谢桥矿500万吨新井通风系统课程设计.docx

前言
矿井通风系统是矿井的心脏与动脉。目前，煤矿井下煤炭自燃，瓦斯、粉尘、有害气体的中毒和窒息等灾害事故所占比例较大，其主要原因是因为矿井通风系统不完善。矿井通风是利用通风动力，以最经济的方式向井下各用风地点提供优质、足量的新鲜空气，以保证井下工作人员的生命安全和改善劳动环境；同时在发生灾变时，能及时、有效地控制风向及新及风量，并配合其他措施，防止灾害扩大。根据设计要求，本设计是为谢桥新矿设计通风系统。
矿井通风是保障矿井安全的重要技术手段之一，因此，合理安全的通风系统对于一个矿井非常重要。谢桥矿新井年产500万吨，分两个水平开采，全矿井-710m水平以上最大相对瓦斯涌出量为12.1m3/t，-710～900m水平最大相对瓦斯涌出量为16.54m3/t，属于高瓦斯矿井，所以为该矿井选择安全合理的通风系统非常重要。根据矿井实际情况，本设计为该矿井选定了合理的矿井通风方式和方法、采区通风方式和工作面通风方式，并计算分配了各个用风地点的所需风量，选定局部通风机，得出矿井所需总风量。同时，划分矿井通风容易时期和困难时期，计算出各个时期的矿井通风阻力。根据上述依据，为矿井通风选定主要通风机和电动机，达到安全通风的目的。
本设计分为九章，由张维和吴超玉完成。本设计在完成过程中，得到了刘贞堂老师、魏连江老师、王雁鸣老师和时国庆老师的大力帮助。感谢刘贞堂老师对本设计局部的修改以及对各种问题的解答和指导，感谢魏连江老师对本设计提出建议，感谢王雁鸣老师和时国庆提供的技术指导。
由于设计者的知识水平和技术水平有限，加之资料文献的局限性，设计中难免有不妥之处，敬请各位指导老师给予批评和指正。

前言 1
1矿井概况 3
1. 1 矿区概述及井田地质特征 3
1.1.1矿区概述 3
1.1.2 井田地质特征 3
1.1.3 煤层特征 3
1.2 井田开拓 3
1.2.1 井田境界与储量 3
1.2.2 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 4
本矿井设计生产能力按年工作日330天计算，每日三班作业，其中两班半生产，半班检修，净提升时间为16小时。本矿井的设计生产能力为500万吨/年,矿井服务年限为68.12年。 4
1. 2.3 井田开拓 4
1.3巷道布置与采煤方法 4
1.3.1 带区巷道布置及生产系统 4
1.3.2 采煤方法 5
1.3.3回采巷道布置 5
1.3.4部分井巷特征参数 5
2 矿井通风系统设计 6
2.1选择矿井通风系统的基本要求 6
2.2 矿井通风方式选择 7
2.2.1矿井通风方案 7
2.2.2 技术比较 8
2.2.3经济比较 10
3采区通风 14
3.1采区通风系统 14
3.2工作面通风 15
3.2.1回采工作面通风方式的选择 15
3.2.2回采工作面风向选择 16
3.3通风构筑物 16
4 掘进通风 18
4.1掘进通风方法的选择 18
4.1.1 压入式通风 18
4.1.2 抽出式通风 19
4.1.3 混合式通风 19
4.1.4 压入式通风与抽出式通风优缺点比较 19
4.2 掘进工作面风量的计算 20
4.3 掘进通风设备的选择 21
4.3.1 风筒的选择 21
4.3.2局部通风机工作参数的确定 24
4.3.3局部通风机的选择 24
4.3.4 掘进通风的技术管理和安全措施 25
5 矿井风量计算与分配 26
5.1矿井总风量计算 27
5.1.1按井下同时工作的最多人数计算 27
5.1.2按采煤、掘进、硐室及其他地点实际所需风量的总和计算 27
5.2矿井风量分配 28
6矿井通风阻力计算 31
6.1 通风阻力的计算原则 32
6.2通风容易时期和通风困难时期 32
6.3通风阻力计算 32
6.4矿井通风总阻力 36
7矿井通风设备选型 38
7.1矿井主要通风机的选择原则 38
7.2矿井自然风压 38
7.3矿井主要通风机选择 39
7.4矿井主要通风设备要求 41
7.5.矿井主要通风机附属装置 41
8. 矿井通风费用概算 44
9. 结论 46

