矿井通风设计毕业论文
目录
第一章、矿井通风设计的内容与要求
（一）矿井基建时期的通风 (6)
（二）矿井生产时期的通风 (6)
（三）矿井通风设计的内容 (7)
（四）矿井通风设计的要求 (8)
第二章、优选矿井通风系统
（一）矿井通风系统的要求 (11)
（二）确定矿井通风系统 (11)
（三）采区通风系统优化布臵 (11)
（四）新型通风设施 (12)
第三章、矿井风量计算
（一）矿井风量计算原则 (13)
（二）矿井需风量的计算 (13)
第四章、矿井通风总阻力计算
（一）矿井通风总阻力计算原则 (14)
（二）矿井通风总阻力计算 (15)
（三）通风设施及防止漏风和降低风阻的措施 (8)
第五章、矿井通风设备的选择
（一）矿井通风设备 (18)
（二）主要通风机的选择 (18)
第六章、概算矿井通风费用
（一）吨煤通风成本 (22)
（二）通风电费 (22)
（三）矿井通风系统评价 (23)
结束语 (24)
参考文献 (25)
第一章矿井通风设计的内容与要求
矿井通风设计的基本任务是建立一个安全可靠、技术先进经济的矿井通风系
统。矿井通风是指将空气输入矿井下，以增加矿井中氧气的浓度并排除矿井中有害的气体。矿井通风的基本任务是：供给井下足够的新鲜空气，满足人员对氧气的需要；冲淡井下有毒有害气体和粉尘，保证安全生产；调节井下气候，创造良好的工作环境。为了使井下风流沿指定路线流动分配，就必须在某些巷道内建筑引导控制风流的构筑物即通风设施，它分为引导风流和隔断风流的设施。新建大型矿井通风系统以对角式、分区式为主，改扩建的生产矿井以混合式为主。
《矿井通风》共分为10个情境，内容包括矿井主要有害气体防治、矿井风流的能量及其变化规律、矿井通风阻力、矿井通风动力、掘进工作面通风、采煤工作面通风、矿井通风系统、矿井风量调节、矿井通风设计等。
矿井通风设计一般分为两个时期，即基建时期与生产时期，分别进行设计
计算。
1.1矿井基建时期的通风
矿井基建时期的通风指建井过程中掘进井巷时的通风，即开凿井筒（或平硐）、井底车场、井下硐室、第一水平的运输巷道和通风巷道时的通风。此时期多用局部通风机对独头巷道进行局部通风。当两个井筒贯通后，主要通风机安装完毕，便可用主要通风机对已开凿的井巷实行全压通风，从而可缩短其余井巷与硐室掘进时局部通风的距离。
1.2 矿井生产时期的通风
1.2.1矿井生产时期的通风是指矿井投产后，包括全矿开拓、采准和采煤工作面以及其他井巷的通风。这时期的通风设计，根据矿井生产年限的长短，又可分为两种情况：
（1）矿井服务年限不长时（大约15至20年），只做一次通风设计。矿井达产后通风阻力最小时为矿井通风容易时期；矿井通风阻力最大时为困难时期。依据这两个时期的生产情况进行设计计算，并选出对此两个时期的通风皆为适宜的通风设备。
（2）矿井服务年限较长时，考虑到通风机设备选型，矿井所需风量和风压
的变化等因素，又需分为两个时期进行通风设计。第一水平为第一期，对该时
期内通风容易和困难两种情况详细地进行设计计算。第二期的通风设计只做一般的原则规划，但对矿井通风系统，应根据矿井整个生产时期的技术经济因素，作出全面的考虑，以使确定的通风系统既可适应现实生产的要求，又能照顾长远的生产发展与变化情况。
1.2.2矿井通风设计所需要的基础资料如下：
矿井地形地质图；矿岩游离二氧化硅（矽）、硫、放射性物质及瓦斯和有害气体的含量；煤岩自然发火倾向性；煤尘爆炸性；矿区气候条件，包括年最高、最低、平均气温、地温、地热增深率及常年主导风向等；矿岩容重、块度、松散系数、含泥量及粘结性；矿区有无老窑旧巷及其所在地点和存在情形；矿井年产量、服务年限、开拓系统、回采顺序、开采方法；产量分配和作业布臵，同时作业的工作面数及备用工作面个数；同时开动的各种型号的凿岩机台数及
其分布；同时爆破的最多炸药量；同时工作的最多人数等。
矿井通风的基本任务是：
（1）、供给井下足够的新鲜空气，满足人员对氧气的需要。
（2）、冲淡井下有毒有害气体和粉尘，保证安全生产。
（3）、调节井下气候，创造良好的工作环境。
（4）、提高矿井的抗灾能力。
1.3 矿井通风设计的内容
