彝良县五谷湾煤矿矿井通风设计及供风标准.docx
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彝良县五谷湾煤矿矿井通风设计及供风标准
彝良县五谷湾煤矿
矿井通风设计及供风标准
二O一二年二月
审查意见表
煤矿审查意见:
技术负责人签字:
矿长签字:
年月日
县煤炭工业局审查意见:
彝良县煤炭工业局
年月日
第一章煤矿概况
一、交通位置
五谷湾煤矿位于昭通市西北部,属彝良县小草坝乡管辖,有简易公路330米与小草坝--彝良县城公路相接,距县城22公里,距内昆铁路大寨站45公里。
交通较为方便。
附:
交通位置图(图1-1)
二、自然地理
矿区属中等切割地形,地形较为平缓,地体貌为侵蚀剥蚀构造地貌。
地势由南往北逐渐降低,最高海拔位于矿区南部,标高+2058米,最低标高+1630米,相对高差460米。
三、河流、气象及地震
区内地表水体不发育,仅有一些季节性山间溪流,流量受大气降水控制,旱季时断流。
气象统计资料表明:
该区内平均气温15℃,最高气温30℃,最低气温-6℃,年降雨量861.9毫米,6-9月为雨季,降雨量可达599.7毫米,3、4月间为风季,风向多为西北劲风,最大风速达13.5米/秒。
按云建抗(1993)44号文划分,本区地震基本烈度为七度。
四、矿区经济概况
矿区主产玉米、洋芋、荞麦等农作物,无其他企业。
五、水源、电源情况
水源:
将距矿区300余米的山泉引到矿区,用作生产、生活用水。
电源:
现有双回路10KV高线路至煤矿区,作主要动力电源。
六、瓦斯、煤尘情况
矿区范围内煤层瓦斯含量:
2010年瓦斯等级鉴定为:
低瓦斯矿井,
本设计按低瓦斯矿井设计。
煤层无爆炸性;煤层不易自燃;区域属地温正常区。
第二章矿井通风设计
第一节矿井通风
一、通风方式和通风系统
(一)开拓方式
矿井设计为斜井开拓方式。
(二)通风系统及通风方式
1、矿井通风方式选择混合式通风方式。
(1)矿井走向长约1.26km,开采煤层属中厚煤层,矿井生产能力仅为60kt/a,采区位于井田中央,初期采用对角式通风方式。
(2)矿井投产时采用中央并列式通风的风井已经存在,为利用现有回风斜井。
后期在矿井增加西进风平硐,使矿井通风方式由中央并列式过渡到混合式,根据矿井通风阻力计算结果,通风容易时期的矿井等级孔为2.1m2,通风困难时期矿井等级孔为1.5m2,能满足矿井通风要求。
2、矿井通风系统
主斜井进风,回风斜井回风,形成“一进一回”的中央并列式通风方式。
新鲜风流由主斜井进入---二、三级提升斜井—水平运输大巷—采区轨道运输巷—人行上山—进入工作面运输平巷至工作面,污风经工作面回风平巷--联络巷--+1666m和+1720m总回风巷(并列回风)、总回风斜巷和总回风上山(并列回风),通过风井排出地面。
投产时矿井通风网络共由21个节点组成,为控制风流方向及按各用风地点需风量配风,井下设置有正反向调节风门、正反向风门及密闭等通风设施,详见通风系统及网络图C1012AZ-171-1。
回风斜井为矿井的专用回风井;采区回风上山、采区回风石门、+1812m总回风巷、总回风斜巷、总回风上山等均为专用回风巷。
三、采、掘工作面及硐室通风
1、采、掘工作面通风
采、掘工作面均为独立通风。
回采工作面为全风压“U”型通风方式,掘进工作面采用局部通风机配阻燃、抗静电胶质风筒进行压入式供风。
2、硐室通风
井下消防材料库、水泵房、二采区轨道上山绞车房均位于新鲜风流中,采用全风压并联通风,其回风直接引入回风上山(专用回风巷)。
六、矿井风量、负压及等积孔
1、矿井总风量计算
(1)按井下同时工作的最多人数所需风量计算
Q=4NK
式中:
N——井下同时工作的最多人数,39人;
4——每人每分钟供风标准,m3/min;
K——矿井通风系数,取1.2;
Q=4×39×1.2=187.2(m3/min)=3.12m3/s
(2)按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需风量进行计算
Q总=(∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q它)×K
式中:
∑Q采、∑Q掘、∑Q硐、∑Q它——分别为采煤工作面、掘进工作面、独立通风硐室及其它行人维护巷道所需风量总和(m3/s);
K——同上1.2。
2、2个采煤工作面实际需风量计算
a、按瓦斯涌出量计算
Q采=100×q采×kc
式中:
q采——回采工作面绝对瓦斯涌出量,m3/min;0.59m3/min;
kc——采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,炮采工作面可取1.4~2.0,设计取kc=1.8。