1矿井概况
1. 1 矿区概述及井田地质特征
1.1.1矿区概述
谢桥煤矿位于淮北平原西南部，行政区划属安徽省颖上县管辖。其中心南距颖上县城20km，东南至风台县城约34km。东以F7断层与张集矿井相接，西至F2断层与刘庄勘探区为邻，南以谢桥向斜轴为界，北至1煤层露头线。井内的气象参数按表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
1.22
1.20
夏
1.16
1.18
1.1.2 井田地质特征
全井田东西走向长8.9km，南北倾斜宽3.5km，面积31.5km2。
1.1.3 煤层特征
本矿井可采煤层13-1煤层，其煤层平均厚度为9.56m，具体参见图1 综合地质柱状图。根据精查地质报告的瓦斯地质资料，全矿井-710m水平以上最大相对瓦斯涌出量为12.1m3/t，-710～900m水平最大相对瓦斯涌出量为16.54m3/t。矿井瓦斯等级应定为高瓦斯矿井。据煤的自燃发火倾向测试结果，本区各煤层挥发分均大于35%，所有煤层均有煤尘爆炸危险。本区除个别煤层属自燃外，其余各煤层均属于不自燃的煤层。
1.2 井田开拓
1.2.1 井田境界与储量
矿井地质资源量707.61（Mt），矿井工业储量697.61（Mt）， 矿井可采储量476.81（Mt），本矿井设计生产能力为500万t/年。工业广场的尺寸为1000m×540m的长方形，工业广场的煤柱量为6534(万t)。
1.2.2 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限
本矿井设计生产能力按年工作日330天计算，每日三班作业，其中两班半生产，半班检修，净提升时间为16小时。本矿井的设计生产能力为500万吨/年,矿井服务年限为68.12年。
1. 2.3 井田开拓
采用立井开拓方式即主井、副井、东风井、西风井。工业场地的面积为54公顷即1000m（倾向）×540m（走向），加上工业场地四周各留15m的保护带那么工业场地的面积为1030m（倾向）×570m（走向），西风井地面场地为：60（倾向）m×50（走向）m，东风井地面场地为：60（倾向）m×50（走向）m。。
本矿井采用两个水平划分，立井两水平，直接延伸，一水平高度为-710m，二水平高度为-900m，两水平均为上山开采。
在本井田的中下部设立主、副井筒。主井用来提升煤炭，副井用来运送人员、材料、矸石及通风等。本矿井属于高瓦斯矿井，井田的走向长度比较长，平均为8.9km，故采用两翼对角式通风，在本井田的东翼打一眼立井风井, 担负矿井东部的回风任务。在矿井的西翼打一眼立井风井，担负矿井西部的回风任务。
设计将大巷布置在煤层底板下方30m处的砂岩中。其优点是巷道维护条件好，维护费用底，巷道施工条件够按要求保持一定方向和坡度；不留设保护煤柱，减少煤柱损失，同时便于设置煤仓。
1.3巷道布置与采煤方法
1.3.1 带区巷道布置及生产系统
根据煤层赋存、构造及采煤方法等，各采区均为双翼布置，采区中央设置轨道上山、运输机上山及回风上山。采区上山布置于13-1煤层中或13-1煤层底板岩石中，采区内布置岩石石门。首采区位于西一采区。东至八～九勘探线、西至补Ⅶ勘探线；北至60m防水煤柱线以内。根据矿井开拓布置，全井田划分为四大采区。首采采区位于西一和东一，走向长1000-1500m，倾向长220m，采用单巷掘进。
首采采区工作面走向长2020m，倾斜长220m，面积为444400m2。地面标高为25.3～27.4m，工作面标高为-536.8～-410.7m。
采区内煤层开采顺序：考虑到井田中央布置采区投产快，运输环节少，所以先采靠近井筒附近的采区，这样准备时间短，出煤快，在1个大采区内采用顺序接替，各采区顺次接替。
根据本矿井各可采煤层的赋存条件及开采技术因素，各采区内开采顺序均采用下行式开采，即先采上层，后采下层。为有效降低巷道维护工作量，充分提高区段石门巷道的利用率，在采区内各开采煤层无相互压茬关系情况下，也可考虑同一采区进行2～3个煤层同时开采。在接替关系上，由于本矿井为高沼气突出矿井，为了避免在回采区段下准备回采工作面时，出现采掘串联风和开采动压对巷道的影响，回采工作面接替均按由采区一翼向另一翼接替方式。采区一翼回采，另一翼准备。采区接替，按前进布置考虑。
1.3.2 采煤方法
主采煤层选用综采开采工艺，走向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：DBT-shied255/550-2×ST2-4319支架、SL500型双滚筒采煤机、PF4/1132型刮板输送机、PF4/1332型转载机、WB1418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。
1.3.3回采巷道布置
回采巷道采用一般的U型布置方式，即一条区段运输平巷和一条区段回风平巷。本采区巷道采用沿空掘巷，相邻区段间仅留5m的小煤墙。煤炭采出率较传统的双巷布置大大提高。该采区开采单一煤层，煤层厚度为9.56m，且煤层硬度为f=2.3，属于中硬煤层，2个顺槽均采用矩形断面，锚网支护。
1.3.4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