1.3.1
（1）确定矿井通风系统
（2）矿井通风计算和风量分配
（3）矿井通风阻力计算
（4）选择通风设备
（5）概算矿井通风费用
1.3.2此外，根据不同地区或矿井的特殊条件，还需警醒矿井空气温度调节的计算
地面空气进入井下后，因发生物理和化学两种变化，使其成份和浓度发生改变。
（1）物理变化：
气体混入：煤层中含有瓦斯、二氧化碳等气体，矿井在生产过程中这些气体便混入井下空气中。
固体混入：井下各作业环节所产生的岩、煤尘和其它微小杂尘混入井下空气中。
气象变化：由于井下温度、气压和湿度的变化引起井下空气的体积和浓度变化。
（2）化学变化：
井下一切物质的缓慢氧化、爆破工作、火区氧化等这些变化均对井下空气产生影响。
经过上述的物理、化学变化井下空气同地面空气相比较发生了较大变
化，成分增多、浓度发生变化、氧浓度相对减少。井下空气的成分种类共有：O2、N2、CH4、CO、CO2、H2S、SO2、H2、NH3、NO2、水蒸气和浮尘十二种。但由于各矿条件不同，各矿的井下空气成分种类和浓度都不相同。
《煤矿安全规程》对有害气体规定
1.4 矿井通风设计的要求
为了使井下风流沿指定路线流动分配,就必须在某些巷道内建筑引导控制风流的构筑
物即通风设施,它分为引导风流和隔断风流的设施。
引导风流的设施
1、风硐:风硐是联接扇风机装臵和风井的一段巷道。风硐多用混凝土、
砖石等建材构筑成圆形式矩形巷道,这是由风筒的特点所决定的。
2、风桥:风桥是将两股平面交汇的新、污风流隔成立体交汇的新、污
风分开的一种通风设施。
根据结构特点不同风桥可分为三种:
(1)绕道式风桥。 (2)、混凝土风桥。 (3)、铁筒风桥
3、风窗(卡)
风窗是在巷道内设在墙或门上,在墙或门上留一个可调空间窗口,通过
调节空间窗口面积从而达到调节风量的目的。
4、风障:
在巷道内利用木板、苇席、风筒布做布障起到引导风流的作用。常用此方法处理高冒处、落山角等处积聚瓦斯。
5、风筒:
在巷道中利用正压或负压通风动力通过管道把指定的风量送到目的地,这个管道就叫风筒。
隔断风流设施
1、防爆门(帽)
防爆门是装在扇风机筒,为防止井下发生煤尘瓦斯爆炸时产生的冲击
波毁坏扇风机的安全设施。当井下发生煤尘、瓦斯爆炸时,防爆门即能被气浪冲开,爆炸波直接冲入大气,从而起到保护扇风机的作用。
2、挡风墙
在不允许风流通过,也不允许行车行人的井巷如采空区、旧巷、火区以及进风与回风大巷之间的联络小眼都必须设臵挡风墙,将风流截断。以免造成漏风,风流形成短路使通风系统失去合理稳定性而发生事故。
挡风墙分为:临时挡风墙、永久挡风墙。
1)临时挡风墙:一般是在立柱上钉木板,木板上抹黄泥建成临时挡风墙。
使用条件:服务年限不长,巷道围岩压力小,漏风率要求不不严时使用。
2)永久挡风墙:一般使用料石、砖土、水泥、混凝土建筑。
使用条件:服务年限长,巷道围岩压力大,漏风率要求严时使用。
3、风门:
在不允许风流通过,但需行人或行车的巷道内,必须设臵风门。
按结构分:普通风门和自运风门。
4、通风设施管理规定：
（1）、通风部门做好系统的调整，尽量减少风卡以自然分配风量为主。
（2）、爱护通风设施做到：风门严禁同时打开或用车撞风门、风门损坏及时汇报通风调度，如果影响系统风量受影响区域停电、撤人修复后再生产，安监调度组织分析处理。
（3）、通风设施由通风部门管理，其他单位无权移动、拆除等权力，如需要拆除、移动需要提前和通风部门联系。
（4）、严禁跨入栏杆、拆除栏杆、闭墙、风卡等通风设施。
对于设备的要求如下几条：
（1）将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和创造良好的劳动条件；
（2）通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力；
（3）发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；
（4）有符合规定的井下环境及安全检测系统或检测措施；
（5）通风系统的基建投资省，营运费用低，综合经济效益好。
