6、工作面风速验算
（1）最大控顶距下的最小风速：
Vmin=Q/Smax
式中：
Smax——工作面最大有效通风断面，经测量计算得9.50m2（4.188×
3.3×0.7≈9.50,0.7为有效断面系数）。
代入数据得：
Vmin=（744÷60）÷9.50≈1.3（m/s）>0.25m/s
（2）最小控顶距下的最大风速：
Vmax=Q/Smin
式中：
Smin——工作面最小有效通风断面，经测量计算得5.66m2（3.518×
2.3×0.7≈5.66，0.7为有效断面系数）。
代入数据得：
Vmax=（744÷60）÷5.66≈2.19（m/s）<4m/s
根据计算结果，工作面最大风速和最小风速都满足要求，并最终确定工作面的配风量为744m3/min。
2918工作面轨道顺槽及胶带顺槽掘进期间瓦斯涌出量相对较大，因此2918工作面计划配风量为1800m3/min。
（二）备采工作面需风量
备采工作面应满足按瓦斯、二氧化碳、气温等规定计算的风量，且最少不得低于采煤工作面实际需要风量的50%。
备采工作面按采煤工作面实际需要风量的0.5倍来进行计算。
Q备≥Q采/2=0.5×744=372m3/min。
根据城郊煤矿“一通三防”管理制度要求，备采工作面配风量取400m3/min。
（三）煤巷综掘工作面需要风量计算（以2918胶带顺槽为例）
1、按实际送风长度确定漏风率：
P漏=1÷{1-（L/180）c}
=1÷{1-（1839÷180）×1.0%}
=1.225
其中：
按实际送风长度（1893m）确定漏风率，百米漏风率取1.0%。
P漏--漏风率
L--最长供风距离
c--百米漏风率，取1.0%
2、按瓦斯涌出量计算
Q掘=180k掘通q掘=180×2×1.184=227m3/min
式中：
Q--掘进风量，m3/min
k--瓦斯涌出不均衡风量系数，一般取1.5～2（2918胶带顺槽瓦斯异常，k取2）
q--绝对瓦斯涌出量，取1.184m3/min（4月1日至8日城郊煤矿安全监控日报表中2918胶带顺槽瓦斯涌出记录最大值计算）
3、按炸药量计算掘进工作面实际需要的风量：
Q掘=0.465×（A×b×S2×L2÷P漏2÷C碳）1/3÷t=0.465×（18.695×0.1×18.182×3188÷1.2252÷0.18%）1/3÷25=65m3/min
其中：
Q掘--掘进工作面所需风量，m3/min
A--次爆破炸药最大用量，18.695kg
b--1kg炸药产生的CO当量，煤巷爆破取0.1m3/kg
S--巷道断面积，18.18m2
L--巷道通风长度，300m
P漏--漏风系数，1.225
C碳--巷道内CO浓度的允许值，C碳=0.18%
4、按工作面同时工作的最多人数计算：
Q掘=4N=4×21=84m3/min
其中：
Q掘—掘进工作面所需风量，m3/min
N—工作面最多同时作业人数，21人
5、按风速验算
（1）最低风速验算：
Q掘＞18×S=18×18.18=182m3/min
（2）最高风速验算：
Q掘＜240×S=240×18.18=2418m3/min
其中：
Q掘—掘进工作面所需风量，m3/min
S--掘进巷道平均断面积，取18.18m²
6、由工作面实际用风量来确定风机的实际工作风量:
根据计算取最大值，工作面所需风量（迎头）为227m3/min，局部通风机的工作风量：
Q局=P漏×Q掘=1.225×227m3/min=278m3/min
其中：
Q局—局部通风机工作风量，m3/min
P漏—漏风系数为1.225
Q掘—掘进工作面所需风量
选择FBD№5.6/2×22kW型局部通风机，功率为2×22kW，风量为490～290m3/min，风筒选择Φ600mm胶质抗静电、阻燃风筒，能够满足要求。
