中国矿业大学银川学院
矿井通风与安全设计说明书
姓名：赵鹏
学号：[1**********]6
班级：10采矿（2）班
指导教师：张晓光
目录
前 言
第一章 采区概况 …………………………………………………………3
一、 地质条件 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
二、 开采条件 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
三、 安全条件 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
第二章 采取通风系统 ……………………………………………………4
一、 采区通风设计要求 „„„„„„„„„„„„„„„„„„4
二、 采区进回风上山的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„5
三、 工作面通风方式的选择和设计 „„„„„„„„„„„„„6
第三章 采区生产概况 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
一、采掘工作面风量计算的原则和要求 „„„„„„„„„„„„7
二、回采工作面风量计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„7
三、掘进工作面风量计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„8
四、硐室风量的计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
五、采区风量的分配 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
第四章 采区通风阻力的计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„9
一、摩擦阻力计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
二、通风机的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
三、计算列表 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
第五章 矿尘的预防与治理 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
一、矿尘产生的主要影响因素 „„„„„„„„„„„„„„„„14
二、矿尘的危害 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
三、矿井防治矿尘技术措施 „„„„„„„„„„„„„„„„„15
四、矿井防尘的管理措施 „„„„„„„„„„„„„„„„„„15 总结 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
前 言
采区是矿井生产过程中一个不可或缺的组成部分，在采区生产过程中要有源源不断的新鲜空气送到采区各个作业地点以供给作业员呼吸、稀释和排除井下各种有毒有害气体和矿尘、创造良好的矿内环境、保障采区内作业人员的身体健康和劳动安全。向采区内供应新鲜的空气和良好的供风系统是分不开的，所以在矿井建设的过程中一定要设计优良的通风系统，这样不仅可以满足井下供风的要求，还能很好的节约矿井通风的费用。安全在我们进行矿山生产活动中显得尤为重要，因此，本设计严格坚持了“安全第一”的安全方针和以人为本的理念，同时还兼顾了经济和效益最优的原则。
本设计是针对新建矿井的某一采区，提出了行之有效的通风系统，风别计算了计算出了采区内风量、风压和阻力，并按相关规定进行了合理的分配，在此基础选用了矿井主要通风机和电机，设计的通风系统满足了采区的要求。
由于本人实践经验不足、知识水平有限，该设计难免有不足之处，恳求大家提出宝贵的意见。
第一章 采区概况
第一节 地质条件
本采区为某矿的一个采区，该采区上部标高-300m, 下部标高-450m 。采区边界走向长度均值2560m ，采区倾斜长度1211m ，采区内有一层煤，煤层倾角均为7°。
本采区构造简单，单斜构造，煤的密度为1.5t\ m ，均为稳定厚煤层，煤质中硬，煤层厚度14m ，瓦斯相对涌出量为4.8m ∕吨日，瓦斯绝对涌出量为5.20m 3/min，为低瓦斯矿井。
33
第二节 开采条件
煤层开采条件较好，本采区总储量有4689万t ，年产量为120万t ，矿井服务年限有26年之久。由于 本采区构造简单，单斜构造，煤的密度为1.5t\ m ，为稳定厚煤层，煤质中硬，采区内有一层煤，煤层倾角均为7°，无断层，无火成岩侵入，瓦斯相对涌出量4.8m ∕吨日，瓦斯绝对涌出量为5.20m 3/min，为低瓦斯矿井，虽为瓦斯矿井，但是瓦斯涌出量较小，地质构造条件比较简单，因此开采条件较好！
第三节 安全条件 33
在矿井生产过程中会不断的产生瓦斯，煤尘，由于地质条件不是非常确定，因老唐积水或地下潜水等在开采时也有可能发生突水事故，采空区或是由于作业不当也会引起火灾或瓦斯及煤尘爆炸。
1、瓦斯爆炸预防：瓦斯爆炸的三个条件是一定浓度的甲烷、一定温度的引火源、足够的养。瓦斯爆炸界限在5%~16%、瓦斯—空气混合气体的最低点燃温度，绝热压缩时565，其他情况时650. 最低点燃能量为0. 28mj 。因此，防止瓦斯爆炸只需做到防止瓦斯积聚、防止瓦斯引燃、限制瓦斯爆炸范围矿大。只要限制其中一条件，瓦斯都无法爆炸。
2、矿尘的预防：煤尘爆炸的三个条件是，煤尘自身具有爆炸性、煤尘必须悬浮在空气中并达到一定的浓度、有引燃煤尘爆炸的热源。当煤尘中可燃挥发分大于10%时其余两条件具备时就会发生爆炸。因此应用煤层注水来降低煤尘的发生量、定期清除落尘、撒布岩粉设置水棚、设置岩粉棚、通风除尘、湿式作业、净化风流等措施。
3、突水预防：矿井充水水源主要有降水、地表水、地下水和老空水。预防性灌浆下防治水措施，探放水、疏干降压、注浆堵水等。
4、防火措施：分为外、内因火灾的燃烧条件热源、氧气、可燃物等。
（1）开采技术措施，合理进行巷道布置、坚持正规开采和合理的开采顺序、减少媒体破碎
（2）防止漏风、均压防灭火、阻化剂、惰性气体、凝胶。
第二章 采区通风系统
第一节 采区通风设计要求
1．每一生产水平和采区都必须实行分区通风，即把井下各水平、各个采区以及各个采煤工作面、掘进工作面和其他用风地点的回风各自直接排入采区的回风巷或总回风巷的通风布置方式。
2．准备采区，必须在采区内构成通风系统后，方可开掘其他巷道。采煤工作面必须在采区构成完整的通风、排水系统后，方可回采。每个上、下山盘区或采区都必须配置至少1条专门的回风道。采区进、回风道必须贯穿整个采区，严禁一段为进风巷，一段为回风巷。
