《矿井通风系统设计》课件

《矿井通风系统设计》矿井通风系统设计专业课程保障矿工安全与生产效率的关键技术课程概述课程目标适用对象掌握矿井通风系统设计基本理论采矿工程专业学生及从业人员学时安排考核方式理论学时，实践学时课程设计，期末考试482460%40%第一章矿井通风系统概述基本概念1通风系统定义与基础术语系统组成2主要部件与功能分析分类方法3不同类型通风系统比较发展历史4技术进步与重要里程碑矿井通风系统的定义和作用

1.1定义用于控制矿井空气流动的工程系统主要作用•稀释有害气体•控制粉尘浓度•调节井下温度安全意义防止瓦斯积聚和爆炸事故生产效益提高工作环境质量和生产效率矿井通风系统的组成部分

1.2通风网络主通风机风流通道系统提供主要动力源通风构筑物风门、风桥、密闭等辅助通风设备监测系统局部通风机和风筒气体、风速等监测装置矿井通风系统的分类

1.3按通风方式分类按通风机位置分类按通风动力分类抽出式通风中央式通风机械通风•••压入式通风分区式通风自然通风•••混合式通风联合式通风复合通风•••矿井通风系统的发展历史

1.4早期阶段1利用自然通风和简易风门机械通风阶段2蒸汽动力风机的应用电气化阶段3电力通风机广泛应用现代化阶段4计算机控制与智能化管理第二章矿井通风系统设计基础设计目标安全、可靠、经济、灵活法规标准国家安全规程和行业标准设计流程从需求分析到详细设计数据分析地质、瓦斯等数据收集与处理矿井通风设计的目标和原则

2.1安全可靠确保安全工作环境经济合理降低能耗和运行成本系统稳定抵抗外部干扰能力强便于管理操作简便，维护方便矿井通风设计的法规和标准

2.2国家法规《煤矿安全规程》严格执行行业标准《煤矿通风技术规范》作为指导企业规范结合矿井特点制定具体标准国际参考借鉴国际先进经验和标准矿井通风设计的基本流程

2.3数据收集地质、生产、环境等基础数据方案制定多方案比较与优化计算与分析风量、阻力等技术参数确定设备选型通风机及附属设备选择图纸绘制形成完整设计文件矿井通风设计的数据收集

2.4和分析数据类型主要内容收集方法地质数据煤层瓦斯含量、岩钻探取样、实验室层性质分析生产数据采掘工作面布置、生产规划文件产量计划环境数据温度、湿度、气压现场测量、气象资条件料历史数据既有通风系统性能运行记录、测风记参数录第三章矿井风量计算总风量概念矿井所需风量总和各点风量计算工作面、掘进面等用风量漏风量估算系统各部分漏风情况总风量确定综合确定最终设计风量矿井总风量的概念

3.1矿井总风量定义单位时间内进出矿井的空气总量计量单位立方米/秒（m³/s）影响因素•瓦斯涌出量•人员数量•设备发热量计算原则以最不利条件为基准矿井各用风地点风量计算方法

3.2矿井漏风量的估算

3.3漏风源识别漏风量测定定位主要漏风点测量各点漏风情况漏风治理漏风率计算采取措施减少漏风计算系统总漏风率矿井总风量的确定

3.4倍

1.215%30%安全系数漏风率备用量考虑各种不确定因素新建矿井典型漏风率为扩产预留的风量第四章矿井通风网络设计基本概念网络图绘制网络简化计算方法系统组成和运行原理拓扑结构和表示方法等效替代和归并技术风量分配和压力平衡矿井通风网络的基本概念

4.1通风网络定义由节点和边组成的拓扑结构节点类型•分支节点•汇合节点•源汇节点边的特性•阻力特性•风量容量•方向性网络规律基于基尔霍夫定律矿井通风网络图的绘制

4.2收集巷道资料巷道长度、断面、支护形式确定节点位置巷道交叉点、分支点等绘制拓扑结构节点连接成网络标注参数信息标注阻力、风量等数据矿井通风网络的简化方法

4.3串联简化并联简化星三角变换-合并同一通路上的巷合并连接相同节点的复杂结构的等效替代道多条支路次要支路删除忽略影响小的通路矿井通风网络的计算方法

4.4哈代克洛斯法节点法线性规划法-经典迭代计算方法基于节点方程组优化求解思路按网孔调整适合复杂网络可设置约束条件•••收敛性好计算量大找最优解•••第五章矿井通风阻力计算阻力概念阻力分类1气流运动的阻碍因素沿程阻力和局部阻力2总阻力巷道阻力4系统整体阻力确定3各类巷道具体计算矿井通风阻力的概念和分类

5.1通风阻力定义空气流动时所受到的阻碍阻力单位帕斯卡（）或毫米水柱Pa沿程阻力气流与巷道壁面摩擦产生局部阻力气流流经断面变化处产生局部阻力系数的确定方法

5.2矿井各类巷道阻力的计算

5.3巷道类型摩擦系数计算公式λ光滑巷道

0.015-

0.020R=λ·L·P/3S普通巷道

0.020-

0.025R=λ·L·P/3S粗糙巷道

0.025-

0.035R=λ·L·P/3S支架巷道

0.035-

0.050R=λ·L·P/3S矿井总阻力的计算

5.460%30%沿程阻力局部阻力占总阻力主要部分各种构筑物产生10%其他阻力设备、物料等额外阻力第六章主要通风机的选择与安装通风机类型选择原则性能曲线轴流式、离心式等效率、可靠性、适应风量、风压关系图性安装位置地面、井下最佳布置主要通风机的类型和特点

6.1轴流式通风机离心式通风机混流式通风机大风量特性高风压特性综合性能好•••风压适中风量较小适应性强•••效率高稳定性好复杂程度高•••噪声较大体积大维护难度大•••主要通风机的选择原则