50.3
25.12
井底车场

18
16
轨道大巷

18.31
16.25
运输大巷

12.6
14.4
综放工作面

17.1
17.4
轨道顺槽

12.6
14.4
运输顺槽

12.6
14.4
回风斜巷

12.6
14.4
回风大巷

14.7
14.5
风井

33.2
20.41

2 矿井通风系统设计
2.1选择矿井通风系统的基本要求
选择通风系统，要符合投产较快，出煤较多、安全可靠、技术经济指标合理等总原则。具体要求有：
1) 每个矿井特别是地震区、多雷区的矿井，至少要有两个通到地面的安全出口，各个出口之间的距离不得小于30m，新建和改建的矿井，如果采用中央并列式通风时，还要在井田边界附近设置安全出口。井下每一个水平到上一水平和每个采区至少都有两个出口，并与通到地面的安全出口相连通，通到地面的安全出口和两个水平之间的出口都必须有便于人行的设施(台阶和梯子间等)。
2) 进风井口要避免污风、尘土、炼焦气体，矸石燃烧气体等的侵入。进风井口距离产生烟尘、有害气体的地点不得小于500m；为防止进风井筒冬季结冰，需装设暖风设备；矿井的总回风道不得作为主要人行道；地面主要通风机和回风流的噪音都不得造成公害；进风井与出风井的设置地点必须地层稳定，施工地质条件比较简单，占地少，压煤少，而且要在当地历年来洪水位的最高标高以上(大中型和小型矿井分别超过当地百年和50年内最高水位)。
3) 箕斗井一般不应兼作进风井或出风井。如果井上、下装卸装置和井塔有完善的封闭措施，其漏风率不超过15％，并有可靠的降尘设施，箕斗井可以兼作出风井；若井筒中风速不超过6m/s，有可靠的降尘措施，保证粉尘浓度符合工业卫生标准，箕斗井可以兼作进风井。胶带斜井不得兼作出风井。如果胶带斜井中风速不超过4m/s，有可靠的降尘措施，粉尘浓度符合卫生标准，才可兼作进风井。
4) 所有矿井都要采用机械通风，主要通风机和分区主要通风机必须安装在地面。但有战备的特殊要求时，可以考虑装在井下。新设计矿井不宜在同一井口选用几台主要通风机联合运转。
5) 不宜把两个可以独立通风的矿井合并为一个通风系统。若有几个出风井，则自采区流到各个出风井的风流需保持独立；各工作面的回风在进入采区回风道之前、各采区的回风在进入回风水平之前都不能任意贯通，下水平的回风流和上水平的进风流必须严格隔开，在条件允许时，要尽量使总进风早分开，总回风晚汇合。
6) 采用多台分区主要通风机通风时，为了保持联合运转的稳定性，总进风道的断面不宜过小，尽可能减少公共风路的风阻。各分区主要通风机的回风流、中央主要通风机和每一翼主要通风机的回风流都必须严格隔开。
7) 要充分注意降低通风费用，为此，主要风道的断面不宜过小，并做到壁面光滑，以降低摩擦阻力，主要风道的拐弯要缓慢，断面的变化要均匀，以降低局部阻力；要尽可能使每个采区的产量均衡，阻力接近，使自然分配的风量基本上和按需要分配的风量一致；尽可能少用通风构筑物，同时也要重视降低基建费用。为此，要充分利用一切可用的直通地面的旧井巷，或利用上水平可用的旧巷道帮助下水平回风。
8) 要符合采区通风和掘进通风的若干要求，要满足防治瓦斯、火、尘、水和高温对矿井通风系统的要求，还要有利于深水平或后期通风系统的发展变化。
2.2 矿井通风方式选择
2.2.1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
两回风井位于井田边界的两翼，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：采区式通风方式
每一个分区域内均设置进风井及回风井，构成独立的通风系统，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
2.2.2 技术比较
表2-1 各种方案的技术比较表

