教學(xué)模塊Ⅳ礦井通風(fēng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì)4.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，其設(shè)計(jì)合理與否對(duì)全礦井的安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益具有長期而重要的影響。4.1.1擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)是向礦井各作業(yè)地點(diǎn)供給新鮮空氣、排出污濁空氣的進(jìn)、回井的布置方式(分為抽出式，壓入式和壓抽聯(lián)合式等三種)，主要通風(fēng)機(jī)的工作方式，通風(fēng)網(wǎng)路(參看前述有關(guān)章節(jié))和風(fēng)流控制構(gòu)筑物的總稱。4.1.1.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的類型及其適用條件按進(jìn)、回風(fēng)井在井田內(nèi)的位置不同，通風(fēng)系統(tǒng)可分為中央工、對(duì)角式、區(qū)域式及混合式。(一)中央式進(jìn)、回風(fēng)井均位于井田走向中央。根據(jù)進(jìn)、回風(fēng)井的相對(duì)位置，又分為中央并列式和中央邊界式(中央分列式)。1.中央并列式進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井大致并列在井田走向的中央，兩井底可以開掘到第一水平，也可將回風(fēng)井只掘至回風(fēng)水平。2.中央邊界式(中央分列式)進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向的中央，回風(fēng)井大致位于井田淺部邊界沿走向中央。在傾斜方向上兩井相隔一段距離，回風(fēng)井的井底高于進(jìn)風(fēng)井的井底。(二)對(duì)角式1.兩翼對(duì)角式在地形條件許可時(shí)，進(jìn)風(fēng)井和出風(fēng)井大致并列在井田走向的中央，兩個(gè)回風(fēng)井位于井田邊界的兩翼(沿傾斜方向的淺部)，稱為兩翼對(duì)角式。如果只有一個(gè)回風(fēng)井，且進(jìn)、回風(fēng)分別位于井田的兩翼稱為單翼對(duì)角式。2.分區(qū)對(duì)角式進(jìn)風(fēng)井位于井田走向的中央，在各采區(qū)開掘一個(gè)回風(fēng)井，無總回風(fēng)巷。如圖8—2—1(d)所示。（三）區(qū)域式在井田的每一個(gè)生產(chǎn)區(qū)域開鑿進(jìn)、回風(fēng)井分別構(gòu)成獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。如圖8—2—1(e)所示。（四）混合式。由上述諸種方式混合組成。例如，中央并列式與兩翼對(duì)角式，中央并列與兩翼對(duì)角混合式等等。4.1.1.2各類型礦井通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)及其適用條件各類型礦井通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)及其適用條件見表8—2—1。表8—2—1各類型礦井通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)及其適用條件通風(fēng)方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件中央并列式進(jìn)回風(fēng)均布置在中央工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)，地面建筑和供電集中，建井期限較短，便于貫通，初期投資少，出煤快，護(hù)井煤柱較小，反風(fēng)容易，便于管理風(fēng)流在井下的流動(dòng)路線為折返式，風(fēng)流路線長、阻力大、漏風(fēng)大。工業(yè)廣場(chǎng)受主要通風(fēng)機(jī)噪聲的影響和回風(fēng)流的污染適用于煤層傾大、埋藏深、井田走向長度小4km、瓦斯與自然發(fā)火都不嚴(yán)重的礦井中央邊界式通風(fēng)阻力較小，內(nèi)部漏風(fēng)較少。工業(yè)廣場(chǎng)不受主要通風(fēng)機(jī)噪聲的影響和回風(fēng)流的污染風(fēng)流在井下的流動(dòng)路線為折返式，風(fēng)流路線長、阻力大適用于煤層傾角小埋藏淺、井田走向長度不大、瓦斯與自然發(fā)火比較嚴(yán)重的礦井兩翼對(duì)角式風(fēng)流在井下的流動(dòng)路線為直向式，風(fēng)流路線短、阻力小、漏風(fēng)少。安全出口多，抗災(zāi)能力強(qiáng)。便于風(fēng)量調(diào)節(jié)，礦井風(fēng)壓比較穩(wěn)定。工業(yè)廣場(chǎng)不受主要通風(fēng)機(jī)噪聲的影響和回風(fēng)流的污染井筒安全煤柱壓煤較多。初期投資大，投產(chǎn)較晚適用于煤層走向大4km，瓦斯與自然發(fā)火嚴(yán)重的礦井，或低瓦斯礦井煤層走向較長，產(chǎn)量較大的礦井分區(qū)對(duì)角式每個(gè)采區(qū)均有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，便于風(fēng)量調(diào)節(jié)，安全出口多，抗災(zāi)能力強(qiáng)，初期投資少，出煤快占用設(shè)備多，管理分散，礦井反風(fēng)困難煤層埋藏淺，或因地表高低起伏較大，無法開掘總回風(fēng)巷4.1.1.3主要通風(fēng)機(jī)的工作方式與安裝地點(diǎn)主要通風(fēng)機(jī)的工作方式有抽出式、壓入式、壓抽混合式三種。