通风系统改造设计方案（精选8篇）
系统设计方案
一、问题的提出：
某煤矿属高瓦斯矿井，回采面采用“两进一回”通风方式进行回采。目前我矿12123下工作面处于回采中期，所采煤层为2#煤层，平均厚度为2.2—2.4m。由于12123下工作面处于回采中期，剩余可采走向长度为440米，现由于12123下尾巷作为12123下工作面专用回风巷多处地段底鼓片帮现象严重，造成巷道回风断面缩小，通风不畅，瓦斯浓度有进一步升高趋势。为保证矿井安全生产，经我矿领导经过慎重研究决定将12123下工作面现“一进两回”通风系统（即12123下材料巷进风，12123下运输巷和12123下尾巷回风）改为U型通风系统（即12123下运巷进风，12123下材巷回风）。以便于12123下尾巷的起底和扩帮。
12123下综采工作面调整前设计方案：
12123下工作面剩余走向长度440m，倾斜长度145m，工作面位置位于井田北面，井下位于三采区总轨道巷北面，工作面东面距2#钻孔350m，南面距1#钻孔1700m，东面距百草沟梁350m，地面部分地段为第四纪黄土覆盖，除少量农田和部分果树以外，无其它建筑物设施。3211工作面位于三采区，东面为3209工作面（未掘），西面为3213工作面（已掘完），南面为总轨道大巷及总回风大巷（西段）。目前3211工作面采用“两进一回”通风系统，材巷、运巷分别为进风巷，尾巷为专用回风巷，根据最近测风情况，运巷进风1220m/min，材巷进风为648m/min，尾巷回风口回风为2217 m/min，实际配风量可及时稀释落山区及煤层内涌出的瓦斯，3213材、尾巷工作面已掘进完毕，3213切眼剩余36米左右。为使3211工作面回采完毕后，3213备用工作面可及时的进行接替。现经过我矿领导研究决定将3211工作面U+L型通风系统改为U型通风系统。为了确保在改为U型通风后的安全生产，进一步提高矿井安全系数。某矿对3211工作面瓦斯传感器的报警、断电、复电浓度参数的设置及悬挂位置按要求进行布置。1、3211尾巷已由原来的回风巷改为进风巷，因3211尾巷顶板和两帮压力大，且破碎严重。巷道在进行扩帮拉底前，先由瓦斯检查员检查巷道内的瓦斯等其它有害气体的情况，只有瓦斯浓度在1%以下时方可作业。
2、在调整通风系统前要及时的对7联巷和6联巷进行施工永久密闭。密闭四周要掏槽，掏槽深度不得小于300㎜，密闭四周要抹有不少于0.1m裙边，墙面要平整，要勾缝，无裂缝，无空缝，不漏风，最后进行进行测风。在施工密闭时要及时的在密闭中预埋瓦斯抽放管路，并与3211尾巷的瓦斯抽放主管进行及时的连接，对密闭里采空区的瓦斯及时的进行抽放。为安全生产作可靠的保障。3333、在3211材巷采空区的左上角沿顶板及时的预埋瓦斯抽放管路，并与3211材巷的瓦斯抽放支管进行连接对3211工作面上隅角的瓦斯及时进行抽放，为3211工作面安全生产作提供安全可靠的保障。
4、对3211尾巷存在密闭存在的漏风现象及时的用快速密闭材料进行堵漏处理，以避免漏风造成风量不足的危害。
5、在尾巷拉顶、扩帮、起底的过程中要及时的对顶板的失效的顶锚和锚索和两帮失效的帮锚、锚索时及时先进行补打单点锚杆、锚索，确认支护没有问题时，并对各种电缆及电气设备遮挡或用塑料布进行保护；要认真检查压风、水、电、管线的完好情况，及时准备好照明和防尘设施等。
7、将3211综采工作面材料巷巷距工作面3-5m位置布置一台瓦斯传感器，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥1.0%，复电浓度＜0.8%。
8、将3211综采工作面上隅角切顶线往里位置布置一台瓦斯传感器，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥1.0%，复电浓度＜0.8%。
9、将3211综采工作面尾巷T1瓦斯传感器布置在距尾巷迎头非风筒侧3-5m处，原规程规定：报警浓度≥2.5%，断电浓度≥2.5%，复电浓度＜2.5%。更改为：报警浓度≥1.0%，断电浓度≥1.5%，复电浓度＜1.0%；尾巷T2瓦斯传感器布置在通风联络巷口非风筒侧3—5m范围，原规程规定：报警浓度≥2.5%，断电浓度≥2.5%，复电浓度＜2.5%。更改为：报警浓度≥1.5%，断电浓度≥1.5%，复电浓度＜1.5%；尾巷T3瓦斯传感器布置在回风联络巷非风筒侧10—15m范围，原规程规定：报警浓度≥2.5%，断电浓度≥2.5%，复电浓度＜2.5%。更改为：报警浓度≥1.5%，断电浓度≥1.5%，复电浓度＜1.5%，悬挂位置距顶板不大于300mm，距帮不小于200mm。
附图一：3211综采工作面调整系统前通风布置图
二、3211综采工作面调整后设计方案：
3211工作面剩余走向长度360m，倾斜长度180m，为了使3211工作面回采完毕后，3213备用工作面可及时的进行接替，3211尾巷（即3213运巷）要及时的进行拉顶、起底、扩帮。经某矿领导慎重研究决定采取对3211工作面通风系统进行调整，将3211由原先“两进一回”通风系统更改为“一进一回” 通风系统（即运巷为进风、材料巷为回风巷）。
1、为确保3211综采工作面通风能力的满足，尽快解决通风的问题，确保各项工作安全、有序的进行，调整系统前决定对3211工作面施工永久密闭2套，开启永久密闭一道。具体施工技术要求如下：
1）、通风区负责确定各处通风设施的施工位置、施工顺序、设施名称和风量、瓦斯等数据的测定工作。
2）、在3211工作面第7联巷施工一道永久密闭；（永久密闭墙要施工在顶板支护完好、顶底坚实的煤岩上，周边掏槽，掏槽深度不得小于300mm，密闭四周要抹不少于100mm的裙边。）
3）、在3211工作面第6联巷施工一道永久密闭；（永久密闭墙要施工在顶板支护完好、顶底坚实的煤岩上，周边掏槽，掏槽深度不得小于300mm，密闭四周要抹不少于100mm的裙边。）
4）、3211工作面第1横贯进行开启，以便工作面回风，避免在施工过程中瓦斯超限。2、3211第6联巷和第7联巷施工永久密闭安全技术措施 1）、施工前,在3211材巷安设2×7.5KW对旋风机（风机安装位置如附图所示），并把φ450风筒连接至施工地点。风筒吊挂、对接按质量标准进行，做到平、稳、直，拐弯处用伸缩风筒，且做到双反压边，逢环必挂。
2）、风机的安装、风筒的吊挂由通风队负责，风机拆、压线由生产队组负责。
3）、风筒应从1横贯穿过进入尾巷（如图所示）。4）、通风区队长、技术员、瓦斯检查员和安全员必须跟班作业。
5）、施工人员到达现场后，首先由瓦斯检查员检查6和7横贯口瓦斯情况，瓦斯浓度超过1.5%时，由跟班领导安排生产队组值班电工启动风机，并守候在风机附近，随时观察风机的运行情况。6）、6和7横贯口瓦斯浓度降至1.5%以下时，首先将横贯口附近10m范围内全面冲洗一遍，彻底消除积尘。然后由跟班领导和技术员确定闭墙位置，并安排人员将闭墙位置的铁丝网断开，铁丝网断开的宽度不得小于闭墙厚度。
7）、永久密闭墙要施工在顶板支护完好、顶底坚实的煤岩上，周边掏槽，掏槽深度不得少于300mm。闭墙距横贯出风口的距离不得超过6m。
8）、施工时，必须使用铜制工具。沙灰的配比为1:3，搬运料石时必须轻拿轻放，杜绝野蛮作业。
9）、施工时，要求墙体厚度不少于1m，料石墙面要平整，做到沙浆饱满，勾缝无空缝。墙体中间用黄土或沙灰充填，充填时必须捣实，接顶严密不漏风。
10）、施工时，墙体上要预埋抽放管（外露的抽放管必须提前上好挡板）。
11）、施工结束后，剩余材料要归类码放整齐，不得乱扔乱放。之后由跟班区队长通知生产队组停止风机运行，拆除电源，风机、风筒由现场施工人员回收整理后放到指定位置。12）、整个施工过程中，瓦斯检查员、安全员必须全程跟踪检查，杜绝超限作业，杜绝一切违章指挥和违章操作。13）、施工人员必须严格遵守某煤矿人员进入尾巷、回风巷的管理办法，不得随意走动，其他未及之处严格执行《煤矿安全规程》中相关规定。