使用条件
优点
缺点

中央并列式

煤层倾角大、埋藏深，但走向长度不大(≤4km)，瓦斯、自然发火都不严重，在此条件下，采用中央并列式是比较合理的
由于煤层倾角大，总回风石门长度小，开掘费小，两个井筒集中，便于开掘，开掘费也较少，便于贯通，建井期限较短，具有初期投资较少、出煤较快的优点。同时它的护井煤柱较小，且便于延深井简，为深部通风的准备工作提供有利条件。
风路较长，阻力较大，采空区的漏风较大，同时，由于产生的阻力较大，通风电力费较大，进风与出风两井筒之间的漏风较大，箕斗井回风时外部漏风较大等。

中央分列式
适用于煤层倾角较小，埋藏较浅，走向长度不大(≤4km) ，而且瓦斯，自然发火比较严重的新建矿井。
如果中央有两个井筒，以后在延深井筒、做深部通风的准备工作时，也就不会困难，这种方式由于多打一个直通地面的回风井，所以矿井的通风阻力较小，内部漏风小，这对于瓦斯，自然发火的管理工作是比较有利的，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都比较方便。
与中央并列式相比，这种通风方式的安全性要好，建井期限略长，有时初期投资稍大(多打一个出风井，少掘一条总回风石门)。

使用条件
优点
缺点

两翼对角式

适用于煤层走向较大(超过4km)、井型较大、煤层上部距地面较浅、瓦斯和自然发火严重的新建矿井。有些瓦斯等级不高，但煤层走向较长、产量较大的新矿井，也可采用这种通风方式。

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。
总回风石门长度长，开掘费高，两个井筒分散，不便于开掘，开掘费也较高，建井期限较长，具有初期投资较高、出煤慢。

分区对角式
煤层距地表浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘浅部的总回风道(因会穿出地面)，在此条件下，开采第一水平时，只能采用这种小风井(立井、斜井或平峒)分区通风的布置方式。

