矿井通风学课程设计--朱仙庄矿300万t新井通风设计--大学毕业设计论文.doc

河南工程学院

矿井通风学课程设计

2015～2016学年度第2学期

课程设计题目： 朱仙庄矿300万t
新井通风设计
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201 年 月 日

《矿井通风学》课程设计

教师评语

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目 录
1矿井设计概况 1
1.1矿区概述及井田地质特征 1
1.2井田开拓 1
1.3巷道布置与采煤方法 3
2矿井通风系统拟定 5
2.1矿井通风系统的基本要求 5
2.2矿井通风方式的选择 5
2.3矿井通风方案技术和经济比较 7
2.4通风机工作方法 9
3采区通风 10
3.1采区上山通风系统 10
3.2回采工作面通风方式 10
4 掘进通风 13
4.1掘进方法的确定 13
4.2掘进工作面通风方式 13
4.3煤巷掘进工作面需风量 15
4.4掘进通风设备选型 16
4.5掘进通风技术管理和安全措施 18
5矿井风量计算与分配 19
5.1矿井总风量的计算 19
5.2矿井风量分配 21
5.3风速验算 22
6矿井通风阻力计算 25
6.1 通风阻力的计算原则 25
6.2 通风容易时期和困难时期的确定 25
6.3 通风阻力计算 26
6.4矿井通风总阻力 33
7矿井通风设备选型 35
7.1矿井自然风压的基本原则 35
7.2矿井自然风压 35
7.3通风机选择 36
7.4电动机选择 40
7.5矿井主要通风设备要求 41
7.6通风附属装置及其安全技术 41
8矿井通风费用概算 43
8.1吨煤通风电费 43
8.2通风设备的折旧费和维修费 44
8.3通风员工工资费用 44
8.4专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费 44
8.5吨煤通风成本 44
9结论 45
参考文献 45

1矿井设计概况
1.1矿区概述及井田地质特征
1）矿区概述
朱仙庄矿位于宿州市东南13km处，属宿州市埇桥区管辖，西北距淮北市64km。该矿位于宿东矿区北部，南邻芦岭煤矿，西北均以10煤层露头为界，深部至-1000m水平。井内的气象参数按表1-1所列的平均值选取。
表1-1 空气平均密度一览表
季节 地点
进风井筒（kg/m3）
出风井筒（kg/m3）
冬
1.28
1.20
夏
1.20
1.24
2）井田地质特征
井田走向长9km，倾斜宽1.5～5.8km，勘探面积26.3km2。采矿登记面积为21.555km2。
3） 煤层特征
本矿井可采煤层有8、10煤层，其煤层平均厚度分别为9.71m、5.82m，具体参见图1-1 综合地质柱状图。2002年朱仙庄矿升级为煤与瓦斯突出矿井。目前全矿的绝对瓦斯涌出量为31.15m3/min，相对瓦斯涌出量为10.03m3/t，其中掘进工作面的瓦斯涌出量为5.5m3/min，回采工作面的瓦斯涌出量为11.3m3/min。瓦斯赋存表现为北低南高的特点。矿井北翼受瓦斯的影响小，南翼受瓦斯的影响大。
本矿内各主要煤层均属于有煤尘爆炸危险性的煤层。据重庆煤科院1999年10月22日，测试资料“煤尘爆炸指数（V.daf）8煤为31.40%，10煤为50.81%。
从煤的氧化程度分析，7 、10煤层为17%和20%属于有可能自燃发火的煤层。8煤层均属于很容易自燃发火的煤层。煤层自燃期一般是3～6个月。
1.2井田开拓
1）井田境界与储量
矿井地质资源量：8#煤202.303（Mt），10#煤129.129（Mt），共331.432（Mt），矿井工业储量318.255（Mt），矿井可采储量281.087（Mt），本矿井设计生产能力为300万t/年。工业广场的尺寸为500m×420m的长方形，工业广场的煤柱量为2134.6(万t)。
2） 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限
该矿井设计生产能力按年工作日330天计算，三八制作业（二班生产，一班检修），每日两班出煤，净提升时间为16小时。该矿井的设计生产能力为300万吨/年，矿井服务年限为72.1年。