3、目前，3211工作面通风系统进行调整前各系统密闭设施材料均已运输到安装指定地点，具体施工工期待集团公司同意后同一天进行施工并进行调整系统。
附图二：3211综采工作面调整系统后通风布置图 4、3211综采工作面调整系统后安全措施
1）、3211工作面调整系统前，通风区派测风员进行对3211工作面各用风地点全面测风，并对每次测定的数据详细记录，确保配风量合理分配。
2、）通风队要进行对此工作面所有的通风设施进行全面的检查，对有损坏、漏风的通风设施及时进行修补。（同时机电区对井下所有机电设备进行检查，杜绝失爆现象存在，确保各机电设备安全、可靠的运行）
3）、3211工作面调整系统前，巷道内新增所有调节设施要按规定进行施工，规格尺寸严格按照措施施工，确保施工质量。4）、3211工作面调整系统投运后测风员要进行全面的测风，并做好记录，同时对测风前数据进行分析、对比，确保配风量合理优化。
5）、3211工作面调整系统过程中，3211工作面必须进行停产，撤离至三采轨道巷的安全地点。所有主扇风机停止运转，所有采区域必须进行断电，无关人员严禁进入工作面进行工作（参与系统调整工作的人员除外）；只有在系统调整工作结束后，此工作面所有地点通风状况恢复正常后，方可进入工作面进行作业。
6）、3211工作面调整系统后测风人员要及时检查风流是否正常，通风系统是否符合预定的方案，如发现有不符合现象，要及时调整风量，确保安全运行。
7）、3211工作面调整系统后确认风流正常后，施工队组指派固定人员对工作面风机进行启动，开始输送新鲜风流，同时排除工作面瓦斯，进入工作面时瓦检员必须在前方进行观测瓦斯浓度，瓦斯浓度在规定范围内方可进入，否则待工作面瓦斯排完后方可进入。（排放瓦斯措施另行制定）
8）、排除瓦斯后，测风员要及时对工作面各用风地点进行一次全面的测风，并做好记录，同时与投运前所测数据进行分析，确保合理有效的分配风量。确认风流稳定，通风系统完好后，通风区通知组队正常生产。
5、调整系统后3211下工作面各用风点布置情况： 3211工作面调整系统后采用“一进一回”通风系统，运巷为进风巷，材巷为回风巷，预计配风情况如下，运巷配进风为1000m/min，运巷回风为1100m/min，同时根据集团公司安全工作会议的要求，为进一步提高矿井安全系数，某矿对12123下工作面调整系统后瓦斯传感器的报警、断电、复电浓度参数的设置及悬挂位置按要求进行布置。
37、将3211综采工作面材料巷距工作面3-5m位置布置一台瓦斯传感器，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥1.0%，复电浓度＜0.8%。
8、将3211综采工作面上隅角切顶线往里位置布置一台瓦斯传感器，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥1.0%，复电浓度＜0.8%。
9、由于3211材料巷巷由原进风更改为回风巷，存在移动变电站及其它电器设备，因此将3211综采工作面运巷T1瓦斯传感器布置在距工作面非电缆侧3-5m处，报警浓度≥0.5%，断电浓度≥0.5%，复电浓度＜0.5%；运巷T2瓦斯传感器布置在巷道中部非电缆侧，报警浓度≥0.5%，断电浓度≥0.5%，复电浓度＜0.5%；运巷T3瓦斯传感器布置在回风联络巷非电缆侧10—15m范围，报警浓度≥0.5%，断电浓度≥0.5%，复电浓度＜0.5%，悬挂位置距顶板不大于300mm，距帮不小于200mm。
7）、安全监控设备每月至少调试和校正一次；甲烷传感器每七天必须用甲烷标准气样和空气调校一次；每七天对甲烷超限断电功能进行测验试。
8）、监测监控系统的分站、传感器、声光报警器、断电器及电缆，属采掘区域的由采掘队长、班组长负责管理使用，如有损坏要及时向通风部门汇报。
9）、每班瓦检员使用光学瓦检仪与传感器显示值进行对照，并做好记录，认真填写对照牌板，发现问题及时汇报通风部门。10）、地面中心站必须对当日获取的信息进行分析整理，并认真填写矿井监测日报，报矿长、矿总工程师、通风值班干部审阅。
目前, 常村煤矿主要生产盘区为二水平21盘区。21盘区共布置三岩一煤4条下山, 分别为21盘区煤轨下山、21盘区轨道、胶带下山 (岩) 、21盘区专用回风下山 (岩) 。盘区内共布置2个综放回采工作面和4个开掘工作面。
1 通风系统现状
矿井通风系统为混合抽出式。进风井5个, 分别为:进风斜井、材料斜井、主胶带斜井、排矸斜井、注浆立井;回风井有2个:东风井和后沟风井。
后沟风井安装2台上海风机厂生产的GAF系列轴流式通风机, 主要通风机型号GAF21.2-14-1, 电动机容量500 kW, 运行风量82.0 m3/s, 运行负压2 152 Pa;备用通风机型号为GAF21.2-12.6-1, 电动机容量460 kW。目前该风井担负21盘区及矿井西翼硐室的通风任务。东风井安装2台BDK系列对旋轴流式通风机, 主要通风机型号为BDK-№40-15, 电动机容量为2×37 kW, 运行风量11.0 m3/s, 运行负压为294 Pa;备用通风机型号BDK-№40-15, 电动机容量为2×37 kW。目前该风井担负矿井东翼硐室通风任务。
2 通风系统改造的必要性
(1) 抗灾能力较差。
承担矿井主要生产采区通风任务的后沟风井通风系统, 由于其进、回风井均位于井田的西部, 远离生产采区, 进、回风线路并行长度超过3 100 m, 通风方式极不合理, 风量调节困难, 系统的抗灾能力较差。
(2) 风量满足不了矿井安全生产用风。
随着矿井继续向21延伸区的下部开采, 煤层瓦斯涌出量增大, 矿井地温升高, 对风量的需求将进一步增大, 现有的通风系统根本无法满足矿井安全生产用风。因此, 需要对现有的通风系统进行优化改造。
(3) 生产接替的需要。
常村煤矿21盘区作为矿井的主要生产盘区已经开采10余年, 可采储量仅为1 544.8万t。若按照矿井目前的生产能力, 可服务7.7～8.6 a, 矿井开采地区出现接替紧张局面。而矿井深部DF1断层以南区域 (新增勘探区) 的储量预测将近2 000万t。为保证矿井生产的正常接替, 该区域的开拓势在必行。因此, 对该区域进行开拓布局设计及通风设计已刻不容缓。
3 改造方案的分析
3.1 方案的提出
根据已探明储量的分布情况可知:DF1断层下部区域 (三水平采区) 为21延伸盘区的接替采区。因此, 在充分考虑现生产盘区与接替盘区的关系、地面地形情况、新风井压煤情况、对现有生产接替的影响程度以及便于新采区开拓等因素, 对矿井通风系统改造提出以下3种方案。
方案Ⅰ:
新开回风立井位于21延伸区东翼下部, 三水平采区上部1503孔附近, 落底于2-3煤底板, 与三水平回风大巷连通。新风井井筒净直径5 m, 净断面19.63 m2, 井深721 m。三水平只划分一个双翼采区进行开采, 采区3条下山均布置在2-3煤底板岩石中, 分别与三水平3条大巷连通, 采区下部边界处布置水仓、泵房, 构成完整的通风、运输、排水等生产系统。
方案Ⅱ:
新回风立井位于井田深部边界处, 落底于2-3煤顶板岩石中, 直接与延伸区专用回风下山连通, 风井井筒净直径5 m, 净断面19.63 m2, 井深817.3 m。三水平开采只划分为一个双翼采区进行开采, 不再设置三水平大巷, 只将原延伸区3条下山继续向下延伸。考虑到提升长度较大, 设置接力车场。在21延伸区专用回风下山以东25 m布置一接力专用回风下山, 直接与矿井边界处的回风井连通。在原延伸区回采面采空区西侧沿煤层顶板布置一接力轨道下山作为副提升, 原21延伸区胶带下山直接向下延伸作为主提升, 这样三水平采区开采布置两岩一煤3条下山, 在矿井边界附近布置下山水仓、泵房, 构成完整的通风、运输、排水等生产系统。