每个采区各有独立通风路线，互不影响，更有利于处理矿井事故，运送设备也方便。
工业场地分散，占地面积大，精通保护煤柱较多。
综上所述，根据该矿井的实际情况，全井田东西走向长8.9km，大于4km,井型较大，为高瓦斯特大型矿井，故通过技术比较，预选用两翼对角式和分区对角式。
2.2.3经济比较
由于两者耗费不同，故对二者进行经济比较：
表2-2 两种方案的经济比较表
井巷掘进费用
方案
项目
两翼对角式
分区对角式
工程项目
工程量
（m）
单价
（元/m）
费用
（万元）
工程量
（m）
单价
（元/m）
费用
（万元）
回风大巷
4400
6000
1320
0
0
0
回风井
2×440
55000
4840
4×440
55000
9680
合计（万元）
6160万元
9680万元
井巷维护费用
方案
项目
两翼对角式
分区对角式
工程项目
工程量
（m）
单价
（元/m）
费用
（万元）
工程量
（m）
单价
（元/m）
费用
（万元）
回风大巷
4400
180
79
0
0
0
回风井
2×440
120
11
4×440
120
22
合计（万元）
90万元
22万元
通风设备购置及维护费用
方案
项目
两翼对角式
分区对角式
通风设备购置费用
数量（台）
单价
（万元）
费用
（万元）
数量（台）
单价
（万元）
费用
（万元）
4
100
400
8
100
800
通风设施土建费用
数量（个）
单价
（万元）
费用
（万元）
数量（个）
单价
（万元）
费用
（万元）
2
50
100
4
50
200
通风设备维护费用
数量（台）
单价
（万元/年）
费用
（万元/元）
数量（台）
单价
（万元/年）
费用
（万元/年）
2
8
16
4
8
32
合计（万元）
516
1032
总计（万元）
6766
10734
综上所述，根据经济比较两翼对角式和分区对角式，该矿井选择两翼对角式通风方式。
2.3选择矿井主要通风机的工作方法
矿井主要通风机有压入式和抽出式两种工作方法，对两种工作方法进行技术比较，如下表所示。
表2-3 两种工作方法的技术比较表
通风方法
抽出式
压入式
井下压力状态及安全性
主要通风机使井下风流处于负压状态。一旦主要通风机因故停止运转，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
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，安全性较差
通风构筑物的管理
通风构筑物较少，通风管理工作较简单，漏风较少
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
进风量及风流的质量
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
能用一部分回风流把小窑塌陷区的有害气体带到地面。另外，如果能够严防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

两个相邻水平之间的过渡
抽出式通风不存在向深水平过渡时改变通风方法的问题。过渡期短，能够按照既定的采掘程序和起止期限进行生产，过渡时期通风系统和风量不会发生较大变化，过渡期限短，过渡简单
过渡到深水平抽出式通风时，有一定困难，因为过渡时期是新旧水平同时产生，战线较长，如果某环节因故出现问题，就不能按照既定的采掘程序和起止期限进行生产，使过渡时期通风系统和风量都发生较大的变化，想把压入式主要通风机直接变为抽出式主要通风机，比较困难，有时还须额外增掘一些井巷工程，使过渡期限拉得过长

通过上表的技术比较得出，该矿井适宜采用采用抽出式通风方法。由于矿井瓦斯等级定为高瓦斯矿井，当矿井主要通风机因故停止运转后，抽出式通风方法使井下处于负压状态，瓦斯涌出量减少，井下的安全性较好；通风设施少，管理简单，漏风量小；可以避免向深水平过渡时改变通风方法的问题，过渡工程量小，过渡期短。综上所述，该矿井宜选择抽出式通风。

3采区通风
对于高瓦斯矿井，回采工作面通风是控制瓦斯浓度的基本措施，通风系统必须稳定、可靠，以保证不间断地向工作面供给足够的风量，并在瓦斯涌出量较大条件下，具备解决工作面隅角区域瓦斯浓度超限问题的能力。
3.1采区通风系统
采区的通风方式分为两种，一种为轨道上山进风，运输上山回风；另一种为运输上山进风，轨道上山回风。现对二者进行技术比较：
表3-1 技术比较表

采区通风方式
优点
缺点
轨道上山进风
运输上山回风
不受煤尘、瓦斯污染和温度的影响。
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，不容易管理。
运输上山进风
轨道上山回风
输送机设备处于新鲜 风流中，安全性较好；只需在轨道上山的下部车场安装风门，风门数目较少，易于管理。
容易引起煤尘飞扬，使进风流的煤尘浓度增大；煤炭在运输过程中所涌出的瓦斯，可使进风流的瓦斯浓度增高，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。
通过以上技术比较，结合该矿的实际情况，本矿井-710m水平以上最大相对瓦斯涌出量为12.1m3/t，-710～900m水平最大相对瓦斯涌出量为16.54m3/t，属于高瓦斯矿井，根据《规程》规定：“高瓦斯矿井的每个采区，必须设置至少一个专用回风巷”，因此布置一个采区三条上山，分别为轨道上山、运输上山、回风上山，采用轨道上山进风，回风上山回风，运输上山供行人和维修使用。这种布置的优点是运输上山的风速较小，不致激起煤尘，也使轨道上山的风速不致太大。车辆通过方便，上山绞车房便于得到新鲜风流；进风流污染小，工作面环境好。

