要求一篇论文有一个很长的标题。
通风是关系到煤矿安全生产的重要环节。为保证通风系统的稳定性和可靠性，必须随着矿井生产的变化，立即对通风系统进行改造和协调，严格控制串联通风，加强局部通风管理，杜绝局部通风机非计划停电，使通风系统正常、合理、可靠、稳定。
矿井通风设计是整个矿井设计内容的重要组成部分，是保证安全生产的重要环节。所以必须经过深思熟虑，精心设计，才能达到预期的效果。
第一章矿井通风设计的内容和要求
矿井通风设计的基本任务是建立技术先进、经济合理、安全可靠的矿井通风系统。矿井通风设计分为新建或扩建矿井通风设计。对于新建矿井的通风设计，既要考虑当前的需要，又要考虑长远发展的可能性。对于改扩建矿井的通风设计，需要对矿井原有的生产和通风情况进行详细的调查，分析通风存在的问题，考虑矿井生产的特点和发展规划，充分利用原有的矿井巷道和通风设备，在原有基础上提出更加完善和实用的通风设计。无论如何新建、改建、扩建矿井通风设计，都必须执行党的技术经济政策，遵循国家颁布的矿山安全规程、技术规定、设计规范和有关规定。
矿井通风设计一般分为基建期和生产期两个时期，分别进行设计计算。
第一节基建期间矿井通风
矿井基建时期的通风是指建井过程中掘进井筒时的通风，即凿井(或平硐)、井底车场、地下硐室、第一水平运输巷道和通风巷道时的通风。在此期间，使用局部通风机对单端巷道进行通风。当两个竖井连通并安装主通风机后，可以利用主通风机对开挖的竖井进行充分通风，可以缩短竖井其余部分与洞室开挖时局部通风的距离。
第二节矿井生产期间的通风
矿井生产期通风是指全矿井投产后的通风，包括全矿井开拓、精确开采和采煤工作面及其他井巷的通风。这一时期的通风设计根据矿井生产年限的长短可分为两种情况:
(1)矿井服务年限不长时(约15至20年)，通风设计只做一次。矿井生产后的最小通风阻力是矿井通风的容易时期；困难时期是矿井通风阻力最大的时候。根据这两个时期的生产情况进行设计计算，选择这两个时期的通风作为合适的通风设备。
(2)当矿井服务年限较长时，考虑通风机设备的选择、矿井所需风量和风压的变化等因素，通风设计需分两期进行。第一级为第一阶段，对该阶段通风容易和通风困难两种情况进行了详细的设计计算。二期通风设计只做了总的原则规划，但矿井通风系统要根据矿井整个生产时期的技术经济因素综合考虑，使确定的通风系统既能满足实际生产的要求，又要照顾到长远的生产发展变化。
矿井通风设计所需的基础数据如下:
矿山地形地质图；矿石和岩石中游离二氧化硅(硅)、硫、放射性物质、气体和有害气体的含量；煤岩自燃倾向性；煤尘爆炸性；矿区的气候条件，包括年最高、最低、平均温度、地温、地热加深率和常年主导风向；矿石和岩石的容重、破碎度、松散系数、含泥量和粘结性；矿区是否有老窑巷及其位置和存在情况；矿山的年产量、服务年限、开拓系统、开采顺序和开采方法；产量分布和作业布局，同时工作面的数量和备用工作面的数量；同时操作的各种类型凿岩机的数量和分布情况；同时爆破的最大药量；同时工作的最大人数等。
第三节矿井通风设计的内容
(1)确定矿井通风系统
(2)矿井通风计算和风量分配
(3)矿井通风阻力的计算
(4)选择通风设备
(5)估算矿井通风费用
另外，根据不同地区或矿井的特殊情况，需要警惕矿井风温调节的计算(详见第八章)。
第四节矿井通风设计要求
(1)有效地向井下工作场所输送足够的新鲜空气，保证生产，创造良好的工作条件；
(2)通风系统简单，气流稳定，易于管理，具有抗灾能力；
(3)发生事故时，气流易于控制，人员易于疏散；
(四)有符合要求的井下环境和安全检测系统或者检测措施；
(5)通风系统投资少，运行费用低，综合经济效益好。
第二章矿井通风系统优化
第一节矿井通风系统的要求
(1)每个矿井必须有完整的独立通风系统。
(2)进风口井口应根据全年风向频率布置在无灰尘、煤尘、粉尘、有害气体和高温气体的地方。
(3)箕斗提升井筒或装有带式输送机的井筒不应用作进风井。如果用作进风井，必须采取措施满足安全要求。
(4)多风机通风系统，在满足风量分配需求的前提下，各主要风机的工作风压应接近。当风机之间的风压差较大时，应降低* * *风道的风压，使其不超过任一风机风压的30%。