方案Ⅲ:
该方案利用后沟风井通风系统, 担负21延伸区及三水平通风任务, 但需对井下主要回风巷 (21区专用回风巷1 390 m、二水平暗主斜井560 m) 进行大断面扩修, 以降低风阻, 使通风能力满足安全生产需要。采区划分及巷道布置同方案Ⅱ。
3.2 方案技术比较
方案Ⅰ优点:
①能够尽快解决21延伸区的通风问题, 而且可直接为三水平采区服务;②通风方式合理, 矿井的防、抗灾能力显著提高, 通风阻力大幅度减小, 安全性较好;③与方案Ⅱ比较井筒较浅, 初期投资少。缺点:①新风井广场保安煤柱压煤725.2万t, 加上矿井深部杨大池村庄保安煤柱压煤734.6万t, 共计呆滞煤量1 459.8万t, 影响矿井采掘接替和服务年限;②对三水平的开采需首先布置三水平3条大巷 (945 m) , 然后再布置三水平采区3条下山, 总的开拓工程量较大;③风井地面地形狭窄, 工业广场布置较困难, 挖、填土方量较大。
方案Ⅱ优点:
①风井煤柱与村庄煤柱合并考虑, 压煤较少, 对矿井采掘接替和服务年限影响小;②不再布置三水平3条大巷, 只是将原21延伸区3条下山继续向下延伸, 总的开拓工程量少;③前期 (三水平开拓期间) 提矸下料, 并可作为进风井, 三水平开拓可上下对掘, 有利于接替盘区的快速开拓;④形成通风系统的总工程量小, 工期短;⑤通风方式合理, 矿井的防、抗灾能力显著提高, 系统通风阻力大幅减小, 安全性较好;⑥风井地面地形较为平坦, 工业广场易于布置, 挖、填土方量小。缺点:①与方案Ⅰ比较井筒较深, 初期投资较大;②新风井建成后, 现生产盘区21盘区及其延伸区的生产回风需通过三水平采区专用回风下山, 通风距离较长。
方案Ⅲ优点:
通过井巷及扩巷工程施工, 基本可满足井下通风需要。缺点:①通风线路长达17 859 m, 系统复杂, 阻力大。经过计算, 通风容易时期h=2 458.9 Pa, 通风困难时期h=2 983.4 Pa, 且等积孔1.34 m2<2.00 m2, 通风较困难。②主进、回风线路并行长度达到3 800 m, 系统内部漏风量大, 稳定性差, 对防治瓦斯及煤层自燃不利。③进风线路长, 风流温度高, 对气象条件影响很大。④主要通风机年均电耗较多, 年均电费达到185.4万元。⑤巷道扩修工程量多 (S≥14 m2, 扩修巷道1 950 m) , 费用高达2 145万元 (1.1万元/m) 。且巷道维护量大, 年均维护费用高达1 172.13万元。⑥系统安全性差。因三水平、21延伸区、21区回风呈串联关系, 一旦三水平发生火灾、瓦斯等灾害时, 灾变风流侵袭范围大, 造成灾区扩大, 而不利于救灾。
3.3 方案经济比较
方案经济比较主要是三方案的初期投资概算比较, 详见表1。
万元
3.4 改造方案的确定
通过技术经济比较:方案Ⅰ井筒较浅, 初期投资少, 但压煤量较大, 对现有生产及接替影响较大;方案Ⅱ井筒较深, 初期投资大, 但压煤量少, 总工程量少, 对现有生产接替影响小;方案Ⅲ虽可行, 但不能从根本上解决问题, 且扩修巷道对生产影响较大, 年维护费用高, 系统抗灾能力差。综上所述, 采用方案Ⅱ较好。
4 结语
(1) 常村煤矿建新回风立井, 使21采区及三水平延伸区缩短通风线路, 降低矿井通风阻力, 提高矿井抗灾能力。
(2) 新回风立井建成后, 解决了21采区、21采区延伸区、三水平工作地点风量配备问题, 矿井通风系统的稳定性增强, 通风系统布局合理, 矿井抗灾能力得到提高。
(3) 矿井通风系统改造完成后, 为加快三水平延伸创造了良好的通风条件, 为企业的稳产、高产、和可持续发展奠定了基础。
摘要：结合常村煤矿通风系统现状, 分析了该煤矿进行通风系统改造的必要性, 通过对3种方案的技术经济比较, 确定了改造方案。
永安煤业公司仙亭煤矿位于闽中戴云山脉大田县境内，主要开采上京井田及龙头坑井田、永丰井田、后洋井田+660m以下煤层。
矿井初步规划为四个生产水平，即+500m、+300m、+100m、-100m水平。第一水平（+500m）设计生产能力为30万吨/年，近几年原煤产量稳定在25万吨/年，生产系统比较完善；第二水平设计生产能力为30万吨/年，设计201采区、202采区、205采区三个生产采区，各采区已在+660m水平连通。二水平于2000年10月开始延深，目前201采区已投入生产，已形成较完整的二水平生产系统。
该矿井属于低瓦斯矿井，煤尘无爆炸性，煤层自燃倾向性为三类（不易自燃）。
二、矿井通风现状及通风系统实施方案的选择
采用分区机械抽出式通风，副斜井为主进风井，主斜井为辅助进风井。进风风流经采区+500m运输大巷、下部车场、轨道上山进入各采区区段石门，而后流经各工作面和用风地点；乏风流经区段回风石门、人行上山、采区回风巷、采区主要通风机排至地面。现有各采区主要通风机能力均能满足安全生产的基本要求，但矿井通风系统存在不少问题，主要有以下几方面：
1、由于与毗邻矿井为上下关系，矿井未设计+650m总回风水平，只利用+660m大巷做为矿井的回风巷，而毗邻矿井+660m水平仍在生产，矿际间+660m主要巷道已联通。
2、由于历史原因影响，上京井田上部形成多平峒开采；井田内各煤层顶板坚硬，不易大面积冒落（仅局部垮落），造成自然通风的通道多，风流稳定性差。
3、九十年代前后，靠近地表部分煤炭资源划归地方开采，由于小煤无序开采，加剧了自然漏风通道，风流方向及风量难以控制。
4、各采区地面通风机房位置地势高，进、回风井口高差达150m，受温差及上述因素影响自然风压波动较大。
根据矿井通风现状、《仙亭煤矿+300m水平延深初步设计》及一水平多次通风系统改造经验，矿井于2003年开始着手设计二水平通风系统实施方案，经过有关专家进行方案会审、论证，确定采用中央并列式全负压机械抽出式通风。矿井总进风风井为副斜井，主斜井为辅助进风井，总回风水平为+660m，而后用回风斜巷与地面主要通风机相连通，作为矿井总回风井。
三、 设计方案优化原则与依据
二水平通风系统设计方案优化原则是：本着“经济合理、技术先进、安全可靠”的原则，在保证在安全的前提下，资金投入少、通风系统简单。依据：《煤炭工业设计规范》、《煤矿安全规程》、有关专家会审意见、论证报告等。
四、 二水平通风系统设计方案优化
1、合理确定总回风巷位置。根据矿井实际，矿井总回风井布置有如下三个方案：
方案A：从主平峒往里450m处往正南方向新掘长250m的专用回风道作为矿井总回风井，其井口标高为+669m。
方案B: 从主平峒往里275m处往正南方向新掘长230m的专用回风道与矿基建仓库相通，作为矿井总回风井，其井口标高为+675m。
方案C: 从主平峒六采区口往里30m处往北方向新掘长20m的平巷和一条长70m与主平峒平行的斜巷与地表相通，作为矿井总回风井，其井口标高为+700m。
经过安全管理和技术上、经济上比较，综合考虑通风系统完善性、主要通风机运行日常维护和管理、总回风井的维护等各方面因素，矿井总回风井位置选择方案Ⅱ。该方案安全管理极为方便，不受小煤入侵影响，系统可靠；机房建设、风机安装较为简单，日常检修、维护方便，且总回风巷长度较短，通风阻力小，通风费用、初期投资较其他方案低。
2、 优化巷道布置，解决好过渡时期通风系统安全管理。根据矿井生产实际，考虑到过渡时期上、下水平同时生产时的通风需要，为避免上下水平通风系统的相互干扰，在+460区段布置专用集中回风石门（从205采区+460北石门掘一石门与201采区+460北石门相连通），两个采区的回风并入到一采区总回风巷，而后污风进入矿井总回风巷。上部一、五采区在回收复采时可充分利用原有的通风系统， 201、205采区生产时利用二水平通风系统，上、下水平通风系统通过设置必要的通风构筑物隔开，避免了上、下水平通风系统的相互干扰。