3.2工作面通风
3.2.1回采工作面通风方式的选择
工作面的通风方式因瓦斯涌出量、开采条件和开采技术而异，按工作面近、回风巷的数量和位置，分为以下几种：
表3-2 工作面通风方式对比表
通风方式
示意图
优缺点
U型

在区内后退式回采方式中，此通风方式具有风流系统简单，漏风小等优点但是风流路线长，变化大，工作面上隅角易积聚瓦斯，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，工作面通风能满足条件。
W型

减少了巷道的开掘和维护费用；风阻小，风量大，漏风量小，利于防火；便于回收安装维修采煤设备；当中间平巷进风且设运输机时，既保证了运输设备处于新鲜风流中，又保证了进、回风巷的总断面比较接近，故在近水平煤层的综采工作面中应用较广。
Z型

与前进式U型相比，巷道的采掘工程量较少；进、回风巷只需在一侧采空的条件下维护；采区内进、回风巷的总长度近似不变，有利于稳定风阻、改善通风。
Y型

采空区的瓦斯，通过巷旁支护流入回风平巷，较好地解决了回采工作面上隅角的瓦斯超限之患；工作面上、下端均处于进风流中，改善了作业环境；实行沿空留巷，可提高采区回收率。

3.2.2回采工作面风向选择
工作面的风向分为上行通风和下行通风，上行通风和下行通风是根据风流方向和煤层倾角的关系而言，利用下表进行对比：
表3-3工作面风向选择对比表
风向
优点
缺点
上行通风
(1) 瓦斯比空气轻，有一定的上浮力，其自然流动的方向和上行风流的方向一致利于带走瓦斯，在正常风速(大于0.5～0.8m/s)下，瓦斯分层流动和局部积聚的可能性较小。(2) 采用上行风时，工作面运输平巷中的运输设备位于新鲜风流中，安全性较好。(3) 工作面发生火灾时，采用上行风在起火地点发生瓦斯爆炸的可能性比下行风要小些。(4) 除浅矿井的夏季之外，采用上行风时，采区进风流和回风流之间产生的自然风压和机械风压的作用方向相同，对通风有利。
(1)上行风流方向与运煤方向相反，易引起煤尘飞扬，使采煤工作面进风流及工作面风流中的煤尘浓度增大。(2) 煤炭运输过程中放出的瓦斯进入工作面，使进风流和工作面风流瓦斯浓度升高，影响了工作面卫生条件。(3) 采用上行凤时，进风风流流经的路线较长，且上行风比下行风工作面的气温要高些。
下行通风
(1) 采煤工作面及其进风流中的煤尘、瓦斯浓度相对较小些。(2) 采煤工作面及其进风流中的空气被加热的程度较小。(3) 下行风流方向与瓦斯自然流向相反，不易出现瓦斯分层流动和局部积聚的现象。

(1) 运输设备在回风巷道中运转，安全性较差。 (2) 工作面一旦起火，产生的火风压和下行风工作面的机械风压作用方向相反，使工作面风量减少，瓦斯浓度升高，下行风在起火地点引起瓦斯爆炸的可能性比上行风要大些，灭火工作困难一些。 (3) 除浅矿井的夏季之外，采区进风流和回风流之间产生的自然风压和机械风压的作用方向相反，降低了矿井通风能力，而且一旦主要通风机停止运转，工作面的下行风流就有停风或反风(或逆转)的可能。
由于上行通风稍优于下行通风，且根据该矿的实际情况，确定回采工作面为上行通风。
3.3通风构筑物
为了保证井下各个用风地点得到所需风量，在通风系统中设置一些通风构筑物，用以控制风流的方向和流量，该矿井回采工作面所用的通风构筑物如下：
① 风桥：在进风与回风平面相遇的地点设置风桥，构成立体交叉风路，使进风与回风分开，互不相混。
② 密闭：在需要堵截风流和交通的巷道内，须设置密闭。
③ 风门：在人员和车辆可以通行、风流不能通过的巷道中，至少要建立两道风门，其间距要大于运输工具长度，以便一道风门开启时，另一道风门是关闭的。风门分为普通风门和自动风门。