7、按局部通风机实际吸风量计算：
Q掘煤=Q扇吸×I掘+60×0.25×S=350×1+60×0.25×18.8=518m3/min
其中：
Q掘煤--煤巷掘进工作面所需风量，m3/min
Q扇吸--局部通风机实际吸入风量，350m3/min
I掘--掘进工作面同时通风的局部通风机台数，1台
S--安设局部通风机的巷道断面积，18.8m2
根据以上计算取最大值，2918胶带顺槽所需风量为518m3/min。
（四）岩巷炮掘工作面需要风量计算（以-800m水平东翼轨道大巷为例）
1、漏风系数
P漏=1÷{1-（L÷180）P180}
=1÷[1-（1800÷180）×0.18]
=1.18
其中：
P漏—漏风系数。
P180—百米风筒漏风率，取0.18；
L—掘进巷道实际送风长度，取1800m；
2、按瓦斯涌出量计算
Q掘=180×q掘×K掘通
=180×0.25×2.5
=63
其中：
Q掘—掘进工作面所需风量，m3/min；
q掘—掘进工作面回风流中瓦斯的平均绝对涌出量，根据2018年度瓦斯等级鉴定结果，取0.25m3/min；
K掘通—瓦斯涌出不均衡通风系数，取2.5；
3、按掘进工作面最多同时作业人数计算
Q掘=4×N=4×18=68m3/min
其中：
Q掘—掘进工作面所需风量，m3/min；
N—工作面最多同时作业人数，18人。
4、按炸药量计算（使用水胶炸药）
Q掘=0.465×（A×b×S2×L2÷P漏2÷C碳）1/3÷t
=0.465×（30.69×0.18×18.918×18188÷1.182÷0.0188）1/3÷25
=186m3/min
其中：
Q掘—掘进工作面所需风量，m3/min；
A—一次爆破炸药最大用量，30.69kg；
b—1kg炸药产生的CO当量，岩巷爆破取40L/kg（0.18m³/㎏）；
S—巷道断面积，18.91m2；
L—巷道通风长度，1800m；
P漏—漏风系数，风筒始、末端风量之比,取1.18；
C碳—巷道内CO浓度的允许值，C碳=0.18%；
t—爆破后稀释炮烟的通风时间，取25min。
5、按风速进行验算
（1）岩巷掘进最低风量
Q岩掘＞60×0.18×S=9×18.91=99m3/min
（2）岩巷掘进最高风量
Q岩掘<60×4×S==240×18.91=2619m3/min
其中：
Q岩掘—岩巷掘进工作面所需风量，m3/min
S—掘进巷道的平均断面积，18.91m2
6、风机选型
根据计算取最大值，岩巷掘进工作面所需风量（迎头）为186m3/min，局部通风机的工作风量：
Q局=P漏×Q掘=1.18×186=186m3/min
其中：
Q局—局部通风机工作风量，m3/min
P漏—漏风系数为1.18；
Q掘—掘进工作面所需风量（迎头）。
按风机工作风量计算值选择风机，根据以上计算，选用2BKJNo5.6/2×18型隔爆对旋式通风机，功率为2×18kW，其吸风量为200～380m3/min。
7、按局部通风机实际吸风量计算
Q掘岩=Q扇吸×I掘+60×0.18×S
=300×1+60×0.18×18.2=428m3/min
其中：
Q掘岩——岩巷掘进工作面所需风量，m3/min；
Q扇吸——局部通风机实际吸入风量，取300m3/min；
I掘——掘进工作面同时通风的局部通风机台数，取1；
S——安设局部通风机的巷道断面积，18.2m2。
根据以上计算取最大值，-800m水平东翼轨道大巷所需风量为428m3/min。
（五）机电设备硐室需要风量计算
井下硐室需要风量，按矿井各个独立通风硐室实际需要风量的总和来计算：
∑Q硐=Q硐1+Q硐2+……+Q硐n（m3/min）
式中∑Q硐——所有独立通风硐室需要风量，m3/min；