3．高瓦斯矿井、有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的矿井的每个采区和开采容易自燃每层的采区，必须设置至少一条专用回风巷；低瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用联合布置的采区，必须设置一条专用的回风巷。
4．采、掘工作面应实行独立通风。在地质构造极为复杂的地区，采煤工作面确需串联通风时，必须经上级部门的批准，但串联通风次数不得超过2次，三个采煤工作面总长度不得超过100m ，且在进入工作面的风流中，必须装有瓦斯自动检测报警装置。开采有瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出危险的煤层时，严禁任何两个工作面之间串联通风。有煤与瓦斯突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。
5．采、掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区和冒顶区。无煤柱开采沿空掘巷和沿空留巷时，应采取防止从巷道的两帮和顶部向采空区漏风的措施。
6．井下机电硐室必须设在进风风流中。如果硐室深度不超过6m ，入口宽度不小于1.5m 时，可以采用扩散通风。
7．采空区必须及时封闭。从巷道通至采空区的风眼，必须随着采煤工作面的推进逐个封闭通至采空区的连通巷道。采区开采结束后45天内，必须在所有与已采区相连接的巷道中设置防火墙全部封闭采区。
8．倾斜运输巷道不应设置风门，开采突出煤层时，工作面回风侧不应设置风窗。
9．改变一个采区的通风系统时，应报矿总工程师批准。
第二节 采区进、回风上山的选择
通常，一个采区布置两条上山。一条是运煤上山，一天是轨道上山。当采区生产能力大，产量集中，瓦斯涌出量大，可增设专用的回风上山。布置两条上山时，可用轨道上山进风，输送机上山回风；也可反之。
轨道上山进风，新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热影响，轨道上山的绞车房易于通风；变电所设在两上山之间，其回风口设调节风窗，利用两上山之间风压差通风。
输送机上山进风，由于风流方向与运煤方向相反，易于引起煤尘飞扬，运输煤炭释放大量瓦斯，可使进风流的煤尘和瓦斯浓度增大，影响工作面的安全卫生条件；输送机设备所散发的热量，使风流温度增高。此外须在轨道上山的下部车场内安设风门，此处运输矿车来往频繁，需要加强管理，防止风流短路。
因此进、回风上山的选择综合煤层赋存条件、开采方法以及瓦斯、煤尘及温度等具体条件通过技术经济比较后确定轨道上山进风，输送机上山回风。
第三节 工作面的通风方式选择和设计
长壁工作面的通风方式视瓦斯涌出量、开采工作条件和开采技术而异，按工作面进回风巷的数量和位置，可分为U 形Y 形E 形W 形Z 形等通风方式，其中U 形应用最广。工作面通风方式及优缺点的比较：
综合以上工作面通风方式及优缺点的比较，回采工作面选择U 型前进式通风方式较为适合。
第三章 采区生产概况
第一节 工作面的计算原则及要求
1、采区需风量计算原则
采区需风量应按照“由里往外”的计算原则，由采、掘工作面、硐室和其他用风地点的实际最大需风量总和，再考虑一定的备用风量系数后，计算出采区总风量。
1）按该用风地点同时工作的最多人数计算，每人每分钟供风量不得少于4 m3。
2）按该用风地点风流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害气体浓度、风速以及温度等都符合《规程》的有关规定分别计算，取其最大值。
2、采区需风量计算
采区的供风量，均按该地区各个实际用风地点，按照风量计算依据，分别计算出各个用风地点的实际最大需风量，从而求出该地区的风量总和，再考虑一定的备用风量系数后，作为该采区的供风量，即由采、掘工作面、硐室和其它用风地点计算到各个采区总风量。
第二节 回采工作面风量的计算
1、采煤工作面需风量的计算
采煤工作面的风量应按下列因素分别计算，并且取其最大值。
（1）按瓦斯涌出量计算
Q =100⨯1.25=650m fi =100⨯q gfi ⨯k gfi 5.2⨯式中：Q fi ---采煤工作面需要风量，m ；
q gfi ---采煤工作面瓦斯平均绝对涌出量，5.2m 。
k gfi --采煤工作面因瓦斯用处不均匀的备用风量系数，取1.25。
各种采煤工作面瓦斯涌出量不均匀的备用风量系数
（2）按工作面进风流温度计算
采煤工作面应有良好的气候条件。进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。其气候与风速应符合采煤工作面空气温度与风速对
应表的规定。
采煤工作面的需要风量计算
=60⨯1.4=1290.24m Q fi =60⨯v fi ⨯s fi ⨯k fli 1.6×9.6⨯
式中：v fi -----采煤工作面的风速，按其进风流温度表查，取1.6 m ³/min；
S fi --采煤工作面有效通风断面，S fi =3（M-0.3）=3×（3.5×0.3）=9.6m
²。M —采高，m 。K -----工作面的长度系数。可按采煤工作面长度风
fli
量系数表选取。
采煤工作面长度风量系数表
（3）按工作人员数量计算：
按每人每分钟应供给4m 3新鲜风量计算：
Q fi =4⨯n fi =4⨯50=200m
式中：n fi --采煤工作面同时工作的最多人数，人。 （4） 按风速进行验算：
根据《规程》规定，回采工作面最低风速为0.25m/s，最高风速为4m/s,要求进行验算，即：
Q =60⨯0.25×9.6=144m fi ≥60⨯0. 25S fi Q =60×4×9.6=2304m fi ≤60⨯4S fi
经验算，采煤工作面风量最大值为2304 m ³/min。
第三节 掘进工作面风量的计算
煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面的需风量，应按下列因素分别计算，取其最大值： （1）按瓦斯涌出量计算：
Q =100×0.52×1.8=93.6m di =100⨯q gdi ⨯k gd 式中：Q di ---掘进工作面的需风量，m ；
q gdi ----掘进工作面的平均绝对瓦斯涌出量5.2m 。
k gdi ----掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数取1.8。 （2）按工作人员数量计算： Q =4×25=100m di =4⨯n di
式中：n ----掘进工作面同时工作面的最多人数, 人。
di
4—每人每分钟应供给的最低风量，m ³/min （3）按局部通风机吸风量计算：
（一般长度在1000m 以内的单巷掘进，可选直径为500mm 以下的风筒；长度在1000m 以上的单巷掘进，宜选用600mm 以上的大直径
风筒。）所以风机选用FD2系列NO.6号局部通风机。（风量：285-465m ）.
