L射=4×
=4×
=13.7m
式中:
L—风筒距迎头距离;
S—巷道断面,取最小断面11.75m2,
根据以上计算及施工经验,规定风筒出口距迎头距离机掘时不超过8m,炮掘时不超过5m。
B.计算工作面风量:
煤巷﹑半煤岩和岩巷掘进工作面的风量,应按下列因素分别计算,取其最大值。
(1)按瓦斯(或二氧化碳)涌出量计算:
Q掘=100×q掘×K掘通
则Q掘=100×0.08×2.0=16m3/min=0.267m3/s
式中:
Q掘——单个掘进工作面需要风量,m3/min;
q掘——掘进工作面回风流中瓦斯的绝对涌出量,取0.08m3/min;
K掘通——瓦斯涌出不均衡通风系数(正常生产条件下,连续观测1个月,日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值),一般可取1.5-2.0,取2.0
(2)按掘进工作面同时作业人数计算:
Q掘=4×N×K=4×27×1.25=135m3/min=2.25m3/s
式中:
N——工作面同时作业人数,取27人;
K——备用系数,取1.25
4——每人每分钟供风标准,4m3/min
(3)按炸药量计算:
Q掘≧10A=10×12.3=123m3/min=2.05m3/s
式中:
10——使用1kg炸药的供风量,m3/min;
A——工作面一次爆破最大装药量,取12.3kg;炮烟散尽后人员即可进入。
(4)按风速进行验算
按最小风速验算,煤巷、半煤巷掘进工作面的最小风量:
Q掘≧60×0.25×S=60×0.25×11.75=176.25m3/min
按最高风速验算,掘进工作面的最大风量:
Q掘≦60×4×S=60×4×11.75=2820m3/min
综上可得176.25m3/min≦Q掘≦2820m3/min
式中:
S——掘进工作面巷道的净断面积,取11.75m2。
通过以上计算,确定掘进工作面风量不得低于176.25m3/min,即2.94m3/s;风量不得高于2820m3/min,即47m3/s
(5)局部通风机选型:
1根据经验,风筒的百米风阻值,R100=2.37Kμ改为R100=23.25(NS2/m8)
2每个弯头风阻R弯=ξ·γ/(2·g·S2)
=1.3×1.2/(2×9.8×0.282)
=1.02Kμ
改为:
R弯=ξ·ρ/2S2
=1.3×1.2/2×0.282
=9.95NS2/m8
式中:
ξ——风筒拐弯处局部阻力系数,取1.3
ρ——空气密度,取1.2kg/m3
S——风筒断面积,取0.28m2
③风筒总风阻:
R=NR弯+
R100=4×9.95+17×23.25=435.05NS2/m8
式中:
N——风筒弯头的个数个
L——风筒总长度m
④所需风机的风量:
Q扇=Q/(1-P漏)=2.94/(1-17×2%)=4.455m3/s=267.3m3/min
式中:
P漏=
P100
L——风筒总长度m
P100——风筒百米漏风率,取2%;
⑤局部通风机全风压:
h扇全=R·Q扇·Q=435.05×4.455×2.94=5698.15Pa
式中:
h扇全——压入式局部通风机全风压Pa
R——风筒总风阻NS2/m8
Q扇——局部通风机吸风量m3/s
Q——掘进工作面需要风量m3/s
关于风筒风阻值R的计算说明:
R的工程制单位是Kμ,现在均采用国际制单位NS2/m8。
⑥选择局部通风机
根据Q扇和h扇全,查轴流式扇风机特性曲线,选择FBDNO.6/2×15型扇风机,技术性能为全风压1500~4400Pa,风量300~400m3/min功率30kw,最高全压效率80℅,所计算的风量和风压均在所选风机的技术参数内。
所以,选择FBDNO.6/2×15型扇风机是合适的。
一台使用一台备用,备用风机必须加好电源指示灯。
每台风机使用好两个消音器。
表5-1
风机功率(kw)
风筒直径(mm)
15×2
600/800(视现场风量是否能够满足生产需要更换)
(6)按局部通风机实际吸风量计算需要风量
煤巷掘进:
Q掘′=Q扇×Ii+15×S=400×1+15×11.75=576.25m3/min=9.6m3/s
式中:
Q扇——局部通风机实际吸风量,选择风机的最大吸风量400m3/min。
Ii——掘进工作面同时通风的局部通风机台数。
根据以上计算确定掘进工作面迎头风量应不小于2.94m3/s,风机处巷道供风量应不小于于9.6m3/s。
三、开拓工作面风量计算:
1、按瓦斯(或二氧化碳)涌出量计算:
Q掘=100×q掘×K掘通
式中:
Q掘——单个掘进工作面需要风量,m3/min;
q掘——掘进工作面回风流中瓦斯(或二氧化碳)的绝对涌出量,取0.06m3/min;
K掘通——瓦斯涌出不均衡通风系数(正常生产条件下,连续观测1个月,日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值),取1.3.