第二章优选矿井通风系统
2.1 矿井通风系统的要求
（1）每一矿井必须有完整的独立通风系统。
（2）进风井口应按全年风向频率，必须布臵在不受粉尘、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体侵入的地方。
（3）箕斗提升井或装有胶带运送机的井筒不应兼做进风井，如果兼做进风井使用，必须采取措施，满足安全的需要。
（4）多风机通风系统，在满足风量按需分配的前提下，各主要通风机的工作风压应接近，当通风机之间的风压相差较大时，应减小共用风路的风压，使其不超过任何一个通风机风压的30%。
（5）每一个生产水平和每一采区，都必须布臵回风巷，实行分区通风。
（6）井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。
（7）井下充电室必须用单独的新鲜风流通风，回风风流应引入回风巷。
2.2 确定矿井通风系统
矿井通风系统是矿井通风方式、通风方法和通风网络的总称。
矿井通风系统是由通风机和通风网络两部分组成。风流由入风井口进入矿井后，经过井下各用风场所，然后进入回风井，由回风井排出矿井，风流所经过的整个路线称为矿井通风系统根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产需要等条件，提出多个技术上可行的方案，通过优化或技术经济比较后确定矿井通风系统。矿井通风系统应具有较强的抗灾能力，当井下一旦发生灾害性事故后所选择的通风系统能将灾害控制在最小范围，并能迅速恢复正常生产。
矿井通风系统由影响矿井安全生产的主要因素所决定。根据相关因素把矿井通风系统划分为不同类型。根据瓦斯、煤层自燃和高温等影响矿井生产安全的主要因素对矿井通风系统的要求，为了便于管理、设计和检查，把矿井通风系统分为一般型、降温型、防火型、排放瓦斯型、防火及降温型、排放瓦斯及降温型、排放瓦斯及防火型、排放瓦斯与防火及降温型几种，依次为1-8八个等级。
2.3采区通风系统优化布臵
采区通风系统优化布臵优化采区和工作面的通风布臵，能有效提高通风能力和排出瓦斯的效果。随着集约化生产和矿井向深部发展，采区和采煤工作面的绝对瓦斯涌出量剧增，要求采区和采煤工作面的通风能力迅速增大。在
采区的通风系统布臵方面，出现了3条上山的布臵方式，采区内有了独立的进风和回风上山，利于采区内采煤工作面和掘进工作面的独立通风，提高了采区的通风能力和风流的稳定性，也为保证采区的局部反风和作业人员的安全脱险提供了有利条件。在采煤工作面的通风布臵方面，在常规的U型通风布臵的基础上，提出了U+L型方式(或称尾巷布臵方式)，改变了采空区的流场分布，较有效地防止了采煤工作面隅角瓦斯积聚，促进了采空区瓦斯的排放。为了防止专用瓦斯排放巷瓦斯超限，又提出和采用了Y型的通风布臵方式，单独供应新鲜风流直接稀释采空区涌出的瓦斯。此外，还采用了W型和Z型等布臵方式，在适宜条件下均取得了较理想的通风效果，大大地改善了采煤工作面的通风条件，保证了安全回采。
2.4新型通风设施
新型通风设施的使用为适应矿井灾变时期风流控制的需要，研制出能在地面利用矿井环境监控系统或远程控制系统操纵井下主要风门的自动系统，解决了灾变时期，当矿工和救护人员难以到达灾区和烟流入侵区域而按救灾要求必须开启或关闭风门的难题
第三章矿井风量计算
3.1 矿井风量计算原则
矿井风量计算是通风技术管理的主要基础工作，选择正确的风量计算办法，实现用风地点合理稳定供风，不仅是瓦斯治理、预防煤层自燃和综合防尘的先决条件，也是矿井生产能力核定的重要依据。根据《煤矿安全规程》第一百零三条“煤矿企业应根据具体条件制定风量计算办法，至少每5年修订一次”的要求，参照近期上级下发的相关规范、标准、指令等，结合集合公司瓦斯矿井伴有瓦斯异常区、煤尘具有爆炸性、以及井下气候条件等煤层开采自然和技术因素及实际配风经验，特修改制定本细则。
矿井需风量，按下列要求分别计算，并采取其中最大值。
（1）按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟共计风量不得少于4m3；