图1-1 综合地质柱状图
3 ）井田开拓
工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中央。在工业广场中央布置主副井两个井筒，在井田上部边界的中央布置一个回风立井。主井装备箕斗，用于煤炭提升；副井装备罐笼，用于提升材料、矸石，升降人员，并装备有梯子间、排水管、通讯电缆等设备，同时用作进风井。
井田主采煤层为8号煤层和10号煤层，其它煤层均不可采。由于8煤和10煤煤层倾角平缓，为15°～25°，平均20°，为缓倾斜煤层，故设计为立井两水平开采。一水平标高-535m，主要开采方式为采区式开采，二水平标高-835m，主要开采方式为采区式开采。
矿井共有四个井筒，分别为主立井、副立井、南回风立井、北回风立井。主立井位于矿井工业场地，担负全矿井3Mt/a的煤炭运输。副立井位于矿井工业场地，担负全矿的材料和设备提升。南、北回风立井位于矿井井田南北翼，担负矿井南北翼的全部回风。
立井两水平开拓方式（井筒位于井田中央）根据本井田煤层倾角小，顶底板都比较稳定，煤层赋存条件比较好，在井田内有可采煤层两层，煤层间距较近，赋存较深，地表为平原地带，表土层较厚，且水文条件复杂，在井田内划分为两个开采水平。主、副井井筒均为立井开拓，布置于井田中央，轨道大巷和运输大巷布置在岩层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷，回风大巷布置在煤层中沿顶板掘进。
1.3巷道布置与采煤方法
1） 采区巷道布置及生产系统
本井田设计划分为7个采区：C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7，分布在井田两翼，都是两翼采区。
本设计第一水平上山倾斜长度为730m，鉴于经济条件，更由于本设计开采的两层煤均为高瓦斯双突煤层，工作面越长，通风越困难，决定将其划分为4个区段，一个工作面的斜长为150m。
本井田深度跨度比较大，设计采用的是两煤层两水平开采的方法，第一水平-535m，第二水平-835m。
井田走向长度约9km，开采煤层为高瓦斯、双突煤层，由于工作面走向长度不宜过长，所以一、二水平皆在井田两翼各布置两个采区，两个水平共7个采区，开采顺序为：C1→C2→C3→C4→C5→C6→C7。
2）采煤方法
主采煤层选用综采开采工艺，倾斜长壁全部垮落一次采全高的采煤方法。工作面的推进方向确定为后退式。根据工作面的关键参数选用配套设备：液压支架ZF6000/17.5/28、采煤机MG300/720AWD、刮板输送机SGZ—764/630、SZB-764/132型转载机、LPS-1000型破碎机、SSJ1000/2×160型带式输送机。采煤机截深0.6m，其工作方式为双向割煤，追机作业，工作面端头进刀方式。工作面用先移架后推溜的及时支护方式。
3）回采巷道布置
区段平巷采用双巷布置，即在工作面两侧布置一条区段回风巷和一条区段运输巷，转载机、破碎机、可伸缩胶带输送机、设备列车等均布置在运输巷中。相邻工作面开采时采用双巷方式掘进。区段平巷均采用矩形断面，锚网支护。

