矿井通风与安全专业毕业设计指导书.doc

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1、矿井通风与安全专业（许平订单班）毕业设计指导书资源开发系矿井通风与安全教研室 平顶山工业职业技术学院 2012.2第一部分 总体要求一、毕业设计目的和任务1.毕业设计目的 矿井通风与安全技术毕业设计,是矿井通风与安全专业学生知识与实践相融合的一个重要教学环节,即通过岗位综合实习实训和毕业实习后，进行综合实践和知识应用能力全面体现的设计。其目的是通过毕业设计，让学生把所学习的专业理论知识与生产实际应用结合起来，以满足“学有所用、用有所学、学用结合”应用型人才培养规格标准要求。2.毕业设计的任务 根据实习岗位的实际情况， 完成一个矿井（或采区）通风系统的优化设计和矿井灾害防治专题设计（如矿井瓦斯防

2、治、矿井自然火灾防治等专题）。 二、毕业设计的基本要求 1. 根据岗位综合实践实习实训和毕业实习收集的有关资料，结合现场实际生产条件进行设计（即真题实作）。 2.毕业设计（论文）说明书分章、节书写，并用四号仿宋体字书写。除附图和附表外，必须使用蓝色或黑色墨水书写（也可打印）。 3.毕业设计（论文）说明书的正文、附图和附表统一用阿拉伯数字编页码。说明书文字应简练，一般不少于8000字。 4.毕业设计（论文）说明书中引用的公式和参考资料，应在文字的右上方注明参考文献的序号。并在说明书的最后编列出参考文献和参考书目的名称、出版时间、出版社名、作者名、参考页码等。 5.毕业设计（论文）说明书中的附图和

3、附表必须符合制图标准，必须有名称和说明。 6.毕业设计（论文）说明书应附有前言。内容包括：毕业设计目的、任务和意义；毕业设计的背景；毕业设计的感受；以及毕业设计的组织完善建议。 7.毕业设计（论文）说明书应编有目录，写明章节、标题和页码。 8.设计图纸的数量应根据毕业设计课题内容确定。必须使用制图统一规定标准的图纸，图面布置应整齐、均匀、整洁、美观。图纸的比例、字体、字母及图型符号等可参考有关通风安全的设计资料。三、设计题目名称1.矿井通风系统优化设计2.矿井灾害防治专题设计以上两个题目任选一个四、时间安排2012.2.29-2012.5.18（共12周）；5月10日前交毕业设计。五、教师定位

4、郑光相 联系电话：刘保福 联系电话：孙和应 联系电话：第二部分 毕业设计 毕业设计由设计（论文）说明书和设计图纸两部分组成。设计（论文）说明书应包括毕业设计各个部分的叙述和计算；设计（论文）说明书的章节，应按设计大纲的要求编写。矿井通风系统优化设计内容设计原则： 1.保证矿井安全生产和良好的工作条件； 2.通风系统简单，风流稳定，易于管理； 3.发生事故时，风流容易控制，人员便于撤出； 4.通风的基建投资和运营费用省。第一章 矿井基本概况1井田概况：井田开拓和开采规模；矿井生产能力与生产采区基本概况。2煤层地质概况：煤层赋存情况；地质构造情况等。3矿井瓦斯概况：矿井瓦斯赋存的状况；矿井瓦斯涌出

5、形式和涌出量。4、水文概况：矿井或采区正常用水情况，最大用水量。5煤尘概况：煤尘爆炸危险性，煤尘爆炸指数。6煤炭自燃概况：煤炭自燃倾向性和自然发火期。7矿井通风概况：目前矿井主要通风系统的基本情况及通风主要参数。第二章 矿井通风系统设计的可行性论证1、矿井通风系统优化设计背景 1）矿井目前生产通风情况和生产变动情况分析（1）矿井通风设备及通风能力分析；（2）延伸水平或新建采区所需风量预测分析。2）井巷布置及支护情况分析（表21）；3）矿井生产能力的发展前景分析。表 2 1 井巷断面积、长度和支护情况井巷区段序号井巷名称支护种类支架纵口径 （）井巷断面形状井巷断面积（m2 )井巷长度m备注122

6、32矿井通风系统优化设计方案确定的基本原则（1）根据矿井或采区设计生产能力、瓦斯涌出量、煤层赋存条件、煤炭自发火情况、地温及生产发展需要等因素，拟定多个技术上可行方案进行论证比较，优化确定出技术性可靠经济合理的通风系统设计方案。（2）优化设计的通风系统方案应具备较强的抗灾能力，能将灾害控制在最小的范围内，并能迅速恢复正常生产。第三章 矿井通风系统设计参数计算 一、矿井通风系统的选择确定（1）矿井主要扇风机工作方法的选择确定； （2）矿井进风井与出风井布置方式的选择确定；（3）矿井通风网络形式的选择确定。（4）采区通风系统形式的选择确定。（5）掘进通风法的选择确定。二、矿井风量计算 1、矿井总风