1.抽出式主要通風(fēng)機(jī)安裝在回風(fēng)井口，在抽出式主要通風(fēng)機(jī)的作用下，整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ呢?fù)壓狀態(tài)。當(dāng)一旦主扇因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下風(fēng)流的壓力提高，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全，壓入式主扇使井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)，當(dāng)主扇停轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加。2.壓入式主要通風(fēng)機(jī)安設(shè)在入風(fēng)井口，在壓入式主要通風(fēng)機(jī)作用下，整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在高于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱恼龎籂顟B(tài)。在冒落裂隙通達(dá)地面時(shí)，壓入式通風(fēng)礦井采區(qū)的有害氣體通過塌陷區(qū)向外漏出。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下風(fēng)流的壓力降低。采用壓入式通風(fēng)時(shí)，須在礦井總進(jìn)風(fēng)路線上設(shè)置若干通風(fēng)構(gòu)筑物，使通風(fēng)管理困難，且漏風(fēng)較大，用抽出式通風(fēng)，就沒有這種缺點(diǎn)。。3.壓抽混合式在入風(fēng)井口設(shè)一風(fēng)機(jī)做壓入式工作，回風(fēng)井口設(shè)一風(fēng)機(jī)做抽出式工作。通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)部分處于正壓，回風(fēng)部分處于負(fù)壓，工作面大致處于中間，其正壓或負(fù)壓均不大，采空區(qū)通連地表的漏風(fēng)因而較小。其缺點(diǎn)是使用的通風(fēng)機(jī)設(shè)備多，管理復(fù)雜。綜上所述，一般地說，在地面小窯塌陷區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重、開采第一水平和低沼氣礦井等條件下，采用壓入式通風(fēng)是比較合適的，否則，就不宜采用壓入式通風(fēng)。所以，抽出式通風(fēng)仍然是當(dāng)前基本的工作方法。4.1.1.4礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇礦井通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、表土層厚度、井田面積、地溫、礦井瓦斯涌出量、煤層自燃傾向性等條件，在確保礦井安全、兼顧中、后期生產(chǎn)需要的前提下，通過對(duì)多個(gè)可行的礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。礦井通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的抗災(zāi)能力，當(dāng)井下一旦發(fā)生災(zāi)害性事故后所選擇的通風(fēng)系統(tǒng)能將災(zāi)害控制在最小范圍，并能迅速恢復(fù)正常生產(chǎn)。中央式通風(fēng)系統(tǒng)具有井巷工程量少、初期投資省的優(yōu)點(diǎn)。因此，礦井初期宜優(yōu)先采用。有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的礦井、高瓦斯礦井、煤層易自燃的礦井及有熱害的礦井，應(yīng)采用對(duì)角式或分區(qū)對(duì)角式通風(fēng)，當(dāng)井田面積較大時(shí)，初期可采用中央式通風(fēng)，逐步過渡為對(duì)角式或分區(qū)對(duì)角式。礦井通風(fēng)方法一般采用抽出式。當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜、露頭發(fā)育老窯多、采用多風(fēng)井通風(fēng)有利時(shí)，可采用壓入式通風(fēng)。國內(nèi)曾經(jīng)或現(xiàn)在仍在采用壓入式通風(fēng)的局礦有攀枝花、平頂山、鶴崗、興安臺(tái)等。其中平頂山一礦、五礦、七礦、鶴崗新一礦等為高瓦斯礦井，平頂山五礦、七礦已轉(zhuǎn)入第二水平生產(chǎn)?？蒲胁块T曾對(duì)攀枝花花山礦(低瓦斯礦井)、鶴崗新一礦、平頂山一礦等做過主要通風(fēng)機(jī)停風(fēng)后觀測(cè)井下瓦斯涌出規(guī)律的試驗(yàn)，將取得的上萬個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究分析，結(jié)論為：1.