Q =285×1.3=370.5m di =Q dfi K dfi ∑
式中：∑Q dfi ----掘进工作面同时运转的局部通风额定风量的和，
m ；
dfi
K -----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.
按风速进行计算：
风速限定值如下表所示：
4、
风量的验算
每个岩巷掘进面的风量不得小于： =60×0.15×9.6=86.4m Q di ≥60⨯0. 15S di
每个煤巷或半煤岩巷掘进面的风量不得小于：
=60×0.25×9.6=144m Q di ≥60⨯0. 15S di
每个岩巷、煤巷或半煤岩巷掘进面的风量不得大于： =60×4×9.6=2304m Q di ≤60⨯4S di
di
式中：S ---掘进工作面巷道的净断面积。m 2。 经验算，掘进工作面风量最大值为2304 m ³/min
按上述条件计算的最大值，再按配置独立送风（非串联）局部通风机太熟和型号的额定吸风量总和的计算： Q =285×1.25=356.25m di =Q afi ⨯K afi ∑
式中：∑Q afi -------同时运转的局部通风机额定风量的综合，m ； K ------------防止局部通风机洗循环风的风量备用系数，
afi
进风巷中无瓦斯时取1.15，有瓦斯时取1.25.
第四节 硐室风量的计算
各个独立通风硐室的供风量，应根据不同类型的硐室分别进行计算： （1）机电硐室：采区小型机电硐室，取60--80m 此处去80 m ³
，/min。
（2）绞车房：采区有一个绞车房，需要风量为80 m ³/min。
(3).采区需风量计算：
Qp =(∑Qpfi +∑Qpdi +∑Qpri +∑Qpei ) ⨯Kp
=[（60×1.7×9.6×1.4）+370.5+80+113.245]×1.2=2321.55m
第五节 采区风量的分配
1、分配原则
采区风量确定后，分配奥各用风地点的风量，用不得低于其计算的需风量；所有巷道度偶应分配一定的风量；分配后的风量，应保证采区内各处瓦斯及有害气体浓度、风速等满足《煤矿安全规程》的各项要求。
2、总风量校核验算：
先将以上计算得出的采区总风量Q m 中减去独立回风的掘进风量
∑Q 和硐室风量∑Q ，按相关原则对剩余的风量进行大致的分配。
mdi
mri
即：
Q m =Qp 2321.55m =(Qpfi +Qpdi +Qpri +Qpei ) ⨯K ∑∑∑∑
=
Q =2321.55-（370.5+80）=1871.05m re =Q m -(Q mdi +Q mri ) ∑∑
式中：Q re -------采区总风量中减去独立回风的掘进风量和硐室
风量后的剩余风量，m ；
Q m -------采区总风量，m ；
∑Q mdi ---各掘进工作面所需风量之和，m ； ∑Q mri ----各硐室所需风量之和，m ；
剩余风量Q re 分配方法是：先用下式计算回采工作面日产一顿煤所需配合的风量q ，即：
q =
Q re
=1871.05/5851=0.320(m ）/（t ，
(T a +T a /2)
）
式中：q ---------回采工作面日产一吨煤所需配给的风量，
m t ） ）/（
T a --------各个回采工作面的日产量之和，t ； T a ，--------各个备用工作面的计划日产量之和，t 。 分配给各个回采工作面的风量为：
Q fi =qt a =0.320×3306＝1057.20m 分配给各个备用工作面的风量为：
a /2=0.320×2545＝814.4m Q , a =qt
第四章 采区通风阻力计算
第一节 摩擦阻力的计算
为了主要通风机于整个服务期限内均能在合理的效率范围内运转，在选择主要通风机时必须考虑到最大可能的总阻力和最小可能的总阻力。 （一）计算原则
在进行采区通风总阻力计算时，不要计算每一条巷道的通风阻力，只选择其中一条阻力最大的风路进行计算。一般，分别找出风流线路最长、风量较大的一条线路作为阻力最大的风路。如果通风系统复杂，直观上难以判断哪条风路阻力最大时，则需选择几条风路，通过计算比较选出其中最大值。 （二）计算方法
井巷的摩擦阻力： h 摩=a·L ·U ·Q 2/S3 ( Pa ) 式中：L 、U 、S ——分别为各井巷的长度、周长、净断面积(m,m,m2) ；
a ——摩擦阻力系数，可查阅《煤矿通风与安全》一书
的附录；
Q —— 各井巷和硐室所通过的风量分配值，系根据前面所
计算的各井巷硐室所需要的实际风量值再乘以 K 矿 (即考虑井巷的内部漏风和配风不均匀等因素) 后所求得风量值，m 3/s。
将以上计算结果填入表7中。 其总和为总摩擦阻力 ∑h 摩，即是：
∑h 摩 =h1-2+h 2-3+„„+h-n-(n+1) (Pa )
式中：h 1-2、h 2-3、„„ 为各段井巷之摩擦阻力，Pa 。 因此，全矿总阻力为： (1)采区的总阻力h 阻易为：
h 阻易=1.2∑h 摩易 第二节 通风机的选择：
经过以上计算，矿井选用两台能力相同的FD2NO-6风机，它的风量为285—465m 3，风压为5700—650pa, 效率为83.2％，声音
第三节 计算列表
编
局部阻力（h 阻）=0.15×∑h 摩=0.15×1167.512=175.127 pa R= h 阻／Q 2 A=1.19Q／√h 阻
第五章 矿尘的预防与治理
所谓的矿尘就是在矿井生产过程中产生的各种岩矿微粒的的统称，也叫做粉尘。
第一节 矿尘产生的主要影响因素：
1、自然条件
（1）地质构造情况：地质构造复杂、断层褶曲发育，受地质构造运动破坏强烈地区，开采时矿尘产生量较大，反之则较小。
（2）煤层的赋存条件：在同样技术条件下，开采薄煤层比开采原煤层矿尘产生量要大，因为在同样的钻眼爆破、装载运输条件下薄煤层工作空间较小，开采缓倾斜煤层比开采急倾斜煤层矿尘产生量小。 （3）煤岩的物理性质：一般情况下，节理发育、结构疏松、水份较低；煤、岩坚硬、脆性大采掘时矿尘的产生量较大，反之较小。 2、生产条件
（1）机械化程度；机械化程度越高，矿尘危害越严重。
矿尘浓度比较：