4）部分井巷特征参数
表1-2 部分井巷特征参数
井巷名称
长度(m)
断面（m2）
周长（m）
副井

50.24
25.12
车场及石门

20.3
22.35
运输大巷

18.3
21.25
进风行人斜巷

18.3
21.25
轨道上山

18.3
21.25
区段进风石门

14.28
18.28
区段进风平巷

13.95
15.2
综采工作面

12
14
区段回风平巷

13.95
15.2
区段回风石门

16.28
19.28
回风上山

18.3
21.25
回风大巷

18.3
21.25
回风石门

18.3
21.25
北风井

33.17
20.41

《矿井通风学》课程设计
2矿井通风系统拟定
2.1矿井通风系统的基本要求
选择任何通风系统，都要符合投产快、出煤较多、安全可靠、技术经济指标合理等原则。具体地说，要适应以下基本要求：
①矿井至少要有两个通地面的安全出口；
②进风井口要有利于防洪，不受粉尘有害气体污染；
③北方矿井，井口需装供暖设备；
④总回风巷不得作为主要行人道；
⑤工业广场不得受通风机的噪音干扰；
⑥装有皮带机的井筒不得兼作回风井；
⑦装有箕斗的井筒不得作为主要进风井；
⑧每一个生产水平和每一分区都必须布置回风巷，实行分区通风；
⑨通风系统要为防瓦斯、火灾、粉尘及高温创造条件；
⑩通风系统要有利于深水平式或后期通风系统的发展变化。
2.2矿井通风方式的选择
1）选择通风方案的考虑因素
选择任何通风方式都需要符合投产较快、出煤较多、安全可靠和技术经济合理等原则。
选择矿井通风方式时，应考虑以下两种因素：
①自然因素：煤层赋存条件、埋藏深度、冲击层深度、矿井瓦斯等级。
②经济因素：井巷工程量、通风运行费、设备装备费。
2）矿井通风方案
矿井通风方式根据回风井的位置的不同，可分为中央并列式、中央分列式、两翼对角式、采区式和混合式通风中选择，以下为前四种方案的示意图。
方案一：中央并列式
风井主副井都位于中央工业广场上，副井进风，风井回风，如图2-1。

图2-1 中央并列式通风方式
1—主井 2—副井 3—运输大巷 4—回风大巷 5—回风石门
方案二：中央分列式
回风井位于井田走向中央倾向浅部边界，副井进风，风井回风，如图2-2。

图2-2 中央分列式通风方式
1—主井 2—副井 3—运输大巷 4—回风大巷 5—回风石门
方案三：两翼对角式
进风井位于井田的中央，回风井设在井田两翼的上部边界，如图2-3。

图2-3 两翼对角式通风方式
1—主井 2—副井 3—运输大巷 4—回风大巷 5—回风石门
方案四：分区式通风方式
进风井位于井田走向的中央，在各采区开掘一个回风井，无总回风巷，见图2-4。

