本科毕业设计说明书虚拟矿井通风系统1 VIRTUAL MINE VENTILATION SYSTEM 1学院（部）：机械工程学院专业班级：机设07—12班学生姓名：张磊指导教师：张立祥教授2011年 6 月 3 日虚拟矿井通风系统1摘要矿井通风系统是由向井下各作业地点供给新鲜空气并排出污浊空气的通风网络、通风动力和通风控制设施等构成的体系的总称。
矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，其设计是否合理，对整个矿井通风状况的好坏和能否保障矿井安全生产起着重要的作用。
现阶段的有关矿井通风系统方面的教学都采用板书和PPT的形式，一般都是文字化描述，比较抽象，很难被接受。
如果在教学过程中能够插入一些形象具体的视频动画，将有助于学生理解掌握。
虚拟矿井通风系统是运用3dmax等软件对矿井通风的一种虚拟模拟，能够形象直观的表达出矿井通风系统的工作原理过程及状况，将相关动画放入教学中能使其被形象具体地理解，更加容易吸收。
关键词：矿井通风系统，教学，虚拟矿井通风系统，3dmaxVIRTUAL MINE VENTILATION SYSTEM 1ABSTRACTMine ventilation system is operating from the location of all underground supply to the fresh air and exhaust polluted air ventilation network, ventilation facilities, power and ventilation control system composed of a group.Mine ventilation system is an important part of the production system, its design is reasonable, on the whole good or bad of mine ventilation and mine safety protection can play an important role.At this stage about the teaching of mine ventilation systems are used in the form of writing on the blackboard and the PPT are generally text of the description, more abstract, it is difficult to be accepted.If in the teaching process the image to insert some specific video animation will help students understand and master.Virtual mine ventilation system is to use the software such as 3D Studio Max on a virtual simulation of mine ventilation, to express the visual image of the mine ventilation system and the status of the working principle of the process will be related to the animation into the teaching of specific understanding of the image to be more easily absorption.KEYWORDS: mine ventilation system, teaching，virtual mine ventilation system，3d studio max目录摘要（中文） (1)摘要（英文） (2)1 概述 (5)1.1 本课题的意义 (5)1.2 本领域的工作进展 (5)2 矿井通风系统 (5)2.1 系统的组成、作用和要求 (5)2.1.1 矿井通风系统的组成 (5)2.1.2 矿井通风系统的作用 (6)2.1.3 矿井通风系统的要求 (6)2.2 矿井通风方式和通风系统 (7)2.2.1 矿井通风方式 (7)2.2.2 矿井通风系统 (8)2.3 矿井通风设备 (9)2.3.1 矿井通风设备的要求 (9)2.3.2 通风机的工作原理 (9)2.3.3 反风装置 (12)2.3.4 矿井漏风及有效风量 (13)2.3.5 通风机的特性参数 (14)2.3.6离心式与轴流式通风机的比较 (16)2.4通风机网络工况 (17)2.4.1通风网路的特性 (17)2.4.2工况和工业利用区 (17)3 虚拟工作系统的一般制作流程 (20)3.1 选用软件平台 (20)3.1.1 电脑三维动画软件3dmax简介 (20)3.1.2 3dmax的特点 (20)3.1.3 学习3dmax必须掌握的内容 (20)3.2 建模 (21)3.3 渲染 (23)3.4 动画制作 (23)3.4.1 动画制作 (23)3.4.2 动画输出 (23)4 虚拟矿井通风系统 (24)4.1 虚拟通风装置 (24)4.1.1 风井及防爆门 (25)4.1.2 电动机及联轴器 (25)4.1.3 风门 (26)4.1.4 轴流式通风机 (26)4.2 虚拟通风系统 (27)5 总结与展望 (28)参考文献 (29)致谢 (30)1 概述1.1本课题的意义在煤矿井下开采时，不但煤层中所含的有毒气体（如甲烷、一氧化碳、硫化氢、二氧化碳等）会大量涌出，而且伴随着采煤过程还会产生大量易燃、易爆的煤尘；同时，由于地热和机电设备散发的热量，使井下空气温度和湿度也随之增高。