综采工作面；200～300毫克/m3 普采工作面：100～200毫克/m3 炮采工作面：50～100毫克/m3
（2）生产的集中化程度：生产的集中化使矿井的采掘工作面的个数减少，采掘推进速度加快，人和设备集中，其结果是在较小的空间内生产较多的矿尘。同时因采掘集中化要求，风量越来越大，扬起矿尘而且使矿尘在井下巷道中浮游时间和距离增大，从而使井下空气中煤尘浓度增大。
（3）采煤方法：采煤方法不同，煤尘产生量也不一样，如：全部垮落法管理顶板比充填法管理顶板产生煤尘量要大。
（4）通风状况：通风和矿尘的关系比较密切，风量大能稀释矿尘，将矿尘带出矿井；但是，如果风量过大，风速过高，又能将已经沉降的矿尘吹扬起来，增加空气中矿尘的浓度。
第二节 矿尘的危害：
（1）污染工作场所，危害人体健康，引起职业病； （2）某些矿尘(如煤尘、硫化尘) 在一定条件下可以爆炸； （3）加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命； （4）降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生；
第三节 矿井防治矿尘技术措施:
采取综合措施是防治矿尘的有效途径。防尘综合措施主要是指防治矿尘的技术措施，技术措施的有效实施，必须要有组织和管理措施才能取得良好的防治效果。从本质上预防煤尘产生采取行之有效的方法就是煤层注水。
所谓的煤层注水就是在煤层开采过程中，为了大量减少或基本消除煤尘在井下飞扬，预先用水通过钻孔和裂隙，注入尚未开采的煤体，使水均匀颁在煤层空隙（裂隙、孔隙）中，以抑制煤尘的产生和飞扬，这一工作叫煤层注水。 1、水湿润煤体的机理 （1）湿润煤体内部的原生煤尘
在煤体内部的各种裂隙中，存在一定量的原生煤尘，水进入裂隙后，
将其中的原生煤尘在煤体未被破前先湿润，使其失去飞扬性。
（2）注入的水分可有效地包裹煤体内的每一个细小部分。
水进入煤体各种裂隙和层理以后，在极其微小的空隙内部都有水的注入，这就是整个煤体有效地被水包裹起来。当煤体在开采中受到破碎时，因在绝大部分的破碎面中均有水，可大大地减少矿尘飞扬。
（3）煤层注水可改变煤体的物理力学性质
水进入煤体后，可使煤炭塑性增加，脆性减弱。当煤体受到外力作用时，许多脆性破碎变为塑性变形，因而大量减少了煤炭被碎为尘粒的可能性，降低了煤尘的产生量。
实验证明，煤炭浸湿后，当水分值达到7～8%时，在开采中，甚至无须采用任何防尘措施，就能使回采工作面的含尘量达到规定的卫生标准。
第四节 矿井防尘的管理措施：
(1)掘进工作面的防尘措施必须符合《煤矿安全规程》相关规定；
（2) 采煤工作面回风巷应该安设风流净化水幕：
（3) 在煤、岩石中钻孔；
（4) 必须采取捕尘、降尘措施，工作人员必须佩带防尘保护用品；
（5) 采煤机必须安装防尘罩和喷雾装置或除尘；
（6) 必须有预防和隔绝煤尘爆炸的措施；
（7) 必须及时清除巷道中的浮煤，清扫或冲洗沉积煤尘，定期对主要大巷刷浆；
（8) 采区每年应制定综合防尘措施、预防和隔绝煤尘爆炸措施及管理
制度，并组织实施。
【总结】：
通过这次采区通风设计，我也基本掌握了采区通风设计的基本步骤和大概思路，在设计中让理论和和实践很好的结合在了一起，检验了大家对知识的掌握程度，为以后的工作夯实了基础；也大大提高了我的自学能力和综合设计能力，相信对自己日后的学习、工作会有很好的帮助。当然，由于本人的知识、设计能力、所拥有的资料有限等原因，设计中难免有一些错误和不足，能够如期完成设计任务当然离不开老师对我的耐心指导和同学们的热心帮助，在此表示真挚的感谢。
参考文献：
[1]矿井设计指南[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007
[2]中国矿业大学等编. 矿井设计指南[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009
[3]中国矿业大学等编. 矿井通风与安全[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008
[4]煤矿安全规程
[5]国务院446号令《国务院关于预防煤矿生产安全重大事故的特别规定》
[6]煤矿安全监察条例
[7]矿井灾害预防理论与技术
[8]采矿工程设计手册
中国矿业大学银川学院
矿井通风与安全设计说明书
姓名：赵鹏
学号：[1**********]6
班级：10采矿（2）班
指导教师：张晓光
目录
前 言
第一章 采区概况 …………………………………………………………3
一、 地质条件 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
二、 开采条件 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
三、 安全条件 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
第二章 采取通风系统 ……………………………………………………4
一、 采区通风设计要求 „„„„„„„„„„„„„„„„„„4
二、 采区进回风上山的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„5
三、 工作面通风方式的选择和设计 „„„„„„„„„„„„„6
第三章 采区生产概况 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
一、采掘工作面风量计算的原则和要求 „„„„„„„„„„„„7
二、回采工作面风量计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„7
三、掘进工作面风量计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„8
四、硐室风量的计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