Q采=100×0.59×1.8=106.2(m3/min)=1.77m3/s
b、按工作面温度计算
Q采=60×V采×S采×Ki
式中:
V采——根据采煤工作面确定的适宜风速,1.0m/s;
S采——采煤工作面的平均有效断面积,m2;平均断面积等于平均控顶距与采高的乘积,最大控顶距为4.2m,最小控顶距3.2m,采高1.0m,则工作面平均有效断面积为:
Q采=60×1.0×3.7×1.0=222(m3/min)=3.7m3/s
c、按工作面最多人数计算
Q采=4×nc
式中:
4——每人每分钟应供给的最低风量,m3/min;
nc——回采工作面同时工作的最多人数,8人。
Q采=4×8=32(m3/min)=0.53m3/s
d、按炸药量计算
Q采=25Ac
式中:
Ac——回采工作面一次起爆的炸药量,取Ac=8kg。
Q采=25×8=200(m3/min)=3.3m3/s
采煤工作面根据以上计算取最大值,即Q采=3.7m3/s,取Q采=3.7m3/s。
e、按风速进行验算
由式0.25≤Q/S采≤4验算。
验算结果为:
0.25≤Q采/S采=1.57≤4
风速验算符合要求。
矿井有2个工作面:
则:
∑Q采=Q采×1=3.7×2=7.4(m3/s)。
掘进工作面需风量
a、按瓦斯涌出量计算
Q掘=100×q掘×kd
式中:
q掘——掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量,m3/min;0.19m3/min;
kd——掘进工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,取kd=1.8。
Q掘=100×0.19×1.8=34.2(m3/min)=0.57m3/s
b、按工作面最多人数计算
Q掘=4×nj
式中:
nj——掘进工作面同时工作的最多人数,取7人。
Q掘=4×7=28(m3/min)=0.47m3/s
c、按炸药量计算
Q掘=25Aj
式中:
Aj——掘进工作面一次起爆最大炸药量,Aj=7kg。
Q掘=25×3=75(m3/min)=1.25m3/s
d、按局部通风机实际吸入风量计算
Q掘=Qf×I×kf
式中:
Qf——掘进面局部通风机吸入风量,设计掘进面选用YBT-2/5.5型局部通风机,其风量范围为1.2~2.5m3/s,设计取吸入风量为1.5m3/s;
I——掘进面同时运转的局部通风机台数,设计每个掘进工作面使用1台局部通风机,I=1台;
kf——为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数,取1.2。
Q掘=1.5×1×1.2=1.8(m3/s)
矿井有4个掘进碛头:
Q掘最大=1.5×1×1.2×4=7.2(m3/s)
掘进工作面根据以上计算取最大值,Q掘=7.2m3/s
其它独立供风巷道风量计算
a、采区回风上山(专用回风巷)不需独立配风,Q它1=2.4m3/s;
b、巷道贯通或回采工作面接替期间需配备备用风量,按2个掘进工作面需风量配备,则Q它2=2.4m3/s
矿井需风量
矿井有2个回采工作面、4个掘进工作面同时作业,有个独立通风硐室;矿井生产后期,有2个回采工作面、4个掘进工作面同时作业,有2个独立通风硐室。
矿井需风量为:
Q总=(∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q它)×K
式中:
∑Q采、∑Q掘、∑Q硐、∑Q它——分别为采煤工作面、掘进工作面、独立通风硐室及其它行人维护巷道所需风量总和(m3/s)
Q总初=(7.4+7.2+2.4)×1.2=20.4m3/s),取20.4(m3/s)
主扇风机选型
通过上述计算,矿井通风容易、困难时期通风设备均选用2台FBCZ-№12B型矿用防爆轴流式通风机2台,1台运行,1台备用,通风容易时期和困难时期主要通风机叶片安装角均为36°,电机功率均为22kW;其性能参数详见表2-2-3。
表2-2-3FBCZ-№12B型矿用防爆轴流式通风机性能参数表
型号及规格
转速(r/min)
叶片安装角(°)
功率(kW)
风量(m3/s)
风压(Pa)
FBCZ-6-№12B
980
36°
22kW
10~24
420~900
(二)局部通风机选型计算
1、选型依据
(1)矿井单巷掘进最大距离为200m左右,断面积为4.3m2。
(2)按掘进工作面稀释瓦斯需风量,同时工作最多人数需风量、稀释炮烟需风量和满足巷道最低排尘风速风量计算的最大值为1.2m3/s,掘进工作面需风量取1.44m3/s。
2、风筒的选择
设计矿井选用阻燃、抗静电胶质风筒,根椐掘进巷道相关参数选定风筒直径Φ=400mm。
3、Qa=ΦQh
式中:
Qa——局部通风机工作风量;
