矿井通风课程设计
一、局部通风设计
选择合理的局部通风方法、风筒类型与直径，计算局部通风阻力、选择局部通风机及掘进通风安全技术措施、装备。 （一）设计原则及步骤
1、设计原则
根据开拓、开采巷道布置、掘进区域煤岩层的自然条件以及掘进工艺，确定合理的局部通风方法及其布置方式，选择风筒类型和直径，计算风筒出入口风量，计算风筒通风阻力，选择局部通风机。
局部通风是矿井通风系统的一个重要组成部分，其新风取自矿井主风流，其污风又排入矿井主风流。其设计原则可归纳如下：
(1)矿井和采区通风系统设计应为局部通风创造条件； (2)局部通风系统要安全可靠、经济合理和技术先进； (3)尽量采用技术先进的低噪、高效型局部通风机；
(4)压人式通风宜用柔性风筒，抽出式通风宜用带刚性骨架的可伸缩风筒或完全刚性的风筒。风筒材质应选择阻燃、抗静电型；
(5)当一台风机不能满足通风要求时可考虑选用两台或多台风机联合运行。 2、设计步骤
(1)确定局部通风系统，绘制掘进巷道局部通风系统布置图； (2)按通风方法和最大通风距离，选择风筒类型与直径； (3)计算风机风量和风筒出口风量；
(4)按掘进巷道通风长度变化．分阶段计算局部通风系统总阻力； (5)按计算所得局部通风机设计风量和风压，选择局部通风机； (6)按矿井灾害特点，选择配套安全技术装备。 3、掘进通风方法
掘进通风方法分为利用矿井内总风压通风和利用局部动力设备通风的方法，局部通风机通风是矿井广泛采用的掘进通风方法，它是由局部通风机和风筒（或风障）组成一体进行通风，按其工作方式可分为：
（1）压入式通风 （2）抽出式通风 （3）混合式通风
（二）掘进工作面所需风量计算及设计
根据《规程》规定：矿井必须采用局部通风措施
1、掘进工作面所需风量
煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面的风量，应按下列因素分别计算，取其最大值。 1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算
Q掘?100QCH4K掘60 m3/s
式中：Q掘——掘进工作面实际需风量，m3/s；
Qch4——掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量，m3/min；
K掘——掘进工作面因瓦斯涌出量不均匀的备用风量系数。即掘进工作面最大绝
对瓦斯涌出量与平均绝对瓦斯涌出量之比。通常，机掘工作面取1.5~2.0；炮掘工作面取1.8~2.0。
2）按炸药使用量计算
Q掘?25A掘/60 m3/s
式中：25——使用1㎏炸药的供风量，m3/min；
A掘——掘进工作面一次炸破所用的最大炸药量，㎏。 3)按工作人员数量计算
Q掘?4N掘/60 m3/s
式中：N掘——掘进工作面同时工作的最多人数，人。 4）按风速进行验算
岩巷掘进工作面的风量应满足：
0.15S掘?Q掘?4S掘
煤巷、半煤岩巷掘进工作面的风量应满足：
0.25S掘?Q掘?4S掘
式中：S掘——掘进工作面巷道过风断面积，m2。 2、掘进面的设计 1）巷道断面
各个掘进头的断面由于巷道的用途、位置不完全相同，则其断面也不完全相同，对于运输顺槽其巷道断面一般较大，净断面一般在8.0m2左右，掘进断面为9.6m2左右。对于回风顺槽断面较小，净断面一般6.6m2左右，掘进断面一般7.8m2左右，其他各掘进头断面有其净断面确定。
2）支护形式
在上下顺槽内，巷道支护形式多采用工字钢或锚网支护，对于上下山及大巷、回风采
用锚喷支护。
（三）掘进通风设备选择
1、风筒的选择 1）风筒的种类
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，易于贮存和搬运，连接和悬吊也简单，胶布和人造革风筒防水性能好，且柔性风筒适于压入式通风，因此可选用直径为600㎜的胶布风筒。风筒特性如表5-4。
表5-4 风筒特性表
风筒类别 胶布风筒 胶布风筒 胶布风筒
选用风筒要与局部通风机选型一并考虑，其原则是；
(1)风筒直径能保证最大通风长度时，局部通风机供风量能满足工作面通风的要求， (2)在巷道断面容许的条件下，尽可能选择直径较大的风筒，以降低风阻，减少漏风，节约通风电耗；一般来说，立井凿井时，选用600-1000mm的铁风筒或玻璃钢风筒；通风长度在200m以内，宜选用直径为400mm的风筒，通风长度200-500m，宜选用直径500mm的风筒；通风长度500-l000m，宜选用直径800-l000mm的风筒。