(5)每个生产水平和每个采区都必须布置回风巷，实行分区通风。
(6)井下爆破器材仓库必须有单独的新鲜风流，回风风流必须直接引入矿井总回风巷或主要回风巷。
(7)地下充电室必须采用单独的新风气流通风，回风气流应引入回风巷。
第二节矿井通风系统的确定
根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性并考虑中后期生产需要，提出几个技术上可行的方案，通过优化或技术经济比较确定矿井通风系统。矿井通风系统应具有较强的抗灾能力。当井下发生灾难性事故时，所选择的通风系统能够将灾害控制在最小程度，并迅速恢复正常生产。
第三章矿井风量的计算
第一节矿井风量计算原则
矿井需风量按下列要求计算，取最大值。
(1)按井下最多同时工作人数计算，每人每分钟风量不得小于4m？；
(2)按采煤、掘进、硐室等实际需要所需风量之和计算。
第二节矿井需风量的计算
1.采煤工作面所需风量的计算
采煤工作面的风量应按下列因素计算，以获得最大值。
1)按瓦斯涌出量计算。
Qwi=100 Qgwi Kgwi
式中，Qwi——第I个采煤工作面所需风量，m。/分钟
qgwi——第I个采煤工作面的绝对瓦斯涌出量，m？/分钟
KGWI——第I个采煤工作面由于瓦斯涌出不均匀而产生的备用风量系数，为该工作面最大绝对瓦斯涌出量与平均绝对瓦斯涌出量之比。生产矿井按每个工作面正常生产条件至少可观测5昼夜，得出5个比值，取最大值。通常，机采工作面取KGWI = 1.2 ~ 1.6；爆破工作面取kgwi = 1.4 ~ 2.0；水采工作面取KGWI = 2.0 ~ 3.0。
2)根据工作面进风温度计算
采煤工作面应具有良好的气候条件。入口空气温度可以根据空气温度预测方法来计算。其温度和风速应符合表7-4-1的要求。
表7-4-1采煤工作面气温与风速对应表
采煤工作面进风温度/℃s-1
& lt15
15~18
18~20
20~23
23~26 0.3~0.5
0.5~0.8
0.8~1.0
1.0~1.5
1.5~1.8
采煤工作面所需风量的计算:
Qwi=60 Vwi Swi Kwi
式中，Vwi——第I个采煤工作面的风速，根据其进风温度从表7-4-1中选取，m/s；
Swi——第I个采煤工作面的有效通风断面，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。
表7-4-2采煤工作面长度空气系数表
采煤工作面长度/米工作面长度风量系数Kwi
& lt15
50~80
80~120
120~150
150~180
& gt180 0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.30~1.40
3)根据炸药用量。
Qwi=25×Awi
式中25为每使用1kg炸药的供气量，m3/min；；
Awi——第I个工作面一次爆破的最大炸药量，kg；
4)根据人员数量。
Qwi=4×nwi
其中4为每人每分钟应供应的最小风量，m3/min；；
Nwi——第I个采煤工作面同时工作的最大人数，1人。
5)根据风速检查。
根据最低风速检查每个采煤工作面的最小风量:
Qwi≥60×0.25×Swi
根据最高风速计算每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。备用工作面也应满足上述要求，并满足瓦斯、二氧化碳、风流温度、风速等要求计算所需风量，且不得低于开采时所需风量的50%。
2.掘进工作面所需风量的计算
煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面的风量，应按下列因素计算，并取其最大值。
1)按瓦斯涌出量计算。
Qhi=100×Qghi×Kghi
式中，Qhi——第I个掘进工作面所需风量，m3/min；；
Qghi——第I个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量，m3/min；；
Kghi——第I个掘进工作面瓦斯涌出不均匀和备用风量系数，一般取1.5 ~ 2.0。
2)根据炸药量。