Q硐1、Q硐2、Q硐3、…Q硐n——不同独立通风硐室需要风量，m3/min。
（1）井下爆炸材料库需风量计算
井下爆炸材料库配风必须保证每小时4次换气量：
Q库=4V/60
=4×1800÷60
=80（m3/min）
式中Q库——井下爆炸材料库需要风量，m3/min；
V——井下爆炸材料库的体积，1800m3。
（2）井下变电所、绞车房需要风量计算
变电所、绞车房应根据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℃。
Qb=60～80m3/min
取Qb=80m3/min
（3）泵房风量计算
-800m水平东翼泵房7台718kW的水泵，因水量较小，每天只开一台泵，且开泵时间只有3～4小时。
=188（m3/min）
式中Q机——机电硐室需要风量，m3/min；
∑W——机电硐室中运转电机总功率，kW；
θ——机电硐室发热系数，泵房取0.18～0.18，取θ=0.18；
ρ——空气密度，一般取1.2kg/m3；
Cp——空气的定压比热，一般取1.0188kJ/kg·K；
Δt——机电硐室进、回风流温度差，取6℃。
十一采区泵房需要风量按-800m水平东翼泵房配风，取188m3/min
东南翼泵房安装7台1850kW的水泵，因水量较小，每天只开一台泵，且开泵时间只有3～4小时。
=218（m3/min）
（4）电机车充电硐室风量一般取180～200m3/min，取Qc=180m3/min能够满足氢气不超过0.5%的需要。
（5）东翼一部胶带机头硐室断面较大，煤仓内有瓦斯涌出，根据稀释瓦斯及降温需要，取180m3/min。
（六）井下其它通风行人巷道需要风量计算
井下其它通风行人巷道需要风量，按满足巷道最低风速（0.18m/s）来计算：
Q它=0.18×60×S它
=90（m3/min）
式中S它——其他通风行人巷道断面积，按巷道宽度3.6m的直墙半圆拱断面计算，S它=18m2。
二、目前矿井东风井系统运行状况
（一）东翼采掘布置情况
目前东风井担负东翼及南翼各采掘工作面及硐室的供风任务，1个采煤工作面，1个准备工作面，3个煤巷掘进工作面，4个岩巷开拓工作面，机电设备硐室18个（-800m水平东翼泵房、-800m水平东翼暗斜井中部变电所、-800m水平东翼充电硐室、三采区绞车房、东南翼泵房、东南翼变电所、东翼1#变电所、东翼充电硐室、东翼火药库、中央变电所、东翼一部胶带机头硐室、东翼一部胶带机尾硐室、南翼1#变电所），其它通风行人巷道18个。
东风井系统目前需要风量：
Q1=（ΣQ采+ΣQ备+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ它）×K通
=（744+400+518×3+428×4+1826+90×18）×1.2
=8337.6m3/min（188.96m3/s）
目前需要风量8337.6m3/min。
（二）东风井主要通风机工况及矿井东风井系统风阻计算
目前东风井A、B主要通风机均采用工频运行，扇叶角度为-5°。
根据2018年1月24日实测数据显示，东风井A风机运行时，风硐内外压差为2950Pa，风机进风口风量为8418m3/min，能够满足供风需要。
东风井系统风阻：
R=h实/Q实2=2950/（8418/60）2=0.1800（ns2/m8）
等积孔
≈3.18（m2）
三、东风井新风机工况确定
（一）近期东翼采掘布置及需要风量计算
东风井新风机投入运转后，仍将担负东翼及南翼各采掘工作面及硐室的供风任务，近期采掘布置情况如下：