图2-4 采区式通风方式
1—主井 2—副井 3—运输大巷 4—回风石门
3） 矿井通风方式的选择
下面对这几种通风方式的特点及优缺点适用条件列表比较，见表2-1。
表2-1 通风方式比较
通风
方式
优点
缺点
适用条件
中央并列式
初期投资较少，工业场地布置集中，管理方便，工业场地保护煤柱小，保护井筒的煤柱较少，构成矿井通风系统的时间短。
风路较长，风阻较大，采空区漏风较大
煤层倾角大、埋藏深，但走向长度并不大，而且瓦斯、自然发火都不严重
中央分列式
通风阻力较小，内部漏风小，增加了一个安全出口，工业广场没有主要通风机的噪音影响；从回风系统铺设防尘洒水管路系统比较方便。
建井期限略长，有时初期投资稍大
煤层倾角较小，埋藏较浅，走向长度不大，而且瓦斯、自然发火比较严重
两翼对角式
风路较短，阻力较小，采空区的漏风较小，比中央并列式安全性更好
建井期限略长，有时初期投资稍大
煤层走向较大（超过4km），井型较大，煤层上部距地表较浅，瓦斯和自然发火严重的新矿井
采区式通风方式
通风线路短、几个分区域可以同时施工的优点外，更有利于处理矿井事故。运送人员设备也方便。
工业场地分散、占地面积大、井筒保护煤柱较多
井田面积较大，局部瓦斯含量大，采区离工业广场比较远。
2.3矿井通风方案技术比较
由于该矿为高瓦斯及突出矿井，自燃发火严重，通过初步的技术比较，方案二和方案三比方案一和方案四有更明显的优势。由于本矿井设计为3.0Mt的大型矿井，同时为高瓦斯突出矿井，对通风量要求较高，因此本矿井通风方式选为两翼对角式通风方式。
2.4通风机工作方法
矿井通风机的工作方法有抽出式、压入式及压抽混合式。其适用条件和优缺点见表2-6。
表2-6 通风方式分类
通风方式
使用条件及优缺点
抽
出
式
优点：井下风流处于负压状态，当主要通风机因故停止运转时，井下的风流压力提高可能使采空区沼气涌出量减少，比较安全；漏风量小，通风管理较简单；与压入式比，不存在过渡到下水平时期通风系统和风量变化的困难。
缺点：当地面有小窑塌陷区井和采区沟通时，抽出式会不小窑积存的有害气体抽到井下使有矿井效风量减少。
压
入
式
低瓦斯矿的第一水平，矿井地面地形复杂、高差起伏，无法在高山上设置扇风机。总回风巷无法连通或维护困难的条件下优缺点：1）压入式的优缺点与抽出式相反，能用一部分回风把小窑塌陷区的有害气体压入到地面；2）进风线路漏风大,管理困难；3）风阻大、风量调节困难；4）由第一水平的压入式过渡到深部水平的抽出式有一定的困难；5）通风机使井下风流处于正压状态，当通风机停止运转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌量增加。
现将两种工作方法的优缺点对比如下：
（1）抽出式主要通风机使井下风流处于负压状态，当一旦主要通风机因故停上运转时，井下风流的压力提高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全；
（2）压入式主要通风机使井下风流处于正压状态，当主要通风机停转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加，比较危险。
（3）采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干构筑物，使通风管理工作比较困难，漏风较大。
（4）在地面小窑塌陷区分布较广，并和采区相沟通的条件下，用抽出式通风，会把小窑积存的有害气体抽到井下，同时使通过主要通风机的一部分风流短路，总进风量和工作面有效风量都会减少。用压入式通风，则能用一部分回风风流把小窑塌陷区的有害气体带到地面。
（5）如果能够控制总进风路线上的漏风，则压入式主要通风机的规格尺寸和通风电力费用都较抽出式为小。
（6）在由压入式通风过渡到深水平抽出式通风时，有一定困难，过渡时期是新旧水平同时产生，路线较长，有时还须额外增掘一些井巷工程，使过渡期限拉得过长。用抽出式通风，就没有这些缺点。
正因为抽出式有着独自的优点，井下风流处于负压状态，当主要通风机因故停止运转时，井下的风流压力提高可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全；漏风量小，通风管理较简单；与压入式相比，不存在过渡到下水平时期通风系统和风量变化的困难。本矿井地质构造较简单，为高瓦斯突出矿井，自燃发火危险性较大，走向较长，开采面积较大，因此选用抽出式通风方式。
3采区通风
采区通风系统是矿井通风系统的主要组成单元，也是采区生产系统的重要组成部分，它包括采区进、回风和工作面进、回风巷道的布置方式，采区通风路线的连接形式，以及采区通风设备的和通风构筑物的设置等基本内容。它主要取决于采区巷道布置和采煤方法，同时要满足全矿井通风的特殊要求。采区通风系统的合理与否不仅影响采区内的风量分配，发生事故时的风流控制，生产的顺利完成，而且影响到全矿井的通风质量和安全状况。
在通风系统中，要能保证采区风流的稳定性，尽量避免角联风路，尽量减少采区漏风量，新鲜风流在风路上被加热和污染的程度小，回采工作面和掘进工作面都应该独立通风。采区布置独立的回风道，实行分区通风。采区通风系统既要保证质量，安全可靠，又要经济合理。
3.1采区上山通风系统
采用轨道上山进风，新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热影响，但输送机设备处于回风流中，轨道上山的上部和中部甩车场都要安装风门，风门数目较多。
采用运输上山进风，由于风流方向与运煤方向相反，容易引起煤尘飞扬，煤炭在运输过程中释放的瓦斯，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，使进风流温度升高。此外，需在轨道上山的下部车场内安设风门，运输矿车来往频繁，需要加强管理，防止风流短路。
本矿井相对瓦斯涌出量为10.03m3/t，属高瓦斯突出矿井，结合矿井的实际条件，确定在一个采区布置三条上山，一条是运输上山，一条是轨道上山，另一条是回风上山，采用轨道上山进风，回风上山回风的通风方式，运输上山仅进少量进风，供行人和维修使用。这样布置的优点是使运输上山的风速较小，不致扬起煤尘，也使轨道上山风速不致太大。车辆通过方便，上山绞车房便于得到新鲜风流，进风流污染少，工作面环境好。
3.2回采工作面通风方式
1）回采工作面通风系统
工作面通风方式的选择与回风的顺序、通风能力和巷道布置有关。目前工作面通风系统形式主要有“U”、“Y”、“W”、“Z”形，各通风系统示意图优缺点和适用条件（由于工作面为后退式开采，故各种通风形式只考虑后退式），见表3-1。