Qhi=25×Ahi
式中25为1kg炸药的供风量，m3/min；；
Ahi——第I个掘进工作面一次爆破的最大炸药量，kg。
3)根据局部通风机吸风量计算。
Qhi= ∑Qhfi×Khfi
其中∑ qhfi为第I个掘进工作面同时运行的局部通风机额定风量之和。各种通风机的额定风量可根据表7-4-3选择。
Khfi——防止局部通风机吸循环风的风量储备系数，一般为1.2 ~ 1.3。进风巷道无瓦斯涌出时取1.2，有瓦斯涌出时取1.3。
表7-4-3各种局部通风机的额定风量
风机型号额定风量/m3？最小-1
JBT-51(5.5千瓦)
JBT-52(11千瓦)
JBT-61(14KW)
JBT-62(28千瓦)150
200
250
300
4)根据人员数量。
Qhi=4×nhi
式中NHI——第I个掘进工作面同时工作的最大人数，人。
5)根据风速检查。
根据最小风速计算，每个岩巷绝望工作面的最小风量:
Qhi≥ 60×0.15×Shi
每条煤巷或半煤巷掘进工作面的最小风量:
Qhi≥ 60×0.25×Sdi
根据最高风速计算，每个掘进工作面的最大风量:
qhi≤60×4×10
式中，Shi——第I个掘进工作面的巷道净断面积，m2。
3.洞室所需风量的计算
每个独立通风硐室的送风量应根据不同的硐室类型进行计算:
1)机电硐室
发热量大的机电硐室，应根据硐室内运行的机电设备发热量分别计算；
Qri= 3600×∑N×θ
ρ×CP×60×δt
式中，Qhi——第I个机电硐室所需风量，m3/min；；
∑n——机电室内运行的电动机(变压器)总功率，kW；
θ——机电室的加热系数，可根据实际调查，将机电室内机械设备的实际热量换算成相当于电气设备容量无用功的系数来确定，也可按表7-4-4选取；
ρ-空气密度，一般为1.2kg/m3；；
CP——定压下空气的比热容，一般为1kJ/(kg？k)；
δt——机电室进、回风温差，℃。
表7-4-4机电室加热系数(θ)表
机电室名称加热系数
空气压缩机室0.20~0.23
泵房0.01~0.03
变电所和绞车房0.02~0.04
采区变电所和变电所硐室，根据经验值确定所需风量:
Qri=60~80立方米/分钟
2)爆破材料仓库
Qri=4×V/60
式中，V为仓库容积，m3。
但大型爆破器材仓库不应小于100 m3/min，中小型爆破器材仓库不应小于60 m3/min。
3)充电硐室
显示回风流中的氢气浓度小于0.5%。
Qri=200×qrhi
式中，qrhi为第I个充氢洞在充氢过程中产生的氢气量，m3/min。
4.风洞用的其他空气需求计算机。
其他各巷道的需风量应根据瓦斯涌出量和风速计算，并取其最大值。
1)按瓦斯涌出量计算。
Qoi=133×Qgoi×kgoi
式中，Qgoi——第I条其他风巷的绝对瓦斯涌出量，m3/min；；
Koi ——第I条其他风巷瓦斯涌出不均匀时的风量储备系数，一般取kgoi=1.2~1.3。
2)按最低风速检查。
Qoi≥ 60×0.15×Soi
式中，Soi——第I条其他巷道的净断面积，m2。
5.矿井总风量的计算
矿井总进风量应根据采煤、掘进、硐室等地点的实际需风量之和计算:
Qm=(∑Qwt+∑Qht+∑Qrt+∑Qot)×km
式中∑ QWT为采煤工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min；；
∑Qht——掘进工作面所需风量之和，m3/min；；
∑Qrt——洞室所需风量之和，m3/min；；
∑Qot——其他测风点所需风量之和，m3/min。
Km——矿井通风系数(包括漏风和矿井内气流分布不均匀)，可取1.15~1.25。
第四章矿井风流总阻力计算
第一节矿井风流总阻力计算原则
(1)矿井风流总阻力，不应超过2940pa。
(2)矿井巷道的局部阻力，新建矿井(包括扩建矿井独立通风的扩建区域)应按矿井巷道摩擦阻力的10%计算，扩建矿井应按矿井巷道摩擦阻力的15%计算。
第二节矿井风流总阻力计算
矿井风流的总阻力是指从进风井口到回风井口的一条路径(风流路线)上各支路的摩擦阻力和局部阻力之和，简称矿井总阻力，用hm表示。