壓入式通風(fēng)的礦井，主要通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，井下瓦斯不會(huì)大量涌出；2.從煤壁和采空區(qū)涌出的瓦斯，都與礦井通風(fēng)的相對(duì)壓力變化無明顯關(guān)系；3.“抽”與“壓”兩種通風(fēng)方法在停風(fēng)后的同一地點(diǎn)，瓦斯絕對(duì)涌出量幾乎相等。壓入式通風(fēng)能否用于第二水平，取決于礦井管理上是否方便以及開拓系統(tǒng)的變異情況。鑒于壓入式通風(fēng)在生產(chǎn)礦井中實(shí)際應(yīng)用情況及試驗(yàn)結(jié)論，故對(duì)壓入式通風(fēng)是否適用于高瓦斯礦井不予明確規(guī)定，設(shè)計(jì)選擇通風(fēng)方法時(shí)，可根據(jù)礦井的具體條件通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。4.1.2礦井總風(fēng)量計(jì)算與分配煤井總風(fēng)量是井下各個(gè)工作地點(diǎn)的有效風(fēng)量和各條風(fēng)路上的漏風(fēng)量的總和。4.1.2.1礦井風(fēng)量計(jì)算原則礦井需風(fēng)量，按下列要求分別計(jì)算，并采取其中最大值。1.按井下同時(shí)工作最多人數(shù)計(jì)算，每人每分鐘供給風(fēng)量不得少于4m32.按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他實(shí)際需要風(fēng)量的總和進(jìn)行計(jì)算。4.1.2.2礦井總需風(fēng)量的計(jì)算1．礦井總風(fēng)量的計(jì)算礦井總需風(fēng)量的計(jì)算按第六章第二節(jié)進(jìn)行計(jì)算。2.配風(fēng)的原則和方法根據(jù)實(shí)際需要由里往外配風(fēng)。即先定井下各個(gè)工作地點(diǎn)(如采掘工作面、火藥庫、充電峒室、……等)所需的有效風(fēng)量(詳見第六章第二節(jié))，逆風(fēng)流方向加上各風(fēng)路上允許的漏風(fēng)量，確定各風(fēng)路上的風(fēng)量和礦井的總進(jìn)風(fēng)量，再適當(dāng)加上因體積膨脹的風(fēng)量（這項(xiàng)風(fēng)量約為總進(jìn)風(fēng)量的5％)，得出礦井的總回風(fēng)量，最后加上抽出式主扇井口和附屬裝置的允許漏風(fēng)量(即礦井外部漏風(fēng)量)，得出通過主扇的總風(fēng)量。對(duì)于壓入式通風(fēng)的礦井，則在所確定的礦井總進(jìn)風(fēng)量中加上礦井外部漏風(fēng)量，得出通過壓入式主扇的總風(fēng)量。3．配風(fēng)的依據(jù)所配給的風(fēng)量必須符合《規(guī)程》中下列有關(guān)規(guī)定：關(guān)于氧氣、沼氣、二氧化碳和其它有毒有害氣體安全濃度的規(guī)定，關(guān)于最高風(fēng)速和最低風(fēng)速的規(guī)定(詳見表8—3－1)，關(guān)于采掘工作面和機(jī)電峒室最高溫度的規(guī)定，關(guān)于冷空氣預(yù)熱的規(guī)定，以及關(guān)于空氣中粉塵安全濃度的規(guī)定等。表8—3－1井巷名稱允許風(fēng)速最低最高無提升設(shè)備的風(fēng)井和風(fēng)硐專為升降物料的井筒風(fēng)橋升降人員和物料的井筒主要進(jìn)、回風(fēng)道架線電機(jī)車巷道運(yùn)輸機(jī)巷道、采區(qū)進(jìn)、回風(fēng)道回采工作面、掘進(jìn)中的煤巷和半煤巖巷掘進(jìn)中的巖巷其它人行巷道1.2－－－－－0.250.250.150.15151210888644－沿途漏風(fēng)，特別是風(fēng)流短路，對(duì)通風(fēng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性有較大影響，應(yīng)該盡量減少。在估計(jì)沿途漏風(fēng)量時(shí)，可以參考表8—3－2所列的數(shù)值。實(shí)際的漏風(fēng)率超過表列數(shù)值時(shí)，應(yīng)該采取有效的防止漏風(fēng)措施，并加強(qiáng)管理。在裝有局扇的巷道內(nèi)，巷道內(nèi)的風(fēng)量應(yīng)不小于局扇風(fēng)量的1．43倍計(jì)算。表8—3－2漏風(fēng)地點(diǎn)允許的漏風(fēng)率(％)無提升設(shè)備的抽出式風(fēng)井有提升設(shè)備的抽出式風(fēng)井無提升設(shè)備的壓人式風(fēng)井有提升設(shè)備的壓人式風(fēng)井風(fēng)門風(fēng)橋風(fēng)墻采區(qū)內(nèi)510101521基本不漏5~50在串聯(lián)摻新的風(fēng)量中，應(yīng)使其中的沼氣濃度不超過0.5％，二氧化碳的濃度不超過0.5％，而且其它有害氣體不超過安全濃度。(詳見第一章的表)?？傊?，由于生產(chǎn)礦井的配風(fēng)依據(jù)都是可以通過實(shí)測(cè)確定的，故生產(chǎn)礦井的配風(fēng)工作，有條件時(shí)，要參照鄰近生產(chǎn)礦井的通風(fēng)資料，按生產(chǎn)礦井的風(fēng)量計(jì)算方法細(xì)致進(jìn)行；否則只能采用由外往里的計(jì)算方法，即先計(jì)算礦井的總風(fēng)量，然后大致分配到各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)。