（2）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。
3.2 矿井需风量的计算
3.2.1.采煤工作面需风量的计算
采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算，取得最大值。
1）按瓦斯涌出量计算
Qwi=100?Qgwi?Kgwi
式中 Qwi——第i个采煤工作面需要风量，m3/min
Qgwi——第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min
Kgwi——第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值和平均值之比。生产矿井可根据各个工作面正常生产条件时，至少进行5昼夜的观测，得出5个比值，取其最大值。通常机采工作面取Kgwi=1.2～1.6；炮采工作面取Kgwi=1.4～2.0；水采工作面取Kgwi=2.0～3.0。
2）按工作面进风流温度计算
采煤工作面应有良好的气候条件。其进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。其气温与风速应符合表7-4-1的要求。
采煤工作面的需要风量计算：
Qwi=60?Vwi?Swi?Kwi
式中 Vwi——第i个采煤工作面的风速，按其进风流温度从表7-4-1中选取，m/s；
Swi——第i个采煤工作面有效通风断面，取最大和最小控顶时有效断面的平均值，m2
Kwi——第i个工作面的长度系数，可按表7-4-2选取。
3) 按使用炸药量计算
Qwi=25×Awi
式中 25——每使用1kg炸药的供风量，m3/min；
Awi——第i个工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg；
4）按工作人员数量计算
Qwi=4×nwi
式中 4——每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；
nwi——第i个采煤工作面同时工作的最多人数，个。
5）按风速进行验算
按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：
Qwi≥60×0.25×Swi
按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：
Qwi≤60×0.25×Swi
采煤工作面有串联通风时，按其中一个最大需风量计算。备用工作面也按上述要求，并满足瓦斯、二氧化碳、风流温度和风速等规定计算需风量，且不得低于其回采时需风量的50%。
3.2.2.掘进工作面需风量的计算
煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面的风量，应按下列因素分别计算，取其最大值。
1）按瓦斯涌出量计算
Qhi=100×Qghi×Kghi
式中 Qhi——第i个掘进工作面的需风量，m3/min；
Qghi——第i个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量，m3/min；
Kghi——第i个掘进工作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量系
数，一般可取1.5～2.0。
2）按炸药量计算
Qhi=25×Ahi 式中 25——使用1kg炸药的供风量，m3/min；
Ahi——第i个掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。
3）按局部通风机吸风量计算
Qhi= ∑Qhfi×Khfi
式中∑Qhfi——第i个掘进工作面同时运转的局部通风机额定风量的和。各种通风机的额定风量可按表7-4-3选取。
Khfi——为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般取1.2～1.3。进风巷道中无瓦斯涌出时取1.2，有瓦斯涌出时去1.3。