4 掘进通风
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。而这种井巷只有一个出口，不能形成贯穿风流，故必须采用局部通风机、高压水气源或主要通风机产生的风压等手段向掘进工作面提供新鲜风流并排出污浊风流，这些方法称之为局部通风也称掘进通风。
4.1掘进通风方法的选择
掘进通风方法按通风动力形式不同可分为局部通风机通风、矿井全风压通风和引射器通风。
利用矿井全风压通风不需增设其它动力设备，直接利用矿井主要通风机造成的风压对掘进巷道和工作面进行通风。为了将新鲜风流引入工作面并排出污风，必须采用挡风墙、风幛和风筒等导风设施。虽然有安全可靠，管理方便等优点，但要求主要通风机能够提供足够的总风压。当总风压不能满足掘进通风的要求时，借助专门的动力设备对掘进巷道进行局部通风。局部动力设施主要有引射器和局部通风机。引射器通风具有设备简单、安全、水引射器有利于除尘和降温(水温低时)的优点。但产生的风压低，送风量小（20～200 m3/min)，效率低，费用高，只有在用水砂充填采煤法的矿井中，才可顺便使用水风扇引射器。因此，这里我们只对局部通风机通风方法进行详细介绍。局部通风机通风是矿井广泛采用的掘进通风方法，按其工作方式分为压入式、抽出式和混合式三种。
4.1.1 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。工作面爆破后，烟尘充满迎头形成炮烟抛掷区。风流由风筒射出后，按紊动射流的特性使炮烟被卷吸到射出的风流中，二者掺混共同向前移动。
风流从风筒出口到转向点的距离叫有效射程lj，风筒出口与工作面的距离不能超过有效射程，否则会在工作面附近出现烟流停滞区。压入式风筒出口到工作面的距离lp约为：
lp ≤ lj ＝(4～5)，m（S——掘进巷道净断面积，m2) ——（4-1）

图4-1压入式通风图
4.1.2 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，污风通过铁风筒由局部通风机排出。这种通风方式在风筒吸口附近形成一股流入风筒的风
流，离风筒越远风速越小，只能在一定距离以内有吸入炮烟的作用，这段距离称为有效吸程ls。在有效吸程以外的炮烟处于停滞状态。因此，抽出式风筒口离工作面的距离le应小于有效吸程：
le ≤ ls ＝1.5S，m ——（4-2）

图4-2 抽出式通风图
4.1.3 混合式通风
混合式通风的布置如图所示。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40～50米左右。
抽出式风筒吸风口应超压入式局部通风机10米以上，同时其风筒吸风口距工作面的距离应大于炮烟抛掷长度，一般为30米左右。