3、 优化通风线路。在布置二水平通风系统时，将采区回风巷下降至各采区+420区段，对+460区段的部分通风眼及时进行封闭，减少通风设施的设置，缩短了矿井通风线路，避免了角联通风，降低了矿井通风阻力，使矿井通风系统更加简单。经优化后的通风系统，减少各类通风设施设置6道，缩短通风线路650m，阻力降低320Pa，使矿井通风更加容易。
4、主要通风机选择。根据仙亭煤矿长远规划，二水平通风系统必须综合考虑三水平延深通风需要，要有一定的富裕量。经过矿井风量和阻力等计算，选择G4-73-11№22D、BD№20、2K60№18（均能满足要求）三种主要通风机进行比较。
BD№20、2K60№18两种型号的轴流式通风机具有调节方便、可反转反风的优点，但由于轴流式风机存在不稳定工作区，不适于矿井风阻较大，且风阻值不太稳定的矿井。而且轴流式风机的效率比离心式风机低，工作噪音也比离心式通风机大。
经综合考虑，设计选择主要通风机为G4-73-11№22D离心式通风机，转速n=580rpm，该风机具备较大的备用能力，可满足三水平延深通风能力。由于矿井三水平延深时，矿井三水平总回风巷设在+500m水平，进风路线虽加长，而回风路线相对减短，三水平与二水平对比风阻相差不大，根据实际生产情况，三水平的风量与二水平差不多。因此，G4-73-11№22D离心式通风机的能力能够符合要求。
5、 合理解决好后期接续采区的通风。矿井后期接续采区为203、206、208采区，根据矿井实际，203采区为+300m进风至区段石门、用风地点、回风巷、龙头坑+500m回风大巷并入202采区回风系统。206采区、208采区为+300m进风至区段石门、用风地点、回风巷、五采区+500m回风大巷、五采区回风上山、+660m后洋石门、+660m主平峒、矿井总回风巷。207采区为+300m进风至区段石门、用风地点、回风巷、永丰+500m回风大巷、一采区回风上山并入201采区回风系统。
五、二水平通风系统方案评价
二水平通风系统，克服了原有分区式通风时通风设施设备多，日常管理复杂，回风巷漏风较大、矿井有效风量率底的问题，便于通风集中管理。同时将矿井总回风巷由原来的+775m回风斜巷变为现在的+660m主平峒，日常管理、维护更加方便，风量调节更容易。
从矿井长远规划，综合考虑长期通风效果和+100m水平延深初期通风需要，在+300m水平生产到+380m区段以下、矿井主要运输系统转换到+300m水平的同时，可适时将矿井总回风水平降低至+500m水平，以缩短通风线路，降低矿井通风阻力，提高矿井有效风量率。
六、通风系统实施安全管理措施
1、由于二水平各采区投入生产时间不平衡，必须制定过渡时期通风系统管理措施，确保矿井通风安全；同时做好二水平隔离煤柱的保护工作，封密直接贯通上水平采空区的巷道。
2、主要通风机投入运行前，必须按照《煤矿安全规程》的规定，对安装调试好的主要通风机进行性能测定，以便使主要通风机经济合理地运行；同时对二水平进行全面的通风阻力测定，调整和优化矿井生产布局，降低通风能耗。
工程概况(一级)
本项目为北京某医院急诊病房综合楼，主要用途为今后的医疗和病房楼。综合楼地上19层，建筑面积33023平米，建筑高度70米，地下3层，建筑面积26733平米，总建筑面积为59756平米。综合楼采用钢框架结构，基础形式为现场浇钢筋混凝土筏板基础，基础埋深约为13.5米。本工程总冷热负荷为：夏季制冷量4632KW，冬季制热量3520KW。生活热水需求量为290吨/天。
设计依据(一级)
《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)
《建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规范》(GB50242-2002)
《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB50243-2002)
《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366-2005)
《供水管井技术规范》(GB50296-99)
《给排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-97)
《制冷设备、空气分离设备、安装工程施工及验收规范》(GB50274-98)
《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》(GB50275-98)
国家有关的规范、规定、规程及通用图集等
甲方及本单位各专业提供的资料
地埋换热器设计说明(一级)
本土壤源换热系统采用竖孔埋管形式，钻孔数量按320口计算，集中布置在地下车库的底板下，换热孔孔径均为Ф200mm，埋管有效深度为160米，换热管规格为dn32(PE100、抗压2.0MPa)的双U型高强度PE聚乙烯管。将整个土壤换热器分为40个小系统，每8个垂直换热孔设置为一个换热循环单元，供、回水分别集中到单独的分、集水器上;分集水器汇入总管接入机房，水平联络管采用D90PE管。
空调冷热源(一级)
系统采取复合形式的供暖空调系统(二级)
土壤源热泵系统(二级)
选用两台满液式热泵主机GSHP1660BM，单台制冷量为1660KW，制热量为1594KW;传统冷水机组：选用一台冷水机组LSBLG1240BM,单台制冷量为1240KW。冷水的供回水温度为7℃/12℃，热水的供回水温度为45℃/40℃。
机房系统(一级)
设备安装(二级)
所有设备到货后，先校核设备有关数据，经确认无误后再安装设备制造厂的安装要求进行安装，同时遵守《通风与空调工程施工及验收规范》(GB50243-2002)和《机械设备安装施工及验收通用规范》(GB50231-98)以及其他有关规范。
管道(二级)
①管材：水管管径小于等于DN32的管道均采用镀锌钢管;管径大于DN100采用焊接钢管。
②管道连接：管径小于等于DN32的管道均采用螺纹连接;管径大于DN32的管道采用焊接连接。
③安装管道之前必须仔细检查管子质量，必须认真清除管子内积存的污物。
④配用管件在安装之前须作外观检查，凡有裂缝，沙眼及明显缺陷的管件不准使用，所有阀门在安装前除先作上述检查外，还作组装性能检查，视其动作是否灵活和正确，关断用阀门必须作严密性试验，不合格的阀门严禁安装到管道系统上。
⑤管道穿墙或穿楼板处必须加套管，套管内径应比管道保温层外径大20-30mm，套管处不得有管子接头焊缝，在管道保温工程竣工后，用保温棉塞紧孔隙，墙体上的套管两端应与墙壁面抹灰层外平，套管可用厚度为2.0mm铁皮或内径合适的钢管制作。
⑥水压试验(文中所述压力均指表压)：管道系统水压试验压力0.8MPa,压力试验以10分钟内压力值下降不超过0.02MPa为合格,然后将压力降至工作压力进行严密性试验,用0.5Kg的小锤敲击焊缝应无异样，无渗水现象。
⑦系统试压合格后应进行清洗，为防止安装垃圾进入制冷主机，及其他设备，须设临时冲流旁通管，冲洗时水流速不宜小于0.8m/s,直到放出水洁净为止,在整个系统全部冲洗合格后卸下所有过滤器内的滤网，用清水洗净后重新装入过滤器。
⑧水管的支吊架之固定，可视现场情况采用膨胀螺栓固定;具体做法参照91SB系列标准图集，支吊架间距满足《通风与空调工程施工及验收规范》要求。
2设计题目：某酸洗电镀车间通风系统设计 3原始资料：
1.设计地点：天津；