五、采区风量的分配 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
第四章 采区通风阻力的计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„9
一、摩擦阻力计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
二、通风机的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
三、计算列表 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
第五章 矿尘的预防与治理 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
一、矿尘产生的主要影响因素 „„„„„„„„„„„„„„„„14
二、矿尘的危害 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
三、矿井防治矿尘技术措施 „„„„„„„„„„„„„„„„„15
四、矿井防尘的管理措施 „„„„„„„„„„„„„„„„„„15 总结 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
前 言
采区是矿井生产过程中一个不可或缺的组成部分，在采区生产过程中要有源源不断的新鲜空气送到采区各个作业地点以供给作业员呼吸、稀释和排除井下各种有毒有害气体和矿尘、创造良好的矿内环境、保障采区内作业人员的身体健康和劳动安全。向采区内供应新鲜的空气和良好的供风系统是分不开的，所以在矿井建设的过程中一定要设计优良的通风系统，这样不仅可以满足井下供风的要求，还能很好的节约矿井通风的费用。安全在我们进行矿山生产活动中显得尤为重要，因此，本设计严格坚持了“安全第一”的安全方针和以人为本的理念，同时还兼顾了经济和效益最优的原则。
本设计是针对新建矿井的某一采区，提出了行之有效的通风系统，风别计算了计算出了采区内风量、风压和阻力，并按相关规定进行了合理的分配，在此基础选用了矿井主要通风机和电机，设计的通风系统满足了采区的要求。
由于本人实践经验不足、知识水平有限，该设计难免有不足之处，恳求大家提出宝贵的意见。
第一章 采区概况
第一节 地质条件
本采区为某矿的一个采区，该采区上部标高-300m, 下部标高-450m 。采区边界走向长度均值2560m ，采区倾斜长度1211m ，采区内有一层煤，煤层倾角均为7°。
本采区构造简单，单斜构造，煤的密度为1.5t\ m ，均为稳定厚煤层，煤质中硬，煤层厚度14m ，瓦斯相对涌出量为4.8m ∕吨日，瓦斯绝对涌出量为5.20m 3/min，为低瓦斯矿井。
33
第二节 开采条件
煤层开采条件较好，本采区总储量有4689万t ，年产量为120万t ，矿井服务年限有26年之久。由于 本采区构造简单，单斜构造，煤的密度为1.5t\ m ，为稳定厚煤层，煤质中硬，采区内有一层煤，煤层倾角均为7°，无断层，无火成岩侵入，瓦斯相对涌出量4.8m ∕吨日，瓦斯绝对涌出量为5.20m 3/min，为低瓦斯矿井，虽为瓦斯矿井，但是瓦斯涌出量较小，地质构造条件比较简单，因此开采条件较好！
第三节 安全条件 33
在矿井生产过程中会不断的产生瓦斯，煤尘，由于地质条件不是非常确定，因老唐积水或地下潜水等在开采时也有可能发生突水事故，采空区或是由于作业不当也会引起火灾或瓦斯及煤尘爆炸。
1、瓦斯爆炸预防：瓦斯爆炸的三个条件是一定浓度的甲烷、一定温度的引火源、足够的养。瓦斯爆炸界限在5%~16%、瓦斯—空气混合气体的最低点燃温度，绝热压缩时565，其他情况时650. 最低点燃能量为0. 28mj 。因此，防止瓦斯爆炸只需做到防止瓦斯积聚、防止瓦斯引燃、限制瓦斯爆炸范围矿大。只要限制其中一条件，瓦斯都无法爆炸。
2、矿尘的预防：煤尘爆炸的三个条件是，煤尘自身具有爆炸性、煤尘必须悬浮在空气中并达到一定的浓度、有引燃煤尘爆炸的热源。当煤尘中可燃挥发分大于10%时其余两条件具备时就会发生爆炸。因此应用煤层注水来降低煤尘的发生量、定期清除落尘、撒布岩粉设置水棚、设置岩粉棚、通风除尘、湿式作业、净化风流等措施。
3、突水预防：矿井充水水源主要有降水、地表水、地下水和老空水。预防性灌浆下防治水措施，探放水、疏干降压、注浆堵水等。
4、防火措施：分为外、内因火灾的燃烧条件热源、氧气、可燃物等。
（1）开采技术措施，合理进行巷道布置、坚持正规开采和合理的开采顺序、减少媒体破碎
（2）防止漏风、均压防灭火、阻化剂、惰性气体、凝胶。
第二章 采区通风系统
第一节 采区通风设计要求
1．每一生产水平和采区都必须实行分区通风，即把井下各水平、各个采区以及各个采煤工作面、掘进工作面和其他用风地点的回风各自直接排入采区的回风巷或总回风巷的通风布置方式。
2．准备采区，必须在采区内构成通风系统后，方可开掘其他巷道。采煤工作面必须在采区构成完整的通风、排水系统后，方可回采。每个上、下山盘区或采区都必须配置至少1条专门的回风道。采区进、回风道必须贯穿整个采区，严禁一段为进风巷，一段为回风巷。
3．高瓦斯矿井、有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的矿井的每个采区和开采容易自燃每层的采区，必须设置至少一条专用回风巷；低瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用联合布置的采区，必须设置一条专用的回风巷。
4．采、掘工作面应实行独立通风。在地质构造极为复杂的地区，采煤工作面确需串联通风时，必须经上级部门的批准，但串联通风次数不得超过2次，三个采煤工作面总长度不得超过100m ，且在进入工作面的风流中，必须装有瓦斯自动检测报警装置。开采有瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出危险的煤层时，严禁任何两个工作面之间串联通风。有煤与瓦斯突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。
