从各用风地点算起，由里向外，逆风将各用风地点计算值乘以1.15就是各用风地点实际风量，采煤工作面只配计算的风量，上下顺槽的风量乘以1.15。顺风流而下，遇到分风地点则加上其它风路的风量，一起分配给未分风前的那条风路，作为该风路的分量，直至确定进风井的风量。即：
∑Q=K×[∑Q采+∑Q掘＋∑Q硐＋∑Q其它] （4-6）
式中：∑Q—矿井总风量，m/min；
K—风量备用系数，取K=1.15； ∑Q采—回采工作面所需风量，m/min； ∑Q掘—掘进面所需风量，m/min； ∑Q硐—硐室所需风量，m/min； ∑Q其它—其它巷道所需风量，m/min；
3
3
3
3
3
4.4.1工作面所需风量的计算
每个采煤工作面实际需要风量，应按沼气(或二氧化碳)涌出量、工作面气温、风速和人数等规定分别计算，然后取其中最大值。
矿井初步设计年生产能力240万t。预计矿井绝对瓦斯涌出量为2.23m/min，为低瓦斯矿井。
(1).按沼气涌出量计算：
根据《矿井安全规程》规定，按采煤工作面回风巷风流中沼气的浓度不得超过1％的要求计算。即：
Qai=100Qgai×Kai （4-7）
式中：Qai——第ｉ个回采工作面实际需风量，m/min；
Qga——该采煤工作面回采时沼气的平均绝对涌出量，m/min，取2.23m/min；
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3
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Kai——该采煤工作面的瓦斯涌出不均衡系数，取Kai＝1.5； 工作面需风量：Qa=100Qgai×Kai=100×2.23×1.5=334.5m/min (2).按工作面气温与风速的关系计算：
采煤工作面应有良好的劳动气候条件，起温度和风速应符合下列要求，见表4-12。
3
表4-12采煤工作面空气温度与风速对照表
工作面温度(℃) 工作面风速(m/s) <15 15～18 18～20 20～23 23～26 0.3～0.5 0.5～0.8 0.8～1.0 1.0～1.5 1.5～1.8 按下式计算：
Qai=60×Vai×Sai×kai （4-8）
式中：Vai—回采工作面风速，取Vai=1.5m/s（查表4-12）；
Sai—第i个回采工作面平均断面积，取最大和最小控顶时有效断面的平均值，综采
工作面按近似S=3.75(M-0.3)=13.4m kai—第i个回采工作面的长度系数，取1.3. 故工作面风量：Qa=60×1.5×13.2×1.3=1568（m/min） (3).按人数计算：
按每人每分钟所需风量和工作面的最多人数计算工作面所需风量。
Qa=4×Nai （4-9） 式中：4—每人每分钟供给4m的规定风量，m/min；
Nai—第i个工作面同时工作的最多人数，取36人。 故工作面风量为：Qa=4×36=144（m/min）
由以上三种方法计算的采煤工作面所需风量最大值为：
Qa=1568（m/min）
(4).按风速进行验算：
根据《矿井安全规程》规定，采煤工作面最低风速为0.25m/s，最高风速为4m/s的要求进行验算。
每个回采面：Qmin≥0.25×60×Sai（m/min）
3
Qmax≤4×60×Sai（m/min） （4-10） 式中：Sai—第i个工作面的平均断面积m，Sa=13.2m
198m/min≤Qa≤3168m/min
由风速验算可知，Qa=1568m/min符合风速要求。
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4.4.2掘进工作面需风量
掘进工作面需风量已由4.3.2算出，需风量为250m/min。
3
4.4.3硐室需风量
煤矿井下硐室需要独立回风的峒室主要有：采区变电所、采区绞车房、炸药库等 按矿井实际经验值给风量，对这些硐室配风如下：
采区变电所：120m/min 采区绞车房：60m/min
3
炸药库：150m/min
33
4.4.4其它巷道所需风量∑Qd
∑Qd即其它巷道所需风量之和，主要指对行人斜巷和维护巷道的实际配风，由下式计算：
∑Qd=5%（∑Q采+∑Q掘＋∑Q硐）
K为矿井风量备用系数，包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素，本设计采用两翼对角式通风，取K=1.15
通风容易时期Qd=156.5m/min 通风困难时期Qd=166.5m/min
依据风量计算可知：回采工作面供风量为：1568m/min；掘进工作面供风量为：250m/min；采区变电所：120m/min；炸药库：150m/min；采区绞车房：60m/min。
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4.4.5矿井总风量及其分配
通风容易时期和困难时期的确定：
在主要通风机服务年限内，随着采煤工作面及采区接替的变化，通风系统的总阻力也将因之变化。其通风容易时期在一采区正常回采期间，困难时期为五采区即将采完与二水平衔接时。
在通风容易时期：南二采区有一个回采工作面、两个煤巷掘进头，一个岩石大巷掘进工作面。
在通风困难时期：南六采区有一个回采工作面、两个煤巷掘进头，同时与二水平衔接时，有两个岩石暗斜井掘进工作面。
表4-13 矿井容易时期分风一览表
项目 用风地点 工作面 硐室 综采工作面 煤巷掘进头 采区变电所 采区绞车房 12煤层 单位需风量/ (m3/min·个) 1568 250 120 60 需风量/ (m3/min) 1568 500 120 60 2248 数量/个 1 2 1 1 22
采区 有效风量