4.1.2.3風(fēng)量分配須在算得的礦井總風(fēng)量中，減去獨(dú)立回風(fēng)的掘進(jìn)風(fēng)量和峒室風(fēng)量，再按以下原則對(duì)剩余的風(fēng)量，進(jìn)行大致的分配：各個(gè)回采工作面的風(fēng)量，按照與產(chǎn)量成正比的原則進(jìn)行分配，各個(gè)備用工作面的風(fēng)量，按照它在生產(chǎn)時(shí)所需風(fēng)量的一半進(jìn)行分配。通過以上風(fēng)量分配的計(jì)算，把分配給井下各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)與它們的進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)路線上的各個(gè)風(fēng)量(包括必要時(shí)用第五章所述方法算出局部地區(qū)的自然分配風(fēng)量)初步確定，然后按照風(fēng)速極限進(jìn)行驗(yàn)算，即用各處的斷面積分別去除分配該處的風(fēng)量，所得出的風(fēng)速，須符合《規(guī)程》的規(guī)定(見8—3－1)。經(jīng)過驗(yàn)算后，如能符合風(fēng)速的要求，就最后確定礦井總風(fēng)量(不包括礦井的外部漏風(fēng)量)和井下各處的風(fēng)量。否則，就要進(jìn)行個(gè)別調(diào)整。4.1.3計(jì)算礦井通風(fēng)總阻力礦井通風(fēng)總阻力是指風(fēng)流由進(jìn)風(fēng)井口起，到回風(fēng)井口止，沿一條通路(風(fēng)流路線)各個(gè)分支的摩擦阻力和局部阻力的總和，簡(jiǎn)稱礦井總阻力，用Am表示。在礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最小時(shí)稱通風(fēng)容易時(shí)期，通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最大時(shí)稱為通風(fēng)困難時(shí)期。礦井通風(fēng)總阻力是選擇礦井主扇的重要因素之一所以，在選擇礦井主扇之前，必須首先計(jì)算井巷通風(fēng)總阻力。4.1.3.1計(jì)算的原則1．礦井通風(fēng)的總阻力，不應(yīng)超過2940Pa。2．如果礦井的服務(wù)年限不長(10～20a)，選擇達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量后通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個(gè)時(shí)期通風(fēng)阻力最大的風(fēng)路，沿著這兩條風(fēng)路，按照采掘工作面及硐室的需要分配風(fēng)量，再由各段風(fēng)路的阻力分別計(jì)算各段井巷的通風(fēng)阻力，然后累加起來，便得出這兩個(gè)時(shí)期的井巷通風(fēng)總阻力據(jù)此，所選用的主扇既能滿足通風(fēng)困難時(shí)的要求，又能做到在通風(fēng)容易時(shí)使用合理，其它時(shí)期就無須計(jì)算，如礦井服務(wù)年限較長(30～50a)，則只計(jì)算頭15～25a左右通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個(gè)時(shí)期。對(duì)于通風(fēng)容易和困難時(shí)期，首先要分別畫出通風(fēng)系統(tǒng)圖。對(duì)于小礦，則只計(jì)算服務(wù)年限內(nèi)的通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)總阻力，不必分兩個(gè)時(shí)期。3．為便于計(jì)算和查驗(yàn)，可用表8—4－1的格式，沿著通風(fēng)容易和困難時(shí)期的風(fēng)流路線，依次計(jì)算各段摩擦阻力hfi，然后分別累計(jì)得出容易和困難時(shí)期的總摩擦阻力hfe和hfd，再乘以l.1(擴(kuò)建礦井乘以1.15)后，得兩個(gè)時(shí)期的礦井總阻力。通風(fēng)容易時(shí)期總阻力hme＝(1.1～1.15)hfe(8—4－1)通風(fēng)困難時(shí)期總阻力hmd＝(1.1～1.15)hfd(8—4－2)式(8—4－1)和式(8—4－2)中hf按下式計(jì)算：(8—4－3)(8—4－4)表8—4－1時(shí)期節(jié)點(diǎn)序號(hào)巷道名稱支護(hù)形式α(N·S2/m4)L(m)U(m)S(m2)S3(m6)R(N·S2/m8)Q(m3/s)Q2(m6/s2)Hfi(Pa)V(m/s)容易時(shí)期困難時(shí)期4)要先分析整個(gè)通風(fēng)網(wǎng)路中，自然分配風(fēng)量和按需分配風(fēng)量的區(qū)段，分別按這兩種分配風(fēng)量的方法(詳見第五章與第八章)計(jì)算各區(qū)段的通風(fēng)阻力。4.1.4選擇礦井通風(fēng)設(shè)備礦井通風(fēng)設(shè)備是指主扇和電動(dòng)機(jī)。須先選擇主扇，然后選擇電動(dòng)機(jī)。4.1.4.1對(duì)礦井主要通風(fēng)設(shè)備的要求根據(jù)礦井的瓦斯等級(jí)，規(guī)定主要通風(fēng)設(shè)備應(yīng)符合以下要求：(1)礦井必須裝設(shè)兩套同等能力的主扇，其中一套做備用，備用的要求在10min內(nèi)能啟動(dòng)。