5．采、掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区和冒顶区。无煤柱开采沿空掘巷和沿空留巷时，应采取防止从巷道的两帮和顶部向采空区漏风的措施。
6．井下机电硐室必须设在进风风流中。如果硐室深度不超过6m ，入口宽度不小于1.5m 时，可以采用扩散通风。
7．采空区必须及时封闭。从巷道通至采空区的风眼，必须随着采煤工作面的推进逐个封闭通至采空区的连通巷道。采区开采结束后45天内，必须在所有与已采区相连接的巷道中设置防火墙全部封闭采区。
8．倾斜运输巷道不应设置风门，开采突出煤层时，工作面回风侧不应设置风窗。
9．改变一个采区的通风系统时，应报矿总工程师批准。
第二节 采区进、回风上山的选择
通常，一个采区布置两条上山。一条是运煤上山，一天是轨道上山。当采区生产能力大，产量集中，瓦斯涌出量大，可增设专用的回风上山。布置两条上山时，可用轨道上山进风，输送机上山回风；也可反之。
轨道上山进风，新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热影响，轨道上山的绞车房易于通风；变电所设在两上山之间，其回风口设调节风窗，利用两上山之间风压差通风。
输送机上山进风，由于风流方向与运煤方向相反，易于引起煤尘飞扬，运输煤炭释放大量瓦斯，可使进风流的煤尘和瓦斯浓度增大，影响工作面的安全卫生条件；输送机设备所散发的热量，使风流温度增高。此外须在轨道上山的下部车场内安设风门，此处运输矿车来往频繁，需要加强管理，防止风流短路。
因此进、回风上山的选择综合煤层赋存条件、开采方法以及瓦斯、煤尘及温度等具体条件通过技术经济比较后确定轨道上山进风，输送机上山回风。
第三节 工作面的通风方式选择和设计
长壁工作面的通风方式视瓦斯涌出量、开采工作条件和开采技术而异，按工作面进回风巷的数量和位置，可分为U 形Y 形E 形W 形Z 形等通风方式，其中U 形应用最广。工作面通风方式及优缺点的比较：
综合以上工作面通风方式及优缺点的比较，回采工作面选择U 型前进式通风方式较为适合。
第三章 采区生产概况
第一节 工作面的计算原则及要求
1、采区需风量计算原则
采区需风量应按照“由里往外”的计算原则，由采、掘工作面、硐室和其他用风地点的实际最大需风量总和，再考虑一定的备用风量系数后，计算出采区总风量。
1）按该用风地点同时工作的最多人数计算，每人每分钟供风量不得少于4 m3。
2）按该用风地点风流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害气体浓度、风速以及温度等都符合《规程》的有关规定分别计算，取其最大值。
2、采区需风量计算
采区的供风量，均按该地区各个实际用风地点，按照风量计算依据，分别计算出各个用风地点的实际最大需风量，从而求出该地区的风量总和，再考虑一定的备用风量系数后，作为该采区的供风量，即由采、掘工作面、硐室和其它用风地点计算到各个采区总风量。
第二节 回采工作面风量的计算
1、采煤工作面需风量的计算
采煤工作面的风量应按下列因素分别计算，并且取其最大值。
（1）按瓦斯涌出量计算
Q =100⨯1.25=650m fi =100⨯q gfi ⨯k gfi 5.2⨯式中：Q fi ---采煤工作面需要风量，m ；
q gfi ---采煤工作面瓦斯平均绝对涌出量，5.2m 。
k gfi --采煤工作面因瓦斯用处不均匀的备用风量系数，取1.25。
各种采煤工作面瓦斯涌出量不均匀的备用风量系数
（2）按工作面进风流温度计算
采煤工作面应有良好的气候条件。进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。其气候与风速应符合采煤工作面空气温度与风速对
应表的规定。
采煤工作面的需要风量计算
=60⨯1.4=1290.24m Q fi =60⨯v fi ⨯s fi ⨯k fli 1.6×9.6⨯
式中：v fi -----采煤工作面的风速，按其进风流温度表查，取1.6 m ³/min；
S fi --采煤工作面有效通风断面，S fi =3（M-0.3）=3×（3.5×0.3）=9.6m
²。M —采高，m 。K -----工作面的长度系数。可按采煤工作面长度风
fli
量系数表选取。
采煤工作面长度风量系数表
（3）按工作人员数量计算：
按每人每分钟应供给4m 3新鲜风量计算：
Q fi =4⨯n fi =4⨯50=200m
式中：n fi --采煤工作面同时工作的最多人数，人。 （4） 按风速进行验算：
根据《规程》规定，回采工作面最低风速为0.25m/s，最高风速为4m/s,要求进行验算，即：
Q =60⨯0.25×9.6=144m fi ≥60⨯0. 25S fi Q =60×4×9.6=2304m fi ≤60⨯4S fi
经验算，采煤工作面风量最大值为2304 m ³/min。
第三节 掘进工作面风量的计算
煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面的需风量，应按下列因素分别计算，取其最大值： （1）按瓦斯涌出量计算：
Q =100×0.52×1.8=93.6m di =100⨯q gdi ⨯k gd 式中：Q di ---掘进工作面的需风量，m ；
q gdi ----掘进工作面的平均绝对瓦斯涌出量5.2m 。
k gdi ----掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数取1.8。 （2）按工作人员数量计算： Q =4×25=100m di =4⨯n di
式中：n ----掘进工作面同时工作面的最多人数, 人。
di
4—每人每分钟应供给的最低风量，m ³/min （3）按局部通风机吸风量计算：
（一般长度在1000m 以内的单巷掘进，可选直径为500mm 以下的风筒；长度在1000m 以上的单巷掘进，宜选用600mm 以上的大直径
风筒。）所以风机选用FD2系列NO.6号局部通风机。（风量：285-465m ）.