2.建筑物土建工程资料：
⑴． 车间平面图和剖面图；
⑵． 外墙：符合《公共建筑节能设计标准》的有关规定；
⑶． 屋面：符合《公共建筑节能设计标准》的有关规定；
⑷． 地面：水泥地面；
⑸． 门窗：单层木门：1.5×2.5，双层塑钢窗：1.5×2.5。
3.其他资料：热源为换热站；
热媒为热水；
热媒参数为95℃/70；
建筑物周围环境：城市内无遮挡 4.气象资料：供暖室外计算温度为-9℃；
夏季通风室外计算温度 ℃ 5.工作班制：所有车间均为两班制。
4.设计任务 本设计为一电镀车间设计一通风系统，一方面要保证车间内的有害物浓度在国家有关标准允许范围内，同时要求夏季和冬季的温度在设计温度范围内。
5车间得热量和失热量计算 5.1冬季 5.1.1.冬季室内温度 电镀部，溶液配置室，车间办公室，发电室，抛光工部及其它工部t=18℃;5.1.2.失热量 ⑴．维护结构耗热量 维护结构的传热系数：
车间的体积V=6*42*12=3225.6m；
外表面积S=1166.06㎡；
体形系数S/V=1152/3024=0.362；
单层木门面积1.5*2.5=3.75㎡；
双层塑钢窗面积为3.75㎡ 根据《公共建筑设计节能标准》查得 当0.3＜体型系数≤0.4时，屋面≤0.45 W/(㎡·k),外墙≤0.5 W/(㎡·k)由《采暖通风与空调设计手册》查得窗的传热系数为3.256 W/(㎡·k)，门为4.652 W/(㎡·k)地面的热阻≥1.5(㎡.K)/W,传热系数K≤1/1.5=0.67W/(㎡.K)查供热课本 地面、外墙、屋顶、窗的温差修正系数a=1.0 由公式Q=a×K×F×得散热量，计算结果见附表1；
⑶．由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量（较小，略而不计）⑷．车间的水分蒸发耗热量：
水分散湿量计算：G= 其中：---饱和水蒸气压力，Pa；
---水蒸气分压力，Pa；
=2064 Pa；
=1341.6Pa；
A=42*12*0.8=403.2㎡；
B=101325 Pa；
=10266Pa；
代入数值计算得：G=60.08kg/h；
水的汽化潜热为r=2450Kj/Kg；
故车间水分蒸发耗热量为=r×G=147196KJ/h=40888W 5.1.3.得热量 ⑴．槽子散热量：应考虑不同时使用和一部分热量直接有排风罩排到室外等因素。
查《采暖通风与空调设计手册》得：
2镀银槽：1740W；
3镀锡槽：2021W；
4镀锌槽：2303W；
5电解除油槽：1948W；
6酸洗槽：521W；
8化学除油槽：2355W（7有色金属腐蚀槽与1溶液配置槽内的溶液温度与室温相同，故不考虑得热量的计算）电镀工部：1×1740W+2×2021W+3×2303W=12691W；
电镀准备室：1×1948W+2×521W+3×2355W=10055W；
⑵．发电机等用电设备的散热量：车间内有两台14KW的直流发电机和两台0.8KW的抛光机：
每台发电机的散热量:=；
故发电机的散热量：；
每台抛光机的散热量：；
同时使用系数取0.6；
故抛光机的散热量：
⑶.太阳辐射热：在维护结构耗热量计算中由朝向附加考虑进去了。
⑷． ．人体散热量可以不算，作为一个有利条件。
⑸． 总得热量12691+10055+5880+492=29118W 5.2夏季 5．2.1.室内温度，湿度 发电机室 ≤40℃；
故取40℃；
其它工部 ℃，相对湿度=65%，故=32℃；
---夏季通风室外计算温度。取29℃ 电镀工部温度梯度 a=0.3 ℃/m;发电机室温度梯度 a=1.5 ℃/m;5.2.2.得热量 ⑴．太阳辐射热 太阳辐射热不计算 ⑵．槽子散热量分为液面散热量和侧壁面散热量两部分。本次设计中由冬季查得的槽子散热量采用温差修正法计算得夏季的槽子散热量。
计算得：
镀银槽2：1372W；
镀锡槽3：1631W；
镀锌槽4：1894W；
电解除油槽5：1602W；
酸洗槽6：342W；
化学除油槽8：1841W（有色金属腐蚀槽与溶液配置槽内的溶液温度与室温相同，故不考虑得热量的计算）电镀工部：1×1372W+2×1631W+3×1894W=10316W；
电镀准备室：1×1602W+2×342W+3×1841W=7809W；
⑶．发电机等散热量 车间内有两台14KW的直流发电机和两台0.8KW的抛光机：
每台发电机的散热量:=；
故发电机的散热量：；
每台抛光机的散热量：；
同时使用系数取0.6;故抛光机的散热量：
⑶．人体散热量可以不算。
5.2.3.失热量 ⑴．水分蒸发吸热量，夏季可以不算，作为有利条件。
⑵．围护结构传热量：由于温差较小，在夏季可以不算。
⑶． ．夏季无冷风渗透耗热量。
6.局部排气设备的选择和局部排气量的计算 6.1.槽边吸气罩的形式以及局部排风量计算 根据《使用供热空调设计手册》槽边排风罩的槽宽B<500mm时采用单侧排风；
500mm≤B≤800mm时采用双侧排风；
由于设计中所有的槽宽都介于500mm到800mm之间，故均采用双侧排风。局部排风量计算：用控制风速法计算。下面以镀银槽为例：
镀银槽尺寸为1000×800×800，在《简明通风设计手册》中查得，根据国家标准设计，条缝式槽边排风罩的断面尺寸共有三种：200mm×200mm,250mm×250mm,250mm×200mm,此设计中采用250mm×250mm,所以。
镀银槽的控制风速为 则总排风量为 每一侧的排风量为 假设条缝口风速,采用等高条缝，条缝口面积；
条缝口高度，而此时0.336＞0.3,为保证条缝口上速度分布均匀，在每一侧分设两个罩子，设两根立管。
所以，<0.3 每个排风罩阻力：
式中：为局部阻力系数，取2.34；
为周围空气密度；
为条缝口风速；
其它各槽的排风量和阻力见附表排风罩计算表 6.2.发电机室的通风 发电机室内有两台14KW的直流发电机，产生很大热量，要消除余热；
夏天应考虑机械排风，且保证室温不超过40℃（夏季室外平均温度定为29℃）。发电机室余热量较大，冬季可以考虑将发电机室的排风排到电镀部。
⑴． 夏季通风量的计算（即为消除余热的风量）两台直流发电机产热量为5.88KW, 设室温为40℃，又室外平均温度为29℃，则温差为△t=40-29=11 ℃，则风量为G=Q/(c×△t)=5.88/(1.01×11)=0.53kg/s=0.468。
⑵．冬季通风量的计算 冬季在发电机室与电镀工部的隔墙上开一个百叶窗自然排风至电镀工部 6.3.除尘通风 本设计只有抛光工部产生粉尘，粉尘的成分有：抛光粉剂，粉尘，质灰尘等。抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件。
排风量计算：一般按抛光轮的直径D计算L=A·D 式中：
A---与轮子材料有关的系数；
步轮：
A=6·mm直径；
毡轮：
A=4·mm直径；
D---抛光轮直径mm；
抛光工部有两台抛光机，每台抛光机有两个抛光轮，抛光轮为步轮。其直径为200mm,抛光机的排气罩应采用接受排风罩，抛光机号为7。
故抛光机的局部排风量：L=4×6×200=4800=1.333 7.空气平衡和热平衡计算 为保证车间各工部的空气按需要分配，保证车间有良好的气流状态，同时使车间各工部按数量要求补充热量（冬季）或者排走余热（夏季），使车间温度满足卫生标准。
为防止一个工部的有害物质扩散到另一个工部，除保证电镀部，溶液配制室等为负压外，抛光工部负压最大，电镀工部负压最小。维持房间负压，也就是要保证，一般，则取，负压，所以。
7.1 整个车间的空气平衡和热量平衡 风量平衡：
热量平衡：