表3-1 回风工作面主要通风系统比较
通风
系统
示意图
优缺点及适用条件
U
型

在区内后退式回采方式中，这种通风方式具有风流系统简单、漏风小等优点，但风流线路长，变化大。工作面上偶角易积聚瓦斯，工作面进风巷一次掘进，维护量大。这种通风方式，如果瓦斯不太大，工作面通风能满足要求，即可采用。
Y
型

当采煤工作面产量大和瓦斯涌出量大时，采用这种方式可以稀释回风流中的瓦斯。对于综采工作面，上下平巷均进新鲜风流有利于上下平巷安装机电设备，可以防止工作面上偶角瓦斯积聚及保证足够的风量。这种通风方式使用于瓦斯涌出量大的工作面，但需要边界准备专用回风上山，增加了巷道掘进、维护费用。
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。
W
型

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。
2）回采工作面上下行通风
回采工作面上行通风和下行通风的比较见表3-2，由于8煤层和10煤层倾角为20°，根据该矿的实际情况，确定回采工作面为上行通风。
3）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。
表3-2 回采工作面上、下行通风适用条件及优缺点
通风系统
示意图
适用条件及优缺点
上
行
通
风

适用条件;在煤层倾角大于12度的回采工作面，应采用上行通风。
优点：瓦斯自然流动方向和风流方向一致，有利于较快地降低工作面瓦斯浓度。工作面平巷中的运输设备处于新鲜风流中，安全性好。
缺点;风流方向与运煤方向相反，引起煤尘飞扬，增加了回采工作面的进风流中煤尘浓度；同时，煤炭在运输中放出的瓦斯又随风流带到回采工作面，增加了工作面的瓦斯浓度。运输设备运转时所产生的热量随风流散发到回采工作面，使工作面气温升高。
下
行
通
风

适用条件：在没有煤（岩）与沼气（二氧化碳）突出危险的、倾角小于12度的煤层中，可考虑采用下行通风。
优点：工作面下行通风，除了可以降低瓦斯浓度和工作面温度外，不易出现瓦斯分层流动和瓦斯积聚，还可以减少煤尘含量，降低水砂充填工作面的空气温度，有利于提高工作面的产量。
缺点：采用下行风时，运输设备处在回风巷中，安全性较差，下行风发生瓦斯爆炸的可能性要比上行风可能性大。
4 掘进通风
掘进巷道时，为了稀释和排除自煤岩体内涌出的有害气体，爆破产生的炮烟和矿尘，保持掘进头的良好气候条件，必须对掘进头进行独立通风，即向掘进面送入新鲜风流，排出含有烟尘的污浊空气。本设计采区达产时，配备两个煤巷掘进头。
4.1 掘进方法的确定
本设计掘进头的供风既利用局部通风机，也利用矿井的总风压，此处只对局部通风机通风方法做具体分析。
4.2 掘进工作面通风方式
矿井新建、扩建或生产时，都要掘进巷道，在掘进过程中，为了稀释和排出自煤（岩）体涌出的有害气体、爆破产生的炮烟和矿尘，以及创造良好的气候条件，必须对独头掘进工作面进行通风。
掘进通风总的可以分为全风压通风法和局部动力通风法。出于掘进面通风必须做到风质好，风量稳定等多方面的考虑。本设计决定采用局部动力通风。采用局部通风机进行掘进面的通风。
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4-1。

图4-1 压入式通风
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，污风通过刚性风筒由局部通风机排出。抽出式通风布置见图4-2：

图4-2 抽出式通风
3）混合式通风
混合式通风的布置如图4-3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4-3。