Q =285×1.3=370.5m di =Q dfi K dfi ∑
式中：∑Q dfi ----掘进工作面同时运转的局部通风额定风量的和，
m ；
dfi
K -----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.
按风速进行计算：
风速限定值如下表所示：
4、
风量的验算
每个岩巷掘进面的风量不得小于： =60×0.15×9.6=86.4m Q di ≥60⨯0. 15S di
每个煤巷或半煤岩巷掘进面的风量不得小于：
=60×0.25×9.6=144m Q di ≥60⨯0. 15S di
每个岩巷、煤巷或半煤岩巷掘进面的风量不得大于： =60×4×9.6=2304m Q di ≤60⨯4S di
di
式中：S ---掘进工作面巷道的净断面积。m 2。 经验算，掘进工作面风量最大值为2304 m ³/min
按上述条件计算的最大值，再按配置独立送风（非串联）局部通风机太熟和型号的额定吸风量总和的计算： Q =285×1.25=356.25m di =Q afi ⨯K afi ∑
式中：∑Q afi -------同时运转的局部通风机额定风量的综合，m ； K ------------防止局部通风机洗循环风的风量备用系数，
afi
进风巷中无瓦斯时取1.15，有瓦斯时取1.25.
第四节 硐室风量的计算
各个独立通风硐室的供风量，应根据不同类型的硐室分别进行计算： （1）机电硐室：采区小型机电硐室，取60--80m 此处去80 m ³
，/min。
（2）绞车房：采区有一个绞车房，需要风量为80 m ³/min。
(3).采区需风量计算：
Qp =(∑Qpfi +∑Qpdi +∑Qpri +∑Qpei ) ⨯Kp
=[（60×1.7×9.6×1.4）+370.5+80+113.245]×1.2=2321.55m
第五节 采区风量的分配
1、分配原则
采区风量确定后，分配奥各用风地点的风量，用不得低于其计算的需风量；所有巷道度偶应分配一定的风量；分配后的风量，应保证采区内各处瓦斯及有害气体浓度、风速等满足《煤矿安全规程》的各项要求。
2、总风量校核验算：
先将以上计算得出的采区总风量Q m 中减去独立回风的掘进风量
∑Q 和硐室风量∑Q ，按相关原则对剩余的风量进行大致的分配。
mdi
mri
即：
Q m =Qp 2321.55m =(Qpfi +Qpdi +Qpri +Qpei ) ⨯K ∑∑∑∑
=
Q =2321.55-（370.5+80）=1871.05m re =Q m -(Q mdi +Q mri ) ∑∑
式中：Q re -------采区总风量中减去独立回风的掘进风量和硐室
风量后的剩余风量，m ；
Q m -------采区总风量，m ；
∑Q mdi ---各掘进工作面所需风量之和，m ； ∑Q mri ----各硐室所需风量之和，m ；
剩余风量Q re 分配方法是：先用下式计算回采工作面日产一顿煤所需配合的风量q ，即：
q =
Q re
=1871.05/5851=0.320(m ）/（t ，
(T a +T a /2)
）
式中：q ---------回采工作面日产一吨煤所需配给的风量，
m t ） ）/（
T a --------各个回采工作面的日产量之和，t ； T a ，--------各个备用工作面的计划日产量之和，t 。 分配给各个回采工作面的风量为：
Q fi =qt a =0.320×3306＝1057.20m 分配给各个备用工作面的风量为：
a /2=0.320×2545＝814.4m Q , a =qt
第四章 采区通风阻力计算
第一节 摩擦阻力的计算
为了主要通风机于整个服务期限内均能在合理的效率范围内运转，在选择主要通风机时必须考虑到最大可能的总阻力和最小可能的总阻力。 （一）计算原则
在进行采区通风总阻力计算时，不要计算每一条巷道的通风阻力，只选择其中一条阻力最大的风路进行计算。一般，分别找出风流线路最长、风量较大的一条线路作为阻力最大的风路。如果通风系统复杂，直观上难以判断哪条风路阻力最大时，则需选择几条风路，通过计算比较选出其中最大值。 （二）计算方法
井巷的摩擦阻力： h 摩=a·L ·U ·Q 2/S3 ( Pa ) 式中：L 、U 、S ——分别为各井巷的长度、周长、净断面积(m,m,m2) ；
a ——摩擦阻力系数，可查阅《煤矿通风与安全》一书
的附录；
Q —— 各井巷和硐室所通过的风量分配值，系根据前面所
计算的各井巷硐室所需要的实际风量值再乘以 K 矿 (即考虑井巷的内部漏风和配风不均匀等因素) 后所求得风量值，m 3/s。
将以上计算结果填入表7中。 其总和为总摩擦阻力 ∑h 摩，即是：
∑h 摩 =h1-2+h 2-3+„„+h-n-(n+1) (Pa )
式中：h 1-2、h 2-3、„„ 为各段井巷之摩擦阻力，Pa 。 因此，全矿总阻力为： (1)采区的总阻力h 阻易为：
h 阻易=1.2∑h 摩易 第二节 通风机的选择：
经过以上计算，矿井选用两台能力相同的FD2NO-6风机，它的风量为285—465m 3，风压为5700—650pa, 效率为83.2％，声音
第三节 计算列表
编