6.2安全可靠防爆、耐用性节能高效高效率、低能耗适应性强适应工况变化经济合理投资与运行成本主要通风机的性能曲线

6.3主要通风机的安装位置和方式

6.4地面安装井下安装双机安装便于维护，远离爆炸危险分区通风，降低总阻力备用保障，维修不停风第七章辅助通风系统设计辅助通风概念1掘进工作面专用通风系统局部通风机选择2根据风量需求和供风距离风筒设计布置3材质、规格和安装方式监控系统设计4确保安全稳定运行辅助通风的概念和应用场景

7.1辅助通风定义不与主要通风系统直接相通的局部通风主要应用场景•掘进工作面•独立硐室•临时采掘作业点通风方式分类•压入式•抽出式•混合式设计关键点确保盲巷工作面充足新风供应局部通风机的选择

7.2通风机型号风量全压适用场景m³/s Pa小断面掘进JK-585-81500-2500中等掘进面FBD-No.58-122000-3000大断面掘进FBD-No.812-203000-4000超大断面或FBCD-No.1020-304000-5000长距离风筒的设计和布置

7.3风筒材质选择风筒直径确定风筒布置方式帆布风筒根据风量和风速吊挂式••塑料风筒支架式••常用直径400-1000mm金属风筒组合式••复合材料风筒•辅助通风系统的监控

7.4风速监测温度监测气体浓度监测确保最低风速达标防止工作面过热实时监控有害气体联锁控制超限自动断电第八章通风构筑物设计风门设计风桥设计密闭设计控制气流方向的关键构筑物解决通风线路交叉冲突隔绝废弃区域的重要手段风门的设计和布置

8.1风门类型风门材料风门布置原则单层风门木质结构最小气流干扰•••双层风门钢质结构便于人员和设备通行•••自动风门复合材料安全可靠•••防爆风门•风桥的设计和布置

8.2风桥定义风桥类型解决两个独立气流交叉的构筑物•上下式风桥•拱形风桥•箱形风桥设计考虑因素施工要点•断面尺寸确保结构稳固和气密性•强度要求•密封性能密闭的设计和构造

8.3密闭分类密闭材料密闭构造要求临时密闭砌块密闭气密性•••永久密闭浇筑密闭强度•••防爆密闭充填密闭耐久性•••防水密闭复合密闭抗爆性•••其他通风构筑物的设计

8.4风量调节器调节支路风量的可调节构筑物风流分配装置将主风流分配到各支路导流墙引导气流方向的墙体结构防火墙隔离火区与正常区域第九章矿井通风系统的调节与控制调节目的风量调节1保持稳定可靠的通风状态满足各区域风量需求2自动控制风压调节4智能化管理通风系统3维持正确的压力分布矿井通风系统调节的目的和方法

9.1安全保障确保各区域安全浓度均衡分配合理分配风量资源适应变化应对生产布局调整节能降耗降低通风能耗风量调节技术

9.2风量调节器法变频调速法风门调节法通过调节器改变通路阻力改变通风机转速调整风量调整风门开度控制风量风压调节技术

9.3主风机调节局部风压调节季节性调整变频调速辅助风机配置冬夏季转换•••叶片角度调节气垫调节自然通风利用•••导叶调节局部构筑物调整气压差调整•••自动化控制系统的应用

9.4传感检测风速、气体、压力等数据采集数据处理中央控制系统分析自动调节执行设备自动响应人机交互监控显示和远程控制第十章特殊条件下的通风系统设计高瓦斯矿井瓦斯浓度高的特殊通风要求热害矿井高温环境下的通风降温冲击地压矿井地压活动频繁区域通风深部开采矿井深部高温高压环境通风高瓦斯矿井的通风设计

10.1瓦斯等级标准设计关键点按绝对瓦斯涌出量确定矿井瓦斯等级增大风量•合理分配•控制风速•瓦斯抽采结合安全监控通风与瓦斯抽采综合治理全面监测预警系统热害矿井的通风设计

10.2冲击地压矿井的通风设计

10.3危险区识别地质勘探确定冲击地压危险区通风系统布局避开应力集中区加强巷道支护确保通风巷道稳定性应急通风设计事故后快速恢复通风深部开采矿井的通风设计

10.4深部开采特点通风技术方案设备选型要点高温高压多级通风高压大功率风机•••瓦斯涌出大分区供风耐高温材料•••巷道稳定性差负压控制制冷系统•••通风阻力大制冷降温••第十一章矿井通风系统的安全管理管理制度建立完善的通风安全制度监测系统实时监控通风参数事故预防识别风险并采取预防措施应急预案制定通风系统应急措施通风安全管理制度

11.1管理机构设置1设立专职通风管理机构人员职责划分2明确各级人员通风管理职责操作规程制定3制定通风设备操作规程检查考核制度4定期检查评估通风状况通风监测系统的设计与应用

11.2通风事故的预防与处理

11.3风险识别预警机制定期排查隐患建立多级预警体系应急处置防范措施快速反应和处理机制制定防范技术措施通风系统的应急预案

11.4事故类型分析瓦斯、火灾、供电中断等应急响应程序分级响应和处理流程人员职责分工明确应急岗位职责物资设备保障应急物资储备计划演练与评估定期演练和完善第十二章矿井通风系统的经济评价投资估算运行成本经济效益方案对比设备购置和安装成本电力消耗与维护费用降低事故风险的间接收益多方案技术经济比较通风系统投资估算

12.1通风系统运行成本分析

12.265%电力消耗通风机运行电耗20%维护费用设备维修和保养10%人工成本通风管理人员薪资5%其他费用检测、培训等支出。