(2)礦井的主扇房應(yīng)有兩個(gè)直接由變電所饋出的供電路線，線路上不應(yīng)分接任何負(fù)荷。(3)通風(fēng)機(jī)能力應(yīng)留有一定的余量，主扇和電動(dòng)機(jī)的機(jī)座必須堅(jiān)固耐用，要設(shè)置在不受采動(dòng)影響的穩(wěn)定地層上。(4)進(jìn)、出風(fēng)井井口的高差在150m以上，或進(jìn)、出風(fēng)井井口標(biāo)高相同，但井深400m以上時(shí)，宜計(jì)算礦井的自然風(fēng)壓。4.1.4.2選擇主扇通風(fēng)用通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線來選擇，要先確定通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個(gè)時(shí)期主扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工況點(diǎn)，就要用以下方法分別算出兩個(gè)時(shí)期主扇的風(fēng)壓。1．計(jì)算主扇風(fēng)量Q由于外部漏風(fēng)(即井口防爆門及主扇附近的反風(fēng)門等處的漏風(fēng))，風(fēng)機(jī)風(fēng)量Qf大于礦井風(fēng)量Q。Qf＝kQm(8—5—1)式中Qf—主扇的工作風(fēng)量，m3/s；Qm—礦井需風(fēng)量，m3/s；k—漏風(fēng)損失系數(shù)，風(fēng)井不做提升用時(shí)取1.1；箕斗井兼做回風(fēng)用時(shí)取1.15；回風(fēng)并兼做升降人員時(shí)取1.2。2．計(jì)算主扇風(fēng)壓主扇全壓Htd和礦井自然風(fēng)壓HN共同作用克服礦井通風(fēng)系統(tǒng)的總阻力hm、主扇附屬裝置(風(fēng)硐和擴(kuò)散器)的阻力hd及擴(kuò)散器出口動(dòng)能損失人hvd。當(dāng)自然風(fēng)壓與主扇風(fēng)壓作用相同時(shí)取“一”；自然風(fēng)壓與主扇負(fù)壓作用反向時(shí)取“＋”。根據(jù)提供的主扇性能曲線，求出主扇風(fēng)壓。Hfd＝hm＋hd＋hvd土HN(8—5—2)通常離心式主扇提供的大多是全壓曲線，而軸流式主扇提供的大多是靜壓曲線。因此，對(duì)抽出式通風(fēng)礦井：當(dāng)采用離心式主扇時(shí)容易和困難兩個(gè)時(shí)期的全壓分別為：Hfdmin＝hm＋hd＋hvd—HN(8—5—3)Hfdmax＝hm＋hd＋hvd＋HN(8—5—4)當(dāng)采用軸流式主扇時(shí)容易和困難兩個(gè)時(shí)期的全壓分別為：Hsdmin＝hm＋hd—HN(8—5—5)Hsddmax＝hm＋hd＋HN(8—5—6)通風(fēng)容易時(shí)期為使自然風(fēng)壓與主扇風(fēng)壓作用相同時(shí)，主扇有較高的效率，故從通風(fēng)系統(tǒng)阻力中減去自然風(fēng)壓；通風(fēng)困難時(shí)期，為使自然風(fēng)壓與主扇風(fēng)壓作用反向時(shí)，主扇能力滿足，故通風(fēng)系統(tǒng)阻力中加上自然風(fēng)壓。對(duì)于壓人式通風(fēng)礦井，式(8—5—3)及(8—5—4)中的hvd應(yīng)改為出風(fēng)井的出口動(dòng)壓，Hd則為風(fēng)硐的阻力。3．初選主扇根據(jù)以上計(jì)算的Qf、Hsdmin(或Hfdmin)和Qf、Hsdmax(或Hfdmax)兩組數(shù)據(jù)，在主扇的個(gè)體特性曲線上選擇合適的主扇。判別是否合適，要看上面兩組數(shù)據(jù)所構(gòu)成的兩個(gè)時(shí)期的工作點(diǎn)，是否都落在通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線上的全理工作范圍內(nèi)。4．求主扇的實(shí)際工況點(diǎn)因?yàn)楦鶕?jù)Qf、Hsdmin(或Hfdmin)和Qf、Hsdmax(或Hfdmax)兩組數(shù)據(jù)確定的工況點(diǎn)，即設(shè)計(jì)工況點(diǎn)不一定恰好在所選擇通風(fēng)機(jī)的特性曲線上，必須根據(jù)主扇的工作阻力，確定其實(shí)際工況點(diǎn)。1)計(jì)算主扇的工作風(fēng)阻用靜壓特性曲線時(shí)：(8—5—7)(8—5—8)用全壓特性曲線時(shí)：(8—5—9)(8—5—10)2)確定主扇的實(shí)際工況點(diǎn)在通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線圖中做主扇工作風(fēng)阻曲線，與風(fēng)壓曲線的交點(diǎn)即為實(shí)際工況點(diǎn)。5．確定主扇的型號(hào)和轉(zhuǎn)速根據(jù)各臺(tái)主扇的工況參數(shù)對(duì)初選的主扇進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和安全性比較，最后確定滿足礦井通風(fēng)要求，技術(shù)先進(jìn)、效率高和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低的主扇的型號(hào)和轉(zhuǎn)速。6．電動(dòng)機(jī)選擇(1)根據(jù)通風(fēng)容易及困難兩個(gè)時(shí)期的輸入功率，分別計(jì)算電動(dòng)機(jī)輸出功率。