即以上两式变成：30%70% ℃，c=1010J/(kg·℃),18℃,1.213 包括各槽上局部排风罩的总排风量和抛光机的排风量。故计算得=7.684 =7.686×1.213=9.321㎏／s，㎏/s，㎏/s，总得热量29118W；
总失热量 86912W；
总得热量和总失热量求得整个车间的散热器提供的总热量为 将数值带入上式即可求得：℃。
7.2各工部的送风量计算如下：
溶液配制室 电镀工部 抛光工部 电镀准备部 各工部的机械进风量为：
溶液配制室 电镀工部 抛光工部 电镀准备部 8.空气加热器的选择计算 需要加热的空气量为：=6.525，加热前的空气温度为℃，加热后的空气温度为℃，假定空气的质量流速s),则需要的加热器的有效截面积为：，据此查《设备材料手册》空气加热器技术表4-23知，选4台/2型加热器串并联，每台有效截面积为0.43散热面积为43.6,根据实际有效截面积可算出实际的·s, 加热器的传热系数为：K=16.5×·K；
计算需要加热量：；
热媒与空气间的平均温差：℃ 需要的加热面积为：；
需要的加热器串联台数为：；
取2台串联共四台加热器，总加热面积：43.6×4=174.4；
检查安全系数：，即安全系数为1.16，说明所选加热器合适。
计算空气侧压力损失：
9.净化设备的选择 选用哈尔滨机械厂生产的LWZ-12型自动浸油滤尘器，该滤尘器使用于初含尘浓度低于40毫克/立方米的空气净化。相关技术参数如下表：
风量（）阻力（mm）滤尘效率 滤网运转速度（mm/min）用油牌号 油槽容量 电机型号 重量（kg）20000 7 93%~98% 48 12或20 188 J-11-4 529 10.送排风系统方案的确定，系统划分 其中应注意的问题包括：
1.送风机可设在车间上部的平台上；
2.排风系统可划分为3个系统；
3.除尘，净化设备可设在室外；
送风一个系统，从上面送风，排风分三个系统，经排风罩再到地沟，通过地沟排至室外。
与风机相连接的烟囱的高度要高于建筑物6m以上 11．进行水力计算，选择风机和电机 11.1送风系统 画出平面图，编号，然后确定最不利环路，接下来计算不平衡率。
送风最不利环路为1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13 下面以干管管段1-2为例 流量L=5.378，假定流速为8，则可查《工业通风》得管道当量直径为800 mm，换算矩形管道的当量直径得送风管尺寸为1000mm×630mm, 用流量除以管的截面积可得管段的实际流速，再查上图可得0.44Pa/m.同样方法可得其他管段，结果见附表送风系统计算表 求出1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13的阻力，风机的选择就是依据这个阻力和总风量 风机及电机的选择：
风量；
风压；
风机型号：由《简明通风设计手册》中查得，选用4-68型离心通风机NO.12.5.C, 全压为530Pa，流量为21469电动机型号为Y132-6，功率为5.5KW.11.2 排风系统 排风系统用地沟排风，地沟的尺寸选择同上，排风分三个系统，每个系统的结果见附表 排风系统水力计算。
P-1 系统风机的选择 风量；
风压；
根据风量，风压，由《简明通风设计手册》查得，选用4-68离心通风机No.8.C。
全压为1040Pa,流量为12128m³/h.电动机型号为Y132M-4，功率为7.5Kw。
P-2系统风机的选择 风量；
风压；
其中除尘器的阻力是1000Pa;根据风量，风压，由《简明通风设计手册》查得，选用4-68离心通风机No.4.C 全压为1970Pa,风量为5633m³/h.电动机型号为Y112M-2，功率为4.0KW P-3系统风机的选择 风量；
风压；
根据风量，风压，由《简明通风设计手册》查得，选用4-68离心通风机No.8.C 全压为770Pa,流量为15008m³/h.电动机型号为Y132S-4，功率为5.5Kw。
目前大部分厨房油烟净化系统，是直排、静电净化或其它方式。这类净化方式每3个月或更短时间必须对净化器系统进行清洗，费时费力不说，维护成本高昂，而且还存在着以下几个问题：
1.原有管道无论集烟管和主烟管都偏小，无法满足厨房炉具排烟量需求，且会引起厨房管道风速加大，噪声偏大。
2.原有抽风机功率小、老化也不能满足抽风总量需求。油烟无法全部排出，室内油烟大，温度高，工作环境不好。
3.为满足排风总量需求，应加大风管口径，加大风机功率，合理配置风管风速，降低噪音和室内温度。
所以厨房油烟系统改造是大多数企业的迫切需要。
厨房油烟净化系统改造方案
主烟管口径：600*750mm；集烟管：面食300*500mm；主灶间500*600mm；
风机配置：离心式低噪声风柜机7.5KW/380V； 油烟净化器：20000m3；500w 屋顶风机末端出口需加消音器，风机两端需用软连接，风机底座需加避震装置。
施工方案：为使本项目顺利完成，结合实际状况，特制定本计划。
1.项目名称：厨房通风及油烟净化系统改造项目
2.施工项目简介：施工基本条件，以施工期间迅速、安全、不扰民为原则；
施工时间：早8：00—晚6:00； 施工周期：2个工作日；
施工人员：5人，含安全员一名。
施工主要工具：电钻、焊机、切割机、扳手、螺丝刀、梯子、支架。
施工中需要协调事宜：
（1）作业区内提供220V电源接口（2）室内作业区照明
（3）相关施工人员、运货车辆出入证明办理。（4）现场甲方管理人员协调
施工基本方针：
（1）施工期间，不扰民，不影响正常的楼内办公。（2）施工期间需使用吊机或搭脚手架；保证施工人员及现场工作人员的安全。
（3）保证施工期间最大限度降低施工现场噪音。（4）施工现场整洁有序，货物堆放整齐，安全标志明显，安全防护到位。
（5）施工人员服从管理，遵纪守法，文明礼貌。施工措施：
（1）详细明确施工内容，仔细核对材料设备尺寸型号。（2）所有能在厂区加工材料尽量不在现场制作。（3）尽量减少现场焊接、切割、钻孔工作；不动火、少切割钻孔，以减少噪音。
（4）为缩短施工时间，如夜晚能具备施工条件，也可夜晚进行。
（5）拆旧设备排放到指定地点，或尽快运出现场 施工收尾：
（1）施工完毕后做好现场清洁工作；（2）做好验收工作；（3）做好结算手续工作
矿井通风系统的优劣关系到整个矿井的安全和正常生产, 对通风系统改造的方案优选应该从系统角度, 综合考虑人-机-环, 从而建立一套适合矿井实际、科学的优选指标体系, 根据矿井指标体系的建立、各评价指标的权重及评价方法的选择, 进行对方案的评价, 从而实现对方案的优化选择[1]。
1 优选指标体系的建立
矿井通风系统的优选指标包括定量指标和定性指标, 不同的指标对矿井通风系统影响的重要度是不同的, 指标的选择直接关系到方案的选择、评价结果的可靠性, 指标选取过多会使指标系统过于复杂, 不仅增加了方案选择的难度, 同时各指标间总存在着相互的影响或包含关系, 使选择结果有失偏颇, 同时选取的指标应能够涵盖系统选择的全面性、针对性和有效性[2,3]。因此, 文章从技术性、经济性、安全可靠性3个方面选取并建立一套新的优选指标体系。
1.1 技术性指标
技术性指标主要包括矿井总风压、矿井总等积孔两个方面。
1.1.1 矿井总风压C1
矿井总风压是指1 m3/s的空气流经矿井通风网络时所消耗的机械能。
1.1.2 矿井总等积孔C2
矿井等积孔就是假想在无限空间有一薄壁, 在其上有一面积为AC的孔口, 当孔口通过的风量等于矿井总风量, 而孔口两侧的压差等于矿井总阻力时, 则孔口面积AC就称为矿井的等积孔。矿井总等积孔是衡量矿井通风难易程度的一个重要指标。
1.2 经济性指标
经济性指标主要包括通风机效率、吨煤通风电费、通风井巷工程费用3个方面。
1.2.1 通风机效率C3