图4-3 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，故在煤矿中得到广泛应用。综合本矿井的瓦斯涌出情况、掘进条件、粉尘浓度等因素，本次设计采用压入式掘进通风。
4.3煤巷掘进工作面需风量
各掘进工作面所需风量计算如下：
1）按压入式通风方式通风时
(4-1)
式中：Qy—采用压入式通风时，稀释、排除掘进巷道炮烟所需风量，；
A—为同时爆破的炸药量，kg；最大为6.5 kg；
S—掘进巷道的净断面积，m3；15.19 m3；
L—从工作面至炮烟浓度稀释至安全浓度的距离，可用下式计算
L=400A/S，则，
t—掘进巷道的通风时间，一般取20-30min；取20min。
m3/min
2）按瓦斯涌出量计算：
按照《煤矿安全规程》的有关规定，按工作面回风风流中瓦斯浓度不得超过1％的要求计算。即：
(4-2)
式中： Qb—掘进工作面实际需风量，；
qb—该掘进工作面瓦斯的平均绝对涌出量，5.5；
Kb—该掘进工作面的瓦斯涌出不均衡的风量系数，根据实际观测设为1.5；
Kc—矿井瓦斯抽放率，为80%。
工作面需风量：

3）按人数计算：
按每人每分钟所需风量和掘进工作面的最多人数计算工作面所需风量。
(4-3)
式中：4—每人每分钟供给4的规定风量，；
N—该掘进工作面同时工作的最多人数，取30人。
故掘进工作面风量：

4）炸药量计算
岩石大巷的掘进一般采用炮掘，所以风量计算要按照炸药量计算。
(4-4)
式中：25—使用一克炸药的供风量，；
A—该掘进工作面一次爆破所使用的最大炸药量，取6.5 kg。

由以上四种方法计算的掘进巷道所需风量最大值为：

5） 按风速进行验算：
（1）按《煤矿安全规程》规定煤巷掘进工作面的风量满足：

式中S为煤巷掘进巷道断面积，15.19m2；

由风速验算可知，不符合风速要求。
根据配风经验取。
（2）按照《煤矿安全规程》规定岩巷掘进工作面的风量满足：

式中S为岩巷掘进巷道断面积，19.8m2；

按照以上方法1、3、4（式中S取代为15.9）可以计算出岩巷掘进最大需风量为162.5 m3/min，满足风速验算要求。
对于岩巷掘进根据配风经验取，经风速验算符合要求。
4.4掘进通风设备选型
1）风筒的选择
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，易于储存和搬运，连接和悬吊也较方便，胶布和人造革风筒防水性能好，且适合于压入式通风。考虑到本设计掘进头距离较长，为经济起见，决定使用胶皮风筒，其具体参数见表4-1。
表4-1 风筒规格及接头形式
风筒类型
风筒直径（mm）
接头方法
百米风阻（NS2/m8）
节长
（m）
壁厚
（mm）
风筒质量
（kg/m）
胶皮风筒
1000
双反边
2.0
30
1.2
4.0
（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1500m，由其百米风阻值得风筒总风阻为：

（2）风筒的漏风率
柔性风筒的漏风系数pq值可用下式计算：
（4-5）
式中：Pq—柔性风筒的漏风风量备用系数；
—局部通风机的供风量，m3/min；
—风筒末端的风量，m3/min；
—风筒100m长度的漏风率，%，百米漏风率可从表4-2中查取；
—风筒总长度，m。
表4-2 柔性风筒百米漏风率
风筒接头类型
风筒100m漏风率/%
胶接
0.1～0.4
多反边
0.4～0.6
多层反边
3.05
插接
12.8
风筒接头类型选多反边方式，取百米漏风率为0.6%，则柔性风筒的漏风风量备用系数为：

2）局部通风机选型
（1）局部通风机工作风量
（4-6）
式中：φ—风筒的漏风风量备用系数，根据上面的计算取1.1；
—掘进工作面所需风量，m3/min。
则局部通风机工作风量=1.09×250=272.5m3/min。
（2）局部通风机工作风压
压入式局部通风机工作全风压（Pa）为
, Pa （4-7）
式中：—局部通风机工作全风压，Pa；
R—风筒总风阻，N·S2/m8；
—局部通风机工作风量，m3/s；
—掘进工作面所需风量，m3/s；
—空气密度，kg/m3；
D—风筒直径，m。
带入已知数据得：