则Q掘=100×0.06×1.3=7.8m3/min=0.13m3/S
2、按掘进工作面同时作业人数计算
供井下工作人员呼吸用的新鲜风量每人不少于4m3/min。
计算公式:
Q掘=4×N×K(m3/min)
=4×15×1.25=75(m3/min)
式中:
Q掘——需要风量(m3/min);
N——工作面最多停留人数,取15人;
K——备用系数,取1.25。
3、按炸药量计算
Q掘=10×A(m3/min)
=10×47.4=474(m3/min)=7.9(m3/s)
式中:
A——工作面一次爆破最大装药量,取47.4kg;
Q掘——需要风量(m3/min)。
通过延长吹炮眼时间降低风量取值
Q掘=474/N=474/2=237(m3/min)=3.95(m3/s)
N为15分钟的整数倍,取值为2
根据以上计算,工作面所需风量取值为Q掘=3.95(m3/s)
吹炮烟时间为15×2=30分钟。
此段计算应删除,按照《国家AQ-1056-2008》中矿井需要风量计算中规定:
按炸药量计算风量:
(1)一级煤矿许用炸药Q掘=25×A(m3/min)
(1)二、三级煤矿许用炸药Q掘=10×A(m3/min)
我公司井下爆破所使用的炸药均为三级煤矿许用乳化炸药。
该炸药在煤矿井下爆破属于安全系数比较高,产生的有毒有害气体少,每kg炸药爆破时所产生的有毒有害气体,有10m3/min的风量就足够,所以无需再有N。
4.按风速进行验算
岩巷:
9×S大<Q掘<240×S小
9×12.2<Q掘<240×11
109.8m3/min<Q掘<1032m3/min
式中:
S——掘进工作面断面积,取最小断面4.3m2;最大断面12.2m2。
根据以上计算可见按炸药量计算时风量满足风速要求,因此工作面风量取值为237m3/min=3.95m3/s。
5.局部通风机工作风量:
3根据经验,风筒的百米风阻值,R100=2.37Kμ
4每个弯头风阻R弯=ξ·γ/(2·g·S2)
=1.3×1.2/(2×9.8×0.282)
=1.02Kμ
式中:
ξ——风筒拐弯处局部阻力系数,取1.3
γ——空气比重,取1.2kg/m3
g——重力加速度,取9.8m/S2
S——风筒断面积,取0.28m2
③风筒总风阻:
R=2R弯+3R100=2×1.02+3×2.37=9.15Kμ
④所需局部通风机的风量:
Q扇=Q掘/(1-P漏)=3.95/(1-3×0.02)=4.1m3/s
式中:
P漏=nP100
其中:
n——巷道长度百米数,取3;
P100——风筒百米漏风率,取0.02;
⑤局部通风机全风压:
h扇全=R·Q扇·Q掘=9.15×4.1×3.9=146.3Pa
6.选择局部通风机
根据Q扇和h扇全,查轴流式局部通风机特性曲线,选择2BKJNO6/30型局部通风机,技术性能为全风压440~5030Pa,风量260~447m3/min,功率2*15kw,最高全压效率80℅,一台使用一台备用,备用局部通风机必须加好电源指示灯。
7.按局部通风机实际吸风量计算风机位置需要风量
岩巷掘进:
Q吸=Q扇×Ii+9×S(m3/min)
=447*1+9*9.85
=535.65(m3/min)=8.9m3/s
式中:
Q扇——局部通风机实际吸风量,m3/min。
Ii——掘进工作面同时通风的局部通风机台数,取1。
S——局部通风机处的巷道(3.8×3.0米)断面积,取9.85m2。
根据风量计算,局部通风机处巷道供风量不低于8.9m3/s。
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