通风机效率是指单位时间内电动机输入的机械能转变为矿井风流机械能的百分比, 主要从风机运转的有效性上来衡量风机的经济效益。通风机效率的计算:
式中η—通风机效率;
h—通风机风压值;
Q—通风机风量值;
Nd—电机输入功率, k W。
1.2.2 吨煤通风电费C4
吨煤通风电费是指平均每采一吨煤主要通风机所消耗的电费。计算公式如下:
式中Fd—吨煤通风电费, 元/t;
Nd—电机输入功率, kW;
C—每度电单价, 元;
ηv—变压器效率, 一般取0.8;
ηs—电网效率, 一般取0.95;
B—矿井年产量, t/a。
1.2.3 通风井巷工程费用C5
通风井巷工程费用是指专门为矿井通风服务的井巷工程费用, 其中包括井巷的基建费用和巷道的维护费用。
1.3 安全可靠性指标
安全可靠性指标包括风机运转稳定性、系统抗灾能力、回风段阻力百分比、工作面回风流的瓦斯浓度、通风系统管理困难度等5个方面。
1.3.1 风机运转稳定性C6
主要通风机的运转稳定性对矿井通风系统的安全具有决定性的影响, 主要研究风机运转工况点是否在合理的工作面范围内, 以及多风机运行的通风系统的风机间的影响程度等。其计算公式如下:
式中Sf—风机运转稳定性指数;
ηw—通风机工况点效率, %;
ηm—通风机最大效率, %;
kr—风机运转稳定性系数, 取值按表1;
kf—风机间的影响系数。
1.3.2 系统抗灾能力C7
矿井通风系统的抗灾能力是衡量矿井通风系统安全可靠性的一个重要综合指标。矿井具有较强的抗灾能力, 能够在发生事故时较好地防止事故的扩大, 较好地控制风流稳定流动。一个具有较强抗灾能力的通风系统具有可靠的安全出口、完善的避灾路线等。通风网络简单, 通风设施完备, 系统具有较强的排放瓦斯等灾害气体以及降温防尘的能力。
在此, 为了对矿井抗灾能力进行量化比较, 将矿井通风方式和防灾设备等两个主要方面进行量化处理。其计算公式为:
式中S—矿井抗灾能力指标值;
S1—矿井通风方式得分, 取值按表2;
S2—防治灾害的设备设施与技术措施得分, 取值按表3;
0.1, 0.9—分别为上述两方面在抗灾能力指标中的重要性系数。
1.3.3 回风段阻力百分比C8
回风段的阻力百分比是系统最大阻力路线的回风段阻力占总阻力的百分比, 保持适当的回风段阻力百分比是矿井通风系统安全可靠性的必要条件。由于受矿井采掘活动、巷道失修变形等影响以及生产向深部延伸、回风路线的增加都使得通风系统回风段的阻力增加, 矿井瓦斯等事故也多发生在用风区域。若回风通道顺畅就能对灾害的疏导具有积极的意义, 可较大程度地降低事故损害, 因此需要加强回风段的巷道维护等, 保持回风段的阻力不致过高。
1.3.4 工作面回风流的瓦斯浓度C9
根据《煤矿安全规程》规定, 采掘工作面和采区的回风流中, CH4和CO2的浓度≤1%, 对于一翼的总回风流中必须≤0.75%。针对有些矿井改造前工作面风排瓦斯能力不足的问题, 可以在方案的选择时引入工作面回风流的瓦斯浓度作为方案优选的一个指标, 满足高瓦斯矿井排放瓦斯的要求。
1.3.5 通风系统管理困难度C10
通风系统管理困难度主要是指矿井通风系统运行时管理的难易程度, 它与通风系统本身的复杂程度、通风构筑物的多少及位置以及安全仪表的配备安装及工作情况等因素有关, 本文引入系统的管理困难度, 主要是为了从系统的角度对通风系统进行评价, 参考其他资料及矿井的实际情况。系统管理困难度的公式如下:
式中M—矿井通风系统管理困难度;
Ks—通风网络结构合理系数;
KM—矿井通风系统管理困难系数。
2 基于信息熵的权重分析及方案优选
基于信息熵的优选模型能有效降低主观权重的影响度及权重确定的繁琐过程, 计算量较少[4,5,6], 直接根据指标的综合属性度确定方案的优劣性, 其应用在煤矿安全领域具有一定的优势。
2.1 构造评价矩阵R
运用信息熵的理论, 首先对通风系统改造方案建立评价矩阵, 指标值为rij (i=1, 2, …m, j=1, 2, …10) , 构造的评价矩阵为R= (rij) m×10。
2.2 规范化处理
根据信息熵的计算, 需要对评价矩阵R进行规范化处理, 得到直接归一化的结果:
式中rij—通风系统第i个改造方案的第j个指标值;
Pij—通风系统第j个指标在每个改造方案中出现的概率。
由于各个指标的含义不同, 规范化的处理也有不同的数据处理方法, 对于效益型、成本型和区间型的指标, 规范化的方法是不同的。
由于0≤Pij≤1, 对于每列有, 所以每个属性, 按列可计算其熵值。
2.3 计算各指标的熵、权值
根据熵的计算公式:
式中Hj—第i个指标的熵第j个指标的权重;K=1/lnm。
熵的计算中对数的底常用的有e、2、10, 底的改变仅仅影响了计量的单位。这里采用的是自然对数。
则, 指标的权重为:
式中wj—第j个指标的权重;
如果评价中引入了主观权重λ, 则可根据修正公式对权重进行进一步的修正。
式中wj′—修正后的指标权重。
2.4 综合属性度的比较
然后根据综合属性度的计算:
式中Z (ai) —通风系统第i个改造方案。
根据综合属性度的结果, Z (ai) 越大, 则该方案越优。
3 结论
根据高瓦斯矿井通风的特殊要求, 提出了包括技术性、经济性和安全可靠性3个主要方面, 涵盖矿井技术、安全、管理和改造的经济性等10个指标的新指标体系, 引入了工作面回风流中的瓦斯浓度和回风段的阻力比重两个指标作为方案优选的重要指标。基于信息熵的方案优选模型能够最大限度地降低主观权重的影响, 但也具有相对的客观性, 因此对于矿井通风系统的复杂性和多因素的评价, 需要进一步优化信息熵在通风系统中的评价应用。
参考文献
[1]王显政.煤矿安全新技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2003
[2]程磊, 杨云良, 熊亚选.矿井通风系统评价指标体系的研究[J].中国安全科学学报, 2005 (3) :91-94
[3]宁琼.矿井通风系统决策优化指标的确定和分析[J].安全, 2008 (3) :10-14
[4]高忠红, 郑阳, 王永安.矿井通风安全性评价决策系统研究[J].煤矿安全, 2006 (10)
[5]戴祖旭, 洪帆, 崔国华.信息熵方程求解算法及其应用[J].高校应用数学学报, 2008, 23 (3) :277-281
【摘要】 随着信息化技术的飞速发展，水利信息化发展势在必行。本文针对水利枢纽水闸目前运行的实际情况和存在问题，设计了一套更为完整、科学、合理并具有实际意义的闸站运行收费管理系统。不仅拥有原系统的功能，更可提高通航效率和提升管理效率，避免人为误差等经济效益。
【关键字】 白屈港 水闸 管理 系统 设计
江阴市白屈港水利枢纽工程，属太湖流域综合治理十大骨干工程之一的武澄锡引排工程的首要项目，承担着锡、澄低洼地区1822平方公里的防洪任务。是具有泄洪、排涝、灌溉、供水、航运和水环境保护等综合效益的水利枢纽工程。
一、白屈港水利枢纽水闸管理系统现状及存在问题
1.1水闸管理系统现状
白屈港水利枢纽管理处现管辖有13座水闸，2座抽水站，闸站位置遍布江阴城东、城南及多个乡镇。除抽水站不通航船只外，其余13座水闸均有船只通行，在防汛排涝的同时兼顾航运的任务，是集防洪、抗旱、排涝、通航于一体的多功能水利枢纽。白屈港河道现已成为江阴市经济建设中不可缺少的主运输航道之一，在周边城市中发挥的作用也越来越大。
其中以白屈港套闸过闸船只数量最大，因此1998年白屈港套闸就开始着手开发计算机收费系统，使用省内第一家采用网络技术进行设计的白屈港船闸MIS管理系统，并于2000年通过专家技术鉴定。随着时间的推移，现在除白屈港套闸仍旧使用MIS管理系统以外，其余12座水闸的船只过闸及数据统计工作只能采用人工操作、定时上报的传统管理方式。昔日的MIS收费管理系统也已无法满足经济发展和运行管理的需要。