(8—5—11)(8—5—12)式中—分別為主扇全壓效率和靜壓效率；Nmin、Nmax—分別為通風(fēng)容易及困難兩個(gè)時(shí)期電動(dòng)機(jī)的輸出功率，kW。(2)電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù)及種類如果選用異步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)Nmin和Nmax相差不大時(shí)，即Nmin≥0.6Nmax時(shí)，可在兩個(gè)時(shí)期同選一臺(tái)較大功率的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)輸入功率為(8—5—13)當(dāng)Nmin<0.6Nma時(shí)，則通風(fēng)容易時(shí)期用功率較小的電動(dòng)機(jī)，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候再換功率較大的電動(dòng)機(jī)，通風(fēng)容易時(shí)期電動(dòng)機(jī)的輸出功率習(xí)慣用比例中項(xiàng)式計(jì)算，即：初期(8—5—14)后期按式(8—5—13)計(jì)算。式中Ke—電動(dòng)機(jī)容量備用系數(shù)，Ke＝1.1~1.2。離心式主扇取1.15；軸流式主扇，取1.10；—電動(dòng)機(jī)效率，Ve＝0.9～0.94(大型電機(jī)取較高值)；ηtr—傳動(dòng)效率，電動(dòng)機(jī)與主扇直聯(lián)時(shí)取1；皮帶傳動(dòng)時(shí)取0.95。對(duì)于功率在400~500kW以上的主扇，宜選用同步電動(dòng)機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可用來改善電網(wǎng)功率因數(shù)，使礦井經(jīng)濟(jì)用電；缺點(diǎn)是這種電動(dòng)機(jī)的購置和安裝費(fèi)較高。4.1.5概算礦井通風(fēng)費(fèi)用一般是計(jì)算每噸煤的通風(fēng)費(fèi)用，即所謂噸煤通風(fēng)成本。噸煤通風(fēng)成本是通風(fēng)設(shè)計(jì)和管理的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。4.1.5.1每噸煤的通風(fēng)電費(fèi)(W)噸煤的通風(fēng)電費(fèi)為主扇年耗電費(fèi)及井下輔助主扇、局部主扇電費(fèi)之和除以年產(chǎn)量，可用如下公式計(jì)算：W＝(E十Eh)XD/T，元／t式中E—主扇年耗電量，設(shè)計(jì)中用下式概算：1．通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期共選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)(8-6-1)2．當(dāng)通風(fēng)容易和困難兩個(gè)時(shí)期分別選兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)(8-6-2)式中D—電價(jià)，元/kW?h；T—礦井年產(chǎn)量，t；Eh—局部主扇和輔助主扇的年耗電量；—變壓器效率，可取0.95；—電線輸電效率，一般取0.95。4.1.5.2噸煤通風(fēng)成本除上述每噸煤的通風(fēng)電力費(fèi)用外，還要統(tǒng)計(jì)一年的下列費(fèi)用，然后折算出噸煤費(fèi)用。1．通風(fēng)設(shè)備折舊率和維修費(fèi)。折舊費(fèi)一般是用通風(fēng)設(shè)備的服務(wù)年限去除購置費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)和安裝費(fèi)的總和。2．專為通風(fēng)服務(wù)的井巷折舊費(fèi)和維修費(fèi)。這項(xiàng)折舊費(fèi)是用這些井巷的服務(wù)年限去除建設(shè)費(fèi)。3．材料消耗費(fèi)用。包括各種通風(fēng)構(gòu)筑物的材料費(fèi)，主扇和電動(dòng)機(jī)潤滑油料費(fèi)，防塵等設(shè)施費(fèi)用。4．通風(fēng)儀表的購置費(fèi)和維修費(fèi)用。5．通風(fēng)器材（掘進(jìn)通風(fēng)和通風(fēng)構(gòu)筑物用的器材）的購置費(fèi)和維修費(fèi)。6．通風(fēng)工作人員工資費(fèi)用。以上六項(xiàng)的噸煤費(fèi)用加上噸煤通風(fēng)電力費(fèi)就是噸煤通風(fēng)成本。4.2礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)內(nèi)容與優(yōu)化礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)是整個(gè)礦井設(shè)計(jì)內(nèi)容的重要組成部分，生產(chǎn)礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)，涉及范圍較廣，例如增設(shè)新采區(qū)、開拓新水平、改變主要通風(fēng)機(jī)的工作方法，改變礦井的通風(fēng)系統(tǒng)、擴(kuò)大礦井通風(fēng)能力等，都要進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)。