4)按工作人员数量计算
Qhi=4×n
hi
式中n
hi
——第i个掘进工作面同时工作的最多人数，人。
5）按风速进行验算
按最小风速验算，各个岩巷绝境工作面最小风量：
Q
hi ≥60×0.15×S
hi
各个煤巷或半煤巷掘进工作面的最小风量：
Q
hi ≥60×0.25×S
di
按最高风速验算，各个掘进工作面的最大风量：
Q
hi ≤60×4×S
hi
式中S
hi——
第i个掘进工作面巷道的净断面积，m2。
3.2.3.硐室需风量计算
各个独立通风硐室的供风量，应根据不同类型的硐室分别进行计算：1）机电硐室
发热量大的机电硐室，按硐室中运行的机电设备发热量分别进行计算：
Q
ri
= 3600×∑N×θ
ρ×Cp×60×Δt
式中Q
hi——
第i个机电硐室的需风量，m3/min；
∑N—机电硐室中运转的电动机（变压器）总功率，kw；
θ—机电硐室的发热系数，可根据实际考察由机电硐室内机械设备运转时的实
际热量转换为相当于电器设备容量做无用功的系数确定，也可按表7-4-4选取；
ρ—空气密度，一般取1.2kg/ m3；
Cp—空气的定压比热，一般可取1kJ/（kg〃K）；
Δt—机电硐室进、回风流的温度差，℃。
Q
ri
=60~80 m3/min 2）爆破材料库
Q
ri
=4×V/60
式中 V—库房容积，m3
但大型爆破材料库不得小于100 m3/min，中小型爆破材料库不得小于60 m3/min。
3）充电硐室
按其回风流中氢气浓度小于0.5%计算
Q ri =200×q
rhi
式中q
rhi ——
第i个充电硐室在充电时产生的氢气量，m3/min。
4.其他用风巷道的需风量计算机
各个其他巷道的需风量，应根据瓦斯涌出量和风速分别进行计算，采用其最大值。
1）按瓦斯涌出量计算
Q oi =133×Q
goi
×k
goi
式中Q
goi——
第i个其他用风巷道的瓦斯绝对涌出量，m3/min；
k
oi ——
第i个其他用风巷道瓦斯涌出不均匀的风量备用系数，一般可取
k
goi
=1.2~1.3.
2）按最低风速验算
Q oi ≥60×0.15×S
oi
式中S
oi——
第i个其他井巷净断面积，m2。
5.矿井总风量计算
矿井的总进风量，应按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算：
Q m =（∑Q
wt
+∑Q
ht
+∑Q
rt
+∑Q
ot
）×k
m
式中∑Q
wt——
采煤工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min；
∑Q
ht——
掘进工作面所需风量之和，m3/min；
∑Q
rt——
硐室所需风量之和，m3/min；
∑Q
ot——
其他用风地点所需风量之和，m3/min。
k
m——
矿井通风（包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素）系数，可取1.15~1.25。
第四章矿井通风总阻力计算
4.1 矿井通风总阻力计算原则
如果矿井服务年限不长（10~20年），选择达到设计产量后通风容易和困难两个时期分别计算其通风阻力；若矿井服务年限较长（30~50年），只计算头15~25年左右通风容易和困难两个时期的通风阻力。为此，必须先绘出这两个时期的通风网路图。2、通风容易和通风困难两个时期总阻力的计算，应沿着这两个时期的最大通风阻力风路，分别计算各段井巷的通风阻力，然后累加起来，作为这两个时期的矿井通风总阻力。最大通风阻力风路可根据风量和巷道参数（断面积、长度等）直接判断确定，不能直接确定时，应选几条可能最大的路线进行计算比较。3、矿井通风总阻力不应超过2940 Pa。4、矿井井巷的局部阻力，新建矿井（包括扩建矿井独立通风的扩建区）宜按井巷摩擦阻力的10%计算；扩建矿井宜按井巷摩擦阻力的15%计算。
4.2 矿井通风总阻力计算