1.2水闸管理系统存在问题
（1）软件系统已无法满足运行管理需求
目前套闸正在使用的MIS管理系统是基于Visual FoxPro 6.0平台设计开发的，这是一套由微软公司于1998年在推出 Windows 98操作系统的同时推出的一个集成化的系统开发环境，由于现在的数据库系统多为大型数据库应用系统，目前Visual FoxPro 6.0这种微型数据库平台已停止更新，仅适合新手用来学习SQL语言的语法用途等作用而已。
白屈港套闸年船舶流量1千万吨以上，2013年过闸船只接近4万条，年通航量更是接近2千万吨。这样庞大的数据库，对于VFP6.0这种微型数据库应用系统而言，实在是小马拉大车——力不从心了。由于数据库容量过小，无法处理更多的数据量，当数据量达到一定量时会造成数据库读取出错。目前情况下只能保存9个月左右的数据量，需手动清理部分数据，无法一次性进行全年的数据统计工作等。
（2）管理系统硬件陈旧老化
系统建设时期所架设的数据传输光缆线路经过十多年的使用，多处光纤已进行过溶芯补断处理。而且一般普通光缆的使用寿命通常为20年，10年以上老化程度即为高，造成维修困难，甚至难以维修。
由于整个网络就只用一个服务器（PDC），没有配置备份服务器（BDC），目前的管理系统的数据只能保存在运行服务器上，依靠人工将近期数据不断拷贝刻盘来保存，当服务器意外损毁时恢复数据存在问题，并且无法做到数据的及时上传，只能自动统计近阶段的数据，无法进行全部历史数据的自动检索工作，只能依靠人工统计和检索。服务器及客户端电脑UPS也已老化或损坏，续航及保障能力极低。
信息技术的软硬件更新换代频率很快，经过15年的运行这套系统的软硬件都已老化陈旧，整个系统已处于边缘状态。
（3）水利枢纽各闸缺乏数据共享
除白屈港套闸外，白屈港水利枢纽各闸站通过船舶的数据还是由人工操作完成，如船舶的装载吨位、装载情况等信息的手工操作显得尤为为麻烦，对于限时通过的“一票制”船舶，由于没有网络数据共享，仅仅依靠一张一票制过闸等级单来核对，大量的重复信息都需要工作人员逐一核查，重复工作量大，工作效率低，容易出差错。由于对各种资料不能及时的进行分析、汇总，管理者无法及时得到准确的信息。在管理工作过程中，存在工作滞后现象，对出现的问题无法及时解决，政策无法及时贯彻实施，给管理带来众多不利因素。
二、白屈港水利枢纽水闸管理系统构思及设计
针对现状和存在问题，我们建议在现有流程的基础上优化变革，重点在功能上从涉水企业接收水情数据，到船户快捷过闸等便民服务；数据上实现各闸的信息联网和船舶过闸计算机网络化管理，由此实现向计算机统计汇总方式的转变。改造后的管理系统是一个可扩充的综合业务平台，充分挖掘现有数据的潜力，充分发挥工程调度效益，降低设备运行费用。
2.1系统设计原则
（1）继承实用性。把满足管理作为第一要素进行系统设计，要求操作简便实用、提高效率。
（2）科学先进性。系统应采用先进和成熟的硬件、软件、协议和平台，不但要满足当前的应用需要，还应满足将来应用发展的需要。
（3）可靠稳定性。应从各方面考虑系统的可靠性，且必须具有足够的安全性能。
（4）兼容可维护性。要求系统的可扩充性及前后兼容一致性应较好，硬件和软件应能最大程度地满足用户需求主。
（5）经济合理性。在系统配置方案中应充分考虑性能价格比的因素，采用开放式技术的产品，提供的产品应具有足够的潜力、安全可靠的数据访问能力。
2.2系统结构及组成
（1）软件系统架构
该管理系统以白屈港管理处为中心，13个水闸为终端，整个水闸管理系统系统均运用C/S模式，分为闸站子系统和中心管理系统两大部分组成。
闸站子系统以现在套闸管理系统原有的工作流程为模式，根据实际情况进行优化设计，主要包括：船舶登记、过闸卡办理、收费管理、船舶校验、数据检索、汇总统计、系统维护七大模块。每个闸站子系统可单独运行又与中心管理系统共享数据，运用了模块化设计，参数驱动等来确保系统扩展及功能继承等特性。系统在数据的整顿方面可以采用microsoft access数据库，每个闸站子系统数据实时输出数据到中心管理系统并且及时获取相应信息。
中心管理系统任务是完成闸站子系统的数据分析处理和发布指令信息等功能。系统同样运用C/S模式，数据库服务器运用双机热备运行体系来达到系统持续、有效的目的。应用系统开发、模块化设计同样需要确保系统扩展及功能继承的特性，另外，可发布水情水文信息至过闸船户和涉水企业，也可传达调度指令到每个水闸。
（2）硬件网络架构
由于水闸特殊的工作环境，使各个工作站点之间距离较远，站与站之间较为分散，再通过对软件架构模式的分析，考虑到设备系统的稳定性，决定采用以光纤传输为主，双绞线传输为辅的主从式网络。考虑到光纤布设成本较大，除白屈港套闸各工作点较远需重新布置光纤线路外，其余各闸工作点之间可采用双绞线数据传输，水闸与数据中心的数据传输可依托江阴市智慧水利一期工程的现有光纤基础布线。白屈港套闸光纤布设应通过空中架设和地沟敷设相结合的方式，分别敷设至上、下行登记处、售票房、验票房、所长办公室、计算机中心机房，而距离较近的工作点之间来则采用双绞线来传输信号。中心数据库服务器运用双机热备运行体系，中心机房配备8小时UPS，各工作点配备1小时UPS。
三、系统实现的功能
白屈港水利枢纽水闸管理系统基于实用、先进和可靠的原则构思、设计，改造完成以后实现的主要功能有：
（1） 船舶登记。由登记员将IC智能卡扫描或手动输入船舶信息卡号码，从系统中调出船舶基本数据情况，经核查后再选择所载货物种类，进行登记划价。
（2） 过闸卡办理。由于现在使用的为条形码封塑卡，通过多年的使用后，发现其容易磨损和损坏，换发频率高，因此更换为IC智能卡采集过闸船舶数据填单，如船户姓名、船体尺寸、船检登记号、所有人身份证信息、联系电话、船舶照片等，办卡后数据传至数据中心，实现过闸船舶数据联网。
（3） 收费管理。系统按照船舶登记情况，自动计算收费金额，打印票据，并同步打印船舶过闸纸质号牌，免去船户去中墩验票处更换木质号牌的程序，提高过闸效率。购票后IC卡自动录入过闸时间，方便船只当天通过其他水闸时检验“一票制”所带来的繁琐。在手续完成之后船户可对服务满意度进行评价，实现人性化服务。
（4） 船舶校验。船舶入闸后由船舶校验员对船户的“二维码”号牌校验，根据联网船舶数据信息和号牌信息再次核对并校验，免去过去调换木质号牌等程序，提高校验效率。
（5）数据检索、汇总统计。系统具有强大的报表功能，可以使管理人员进行各类查询和统计工作。其中包含：单只船舶过闸情况汇总、收费日志、交接班日志、过闸吨位、过闸数量、收费情况的统计等实时和历史报表满足日常运用需求。
（6） 便民和指令功能。中心管理系统可向船户或涉水企业发布当日天气情况、闸站运行状态、水位水情等信息，服务涉水企业。即时获取闸站水位情况、限高情况、通航情况等，方便船户提前准备快捷过闸。
改造建设该系统可使白屈港各水闸管理方面得到完善，效率倍增，加强了调度管理，实现了统一核算、查询、控制，又树立良好的水闸服务窗口社会形象。落实了“加快推进水利现代化建设”的总体要求，更为推进全市水闸管理工作朝着水利现代化方向迈出了重要的一步，其经济效益和社会效益是实实在在的，长远应用前景是可预见的，它的建成具有参考和推广价值。
参 考 文 献
[1] 2012年5月《江阴市水利农机信息化建设项目一期工程可行性研究报告》江苏省工程咨询中心。
[2] 邹明忠，《江阴水利信息化建设实践》，2014年4月《中国水利》杂志。
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