因此，必須周密考慮，精心設(shè)計(jì)，力求實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。4.2.1生產(chǎn)礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和要求礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是建立一個(gè)安全可靠、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)。礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)分為新建與改建或擴(kuò)建礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)。對(duì)于新建礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)，既要考慮當(dāng)前的需要，又要考慮長遠(yuǎn)發(fā)展的可能。對(duì)于改建或擴(kuò)建礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)，必須對(duì)礦井原有的生產(chǎn)與通風(fēng)情況做出詳細(xì)的調(diào)查，分析通風(fēng)存在的問題，考慮礦井生產(chǎn)的特點(diǎn)和發(fā)展規(guī)劃，充分利用原有的井巷與通風(fēng)設(shè)備，在原有基礎(chǔ)上提出更完善、更切合實(shí)際的通風(fēng)設(shè)計(jì)。無論新建、改建或擴(kuò)建礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)，都必須貫徹黨的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，遵照國家頒布的礦山安全規(guī)程、技術(shù)操作規(guī)程、設(shè)計(jì)規(guī)范和有關(guān)的規(guī)定。4.2.1.1生產(chǎn)礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和步驟要根據(jù)在通風(fēng)設(shè)計(jì)的服務(wù)期限以內(nèi)，通風(fēng)困難和通風(fēng)容易兩個(gè)時(shí)期，分別按以下內(nèi)容和步驟進(jìn)行具體設(shè)計(jì)：1.擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng)在生產(chǎn)礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)中，通風(fēng)系統(tǒng)的變化幅度很不相同。例如需要增加新采區(qū)，但瓦斯變化不大、增產(chǎn)任務(wù)不大時(shí)，礦井的通風(fēng)系統(tǒng)不會(huì)有太大的變化，也不致增開新風(fēng)井。但如果新開的采區(qū)在邊遠(yuǎn)地區(qū)或在較深的水平，而且產(chǎn)量和瓦斯量有較大的增加，現(xiàn)有的通風(fēng)能力不能滿足時(shí)，或者因?yàn)榫镏匦聞澐?、井型變化時(shí)，礦井通風(fēng)系統(tǒng)往往發(fā)生較大的變化，可由中央并列式變?yōu)橹醒氩⒘泻椭醒敕至谢旌鲜?，或由中央并列式變?yōu)橹醒氩⒘泻蛢梢韺?duì)角混合式，或由一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)分成兩個(gè)獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)等。有時(shí)由第一水平壓入過渡到第二水平抽出式時(shí)，也導(dǎo)致全礦通風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生變化。2.計(jì)算與分配礦井總風(fēng)量由于正在生產(chǎn)的老區(qū)，計(jì)算風(fēng)量的依據(jù)(如沼氣和二氧化碳等氣體的濃度、井下空氣溫度、風(fēng)速、浮塵、各處漏風(fēng)量等)都可實(shí)測(cè)出來，設(shè)計(jì)中的新區(qū)可以參考條件相同的老區(qū)數(shù)據(jù)，所以，生產(chǎn)礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)中風(fēng)量計(jì)算與分配，可以先計(jì)算各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)的有效風(fēng)量，然后山里往外推算進(jìn)風(fēng)路線上的風(fēng)量和回風(fēng)路線上的風(fēng)量，有時(shí)還要計(jì)算某些網(wǎng)路內(nèi)的自然分配風(fēng)量(參看第五章)。3.計(jì)算礦井通風(fēng)總阻力為了計(jì)算各條風(fēng)路的通風(fēng)阻力，正在生產(chǎn)的老區(qū)，各風(fēng)路的風(fēng)阻值應(yīng)該用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)中的新區(qū)風(fēng)路，可參考與老區(qū)相同風(fēng)路的數(shù)據(jù)，或者用本章第四節(jié)所述的方法進(jìn)行計(jì)算，新區(qū)每條風(fēng)路做成后要實(shí)測(cè)它的風(fēng)阻值，為修改沒計(jì)使用。