7、量计算1）按井下同时工作最人数计算风量QQ总 = 4 N K，m3/min式中： N井下同时工作最人数，人； K风量备用系数，中央并列是通风系统K=1.45；中央分列或对 角式通风系统K=1.35。2）按井下同时使用最大炸药量计算QQ总=25A，m3/min3）按沼气和二氧化碳涌出量计算Q（1）低瓦斯矿井Q总=TqK，m3/min式中： T矿井平均日产量，t/日； q吨煤需风量，取q=11.25； K风量备用系数，K=K1K4K5K6（2）高瓦斯矿井Q总=0.0926TqK，m3/min 式中： T矿井平均日产量，t/日; q相对瓦斯涌出量，m3/t； K风量备用系数，K=K2K3K4K5表3

8、1 风量备用系数系数数值选用说明K1产量不均匀系数11.15q10，K1=1.15；q10，K1=1K2瓦斯不均匀系数11.25q10，K2=1；q10，K2=1.21.25K3矿井内不漏风系数1.151.25大型矿井，对角式通风，K3=1.15小型矿井，中央式通风，K3=1.25K4备用工作面系数1.11.2备用工作面多的取最大值K5掘进及硐室用风系数1.11.2掘采比率达，硐室多的取最大值K6温度系数11.15q10，K6=1；q10，按工作面风温取值，风温高 的取大值2、采煤工作面需风量的计算 1） 按瓦斯涌出量计算风量Q采Q采=100QWKW，m3/min 式中：QW 采煤工作面绝对瓦

9、斯涌出量，m3/min； KW 采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，一般机采面KW =1.21.6；炮采面KW=1.42.0。 2）按进风流温度计算风量Q采 Q采 = 60iSiKi，m3/min 式中：i采煤工作面风速，可根据表32选取，m/s； Si采煤工作面有效通风面积，m2； Ki采煤工作面的长度风量系数，可根据表33选。采煤工作面进风流温度/ oC采煤工作面风速/ms11515181820202323260.30.50.50.80.81.01.01.51.51.8表32采煤工作面空气温度与风速对应表表33采煤工作面长度风量表采煤工作面长度/m采煤工作面长度风量系数Ki155080

10、801201201501501801800.80.91.01.11.21.301.403）按风速验算风量（1）按规程规定的最低允许风速验算各个采煤工作面最小风量Q采600.25Si（2）按规程规定的最高允许风速验算各个采煤工作面最大量 Q采604Si3掘进工作面需风量的计算1） 按瓦斯涌出量计算风量Q掘Q掘=100QWKW，m3/min式中：QW 掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min； KW 掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，一般取 KW =1.52.0 2）按井下同时使用最大炸药量计算Q掘Q掘=25A，m3/min3）按局部通风机吸风量计算Q掘= Q局 K， m3/min 式中：Q局

11、掘进工作面同时运转的局部通风机额定风量的和。 k为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般取 k=1.21.3。4）按风速验算风量（1）按规程规定的最低允许风速验算各个掘进工作面最小风量 煤巷或半煤岩巷掘进工作面 Q掘600.25Si 岩石巷掘进工作面Q掘600.15Si（2）按规程规定的最高允许风速验算各个掘进工作面最大量 Q掘604Si 4硐室需风量计算：按规程规定确定硐室的风量。 1）机电硐室需风量的计算 Q 机= ， m3/min 式中：N机电硐室中运转的电动机（变压器）总功率，KW； 机电硐室的发热系数，可根据表34选择； 空气密度，一般取1.2；C 空气的定压比热，一般可取1KJ

12、/KgK；机电硐室进、回风流的温差，oC 。表34 机电硐室发热系数 机电硐室名称发热系数 空气压缩机房0.200.23水泵房0.010.03变电所、绞车房0.020.04注：采区变电所及变电硐室，可按经验值确定所需风量Q机=6080m3/min 2）爆破材料库需风量的计算 Q 爆= 4V/60， m3/min 式中：V库房容量， m3。 注：大型爆破材料库风量不小于100 m3/min；小型爆破材料库风量不小于60 m3/min 。 三、矿井通风阻力计算1、矿井通风阻力计算原则（1）矿井通风总阻力，不应超过2940Pa。（2) 矿井井巷局部阻力和扩建矿井独立通风的扩建区，按井巷摩擦阻力的10

