煤矿采区通风系统设计.docx
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煤矿采区通风系统设计
82 采区 通风系统设计
袁店一井井田范围:
西以袁店断层为界,与袁店二井毗邻;
东至 32 煤层-1000m 的水平投影线和 39467500 经线;南从杨柳~五
沟断层(与五沟煤矿相邻)及 10 煤层露头线;北到 32 煤层-1000m
的水平投影线和区块登记边界。
东西长约 6.9~13.6km,南北宽
1.2~3.4km,井田面积约 37.22km2。
本矿井目前有主井、副井、中央
风井、西风井和北风井 5 个井筒,矿井主采煤层为 32、72、8、10 煤
层。
矿井采用走向长壁后退式采煤法,一次采全高综采或综采放顶
煤回采工艺,全部垮落法管理顶板。
袁店一井煤矿采用两翼对角式通风方式,各采区实行分区通风,
有主井、副井、新主井(原中央风井,目前仅做进风井用)、南风
井、东风井 5 个井筒。
其中主井、副井、新主井进风,南风井、东
风井回风。
82 采区的通风由南风井担负通风任务。
南风井装备两台
GAF25-13.1-1 型轴流式风机,电机型号 YR500-6,额定功率
900kw,转速 950rpm。
一、采区需风量计算原则
矿井用风地点风流中的瓦斯、二氧化碳、一氧化碳、氢气及其
他有害气体浓度符合《煤矿安全规程》、《煤矿井工开采通风技术
条件》(AQ1028-2006)及安徽省有关规定;用风地点的风量、风速、
温度、粉尘浓度等符合规定要求。
采区需风量应按照“由里往外”的计算原则,由采、掘工作面、
硐室和其它用风地点的实际最大需风量总和,再考虑一定的备用风
量系数后,计算出采区所需总风量。
按井下同时工作的最多人数计算,每人供风量不少于 4m3/min;
井下作业地点实际供风量不小于所需风量;矿井通风系统阻力合理。
确保无违反《煤矿安全规程》规定的扩散通风、采空区通风;
无不合理的串联通风,局部通风机无循环风。
82 采区置 2 个岩巷掘进工作面、2 个煤巷掘进工作面、1 个
采煤工作面。
二、采区需风量的计算方法
采区所需风量按以下方法计算,并取其中最大值。
㈠按采区同时工作最多人数计算采区所需风量:
Q 总=4NK
式中:
Q 总——矿井需要的总风量,m3/min
K——矿井通风系数,取 1.2。
N——采区同时工作最多人数,取 150 人。
则:
Q=4×150×1.2=720m3/min
㈡按采煤、掘进、独立通风硐室及其它用风地点实际需风量总和
的计算采区所需总风量:
Q 总=(∑Q 采+∑Q 备+∑Q 掘+∑Q 硐+∑Q 其他)×K 矿通m3/min
式中:
Q 总——矿井需要的总风量,m3/min
∑Q 采——采煤工作面需风量总和,m3/min;
∑Q 备——备用(收作)工作面需风量总和,m3/min;
∑Q 掘——掘进工作面需风量总和,m3/min;
采煤工作面气温(℃)
采煤工作面风速(m/s)
调整系数 K 温
<20
1.0
1.00
20~23
1.0~1.5
1.00~1.10
23~26
1.5~1.8
1.10~1.25
表 1 K 温采煤工作面进风流气温与对应工作面风速及调整系数
∑Q 硐——硐室需风量总和,m3/min;
∑Q 其他——其他巷道需风量总和,m3/min;
K 矿通——矿井通风系数,包括矿井内部漏风和配风不均衡等因素,
取 1.20。
1、采煤工作面需风量
工作面风量计算
(1)、按气象条件计算
Q=60×70%×Vef×Scf×Kch×Kri
=60×70%×1.4×15.72×1.2×1.2=1331m3/min
式中:
Q 采——采煤工作面需要风量,m3/min;
60——为单位换算产生的系数;
70%——有效通风断面系数;
Vef——第 i 个采煤工作面风速,m/s,按采煤工作面进风流的气温选
取,m/s;见表 1
Scf——第 i 采煤工作面的平均有效断面积,可按最大和最小控顶断
面积的平均值计算,m2;
Kch——第 i 采煤工作面采高调整系数,见表 2;
Kri——第 i 采煤工作面长度调整系数,见表 3;
K 温——采煤工作面进风流气温与对应工作面风速调整系数,见表
1。
采煤工作面长度(m)
长度风量调整系数
(Kri)
<120
1.0
120~150
1.1
150~180
1.2
180 以上
1.3~1.4
26~28
1.8~2.5
1.25~1.40
28~30
2.5~3.0
1.40~1.60
采高(m)
<2
2~2.5
2.5 以上及放顶煤工作面
系数 Kch
1.0
1.1
1.2
Q 采 i=125q 瓦采 i×K 采通 i=125×4.5×1.6=900 m3/min
式中:
Q 采 i——第 i 个采煤工作面需要风量,m3/min;
125——按采煤工作面回风流中的瓦斯浓度不应超过 0.8%的换算系
数;
q 瓦采 i——第 i 个采煤工作面风巷风流中的瓦斯涌出量(不包括瓦斯
抽放量);工作面涌出量分别为 4.5m3/min;