局部阻力（h 阻）=0.15×∑h 摩=0.15×1167.512=175.127 pa R= h 阻／Q 2 A=1.19Q／√h 阻
第五章 矿尘的预防与治理
所谓的矿尘就是在矿井生产过程中产生的各种岩矿微粒的的统称，也叫做粉尘。
第一节 矿尘产生的主要影响因素：
1、自然条件
（1）地质构造情况：地质构造复杂、断层褶曲发育，受地质构造运动破坏强烈地区，开采时矿尘产生量较大，反之则较小。
（2）煤层的赋存条件：在同样技术条件下，开采薄煤层比开采原煤层矿尘产生量要大，因为在同样的钻眼爆破、装载运输条件下薄煤层工作空间较小，开采缓倾斜煤层比开采急倾斜煤层矿尘产生量小。 （3）煤岩的物理性质：一般情况下，节理发育、结构疏松、水份较低；煤、岩坚硬、脆性大采掘时矿尘的产生量较大，反之较小。 2、生产条件
（1）机械化程度；机械化程度越高，矿尘危害越严重。
矿尘浓度比较：
综采工作面；200～300毫克/m3 普采工作面：100～200毫克/m3 炮采工作面：50～100毫克/m3
（2）生产的集中化程度：生产的集中化使矿井的采掘工作面的个数减少，采掘推进速度加快，人和设备集中，其结果是在较小的空间内生产较多的矿尘。同时因采掘集中化要求，风量越来越大，扬起矿尘而且使矿尘在井下巷道中浮游时间和距离增大，从而使井下空气中煤尘浓度增大。
（3）采煤方法：采煤方法不同，煤尘产生量也不一样，如：全部垮落法管理顶板比充填法管理顶板产生煤尘量要大。
（4）通风状况：通风和矿尘的关系比较密切，风量大能稀释矿尘，将矿尘带出矿井；但是，如果风量过大，风速过高，又能将已经沉降的矿尘吹扬起来，增加空气中矿尘的浓度。
第二节 矿尘的危害：
（1）污染工作场所，危害人体健康，引起职业病； （2）某些矿尘(如煤尘、硫化尘) 在一定条件下可以爆炸； （3）加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命； （4）降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生；
第三节 矿井防治矿尘技术措施:
采取综合措施是防治矿尘的有效途径。防尘综合措施主要是指防治矿尘的技术措施，技术措施的有效实施，必须要有组织和管理措施才能取得良好的防治效果。从本质上预防煤尘产生采取行之有效的方法就是煤层注水。
所谓的煤层注水就是在煤层开采过程中，为了大量减少或基本消除煤尘在井下飞扬，预先用水通过钻孔和裂隙，注入尚未开采的煤体，使水均匀颁在煤层空隙（裂隙、孔隙）中，以抑制煤尘的产生和飞扬，这一工作叫煤层注水。 1、水湿润煤体的机理 （1）湿润煤体内部的原生煤尘
在煤体内部的各种裂隙中，存在一定量的原生煤尘，水进入裂隙后，
将其中的原生煤尘在煤体未被破前先湿润，使其失去飞扬性。
（2）注入的水分可有效地包裹煤体内的每一个细小部分。
水进入煤体各种裂隙和层理以后，在极其微小的空隙内部都有水的注入，这就是整个煤体有效地被水包裹起来。当煤体在开采中受到破碎时，因在绝大部分的破碎面中均有水，可大大地减少矿尘飞扬。
（3）煤层注水可改变煤体的物理力学性质
水进入煤体后，可使煤炭塑性增加，脆性减弱。当煤体受到外力作用时，许多脆性破碎变为塑性变形，因而大量减少了煤炭被碎为尘粒的可能性，降低了煤尘的产生量。
实验证明，煤炭浸湿后，当水分值达到7～8%时，在开采中，甚至无须采用任何防尘措施，就能使回采工作面的含尘量达到规定的卫生标准。
第四节 矿井防尘的管理措施：
(1)掘进工作面的防尘措施必须符合《煤矿安全规程》相关规定；
（2) 采煤工作面回风巷应该安设风流净化水幕：
（3) 在煤、岩石中钻孔；
（4) 必须采取捕尘、降尘措施，工作人员必须佩带防尘保护用品；
（5) 采煤机必须安装防尘罩和喷雾装置或除尘；
（6) 必须有预防和隔绝煤尘爆炸的措施；
（7) 必须及时清除巷道中的浮煤，清扫或冲洗沉积煤尘，定期对主要大巷刷浆；
（8) 采区每年应制定综合防尘措施、预防和隔绝煤尘爆炸措施及管理
制度，并组织实施。
【总结】：
通过这次采区通风设计，我也基本掌握了采区通风设计的基本步骤和大概思路，在设计中让理论和和实践很好的结合在了一起，检验了大家对知识的掌握程度，为以后的工作夯实了基础；也大大提高了我的自学能力和综合设计能力，相信对自己日后的学习、工作会有很好的帮助。当然，由于本人的知识、设计能力、所拥有的资料有限等原因，设计中难免有一些错误和不足，能够如期完成设计任务当然离不开老师对我的耐心指导和同学们的热心帮助，在此表示真挚的感谢。
参考文献：
[1]矿井设计指南[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007
[2]中国矿业大学等编. 矿井设计指南[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009
[3]中国矿业大学等编. 矿井通风与安全[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008
[4]煤矿安全规程
[5]国务院446号令《国务院关于预防煤矿生产安全重大事故的特别规定》
[6]煤矿安全监察条例
[7]矿井灾害预防理论与技术
[8]采矿工程设计手册