Pq——漏风系数,查表取1.05;
Qh——掘进工作面需风量,m3/s。
Qa=2.92×1.05=3(m3/s)=180m3/min
4、局部通风机工作风压
hft=L×Rp×Qa2
式中:
hft——局部通风机全风压,Pa;
L——掘进巷道长度,m;
Rp——压入式供风百米风筒的风阻,N·s2/m8。
Φ400mm胶质风筒百米风阻值为34N·s2/m8。
hft=400×34×32/100
=1224(Pa)
5、确定局部通风机类型
设计矿井掘进工作面采用压入式供风。
根椐以上计算结果选用FD-№5/11型2×5.5kW局部通风机,其风量150~210m3/min,风压500~2800Pa,电机功率2×5.5kw
第五节通风设备
一、选型依据掘进工作面
瓦斯等级:
低瓦斯矿井
通风方式:
压入式
单个掘进工作面需风量:
96m3/min
矿井需量:
17m3/s
二、局扇风机选型
选用YBT51-5.5型5.5KW,4台,直径400mm风筒各400米。
局扇风机技术性能:
YBT51-5.5型:
风量:
80-186m3/min,风压800-1700Pa,效率:
85.5%;
三、主扇风机选型
选用FBCZ-6-№12B型轴流式通风机两台,风井配备两台,一台工作,一台备用。
风机技术性能:
转速:
980r/min
风量:
600一1440m3/min
风压:
680一120Pa
矿井供风标准
一、掘进工作面供风不低于:
120m3/min
二、采煤工作面供风不低于:
220m3/min
三、备用采煤工作面风量不低于:
110m3/min
四、同时上班的井下职工每人供风不低于:
4m3/min
五、风速:
1、主要进风巷道风速不大于:
8.0m/s
2、主要回风巷道风速不大于:
8.0m/s
3、采煤工作面风速不大于:
4.8m/s,最低风速不少于0.25m/s
4、掘进巷道中的风速煤巷及半煤巷道不大于4m/s,最低风速不少于0.25m/s
5、其安通风行人巷道风速不低于:
0.15m/s
六、工作点及硐室温度
1、掘进和采煤工作面温度不高于26度。
2、机电硐室温度不高于30度。
表2-2-1矿井通风阻力计算表(容易时期)
序号
巷道名称
断面
形状
支护
方式
阻力系数
α(NS2/m4)
净周长
P(m)
巷道长L(m)
断面
S(m2)
风速
V(m/s)
风量
Q(m3/s)
通风阻力
h(Pa)
1
主提升斜井
半圆拱
碹
0.0072
7.65
250
4.1
2.1
20.4
36.0
2
二级提升
半圆拱
金属支架
0.0072
7.14
100
3.57
2.39
20.1
26.0
3
三级提升
梯形
金属支架
0.0028
7.60
120
3.4
2.08
19.8
28.0
4
西二运输巷
梯形
金属支架
0.0068
6.80
120
2.7
1.04
19.5
17.22
5
西翼回风上山
梯形
木支架
0.0068
6.80
150
2.7
1.21
20.4
17.27
6
总回风上山
梯形
木支架
0.0068
6.80
150
2.7
2.36
20.7
23.095
7
加15%局部阻力
18.307
8
合计
165.867
9
17
表2-2-2矿井通风阻力计算表(困难时期)
序号
巷道名称
断面
形状
支护
方式
阻力系数
α(NS2/m4)
净周长
P(m)
巷道长L(m)
断面
S(m2)
风速
V(m/s)
风量
Q(m3/s)
通风阻力
h(Pa)
1
主提升斜井
半圆拱
碹
0.0072
7.65
250
4.1
2.1
20.4
36.0
2
二级提升
半圆拱
金属支架
0.0072
7.14
100
3.57
2.39
20.1
26.0
3
三级提升
梯形
金属支架
0.0028
7.60
120
3.4
2.08
19.8
28.0
4
西二运输巷
梯形
金属支架
0.0068
6.80
120
2.7
1.04
19.5
17.22
5
西翼回风上山
梯形
木支架
0.0068
6.80
150
2.7
1.21
20.4
17.27
6
总回风上山
梯形
木支架
0.0068
6.80
150
2.7
2.36
20.7
23.095
7
西三运输巷
矩形
金属支架
0.0068
8.00
200
1.75
1.57
2.747
32.836
8
东三运输巷
梯形
金属支架
0.0068
6.80
180
2.7
1.72
4.644
35.789
9
东翼回风上山
梯形
木支架
0.0236
6.80
90
2.7
1.67
6.534
34.95
10
东二回风平巷
梯形
金属支架
0.0072
7.60
120
3.4
2.52
8.568
15.515
11
加15%局部阻力
32.270
17
合计
298.3