K 采通 i——第 i 个采煤工作面瓦斯涌出不均衡的备用风量系数,须在
正常生产条件下连续观测一个月,日最大和月平均日绝对瓦斯涌出
量的比值;
综采工作面取 1.2~1.6,炮采工作面取 1.4~2.0,放顶煤工作面取
1.5~2.2。
(3)、按二氧化碳涌出量计算
Q 采 i=67qcgi×Kcgi
=67×0.4×1.1
=33 m3/min
Q 采 i——第 i 个采煤工作面需要风量,m3/min;
67—按采煤工作面回风流中的二氧化碳浓度不应超过 1.5%的换算系
数;
qcgi——第 i 个采煤工作面风巷风流中的平均绝对二氧化碳涌出量,
m3/min;
Kcgi——第 i 个采煤工作面二氧化碳涌出不均衡的备用风量系数,须
在正常生产条件下连续观测一个月,日最大和月平均日绝对二氧化
碳涌出量的比值。
(4)、按一次爆破使用的最大炸药量计算
三级煤矿许用炸药计算公式:
Q 采 i≥10Ai
Q 采 i=10×25=250 m3/min
式中:
Q 采 i——第 i 个采煤工作面需要风量,m3/min;
10——每公斤三级煤矿许用炸药需风量,m3/min;
Ai——第 i 个采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量,kg。
(5)、按同时工作的最多人数计算
Q 采 i≥4Ni
Q 采 i=4×60=240 m3/min
式中:
Q 采 i——第 i 个采煤工作面需要风量,m3/min;
Ni——第 i 个采煤工作面同时工作的最多人数,人。
(6)按最多同时运行矿用防爆柴油机车功率计算
Q 柴油车 =4.0×P 柴油车=4×130=520m3/min
式中:
Q 柴油车——使用矿用防爆柴油机车地点的需风量,m3/min;
4.0——每千瓦每分钟供给的最低风量,m3/min ;
P 柴油车——最多同时运行矿用防爆柴油机车的功率,kw。
则采煤工作面需风量为 1860m3/min;∑Q 采=1860m3/min。
2、掘进工作面需要风量计算
掘进工作面需要风量计算
每个掘进工作面需要风量,应按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、
一次爆破使用的最大炸药量、同时工作的最多人数等分别进行计算,
取其中最大值。
1、机巷掘进工作面需要风量计算
每个掘进工作面需要风量,应按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、
一次爆破使用的最大炸药量、同时工作的最多人数等分别进行计算,
取其中最大值。
(1)、按瓦斯涌出量计算
Q 掘 i=100qhgi×Khgi.
=125×0.74×1.5=138.75m³/min。
式中:
Q 掘 i——第 i 个掘进工作面需风量,m3/min;
125——按掘进工作面回风流中的瓦斯浓度不应超过 0.8%的换算系
数;
qhgi——第 i 个掘进工作面风排瓦斯绝对涌出量,m3/min。
Khgi——掘进工作面瓦斯涌出不均衡的备用风量系数,须在正常生
产条件下连续观测一个月,日最大和月平均日绝对瓦斯涌出量的比
值;一般取 1.5~2.0。
(2)、按照二氧化碳涌出量计算
Q 掘 i=67qhci×Khci
=67×0.25×2=33.5 m3/min=33.5m3/min。
Q 掘 i——第 i 个掘进工作面需风量,m3/min;
67——按掘进工作面回风流中的二氧化碳浓度不应超过 1.5%的换算
系数;
qhci——第 i 个掘进工作面风流中的二氧化碳涌出量,m3/min;
Khci——第 i 个掘进工作面二氧化碳涌出不均衡的备用风量系数,须
在正常进尺条件下连续观测一个月,日最大和月平均日绝对二氧化
碳涌出量的比值。
(3)、按一次爆破使用的最大炸药量计算
三级煤矿许用炸药计算公式:
Q 掘 i≥10Ai
Q 掘=10A=10×30=300m3/min
式中:
Q 掘 i——第 i 个掘进工作面需风量,m3/min;
10——每公斤三级煤矿许用炸药需风量,m3/min ;
Ai——第 i 个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量,kg。
(4)、按人数计算
Q 掘=4×Ni
=4×50=200 m3/min
式中:
Q 掘 i——第 i 个掘进工作面需风量,m3/min;
Ni—第 i 个掘进工作面同时工作最多人数,人。
通风距离(m)
200
200~500
500~1000
1000~2000
>2000
Le100(%)
15
<10
<3
<2
<1.5
(5)按局部通风机型号核定
按上述 5 种方法分别计算后,取 Qh=300m3/min 作为该工作面的
实际需风量;然后根据实际需风量、百米漏风率、通风距离、风筒
出口断面等计算出局部通风机的风量和风压。
具体计算方法如下:
(1)局部通风机风量计算公式:
Qa=Qh/(1-L/100×Le100)