对于有两台或两台以上主要通风机工作的矿井，应按每台主要通风机所服务的系统分别计算矿井通风阻力。
在主要通风机的服务年限内，随着采煤工作面的变化和采区的更换，通风系统的总阻力也会发生变化。为了使主要通风机在整个服务期内满足需要，并具有较高的运行效率，需要根据开拓采掘布局和采掘工作面的接替安排，分析主要通风机服务期内不同时期系统总阻力的变化。最大总阻力路线根据风量和隧道参数(断面、长度等)直接确定时。)，可以根据这条路线的阻力计算出矿井的总阻力。当不能直接确定时，应选择几条可能的最大路线进行计算比较，然后。
矿井通风系统总阻力最小时，称为通风容易时期。通风系统总阻力最大时，称为通风困难期。对于通风容易和困难的时期，应单独绘制通风系统图。根据采煤工作面和硐室的需要，进行风量分配，然后通过各段风路的阻力计算出矿井总压力。
为便于计算和检查，可采用表7-4-5中的格式，在通风容易时期和困难时期沿风流路线依次计算各断面的摩擦阻力hft，然后分别计算容易时期和困难时期的总摩擦阻力hfe和hfd，再乘以1.1(扩建矿井乘以1.15)得到两个时期。
通风容易时期的总阻力HME =(1.1 ~ 1.15)HFE。
困难通风时期的总阻力HMD =(1.1 ~ 1.15)HFD。
在上述两个公式中，hf根据以下公式计算:
hf= hfi
其中hfi= Qi2
第五章矿井通风设备的选择
第一节矿井通风设备是指主要通风机和电动机。
(1)矿井必须配备两套容量相同的主要通风设备，其中一套作为备用。
(2)通风设备的选择应满足首采水平不同时期工况的变化，并使通风设备长期高效运行。当工况变化较大时，应根据矿井分期时间和节能情况分期选择电机。
(3)风机容量应有一定的余量。轴流风机按最大负压和风量设计时，叶片运行角应比允许范围小5°；离心风机的选型和设计转速不应大于最大允许转速的90%。
(4)当进、出风井高差在150m以上，或进、出风井标高相同，但井深在400m以上时，应计算矿井自然风压。
第二节主要通风机的选择
(1)计算风机风量Qf
由于外部漏风(即井口防爆门和主要通风机附近反向风门的漏风)，风机风量Qf大于矿井风量Qm。
Qf=k Qm
式中，Qf——主要通风机的工作风量，m3/s；
QM-矿井需风量，m3/s；
K——漏风损失系数，当风井不用于提升时为1.1，当箕斗井用于回风时为1.15；回风兼作升降人员时取1.2。
(2)计算风机风压
通风机全压Htd和自然风压HN***共同作用，克服矿井通风系统总阻力hm、通风机附属装置(风洞和散流器)阻力hd和散流器出口动能损失Hvd。自然风压与风机风压相同时取“-”；自然风压与通风机负压相反时，取“+”。根据提供的风机性能曲线，风机风压由以下公式计算:
Htd=hm+hd+Hvd HN
一般生产提供的离心风机多为总压曲线，轴流风机多为静压曲线。因此，该矿井采用抽出式通风:
离心通风机:
轻松时期htdmin = hm+HD+HVD HN
艰难时期htdmax = hm+HD+hvd HN
表7-4-5矿井通风阻力计算表
时期节点序号巷道名称支撑形式a/
Ns2m-4升/立方米/平方米S3/s6 R/
Ns2m-8 Q/
m3s-1 Q2/
m6s-2 hfi
/pa V/
ms-1
轻松时期
hfi=∑hfi= pa
困难时期
hfi=∑hfi= pa
轴流式风扇:
轻松时期Htd min=hm+hd-HN
艰难时期Htd max=hm+hd+HN
在通风容易时期，为了使自然风压具有与风机风压相同的效果，使风机具有更高的效率，所以从通风系统阻力中减去自然风压HN；在通风困难时期，为了使自然风压与风机风压作用方向相反时风机的能力满足，在通风系统的阻力中加入自然风压HN。
(3)初选呼吸机
根据计算出的矿井通风容易时期通风机的Qf，Hsd min(或Htd max)和矿井通风困难时期通风机的Qf，Hsd max(或Htd max)，在通风机特性曲线上选出满足矿井通风要求的通风机。
(4)找到呼吸机的实际工作点。
因为根据Qf，Hsd max(或Htd max)和Qf，Hsd min(或Htd max)确定的工作点，即设计工作点只是在所选风机的特性曲线上不同，实际工作点必须根据风机的工作阻力来确定。