矿井通风总阻力是指风流由进风井口起，到回风井口止，沿一条通路（风流路线）各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和，简称矿井总阻力，用h
m
表示。
沿着矿井通风容易时期和矿井通风困难时期的通风路线计算矿井通风总阻力。
在主要通风机的服务年限内，随着采煤工作面及采区接替的变化，通风系统的总阻力也将因之变化。为了使主要通风机在整个服务期限都能满足需要，而且主要通风机有较高的运转效率，需要按照开拓开采布局和采掘工作面接替安排，对主要通风机服务期内不同时期的系统总阻力的变化进行分析，当根据风量和巷道参数（断面、长度等）直接判定出最大总阻力路线时，可按该路线的阻力计算矿井总阻力，当不能直接判定时，应选几条可能最大的路线进行计算比较，然后确定该时期的矿井总阻力。
在矿井通风系统总阻力最小时称通风容易时期。通风系统总阻力最大时称为通风困难时期。对于通风容易和困难时期，要分别画出通风系统图。按照采掘工作面及硐室的需要分配风量，再由各段风路的阻力计算矿井总压力。
为便于计算和查验，沿着通风容易和困难时期的风流路线，依次计算各段摩
擦阻力h
ft ，然后分别计算得出容易和困难时期的总摩擦阻力h
fe
和h
fd
，再乘以
1.1（扩建矿井乘以1.15）后，得两个时期的矿井总压力h
me 和h
md
。
通风容易时期总阻力 h
me =（1.1～1.15）h
fe
通风困难时期总阻力 h
md =（1.1～1.15）h
fd
上面两式中h
f
按下式计算：
h f =∑=n
i 1
h fi
式中 h fi = ailiui Q i
2
4.3通风设施及防止漏风和降低风阻的措施
1）、为保证各采、掘工作面、硐室的风量，并使风流按规定路线流动，在风流流动的路线中设置有风门、调节风门、密闭墙等通风构筑物。
2）、为防止爆炸性气体爆炸时冲击波冲击主要通风机，在回风井井口设置防爆门，引风道与回风井之间的夹角为30～45o，引风道长度比防爆门至井筒内引风道开口位置长10～15m 。矿井安有两台同型号同能力的主要通风机，一台工作，一台备用。
3）、为了能够实现井下区域和全矿井反风，井下各主要风门安装处要安装正反向风门。
4）、风门、密闭、调节风门等通风构筑物都设在围岩坚固、地压稳定地段，并加强管理，经常检查、维修，防止漏风。
5）、矿井主要通风机设有电源反相开关，当井下发生灾害时，经矿技术负责人同意，可控制风机反转使全矿井反风，反风风流要大于正常通风风流的40%。 6）、防止漏风措施
风门、密闭等通风构筑物应设在围岩坚固、地压稳定地段，并加强管理，经常检查、维修。主要风门应设开启联锁装置，保证风门不会同时开启，增强控制风流的可靠性。同时，对频繁运输通行的风门要设置防止矿车碰撞风门的设施，以免损坏风门。密闭墙的四周必须掏槽，砌入基岩、质量要达到要求。 7）、降低风阻措施
⑴砌碹巷道应尽可能光滑，力求使巷道光滑平整，以降低风阻。为降低巷壁的粗糙程度，从而减小摩擦风阻。要尽量采取光面爆破，降低巷壁的粗糙程度。 ⑵在容易产生局部阻力的地点，应尽量减少局部阻力系数。如减少巷道急拐弯、
突然扩大、突然缩小，尽量避免在主要巷道内停放矿车，堆积木材，器材等。巷道连接边缘应做成斜线或圆弧形，巷道转弯处应尽量避免转弯或小于90°转弯，并将转弯处内、外侧按斜线或圆弧形施工，必要时应设置导风板。
⑶落实足够的维修人员及时维修垮塌、变形、断面缩小的巷道，保证巷道有足够的有效通风断面，以利风流畅通降低通风阻力。
第五章矿井通风设备的选择
5.1 矿井通风设备
矿井通风设备是指主要通风机和电动机
（1）矿井必须装设两套同等能力的主通风设备，其中一套做备用。
（2）选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化，并使通风设备长期高效率运行。当工况变化较大时，根据矿井分期时间及节能情况，应
分期选择电动机。
（3）通风机能力应留有一定的余量，轴流式通风机在最大设计负压和风量时，轮叶运转角度应比允许范围小5°；离心式通风机的选型设计转速不宜大于允许最高转速的90%。