这些有毒的气体、过高的温度以及容易引起爆炸的煤气和瓦斯，不但影响井下工作人员的身体健康，而且对矿井安全构成很大的威胁。
通风的目的是为了向井下输送新鲜空气，供人呼吸，并使有害气体的浓度降低到对人体和安全无害的程度；同时，调节温度和湿度，改善井下工作环境，保证煤矿生产安全。
虚拟矿井通风系统是对矿井通风的一种软件模拟，能够形象直观的表达出矿井通风系统的工作原理过程及状况，将相关动画放入教学中能使其被形象具体地理解，更加容易吸收。
1.2本领域的工作进展现阶段的有关矿井通风系统方面的教学都采用板书和PPT的形式，一般都是文字化描述，比较抽象，很难被接受。
如果在教学过程中能够插入一些形象具体的视频动画，将有助于学生理解掌握。
当然，目前也有一些相应的视频，不过都是直接拍摄的。
对于矿井而言，如果运用摄像机等对其进行拍摄，将具有很多安全隐患，并且矿井通风系统，贯穿整个矿井，拍摄工作也不易进行，故而对我们的实际研究没有可行性。
因此本系统是运用3Dmax等软件对矿井通风系统的一种软件模拟，将矿井通风系统的工作过程及原理制作成动画形式，再将相关动画用于实际教学。
2 矿井通风系统2．1 系统的组成、作用和要求2.1.1矿井通风系统的组成利用机械或自然通风动力，使地面空气进入井下，并在井巷中作定向和定量地流动，最后排出矿井的全过程称为矿井通风。
风流由入风井口进入矿井后，经过井下各用风场所，然后进入回风井，由回风井排出矿井，风流所经过的整个路线称为矿井通风系统。
矿井通风系统是矿井通风方式、通风方法和通风网路与通风设施的总称。
矿井通风系统是由通风机和通风网络两部分组成。
矿井通风系统是否合理，对整个矿井通风状况的好坏和能否保障矿井安全生产起着重要的作用，同时还应在保证安全生产的前提下，尽量减少通风工程量，降低通风费用，力求经济合理。
2.1.2矿井通风系统的作用在煤矿井下开采时，不但煤层中所含的有毒气体（如甲烷、一氧化碳、硫化氢、二氧化碳等）会大量涌出，而且伴随着采煤过程还会产生大量易燃、易爆的煤尘；同时，由于地热和机电设备散发的热量，使井下空气温度和湿度也随之增高。
这些有毒的气体、过高的温度以及容易引起爆炸的煤气和瓦斯，不但影响井下工作人员的身体健康，而且对矿井安全构成很大的威胁。
因此，矿井通风系统的作用是为井下输送新鲜空气，供人呼吸，并使有害气体的浓度降低到对人体和安全无害的程度；同时，调节温度和湿度，改善井下工作环境，保证煤矿生产安全。
2.1.3矿井通风系统的要求1）矿井必须装设两套同等能力的主通风设备，其中一套作备用。
2）选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化，并使通风设备长期高效率运行。
3）风机能力应留有一定的余量。
4）进、出风井井口的高差在150m以上，或进、出风井井口标高相同，但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压。
5)每一矿井必须有完整的独立通风系统。
6)进风井囗应按全年风向频率，必须布置在不受粉尘、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体侵入的地方。
7)箕斗提升井或装有胶带输送机的井筒不应兼作进风井，如果兼作回风井使用，必须采取措施，满足安全的要求。
8)多风机通风系统，在满足风量按需分配的前提下，各主要通风机的工作风压应接近。
9)每一个生产水平和每一采区，必须布置回风巷，实行分区通风。
10)井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。
11)井下充电室必须单独的新鲜风流通风，回风风流应引入回风巷。
2.2 矿井通风方式和通风系统2.2.1矿井通风方式《煤矿安全规程》规定，所有矿井都必须采用机械通风，其通风方式可分为抽出式和压入式两种。
（a）（b）图2-1 矿井通风方式示意图（a）抽出式（b）压入式1——进风井；2——井底车场；3——石门；4——运输平巷；5——采煤工作面；6——回风巷；7——出风井；8——风哃；9——通风机；10——风门图2-1（a）所示为抽出式通风方式示意图。
装在地面的通风机9运行时，在其入口处产生一定的负压，由于外部大气压力的作用，迫使新鲜空气进入风井1，流经井底车场2、石门3、运输平巷4，到达采煤工作面5，与工作面的有害气体及煤尘混合变成污浊气体后，沿回风巷6、出风井7、风哃8，最后由通风机排出地面。
通风机连续不断的运转，新鲜空气不断流入矿井，污浊空气又不断地排出，在井巷中形成连续的风流，从而达到通风目的。
目前，煤矿通常采用抽出式通风方式。
抽出式通风的特点是：1、在矿井主要通风机的作用下，矿内空气处于低于当地大气压力的负压状态，当矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从地面漏入井内。
2、抽出式通风矿井在主要进风巷无需安设风门，便于运输、行人和通风管理。