通過這項(xiàng)計(jì)算，要把通風(fēng)困難和通風(fēng)容易兩個(gè)時(shí)期的礦井通風(fēng)總阻力和總風(fēng)阻都定出來。4.局部風(fēng)量調(diào)節(jié)為了保證新區(qū)從施工到投產(chǎn)的過程中，新區(qū)和老區(qū)各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)都能得到所需風(fēng)量，新區(qū)和老區(qū)之間，新區(qū)內(nèi)各網(wǎng)路之間，老區(qū)內(nèi)各網(wǎng)路之間，要采取風(fēng)量按需調(diào)節(jié)的措施(參看第五章)，設(shè)計(jì)中至少要制訂出通風(fēng)困難時(shí)的調(diào)節(jié)措施。5.主扇的調(diào)節(jié)或選擇現(xiàn)用主扇的能力，如果能夠適應(yīng)設(shè)計(jì)的要求，就只需要調(diào)整它的工況點(diǎn)，并驗(yàn)算其電動(dòng)機(jī)能力。如果不能適應(yīng)要求，就得新選主扇，各臺(tái)主扇在通風(fēng)困難和通風(fēng)容易兩個(gè)時(shí)期的工況點(diǎn)，都要落在各主扇特性曲線的合理工作范圍內(nèi)。6.概算礦井通風(fēng)費(fèi)用概算噸煤通風(fēng)成本。4.2.1.2通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)是組成礦井生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。故生產(chǎn)礦井的挖潛、技術(shù)改造和優(yōu)化，也應(yīng)包括通風(fēng)的內(nèi)容。經(jīng)過優(yōu)化后的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)與礦井的生產(chǎn)相適應(yīng)，技術(shù)上先進(jìn)、合理、可靠；保證生產(chǎn)所需的充足、穩(wěn)定的風(fēng)量，在較好的經(jīng)濟(jì)效果基礎(chǔ)上具備較強(qiáng)的抗災(zāi)能力。1．調(diào)查研究工作在進(jìn)行礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)進(jìn)行通風(fēng)現(xiàn)狀的全面調(diào)查，摸清礦井通風(fēng)的阻力分布，漏風(fēng)情況和風(fēng)機(jī)性能，以及瓦斯、地質(zhì)、氣候條件及開拓布置等方面的資料。從而找出礦井通風(fēng)系統(tǒng)中存在的主要癥結(jié)，進(jìn)而找出解決的途徑，為通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化提供可靠的依據(jù)。(1)通過井巷通風(fēng)阻力測(cè)定工作，可以描繪出沿礦井各通風(fēng)路線的阻力分布圖。以此為據(jù)，分析各區(qū)段通風(fēng)阻力是否合理。通常，由于回風(fēng)巷風(fēng)速大，巷道內(nèi)堆積物多，維護(hù)條件差，嚴(yán)重失修，有效斷面小，局部阻力大，并聯(lián)風(fēng)路少等原因，造成回風(fēng)系統(tǒng)的阻力最大，一般占全礦阻力的二分之一左右。有時(shí)在某一局部地段，也會(huì)產(chǎn)生過大的阻力，使該通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)能力降低。通過實(shí)測(cè)及分析，可以針對(duì)通風(fēng)阻力過大的地區(qū)，采取措施，提高通風(fēng)能力。(2)由于井口封閉不嚴(yán)，加之施工質(zhì)量不合要求等原因，常使外部漏風(fēng)率超過規(guī)定，而由于原設(shè)計(jì)不合理，通風(fēng)構(gòu)筑物位置與結(jié)構(gòu)欠佳，也使內(nèi)部漏風(fēng)率提高。為此，應(yīng)逐個(gè)調(diào)查其漏風(fēng)點(diǎn)，提出改善措施，為改造設(shè)計(jì)提供依據(jù)。(3)由于通風(fēng)機(jī)長期運(yùn)轉(zhuǎn)，且有時(shí)附屬裝置阻力大，風(fēng)硐斷面過小，風(fēng)硐短，曲率半徑小，擴(kuò)散器的擴(kuò)散角和導(dǎo)流設(shè)備不合理等原因，造成通風(fēng)機(jī)裝置的綜合效率降低。為此，必須查明通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際特性及其工況。2．編制方案的注意事項(xiàng)(1)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的布置是緊密結(jié)合開拓布置的。在生產(chǎn)中，由于地質(zhì)條件和生產(chǎn)部署，常會(huì)出現(xiàn)兩翼生產(chǎn)不平衡的現(xiàn)象，有時(shí)產(chǎn)量集中于某一翼或某一采區(qū)，而造成一翼或一個(gè)采區(qū)通風(fēng)能力不足，而另一翼或另幾個(gè)采區(qū)的通風(fēng)能力過剩。這對(duì)礦井的風(fēng)量分配很難管理，通風(fēng)能量消耗很不經(jīng)濟(jì)。為此，礦井在安排生產(chǎn)時(shí)，要盡可能考慮各個(gè)系統(tǒng)的通風(fēng)要求，在采掘布置中，盡量達(dá)到均衡生產(chǎn)，或使改造后的各個(gè)通風(fēng)