1个采煤工作面（2918），1个备采工作面（2518），4个煤巷掘进工作面（2518切眼联巷、2718胶带顺槽、2718轨道顺槽、2918胶带顺槽），4个岩巷开拓工作面（-800m水平东翼轨道巷及反掘工作面、-800m水平南翼轨道巷、南翼行人暗斜井），机电设备硐室18个（-800m水平东翼泵房、-800m水平东翼暗斜井中部变电所、-800m水平东翼充电硐室、三采区绞车房、东南翼泵房、东南翼变电所、东翼1#变电所、东翼充电硐室、东翼火药库、中央变电所、东翼一部胶带机头硐室、东翼一部胶带机尾硐室、南翼1#变电所），其它通风行人巷道18个。
近期东风井系统需要风量：
Q2=（ΣQ采+ΣQ备+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ它）×K通
=（1800+400+518×4+428×4+1826+90×18）×1.2
=9247.2m3/min（184.18m3/s）
近期东风井系统需要风量9247.2m3/min。
（二）东风井新风机工况确定
1、东风井系统通风阻力（根据目前东风井系统风阻）计算：
h=R*Ｑ2２=0.1800*184.182=3563Pa
2、东风井风机排风量计算：
Ｑ排=1.18Ｑ2=1.18*9247.2=9718.56（m3/min）=181.83m3/s。
3、东风井主要通风机排风量181.83m3/s，东风井系统通风阻力3563Pa，根据东风井新风机性能曲线，确定新风机工况点：
扇叶角度为0°（对旋工频运行）。
第三节东风井主要通风机更换方案
一、概述
主要工程有原风机砖混扩散塔拆除、风机拆除、风机电控系统拆除、风机监控系统拆除，原风机基础破除；新风机基础开挖打设、轨道铺设、风机安装、变频柜及高压进线柜安装、监控系统安装、整个系统调试运行等。
二、设备布置方案
由图所示：
风机位置不动（基础需重做），砖混扩散塔拆除，原变频系统对面安装A风机电源及控制柜，原变频系统位置拆除后安装B风机电源及控制柜，原A风机工频高压柜位置拆除后安装操作台及在线监测监控系统，原B风机工频高压柜拆除，原低压系统设备位置不变，原风机操作台及在线监控系统拆除后该房间做配件室使用。
三、总体施工方案
依据上述风机设备布置方案，采用逐台风机及电控更换原则，首先对A风机（西侧）及电控进行改造，再对B风机（东侧）及电控进行改造。
制定了两种施工方案，如下：
方案一是在A风机及其电控安装期间，保留A、B风机原有的两套高压工频启动系统及变频系统正常运行，待A风机安装完毕并调试合格后再拆除原电控系统；方案二是在拆除A风机的同时拆除A风机的工频电控，并安装A风机变频系统和风机在线监控系统，待风机安装完毕后，风机、监控、变频系统联机调试正常后，再拆除另外一台风机。
1方案一施工步骤：
1.1改造前对东风变电所及风机房高压柜、变频启动装置等进行全面检修检查，并联系协调供电处架空线路巡线等配合作业；
1.2在现有变频室内预留位置上，新开挖电缆沟等准备工作；
1.3从东风井变电所6218#（原煤化工电源柜）开关引出一根临时电源到变频机房；
1.4在预留位置新安装调试一套A风机变频系统，其中风机负荷线、监控线等重新敷设（原A风机负荷线在风机拆除时两端一并拆除）；
1.5在风机到货前18日内拆除A/B风机砖混扩散塔，并在风机出风口安装不低于2m防护网。
同时在风机房西侧中间两根立柱之间开出4*4.5m（高*宽）的孔洞，作为设备运输进出口；
1.6风机到货后先拆除原A风机，将其拆卸的部件通过行吊移至设备进出口，再用吊车配合运出风机房；
1.7原A风机部件全部运出风机房后，将破碎机通过设备进出口开入风机房内，破除原A风机混凝土基础，拆除西半部轨道；
1.8开挖风机负荷线电缆沟，将破除的渣土清理干净后，按照设计图纸重新施工A风机的混凝土基础和轨道；
1.9将新A风机用吊车运至风机房设备扩散塔进出口，再借助行吊进行安装，新A风机安装完毕后，利用新装变频系统对新风机进行联机调试（新装A风机的温度等监测暂由原高压柜的温度巡检仪承担，直至新监控系统投入运行）；