=
1 -
Qh
L
100
Le100
=
1-
300
1000
100
=357.1m3/min;
实际需风量取 Qa=360m3/min
式中:
Qa——局部通风机的风量,m3/min;
Qh——掘进工作面的需风量,m3/min;
L——掘进工作面的最远通风距离,m;
Le100——柔性风筒的百米漏风率,可实测确定,如无实测数据,按
表 4 选取。
R=
L
100
xR100 =
1000 x 6.5
100
=65N.S2/m8
(2)局部通风机风压计算公式:
Ht=RQaQh/3600+hv=RQaQh/3600+ρ×[Qh÷(S0×60)]2/2
=65×360×300/3600+1.2×[300÷(0.5×60)]2/2
功率(KW)
吸风量
功率(KW)
吸风量
备注:
风量必
须满足瓦斯、
风速等各项要
求且不少于本
5.5×2 对旋
210
7.5×2 对旋
230
11×2 对旋
270
15×2 对旋
320
22×2 对旋
360
30×2 对旋
430
风筒直径(mm)
300
400
500
600
700
800
900
1000
2 8
R100(N·S /m )
412
314
94
34
14.7
6.5
3.3
2.0
表 6 局部通风机吸风量(m3/min)参考表
=1950+60=2010Pa
式中:
Ht——局部通风机风压,Pa;
R——风筒通风阻力,N·S2/m8;
Qa——局部通风机的风量,m3/min;
Qh——掘进工作面的需风量,m3/min;
ρ——空气密度,取值 1.2kg/m3;
S0——风筒出口断面积,m2。
(3)通风阻力计算公式:
R=R100×L/100
式中:
R——风筒通风阻力,N·S2/m8;
L——掘进工作面的最远通风距离,m;
R100——风筒的百米风阻,N·S2/m8。
根据实测确定,无实测数据可
参考表 5。
测为准,且不少于表 6 取值。
45×2 对旋50055×2 对旋600表数据。
机巷掘进工作面需要风量:
Q=360m3/min;同样方法计算风巷掘进
工作面需要风量:
375m3/min;两个岩巷掘进工作面的风量分别为
265m3/min,250m3/min
(7)、按风速进行验算
按最低风速验算公式:
Q 岩掘 i≥9×S 岩掘 i(岩巷)
Q 岩掘 i≥9×16.8=151.2m3/min
Q 煤掘 i≥15×S 煤掘 i(煤、半煤巷)
≥15×16.8=252 m3/min
按最高风速验算公式:
Q 掘 i≤240×S 掘 i
Q 掘 i≤240×16.8=4032m3/min
式中:
Q 岩掘 i——第 i 个岩巷掘进工作面应配风量,m3/min;
S 岩掘 i——第 i 个岩巷掘进工作面断面积,m2;
Q 煤掘 i——第 i 个煤(半煤)巷掘进工作面应配风量,m3/min;
S 煤掘 i——第 i 个煤(半煤)巷掘进工作面的断面积,m2;
Q 掘 i——第 i 个掘进工作面应配风量,m3/min;
S 掘 i——第 i 个掘进巷道的断面积,m2。
3、硐室实际需要风量计算
(1)采区硐室主要有采区变电所、瓦斯泵站、瓦斯泵站、采区避难
硐室。
采区变电所:
100 m3/min;
瓦斯泵站:
100 m3/min;
采区避难硐室:
100 m3/min。
(2)、其他机电硐室
需要风量应根据不同硐室内设备的降温要求进行配风,选取硐
室风量,须保证机电硐室温度不超过 30℃。
一般可按经验配风:
注氮硐室 80~100m3/min。
(3)其他硐室需要风量根据实际需要进行配风。
通过计算所得井下硐室理论配风量,并根据硐室实际配风情况
确定硐室需风量。
所以最终确定 33 采区所需总风量
Q 总=(∑Q 采+∑Q 掘+∑Q 硐+∑Q 其他)×K 矿通
=(1860+360+375+270+280+400+300)×1.2
=4572m3/min
(4)82 采区轨道、回风的风速验算
82 采区轨道、回风的设计断面 S82=19.6m2,风速验算如下:
Q82≥15S82=15×19.6=294m3/min
Q82≤360S82=360×19.6=7056m3/min
因此采区轨道、回风通风量符合风速的要求。
(三)采区总风量确定后,应将其分配到各用风地点,其分配原则
主要是:
(1)从总风量中减去各回采面、掘进面、硐室用风量,余下的风量
按采区产量、采掘面数目、硐室数目等进行分配。
再按一定比例将
这部分风量分配到其它用风地点。
用于维护巷道和保证行人安全。
(2)为维护巷道,防止坑木腐烂,金属锈蚀,以及行人安全等,所
有巷道都应分配一定的风量。
(3)当风量分配到各用风地点,应结合运输条件选择经济断面,防止
巷道内风速过大或过小,尽量使各条巷道内风速处于适宜风速范围
内。
如确有困难,也必须满足《煤矿安全规程》对风速的要求。
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- 煤矿 采区 通风 系统 设计