煤礦井下供風設計
第一章 ZF204工作面壓風系統(tǒng)
一、需用風量統(tǒng)計
根據我礦實際情況，井下使用的風動工具主要有：
1、ZF204工作面用風設備
|
編號 |
風動設備 |
額定單臺用風量 m³/min |
額定單臺風壓 Mpa |
臺數 |
總用風量 m³/min |
備注 |
|
1 |
風鎬 |
1.2 |
0.4 |
1 |
1.2 |
同時工作系數取0.75 |
|
2 |
風動泵 |
1 |
0.5 |
1 |
1 |
|
|
3 |
頂錨桿機 |
3.8 |
0.5 |
1 |
3.8 |
|
|
合計 |
|
|
|
6 |
||
二、空壓機的選型
1、按井下同時工作的風動工具需風量計算
經計算，ZF204工作面風動設備用氣量為6m³/min、用風量設備工作系數取0.75計算，初步統(tǒng)計設備用風量為6×0.75=4.5m³/min。
計算空壓機必需的排氣量Q排：
式中 Q——兩工作面總耗風量，m3/min；
α——管路漏風系數，α=1.15；
β——風動機械磨損使耗風量增加的系數，取1.1；
r——高原修正系數，當海拔不大于1000m時應取1;
——用氣量最大班次內，同型號風動機具的臺數；
——風動機具的耗風量（參照統(tǒng)計表）m3/min；
——同型號機具的工作系數取0.75（查設計規(guī)范：小于10臺可取0.75）；
Q排＝1.15×1.1×1×4.5（所有設備投入） ＝5.693m3/min
經計算，空壓機排氣量應為5.693 m3/min。
2、空壓機必需的排氣壓力
空壓機必需的排氣壓力按下式計算
=0.5+0.035×4.45+0.1
=0.756 Mpa
——風動工具的最大額定工作壓力，取0.5 MPa;
——壓氣管路中最遠一路的壓降，估算時可取每公里管長壓降為0.03-0.04Mpa，取0.035Mpa。
L——最遠輸氣管路長度，4450km。
0.1——《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》規(guī)定的用氣地點壓力高于風動工具額定壓力0.1Mpa。
計算得空壓機的必須排氣壓力為0.756Mpa。
3、空壓機的選擇
根據必需的排氣量和排氣壓力的計算結果，結合我礦目前使用的空壓機及《空壓機的優(yōu)缺點對照表》所示，壓風站原有三臺空壓機：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，指標滿足供風系統(tǒng)要求。
MLGF20/8型空氣壓縮機主要技術參數表
|
電機功率 |
132KW |
|
排氣量 |
20m3/min |
|
排氣壓力 |
0.8Mpa |
|
轉速 |
2980r/min |
|
外型尺寸 |
Ｌ×W×H=3278×1350×1818mm |
常用空氣壓縮機優(yōu)缺點對照表
|
類型 |
優(yōu) 點 |
缺 點 |
|
立式 |
結構緊湊、占地面積少、動平衡性能好、機體重量小、效率高、磨損均勻 |
高度大，拆裝、維護、監(jiān)視均不方便 |
|
臥式 |
高度小操作維修方便 |
動平衡差，轉速低、機體笨重、占地面積大垂直高度、維修不方便，中小型產品多，占地面積略大兩個機身安裝時比較困難 ，功率消耗、運轉時噪音大、制造工藝要求高 |
|
L式 |
運轉平穩(wěn)兼?zhèn)渑P式及立式空氣壓縮機的優(yōu)點 |
|
|
對稱平衡式 |
平衡性能、慣性力矩小，具有臥式壓縮機優(yōu)點 |
|
|
螺桿式 |
外形尺寸小，重量輕，供氣均勻，安裝簡單，轉子與機殼不接觸，運動部分少，氣體無脈沖現象，容積效率高 |
|
|
離心式 |
外形尺寸小，重量輕，供氣均勻，振動小，結構簡單、緊湊，易損件少，轉速高，機體內不需潤滑 |
效率較低，冷卻水消耗大，運轉欠穩(wěn)定，供氣量小的壓縮機站不能用 |
三、、空壓機位置確定
地面壓風站
四、壓風管路選型
1、 壓風管管徑的選擇
按《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》規(guī)定，壓縮空氣管道干管管徑應按礦井服務年限內最遠采區(qū)供氣距離確定；采區(qū)管道管徑可按礦井達到設計生產能力時，采區(qū)內供氣最遠距離計算。對于本設計只考慮供風最遠距離至ZF204工作面為準。根據流體動力學的壓力損失，壓風管路內徑計算如下：
a、壓風站至ZF204工作面管徑計算
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—管路計算長度，取最遠長度，為4450m；
所以
=66.91mm
根據計算的管徑，選取稍大于其值的標準管徑。根據井下壓風自救系統(tǒng)管路實際情況已敷設D133×6無縫管道，符合計算要求，
故壓風站至ZF204工作面管道已選D133×6無縫鋼管，長4450m。
2、校驗管路的壓力損失
取最遠一路管道進行驗算，該管道中各段的壓力損失
按下式計算：
式中 
——該管徑的標準管徑，m；
——考慮局部損失在內的該管段折算長度，
=1.15
，m；
——該管段實際管長，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：
壓風站至ZF204工作面壓力損失計算（參考管路布置圖）
=0.0032225 Mpa
五、、壓風自救系統(tǒng)管路安裝
1、管路安裝路線
空壓機站（DN219）--主立井（D219）--皮帶大巷大巷（DN150）--ZF204運輸順槽（DN133）--工作面
空壓機站（DN219）--主立井（D219）--軌道大巷大巷（DN219）--ZF204運輸順槽（DN133）--工作面
2、管路安裝要求：
所有壓風管路每隔200m設置一處三通管件并接供氣閥門。壓風管路次干管接入救生艙、壓風自救裝置，并設置供氣閥門。在距各綜放工作面35m的兩側巷道內各設一組（3套）壓風自救裝置。
井下壓風管路應敷設牢固平直，采取保護措施，防止災變破壞。進入避難硐室和救生艙前20m的管路采取在底板埋管保護措施，所有壓縮空氣管路及管件均應進行防腐處理。