1.18待A风机及其电控全部调试正常后，拆除临时电源，将原A风机高压柜电源改至新变频系统，并调试工频正反转；
1.18新安装A风机及变频电控系统部分带载运行48小时后无异常后，挂网试运行18天；
1.18试运行正常后，再进行原风机高压启动柜及原有变频系统的拆除作业；
1.18待原变频系统拆除完毕后，在原变频柜基础上新安装调试一套B风机变频系统，其中风机负荷线、监控线等重新敷设；
1.18待A风机高压柜拆除完毕后，在A风机高压柜基础上安装新监控系统；
1.18拆除原B风机高压柜电源接在新安装变频系统上，为变频柜等调试提供电源；
1.18在风机房东侧中间两根立柱之间开出4*4.5m（高*宽）的孔洞，作为设备运输进出口；
1.18将原B风机拆卸的部件通过行吊移至设备进出口，再用吊车配合运出风机房；
1.18原B风机部件全部运出风机房后，将破碎机通过设备进出口开入风机房内，破除原B风机混凝土基础，拆除东半部轨道，将破除的渣土清理干净后，按照设计图纸重新施工B风机的混凝土基础和轨道；
1.19将新B风机用吊车运至风机房设备扩散塔进出口，再借助行吊进行安装，待新B风机安装完毕后，利用新装变频系统、新装监控系统对新风机进行联机调试；
1.20新安装B风机、监控及变频电控系统部分带载运行48小时后无异常后，挂网试运行18天；
1.21待B风机试运行正常后，将B风机切换到就地工作状态挂网运行，使用新监控系统调试新安装的A风机及变频系统；
1.22调试完毕后，新监控系统与A风机及变频系统挂网试运行18天；
1.23监控系统全部安装并调试正常后，拆除原风机的监控系统。
2方案二施工步骤：
2.1改造前对东风变电所及风机房高压柜、变频启动装置等进行全面检修检查，并联系协调供电处架空线路巡线等配合作业；
2.2在现有变频室内预留位置上，新开挖电缆沟等准备工作；
2.3在A风机拆除前，将变频柜高压电源倒换到B风机工频柜母线上，同时拆除A、B高压工频启动柜间的联络电缆；
2.4在风机到货前18日内拆除A/B风机砖混扩散塔，并在风机出风口安装不低于2m防护网。
同时在风机房西侧中间两根立柱之间开出4*4.5m（高*宽）的孔洞，作为设备运输进出口；
2.5风机到货后先拆除原A风机，将其拆卸的部件通过行吊移至设备进出口，再用吊车配合运出风机房；
2.6在A风机拆除期间，拆除A风机工频启动柜、联络柜，拆除变频柜至A风机及A风机高压柜间的负荷线（只包头，不收线）；
2.7拆除完毕后，在Ａ风机高压柜位置上安装新风机监控系统；
2.8在变频室预留位置新安装调试一套A风机变频系统，其中风机负荷线、监控线等重新敷设，原A风机电源线改至变频室新装高压柜上；
2.9原A风机部件全部运出风机房后，将破碎机通过设备进出口开入风机房内，破除原A风机混凝土基础，拆除西半部轨道；
2.18开挖风机负荷线电缆沟，将破除的渣土清理干净后，按照设计图纸重新施工A风机的混凝土基础和轨道；
2.18将新A风机用吊车运至风机房设备扩散塔进出口，再借助行吊进行安装，待新A风机安装完毕后，利用新装变频系统、监控系统等对新风机进行联机调试18日；
2.18待A风机全部正常后再进行B风机及配套高压柜、原有变频系统的拆除作业；
2.18在风机房东侧中间两根立柱之间开出4*4.5m（高*宽）的孔洞，作为设备运输进出口；
2.18将原B风机拆卸的部件通过行吊移至设备进出口，再用吊车配合运出风机房；
2.18原B风机部件全部运出风机房后，将破碎机通过设备进出口开入风机房内，破除原B风机混凝土基础，拆除东半部轨道
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