图4-3 混合式通风图
基于以上分析，混合式通风巷道作业环境好，通风效果好，但使用设备多管理不方便，是大断面长距离岩巷掘进通风的较好方式。而回采工作面属于普通断面，短距离岩巷掘进，因此本设计只考虑压入式和抽出式两种方式。
4.1.4 压入式通风与抽出式通风优缺点比较
（1）压入式通风时，局部通风机及其附属电气设备均布置在新鲜风流中，污风不通过局部通风机，安全性好；而抽出式通风时，含瓦斯的污风通过局部通风机，若局部通风机防爆性能出现问题，则非常危险。
（2）压入式通风风筒出口风速和有效射程均较大，可防止瓦斯层状积聚，且因风速较大而提高了散热效果；而抽出式通风有效吸程小，掘进施工中难以保证风筒吸入口到工作面的距离在有效吸程之内。与压入式通风相比，抽出式风量小，工作面排除污风所需时间长、速度慢。
（3）压入式通风时，将掘进巷道涌出的瓦斯排向远离工作面方向；而抽出式通风时，巷道避免涌出的瓦斯随风流流向工作面，安全性差。
（4）抽出式通风时，新鲜风流沿巷道进入工作面，整个井巷空气清新，劳动环境好；而压入式通风时，污风沿巷道缓慢排出，当掘进巷道越长、排污风速越慢，受污染时间就越久。这种情况在大断面长距离巷道掘进中尤为突出。
（5）压入式通风可用柔性风筒，其成本低、重量轻，便于运输；而抽出式通风的风筒承受负压作用，必须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒，成本高，重量大，运输不便。
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。考虑到该矿的瓦斯浓度，掘进条件和粉尘等因素，本矿适宜采用压入式通风方式。
4.2 掘进工作面风量的计算
①按瓦斯涌出量计算
Qbi=100×qbi×Kbi× （1-KC） ———— （4-3）
Qbi——掘进工作面回风流实际作序风量，m ³／min
qbi——掘进工作面回风巷风流中瓦斯的平均绝对涌出量，m ³／min
Kbi——掘进瓦斯涌出量不均衡通风系数，一般可取1.5~2.0，该矿为高瓦斯矿井，取1.5.
KC——矿井瓦斯抽放率，取80%.
由于该矿瓦斯相对涌出量为12.1 m³ /t，考虑到掘进过程中围岩中瓦斯的涌出，故假设一个掘进工作面的回风巷风流中瓦斯平均绝对涌出量
qci=10%×500×104×12.1m³ /t÷330÷24÷60=12.73 m ³／min
Qci=100×12.73×1.5×（1-80%）=383 m ³／min
②同时作业人数计算实际所需风量Qci。
按每人供风≥4 m ³／min：
Qbi≥4×N —— （4-4）
N——掘进工作面同时工作的最多人数
带入数据得Qbi≥ 4×20=80 m ³／min
④ 炸药量计算所需风量
1kg炸药供风量≥25m3/min;
Qbi≥25×Nt ————（4-5）
Nt——掘进工作面一次爆破的最大炸药量
带入数据得 Qbi≥25×6.5=163 m ³／min
由以上三种方法计算的掘进巷道所需风量最大值为：
Qb=383

④按风速进行验算
按最低风速验算，掘进工作面的最低风量Qai。
Qci=15×Sci ————（4-6）
Qci =15×12.6=189 m ³／min
Sci——第i个掘进工作面的平均断面积，为17.1m²。
按最高风速验算，掘进工作面的最高风量Qci。
Qci=240×Sci ————（4-7）
Qci =240×12.6=3024 m ³／min
所以经验算，掘进工作面的风量满足要求。
4.3 掘进通风设备的选择
4.3.1 风筒的选择
风筒的选择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风筒直径主要取决于送风量和送风距离。送风量大，距离长，风筒直径应大一些，以降低风阻，减少漏风，节约通风电耗。此外，还应考虑巷道断面的大小，使风筒不致影响运输和行人安全。
风筒按其材料力学性质可分为刚性和柔性两种。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。
柔性风筒是应用更为广泛的一种风筒，通常用胶布、橡胶、塑料制成，其最大优点是轻便、可伸缩、拆装搬运和悬吊方便，但仅适用于压入式通风方法。本n设计掘进工作面采用压入式局部通风方法，故选用柔性风筒。考虑到本设计的掘进距离较长，为经济起见，故选择胶布风筒。风筒的规格参数如下表所示：
表4-1 风筒规格参数表
风筒类型
风筒直径
（mm）
接头方法
节长
（m）
壁厚
（mm）
风筒质量
（kg/m）
胶布风筒
1000
双反边
30
1.2
3.2

（1） 风筒风阻
风筒的风阻可按下式计算：
——（4-8）
各个参数含义见书115页，抄的时候记得抄上

带入数据得风筒的风阻

（2）风筒的漏风
柔性风筒的漏风率风风量备用系数ψ值可用下式计算：
——（4-9）
式中：
ψ—柔性风筒的漏风风量备用系数；
Qf—局部通风机的供风量，m3/min；
Q0—风筒末端的风量，m3/min；
P—风筒100m长度的漏风率，%,百米漏风率可从表4.2中查取；
L—风筒总长度，m。
表4-2 柔性风筒百米漏风率p
风筒接头类型
风筒100m漏风率p/