（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，效率高等优点。本设计根据局部通风机工作风量和工作全风压选取FBD-No5.0型轴流式风机，其工作参数见表4-3。
表4-3局部通风机参数
风机类型
功率
(kW)
转速
（r/min）
级数
风量
（m3/min）
风压
（Pa）
FBD-No5
2*7.5
500
2
180～300
340～3500
4.5掘进通风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
（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。
5矿井风量计算与分配
5.1矿井总风量的计算
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的总和。本设计采用按实际需要由里往外细致配风的算法。生产矿井总进风量按以下要求分别计算，并取其中的最大值。
1）按井下同时工作的最多人数计算：
（5-1）
式中：—井下同时工作的最多人数，400人；
—矿井通风系数，一般可取1.2～1.25，本设计取1.25。
本矿井井下同时作业的最多人数为400人，则
（m3/min）
2）按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算：
首先计算出各用风地点的风量，再乘以一定的系数，得出总风量。即：
（5-2）
式中：— 回采工作面所需风量之和，m3/min；
— 掘进工作面所需风量之和，m3/min；
— 备用工作面所需风量之和，m3/min；
— 独立通风硐室所需风量之和，m3/min；
— 其他巷道所需风量之和，m3/min；
— 矿井通风系数，抽出式矿井取1.15～1.2，本设计取1.15。
（1）回采工作面的需风量
回采工作面用风量应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别计算，然后取其中的最大值。
① 按瓦斯涌出量计算：
根据《规程》规定，按采煤工作面回风流中瓦斯浓度不超过1%的要求计算，公式如下：
（5-3）
式中：—第i个回采工作面需风量，m3/min；
—回采工作面回风流中的平均瓦斯绝对涌出量，12.5m3/min；
—瓦斯涌出不均衡系数，取1.3；
=100×1.3×12.5=1625（m3/min）
② 按工作面温度选择适宜的风速计算
采煤工作面应有良好的气候条件，其进风流气温和风速应符合表5-1的要求，由煤矿《规程》规定，井下采掘工作面的气温不高于26℃。则取该矿工作面气温为24℃。采煤工作面风速取v＝1.80m/s。
表5-1 采煤工作面温度与对应风速调整系数Kap
采煤工作面空气温度/℃
采煤工作面风速/m·s-1
配风调整系数/Kap
<18
0.3～0.8
0.90
18～20
0.8～1.0
1.00
20～23
1.0～1.5
1.00～1.10
23～26
1.5～1.8
1.10～1.25
26～28
1.8～2.5
1.25～1.4
28～30
2.5～3.0
1.4～1.6
回采工作面实际需风量按下式计算：
m3/min （5-4）
式中：—第i个回采工作面风速，m/s；
—第i个采煤工作面的平均断面积，为15.19m2。
=60×1.80×15.19=1640.52（m3/min）
③ 按工作面同时作业人数计算：
m3/min （5-5）
式中：—采煤工作面同时工作的最多人数，综采工作面一般为40人；
4—每人最少需要的风量，m3/min。
=4×40=160（m3/min）
综上所述，回采工作面的需风量取最大值为1640.52m3/min。
④ 按风速进行验算：
按最低风速验算，各个采煤工作面的最低风量（）；
，m3/min （5-6）
按最高风速验算，各个采煤工作面的最低风量（）；
，m3/min （5-7）
则综采工作面：
按最低风速验算：=1640.52 m3/min
按最高风速验算：=1640.52m3/min
可见回采工作面的需风量取为1640.52m3/min满足要求，本矿井只有两个综采放顶煤工作面，则
=1640.52×2=3281.04m3/min
（2）掘进工作面的需风量
本设计采区达产时，配备9个煤巷掘进头和2个岩巷掘进头。根据掘进工作面需风量计算可知一个煤巷掘进工作面所需风量为250m3/min；根据实际经验，取一个岩巷掘进面所需风量为200m3/min。则
=250×9+200×2=2650 m3/min
（3）备用工作面所需风量
备用工作面的需风量通常取与之产量相同的回采面风量的一半。当采区风量不富裕时，也可按工作面不积聚瓦斯为原则配风，但工作面风速不应小于15m3/min。
本设计矿井采用第一种，即为与之产量相同的回采面风量的一半：
=1640.52/2=820.26 m3/min
而矿井设一个备用工作面，则
=820.26m3/min
（4）各硐室的需风量
①