（4）进、出风井井口的高差在150m以上，或进、出风井井口标高相同，但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压。
5.2 主要通风机的选择
（1）计算通风机风量Q
f
由于外部漏风（即井口防爆门及主要通风机附近的反风门等处的漏风），风机风
量Q
f 大于矿井风量Q
m
Q f =k Q
m
式中 Q
f
——主要通风机的工作风量，m3/s；
Q
m
——矿井需风量，m3/s；
K——漏风损失系数，风井不做提升用时取1.1，箕斗井做回风用时取1.15；回风并兼做升降人员时取1.2。
（2）计算通风机风压
通风机全压H
td 和矿井自然风压H
N
共同作用克服矿井通风系统的总阻力h
m
、通风
机附属装臵（风硐和扩散器）的阻力h
d 及扩散器出口动能损失H
vd
。当自然风压
与通风机风压作用相同时取“-”；自然风压与通风机负压作用反向时取“+”。根据提供的通风机性能曲线，由下式求出通风机风压：
H
td =h
m
+h
d
+H
vd
±H
N
通产离心式通风机提供的大多是全压曲线，而轴流式通风机提供的大多是静压曲线。因此，对抽出式通风矿井：
离心式通风机：
容易时期 H
td min =h
m
+h
d
+H
vd
±H
N
困难时期 H
td max =h
m
+h
d
+H
vd
±H
N
fi fi 轴流式通风机：
容易时期 H
td min =h
m
+h
d
-H
N
困难时期 H
td max =h
m
+h
d
+H
N
通风容易时期为使自然风压与通风机风压作用相同时，通风机有较高的效
率，故从通风系统阻力中减去自然风压H
N
；通风困难时期，为使自然风压与通
风机风压作用反向时，通风机能力满足，故通风系统阻力中加上自然风压H
N
。
（3）初选通风机
根据计算的矿井通风容易时期通风机的Q
f 、H
sd min
（或H
td max
）和矿井通风困
难时期通风机的Q
f 、H
sd max
（或H
td max
）在通风机特性曲线上，选出满足矿井通风
要求的通风机。
求通风机的实际工况点
因为根据Q
f 、H
sd max
（或H
td max
）和Q
f
、H
sd min
（或H
td max
）确定的工况点，即设
计工况点不一点恰好在所选择通风机的特性曲线上，必须根据通风机的工作阻力，确定其实际工况点。
1）计算通风机的工作风阻
用静压特性曲线时：
S
sd min =Q f2min
H sd
S
sd max = Q f2max
H sd
用全压特性曲线时：
R
Td min =Qf2min Htd
S
Td max = Q f2max
H td
（4）确定通风机的实际工况点
在通风机特性曲线图中做通风机工作风阻曲线，与风压曲线的交点即为实际工况点。
（5）确定通风机的型号和转速
根据各台通风机的工况参数（Q
f 、H
sd
、η、N）对初选的通风机进行技术、经济
和安全性比较，最后确定满足矿井通风要求，技术先进、效率高和运转费用低
的通风机的型号和转速。
（6）电动机选择
1）通风机输入功率按通风容易及困难时期，分别计算通风机所需输入功率N
min
、
N
max
。
N min = Q
f
H
sd min
/1000ηs N
max
= Q
f
H
sd max
/1000ηs
或N
min = Q
f
H
td min
/1000ηt N
max
= Q
f
H
td max
/1000ηt
式中ηt、ηs分别为通风机全压效率和静压效率；2）电动机的台数和种类
当N
min ≥0.6N
max
时，可选一台电动机，电动机功率为
N e =N
max
?k
e
/（ηeηtr）
当N
min <0.6N
max
时，可选两台电动机，其功率分别为
初期 N
emin =NmaxNmin?k
e
/（ηeηtr）
后期按N
e =N
max
?k
e
/（ηeηtr）计算。
式中 k
e ——电动机容量备用系数，k
e
=1.1～1.2
η
e ——电动机效率，η
e
=0.9～0.94（大型电动机取较高值）
η
tr ——传动效率，电动机与通风机直联时η
tr
=1，皮带传动时η
tr
