煤礦井下供風(fēng)設(shè)計(jì)
第一章 ZF204工作面壓風(fēng)系統(tǒng)
一、需用風(fēng)量統(tǒng)計(jì)
根據(jù)我礦實(shí)際情況，井下使用的風(fēng)動(dòng)工具主要有：
1、ZF204工作面用風(fēng)設(shè)備
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編號 |
風(fēng)動(dòng)設(shè)備 |
額定單臺用風(fēng)量 m³/min |
額定單臺風(fēng)壓 Mpa |
臺數(shù) |
總用風(fēng)量 m³/min |
備注 |
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1 |
風(fēng)鎬 |
1.2 |
0.4 |
1 |
1.2 |
同時(shí)工作系數(shù)取0.75 |
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2 |
風(fēng)動(dòng)泵 |
1 |
0.5 |
1 |
1 |
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3 |
頂錨桿機(jī) |
3.8 |
0.5 |
1 |
3.8 |
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合計(jì) |
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6 |
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二、空壓機(jī)的選型
1、按井下同時(shí)工作的風(fēng)動(dòng)工具需風(fēng)量計(jì)算
經(jīng)計(jì)算，ZF204工作面風(fēng)動(dòng)設(shè)備用氣量為6m³/min、用風(fēng)量設(shè)備工作系數(shù)取0.75計(jì)算，初步統(tǒng)計(jì)設(shè)備用風(fēng)量為6×0.75=4.5m³/min。
計(jì)算空壓機(jī)必需的排氣量Q排：
式中 Q——兩工作面總耗風(fēng)量，m3/min；
α——管路漏風(fēng)系數(shù)，α=1.15；
β——風(fēng)動(dòng)機(jī)械磨損使耗風(fēng)量增加的系數(shù)，取1.1；
r——高原修正系數(shù)，當(dāng)海拔不大于1000m時(shí)應(yīng)取1;
——用氣量最大班次內(nèi)，同型號風(fēng)動(dòng)機(jī)具的臺數(shù)；
——風(fēng)動(dòng)機(jī)具的耗風(fēng)量（參照統(tǒng)計(jì)表）m3/min；
——同型號機(jī)具的工作系數(shù)取0.75（查設(shè)計(jì)規(guī)范：小于10臺可取0.75）；
Q排＝1.15×1.1×1×4.5（所有設(shè)備投入） ＝5.693m3/min
經(jīng)計(jì)算，空壓機(jī)排氣量應(yīng)為5.693 m3/min。
2、空壓機(jī)必需的排氣壓力
空壓機(jī)必需的排氣壓力按下式計(jì)算
=0.5+0.035×4.45+0.1
=0.756 Mpa
——風(fēng)動(dòng)工具的最大額定工作壓力，取0.5 MPa;
——壓氣管路中最遠(yuǎn)一路的壓降，估算時(shí)可取每公里管長壓降為0.03-0.04Mpa，取0.035Mpa。
L——最遠(yuǎn)輸氣管路長度，4450km。
0.1——《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的用氣地點(diǎn)壓力高于風(fēng)動(dòng)工具額定壓力0.1Mpa。
計(jì)算得空壓機(jī)的必須排氣壓力為0.756Mpa。
3、空壓機(jī)的選擇
根據(jù)必需的排氣量和排氣壓力的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合我礦目前使用的空壓機(jī)及《空壓機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)對照表》所示，壓風(fēng)站原有三臺空壓機(jī)：MLGF20/8三臺，一臺工作，一臺備用，一臺檢修；空氣壓縮站總排氣量為20m³/min 、排氣壓力為0.8Mpa，指標(biāo)滿足供風(fēng)系統(tǒng)要求。
MLGF20/8型空氣壓縮機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表
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電機(jī)功率 |
132KW |
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排氣量 |
20m3/min |
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排氣壓力 |
0.8Mpa |
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轉(zhuǎn)速 |
2980r/min |
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外型尺寸 |
Ｌ×W×H=3278×1350×1818mm |
常用空氣壓縮機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)對照表
