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1、河南理工大学平顶山函授站安全工程专业毕业设计指导书平顶山工业职业技术学院成人教育学院 2014.2毕业设计指导书一、毕业设计目的和任务1.毕业设计目的安全工程专业毕业设计，是知识与实践相融合的一个重要教学环节，是一次全面体现知识应用能力的设计。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结合起来，达到“学有所用、用有所学、学用结合”的目的。2.毕业设计任务和设计题目根据实习矿井和实习岗位的具体情况，完成下列设计题目之一。对于新建矿井：（1）矿井通风系统设计（2）矿井采区通风系统设计；附矿井灾害防治专题设计（如矿井瓦斯防治、矿井自燃火灾防治等）对于生产矿井：（1）矿井通风系统改造
2、（2）矿井采区通风系统设计；附矿井灾害防治专题设计（如矿井瓦斯防治、矿井自燃火灾防治等） 二、毕业设计的基本要求 1. 根据岗位工作和毕业实习期间收集的有关资料，结合现场生产条件进行设计（即真题实作）。 2.毕业设计（论文）说明书分章、节编写，打印或手写均可，小四号仿宋体字。除附图和附表外，必须使用蓝色或黑色笔书写。 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2.5万字。 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
3、等。5.毕业设计（论文）说明书中的附图和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。包括：毕业设计目的、任务和意义；毕业设计的背景；毕业设计的感受和建议。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、毕业设计内容毕业设计由设计（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。设计
4、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
5、优化（设计）背景（1）矿井目前生产情况及发展前景分析；（2）矿井通风设备及通风能力分析；（3）延伸水平或新建采区所需风量预测分析。（4）井巷布置及支护情况分析（表1）；表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12232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
6、，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
7、=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，见表2，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，见表2，K=K2K3K4K5表2 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
8、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掘采比率大，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，m/s，可根据表3选取；Si采煤工作面有效通风面积，m2； Ki采煤工作面
9、的长度风量系数，可根据表4选。表3采煤工作面空气温度与风速对应表表4采煤工作面长度风量表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采煤工作面长度/m采煤工作面长度风量系数Ki155080801201201501501801800.80.91.01.11.21.301.403）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=
10、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
11、个掘进工作面最大量 Q掘604Si4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5选择； 空气密度，一般取1.2；C 空气的定压比热，一般可取1KJ/KgK；机电硐室进、回风流的温差，oC 。表5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
12、：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%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6内容计算表6井巷通风阻力计算表井巷区段序号井巷名称支护种类系数KgS
13、2/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：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
14、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；Ht = hm+ hb+ hvb Hn ,Pa （1）离心式通风机通风困难时期 Ht = 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
15、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/Q2f Rs大= Hs大/Q2f 全压特性曲线时的工作风阻：Rt小= Ht小/Q2f Rt大= Ht大/Q2f（2）确定通风机的实际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：N输入大=h大Q掘/102 扇，KW N输入小=h小Q掘/1
16、02 扇，KW（2）计算电动机的输出功率：N输出= N输入/ 扇，KW （3）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=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