2）风筒漏风
正常情况下，金属和透气性极小的塑料风筒的漏气主要是发生在接头处，胶皮风筒不仅接头而且全长的壁面和针眼都有漏风，所以风筒漏风量属连续的均匀的漏风。漏风使风筒和局部通风机连接端的风量Qf与风筒靠近工作面的风量Qh不等。因此应按始末端风量的几何平均值作为通过风筒的风量Q即：
风筒直径㎜ 400 600 1000 接头方式 单反边 双反边 双反边 百米风阻Ns2/m8 131.32 15.88 2.0 节长 10m 30m 50m Q?QfQ m3/s
h显然Qf与Qh之差是风筒的漏风量Ql，它与风筒种类，接头数目，方法和质量以及风筒直径 ，风压有关，但更主要的是与风筒的维护和管理密切相关。反应风筒漏风程度的指标参数有三：
（1）风筒漏风率
风筒漏风量占局部通风机工作风量的百分数：
Qf?QhQlLe??100%??100%QfQf
（2）风筒有效风量
掘进工作面风量占局部通风机工作风量的百分数：
pe?Qf?QlQh?100%??100%?(1?Le)?100%QfQf
（3）风筒漏风备用系数 风筒有效风量率的倒数：
pq?QfQh?QfQf?Ql?11?pe1?Le
柔性风筒的pq值可用下式计算：
pq?式中：n——接头数；
11?nLei
Lei——一个接头的漏风率，插接时取0.01～0.02；反边连接时取0.005。 2、局部通风机的选择
1）、确定局部通风机的工作参数： （1）、局部通风机工作风量Qf
根据掘进工作面所需风量Qh和风筒的漏风情况，用下式计算局部通风机的工作风量。
Qf?pqQh2）、局部通风机的工作风压hf
局部通风机风压用于克服风筒的通风阻力，由于风筒漏风，计算风筒通风阻力时，应按通风方式不同选用不同方法。
压入式通风时，设风筒出口动压损失为hv，则局部通风机的全压Ht为：
2QhHt?RfQfQh?hv?RfQfQh?0.811?4D
式中：Rf——压入式风筒的总风阻。 抽出式通风时，设风筒的入口局部阻力系数
?e?0.5，则局部通风机静压H为：
s
2QhHs?RfQfQh?0.406?4D
3）、局部通风机选型：
根据需要的Qf、Ht、Hs值在各类局部通风机特性曲线上，确定局部通风机的合理工作范围，选择长期运行效率高的局部通风机。
由于轴流式局部通风机具有体积小，便于安装、串联运转效率高等优点，而被广泛采用。
二、风量计算及风量分配
（一）矿井需风量计算
对设计矿井的风量，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，矿井需要风量应按设计中井下同时工作的最多人数和按吨煤瓦斯涌出量的不同的吨煤供风量计算，并取其中最大值。在矿井设计中吨煤瓦斯涌出量的计算，根据在地质勘探时测定煤层瓦斯含量，结合矿井地质条件和开采条件计算出吨煤瓦斯涌出量，再计算矿井需风量。
另一种是依据邻近生产矿井的有关资料，按生产矿井的风量计算方法进行。其原则是：矿井的供风量应保证符合矿井安全生产的要求，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，故可按此种方法计算矿井风量。即按生产矿井实际资料，分别计算设计矿井采煤工作面、掘进工作面、硐室等所需风量，得出全矿井需风量，即“由里往外”计算方法。
1、生产工作面、备用工作面
每个回采工作面实际需要风量，应按瓦斯、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。
(1)、低瓦斯矿井的采煤工作面按气象条件或瓦斯涌出量（用瓦斯涌出量计算，采用高瓦斯计算公式）确定需要风量，其计算公式为：
Qc?Qjb?Kcg?Kcc?Kcw
式中：Qc——采煤工作面需要风量，m3/s；
Qjb——不同采煤方式工作面所需的基本风量，m3/s。
Qjb——工作面控顶距×工作面实际采高×70%(工作面有效断面积)×适宜风速（不小于1m/s）；
Kcg——回采工作面采高调整系数（见表5-1）； Kcc——回采工作面长度调整系数（见表5-2）； Kcw——回采工作面温度调整系数（见表5-3）。
表5-1 Kcg——回采工作面采高调整系数 采 高 系数(K采高)
表5-2 Kcc——回采工作面长度调整系数
<2.0 1.0 2.0～2.5 1.1 2.5～5.0及放顶煤面 1.5
矿井通风课程设计指导书