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類型 |
優(yōu) 點(diǎn) |
缺 點(diǎn) |
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立式 |
結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積少、動(dòng)平衡性能好、機(jī)體重量小、效率高、磨損均勻 |
高度大，拆裝、維護(hù)、監(jiān)視均不方便 |
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臥式 |
高度小操作維修方便 |
動(dòng)平衡差，轉(zhuǎn)速低、機(jī)體笨重、占地面積大垂直高度、維修不方便，中小型產(chǎn)品多，占地面積略大兩個(gè)機(jī)身安裝時(shí)比較困難 ，功率消耗、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音大、制造工藝要求高 |
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L式 |
運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)兼?zhèn)渑P式及立式空氣壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn) |
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對稱平衡式 |
平衡性能、慣性力矩小，具有臥式壓縮機(jī)優(yōu)點(diǎn) |
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螺桿式 |
外形尺寸小，重量輕，供氣均勻，安裝簡單，轉(zhuǎn)子與機(jī)殼不接觸，運(yùn)動(dòng)部分少，氣體無脈沖現(xiàn)象，容積效率高 |
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離心式 |
外形尺寸小，重量輕，供氣均勻，振動(dòng)小，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，易損件少，轉(zhuǎn)速高，機(jī)體內(nèi)不需潤滑 |
效率較低，冷卻水消耗大，運(yùn)轉(zhuǎn)欠穩(wěn)定，供氣量小的壓縮機(jī)站不能用 |
三、、空壓機(jī)位置確定
地面壓風(fēng)站
四、壓風(fēng)管路選型
1、 壓風(fēng)管管徑的選擇
按《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，壓縮空氣管道干管管徑應(yīng)按礦井服務(wù)年限內(nèi)最遠(yuǎn)采區(qū)供氣距離確定；采區(qū)管道管徑可按礦井達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力時(shí)，采區(qū)內(nèi)供氣最遠(yuǎn)距離計(jì)算。對于本設(shè)計(jì)只考慮供風(fēng)最遠(yuǎn)距離至ZF204工作面為準(zhǔn)。根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)的壓力損失，壓風(fēng)管路內(nèi)徑計(jì)算如下：
a、壓風(fēng)站至ZF204工作面管徑計(jì)算
式中 Q—通過管路的供氣量，m3/min；
=1.15×1.1×1×6×0.75=5.693m3/min
L—管路計(jì)算長度，取最遠(yuǎn)長度，為4450m；
所以
=66.91mm
根據(jù)計(jì)算的管徑，選取稍大于其值的標(biāo)準(zhǔn)管徑。根據(jù)井下壓風(fēng)自救系統(tǒng)管路實(shí)際情況已敷設(shè)D133×6無縫管道，符合計(jì)算要求，
故壓風(fēng)站至ZF204工作面管道已選D133×6無縫鋼管，長4450m。
2、校驗(yàn)管路的壓力損失
取最遠(yuǎn)一路管道進(jìn)行驗(yàn)算，該管道中各段的壓力損失
按下式計(jì)算：
式中 
——該管徑的標(biāo)準(zhǔn)管徑，m；
——考慮局部損失在內(nèi)的該管段折算長度，
=1.15
，m；
——該管段實(shí)際管長，m；
——通過管段的空氣流量，m3/min；
總壓力損失
為各管段壓力之和，即：
壓風(fēng)站至ZF204工作面壓力損失計(jì)算（參考管路布置圖）
=0.0032225 Mpa
五、、壓風(fēng)自救系統(tǒng)管路安裝
1、管路安裝路線
空壓機(jī)站（DN219）--主立井（D219）--皮帶大巷大巷（DN150）--ZF204運(yùn)輸順槽（DN133）--工作面
空壓機(jī)站（DN219）--主立井（D219）--軌道大巷大巷（DN219）--ZF204運(yùn)輸順槽（DN133）--工作面
2、管路安裝要求：
所有壓風(fēng)管路每隔200m設(shè)置一處三通管件并接供氣閥門。壓風(fēng)管路次干管接入救生艙、壓風(fēng)自救裝置，并設(shè)置供氣閥門。在距各綜放工作面35m的兩側(cè)巷道內(nèi)各設(shè)一組（3套）壓風(fēng)自救裝置。
井下壓風(fēng)管路應(yīng)敷設(shè)牢固平直，采取保護(hù)措施，防止災(zāi)變破壞。進(jìn)入避難硐室和救生艙前20m的管路采取在底板埋管保護(hù)措施，所有壓縮空氣管路及管件均應(yīng)進(jìn)行防腐處理。