13、%计算；扩建矿井井巷局部阻力按井巷摩擦阻力的15%计算。 2、矿井通风总阻力的计算（1）矿井通风容易时期总阻力hmehme=（1.11.15）hfe，Pa（2）矿井通风困难时期的总阻力hmbhmb=（1.11.15）hfb，Pa 注：hfe和hfb由表35内容计算井巷区段序号井巷名称支护种类系数KgS2/m3井巷长度Lm断面积Sm2周长Um断面积的立方S3风阻R摩千谬风量Qm3/s风量的平方Q2最小阻力h小Pa最大阻力h大Pa风速Vm /s1223时期容易时期 hfe=h小困难时期 hfb=h大表35 井巷通风阻力计算表第四章 矿井通风设备的选择 1、主要扇风机的选择 1）计算扇风机风量Qf：

14、根据矿井总风量Qm和抽出式通风的外部漏风率Kl计算扇风机风量；即 Qf= Qm Kl,m3/s式中：Qm矿井所需风量，m3/s； Kl漏风损失系数，抽出式通风矿井的外部漏风系数取Kl=1.051.10(出风井无提升人物的取1.05，有提升任务的取1.10）；压入式通风矿井的外部漏风系数取Kl=1.101.15(进风井无提升人物的取1.10，有提升任务的取1.15） 2） 计算扇风机风压Ht：根据矿井通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力hb和扩散器出口动能损失hvb，以及矿井巷道阻力hm、矿井自然风压Nn计算；即Ht= hm+ hb+ hvb Hn ,Pa （1）离心式通风机通风困难时期 Ht

15、= hm+ hb+ hvb Hn ,Pa通风容易时期 Ht小 = hm+ hb+ hvb Hn ,Pa（2）轴流式通风机通风困难时期 Hs大 = hm+ hb Hn ,Pa通风容易时期 Hs小 = hm+ hb Hn ,Pa3）初选通风机根据 通风困难时期 Qf、Hs大和 通风容易时期 Qf、Hs小在通风机特性曲线上，选择出满足矿井通风要求的通风机。4）计算通风机的实际工作风阻和确定实际工况点（1)计算通风机的实际工作风阻 静压特性曲线时的工作风阻：Rs小= Hs小/Q2fRs大= Hs大/Q2f 全压特性曲线时的工作风阻：Rt小= Ht小/Q2fRt大= Ht大/Q2f（2）确定通风机的实际

16、工况点在通风机的特性曲线图中做出工作风阻曲线，与风压曲线的交点即为实际工况点。5）确定风机的型号和转速根据通风机的实际工况参数Qf、Hs、 N 对初选通风机进行经济、技术和安全性比较，选择出满足矿井通风要求的通风机。 2、电动机的选择 （1）计算扇风机的输入功率：既N输入大=h大Q掘/102 扇，KWN输入小=h小Q掘/102 扇，KW （2）计算电动机的输出功率：N输出= N输入/ 扇，KW （3）确定电动机型号：根据各时期扇风机的输入功率和电动机的输出功率，选择电动机型号第五章 概算矿井通风费用 1、吨煤通风电力费用W1=（E+EA)D/T，元/t 式中：E主要通风机年耗电量，KWh；E=

17、8760Nmax/(keWV)，KWh EA局部通风机和辅助通风机年耗电量，KWh； D电价，元/KWh； T矿井年产量，t； W电缆输电率，一般取0.90.95； V变压器效率，一般取0.95。 2通风设备的折旧费用1) 吨煤的通风设备的折旧费W2： W2 =（G1+G2）/ T，元/t 式中：G1年基本投资折旧费，元； G2年大修折旧费，元； T矿井年产量，t。 2) 材料消耗费用W3 W3 = C/T，元/t 式中：C年材料消耗总费用，元； T矿井年产量，t。 3) 通风工作人员工资费用W4 W4=A/T，元/t 式中：A通风工作人员年工资总额，元， T矿井年产量，t。 4）专为通风服务

18、的井巷工程折旧费和维修费W5 5）每吨煤的通风仪表购置费和维修费用W6 每采一吨煤的通风总费用 W =W1+W2+W3+W4+W5+W6，元/t第六章 矿井通风安全管理1矿井通风系统的安全管理（1）主要扇风机的安全管理措施及反风措施。（2）井巷内主要通风设施的设置质量和安全管理措施。（3）防止井巷漏风措施。 2采区通风安全管理（1）采区风量 调节方法，通风安全管理措施。（2）采区主要通风设施设置与质量管理措施。（3）采区漏风控制措施。 3掘进工作面通风安全管理 （1）掘进工作面通风安全管理措施。 （2）扇风机安装、开、停管理技术措施。 （3）风筒吊挂质量及漏风控制措施。毕业设计编写格式1.封面2.前言3.目录4.正文第一章:1.1 1.2 第二章: 2.1 2.2 略5.参考文献1 2