=0.95。
电动机功率在400～500kw以上时，宜选用同步电动机。其优点是在低负荷运转时，可用来改善电网功率因数，使矿井经济用电；缺点是这种电动机的购臵和安装费较高。
第六章概算矿井通风费用
通风费用计算：一般包括设备的折旧和专门为通风所开掘的巷道的费用，管理通风工人的工资，通风电费等。
6.1吨煤通风成本
吨煤通风成本是通风设计和管理的重要经济指标。统计分析成本的构成，则是探求降低成本提高经济效益不可少的基础资料。
吨煤通风成本主要包括下列费用：
）
1）电费（W
1
吨煤的通风电费为主要通风机年耗电费及井下辅助通风机、局部通风机电费之和除以年产量。
2）设备折旧费
通风设备的折旧费与设备数量、成本及服务年限有关计算。
3）材料消耗费用
包括各种通风构筑物的材料费，通风机和电动机润滑油料费，防尘等设施费用。
4）通风工作人员工资费用
矿井通风工作人员，每年工资总额为A（元），则一吨煤的工资费用W
为
4
= A/T
W
4
5）专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费
6）每吨煤的通风仪表的购置费和维修费用。
6.2通风电费
假设电费单价为 0.6 元/（KW?h）一台通风机一天的电费为：
C=hf?Qf?24?e/1000?η (4-8-1) 式中：C——一台通风机一天的电费，y/d；
hf——矿井主要通风机的风压，Pa； Qf——通过主要通风机的风量，m?/s；
24——一天的小时数，h/d； e——每度电的单价，y/(kw?h)；η——风机的
效率和输电，传动等总效率。一般风机与电动机直接传动时，取 0.6；间接传
动时取 0.5。通风容易时期通风电费：
C=501.71?74.44?24?0.6/1000?0.6=896.34y/d 则一年的电费为
896.34?365=32.72 万元通风困难时期通风电费：
C=1200.81?80.10?24?0.6/1000?0.6=2308.44y/d 则一年的电费为
2308.44?365=84.26 万元 4.8.2 通风设备的折旧费和维护费 1.通风设备的折旧费：
83
查煤矿《生产经营指标》得，一全套风机房的所有通风设备的造价为 450 万元，回收率为 4%，服务年限为 25 年，则年折旧费为： 450?（1-4%）/25=17.28 万元/年 2.通风设备的维护费：维护费是指大中小及日常维护所需要的主要配件，维护及材料的消耗等。根据《煤矿生产经营指标》通风设备的年维护费用为 8 万元。 3.专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费专为通风服务的井巷主要包括回风石门，回风大巷和回风井等，各井巷每年的维护费为：风井：元/米， 120 井深 267.5m；回风大巷及回风石门：元/米， 80 长度 1580m。则专为通风服务的井巷工程吨煤折旧费和维护费： 120?267.5＋1580?80=15.85 万元/年 4.8.3 通风员工工资费用根据工资制度及通风所需员工数计算得一
年的工资支出约为 100 万元。 4.8.4 吨煤通风成本通过以上计算，矿井吨煤通风费用为：容易时期：（32.72+17.28+8+15.85+100）/60=2.89y/t 困难时期：（84.26+17.28+8+15.85+100）/60=3.75y/t
6.3矿井通风系统评价
本矿井采用抽出式通风，设计风井在整个服务年限内通风阻力较小，风机运转平稳，通风均比较容易；吨煤通风成本低，比较经济；所选用的轴流式风机效率高，电耗少；用反风道反风安全可靠；每个采区工作面都有独立的通风系统，通风系统较为简单；本矿采用注浆防灭火技术有利于防止自燃火灾，矿井抗灾能力强。在工作面通过预抽瓦斯大大降低了瓦斯浓度，提高了通风系统的安全性。通风安全设施主要有：风门、调节风窗、防爆水棚、回风井井口防爆门、进风井井口防火铁门等。矿井采掘工作面独立通风，井下硐室实现了独立通风。综上所述，本矿井通风系统简单、合理、稳定，通风方式合理，配风满足需要，通风设施齐全有效，抗灾能力强。