1)计算通风机的工作风阻。
当使用静压特性曲线时:
Ssd最小值=
Ssd最大值=
当使用总压特性曲线时:
RTd最小值=
标准最大值=
2)确定呼吸机的实际工作点。
使风机工作风阻曲线在风机特性曲线上，与风压曲线的交点为实际工作点。
(5)确定通风机的型号和转速。
根据每台通风机的运行参数(Qf、Hsd、η、N)，对一次通风机进行技术、经济和安全性比较，最终确定技术先进、效率高、运行成本低的满足矿井通风要求的通风机型号和转速。
(6)电机选择
1)风机输入功率根据通风容易和困难时期，分别计算风机所需的输入功率Nmin和Nmax。
nmin = Qf Hsd min/1000ηs Nmax = Qf Hsd max/1000ηs
或者nmin = qfhtdmin/100ηt nmax = qfhtdmax/100ηt。
其中ηt和ηs分别为通风机的总压效率和静压效率；
2)电机的数量和类型
当Nmin≥0.6Nmax时，可选择电动机，电动机功率为
Ne=Nmax？ke/(ηeηtr)
当nmin
初始Nemin=？ke/(ηeηtr)
以后按Ne=Nmax？Ke/(ηeηtr)计算。
其中ke为电机容量储备系数，ke = 1.1 ~ 1.2。
ηe-电机效率，η e = 0.9 ~ 0.94(大电机取较高值)。
ηTR——传动效率，电机直接与通风机连接时ηtr=1，带传动时ηtr=0.95。
当电机功率在400 ~ 500 kW以上时，应选用同步电机。其优点是可用于提高电网的功率因数，使矿井在低负荷运行时节约用电；缺点是这种电机的购买和安装成本较高。
第六章矿井通风费用估算
吨煤通风成本是通风设计和管理的重要经济指标。成本构成的统计分析是探索降低成本、提高经济效益的不可缺少的基础数据。
吨煤通风费用主要包括以下费用:
1.电费(W1)
吨煤通风电费为主要通风机年用电量与井下辅助通风机和局部通风机电费之和除以年产量，可按以下公式计算:
W1=(E+EA)×D/T
式中e为主要通风机的年耗电量，在设计中按下式计算:
当你在通风容易和通风困难的时期选择电机时，
E=8760(Nemin+ Nemax)/(keηvηw)
当选择两个电机时
E=4380(Nemin+ Nemax)/(keηvηw)
式中d——电价，元/千瓦？h
t-矿井年产量，t；
EA——局部通风机和辅助通风机的年耗电量；
ηv——变压器效率，可取0.95。
ηw——电缆传输效率，取决于电缆长度和每米电缆损耗，在0.9 ~ 0.95范围内选取。
2.设备折旧费
通风设备的折旧费与设备数量、成本和使用寿命有关，可在表7-4-6中计算。
吨煤通风设备折旧费W2为
W2=(G1+G2)/T
表7-4-6通风费用计算表
命令
数字
设备名称
测量单位
数量总成本
全面服务
事务
年
基本投资和大修的有限折旧费用。
评论
单位成本、设备成本、运输和安装成本
3.材料消耗成本
包括各种通风结构的材料费用，风机和电机的润滑油费用，防尘等设施费用。每吨煤的通风材料消耗费W3为:
W3=C/T
其中c为材料消耗的总成本，元/a。
4.通风人员的工资和费用
矿井通风人员的年工资总额是一(元)，一吨煤的工资成本W4是
W4=美国
5.专门为通风服务的矿山工程的折旧费和维修费。
换算成吨煤的成本是W5。
6.吨煤通风仪表购置费和维护费W6
矿井每开采一吨煤的总通风成本w为
W= W1 +W2+ W3+ W4+ W5+ W6矿
结束语
三年的学习即将结束。通过三年的系统学习，我掌握了扎实的基础理论和系统的专业知识，专业水平有了很大的提高。一切都是因为辽源职业技术学院老师们的深度教学和热情鼓励。在我即将毕业的时候，我要感谢这三年来所有教育我、关心我的老师。在我学习期间，他们给了我最有力的帮助和鼓励。这个项目是在我的导师刘文暖教授的悉心指导下完成的。半年多来，刘教授多次询问项目进展，帮助我开拓了研究思路。刘教授以他严谨求实的学习态度，高度的敬业精神，勤奋的工作作风和勇于创新的精神为我树立了榜样。向刘教授致以诚挚的感谢和崇高的敬意。
参考
(1)何廷山《矿井通风与安全》2009
(2)于晓峰和刘启智，采煤工艺专业教材的作者和专业组。