矿井永久主扇服务期间需风量计算.docx

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矿井永久主扇服务期间需风量计算

xxx矿永久主扇需风量估算

1、概况

根据xxx矿矿井初设方案，矿井设计能力为400万吨/年，采用中央并列式通风方式，机械抽出式通风方法。

在我矿达产期间，所有风量都由主井、副井和进风井三个井筒进入，回风井回风，形成“三进一回”的通风系统。

矿井通风容易时期主要供风区域为11采区，采掘队组安排：

1个综采面、3个综掘面、5个普掘面、3个独立通风硐室（1个中央变电、一个采区变电和一个火药库），最大通风里程约7700米；矿井通风最困难时期主要供风区域为14采区、11采区、17采区以及开拓盘区，采掘队组安排：

1个综采面、1个备采面、1个撤退面、4个综掘面、6个普掘面、4个独立通风硐室（1个中央变电、2采区变电所和1个火药库），最大通风里程约12000米。

根据地质资料提供原始瓦斯含量预测，全矿井的相对瓦斯涌出量为2.6m3/t，绝对瓦斯涌出量为21.9m3/min，本矿井属瓦斯矿井，回采工作面相对瓦斯涌出量0.55m3/t，掘进工作面绝对瓦斯涌出量0.25m3/min。

二、矿井风量计算

总则

1、矿井配风原则：

既要确保安全生产的需要，又要符合经济合理的要求。

2、矿井所需风量必须符合《煤矿安全规程》、《煤矿井工开采技术条件》（AQ1056-2008）和《煤矿生产能力核定》（安监总煤行〔2014〕61号）中有关条文的规定；

Qra≥（∑Qcfi＋∑Qhfi＋∑Quri＋∑Qsci＋∑Qrli）×kaq

式中Qra—矿井需要风量,m3/min；

Qcfi—第i个采煤工作面实际需要风量，m3/min；

Qhfi—第i个掘进工作面实际需要风量，m3/min；

Quri—第i个硐室实际需要风量，m3/min；

Qsci—第i个备用工作面实际需要风量，m3/min；

Qrli—第i个其他用风巷道实际需要风量，m3/min；

kaq—矿井通风需风系数（抽出式kaq取1.15～1.20，压入式kaq取1.25~1.30）。

（一）采煤工作面实际需风量的计算

1、按气象条件计算

Qcfi=60×70%×vcfi×Scfi×kchi×kcli

=60×70%×1.3×30.7×1.2×1.3

=2615m3/min

式中vcfi—第i个采煤工作面的风速，m/s。

按采煤工作面进风流的最高温度从表中选取；

Scfi—第i个采煤工作面的平均有效断面积，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，m2；

kchi—第i个采煤工作面采高调整系数；

kcli—第i个采煤工作面长度调整系数；

70%—有效通风断面系数；

60—单位换算产生的系数。

采煤工作面进风流气温与对应风速

采煤工作面进风流气温／℃

采煤工作面风速／（m·s-1）

＜20

1.0

20～23

1.0～1.5

23～26

1.5～1.8

26～28

1.8～2.5

28～30

2.5～3.0

kch—采煤工作面采高调整系数

采高／m

＜2.0

2.0～2.5

＞2.5及放顶煤工作面

系数（kch）

1.0

1.1

1.2

kcl—采煤工作面长度调整系数

采煤工作面长度／m

系数（kcl）

＜15

0.8

15～80

0.8～0.9

80～120

1.0

120～150

1.1

150～180

1.2

＞180

1.30～1.40

二、按照瓦斯涌出量计算

式中：

－采煤工作面回风流中平均绝对瓦斯涌出量，m3/min;

－采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用系数，放顶煤取2.5；

－按采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过0.8%的换算系数。

达产时

；

3、按工作面人数计算

式中：

－采煤工作面同时工作的最多人数，人;

－每人需风量，m3/min;

4、按风速进行验算：

（1）验算最小风量：

Qcfi≥60×0.25Scbi（m3/min）

Scbi=lcbi×hcfi×70%（m2）

Qcfi≥60×0.25Scbi=60×0.25×7.7×6×70%=485.1m3/min

（2）验算最大风量：

Qcfi≤60×4.0Scsi（m3/min）

Scsi=lcsi×hcfi×70%（m2）

Qcfi≤60×4.0Scsi=60×4×6.9×6×70%=6955.2m3/min

（3）综合机械化采煤工作面，在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后，验算最大风量：

Qcfi≤60×5.0Scsi=60×5×6.9×6×70%=8694m3/min

式中Scbi—第i个采煤工作面最大控顶有效断面积，m2；

lcbi—第i个采煤工作面最大控顶距，m；

hcfi—第i个采煤工作面实际采高，m；

Scsi—第i个采煤工作面最小控顶有效断面积，m2；

lcsi—第i个采煤工作面最小控顶距，m；

0.25—采煤工作面允许的最小风速，m/s；

70%—有效通风断面系数；

4.0—采煤工作面允许的最大风速，m/s；

5.0—综合机械化采煤工作面，在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后允许的最大风速，m/s。

（4）、矿用防爆柴油机车需要风量的验算：

Qrli≥5.44Ndli·Pdli·kdli=5.44×2×45×0.75=367.2（m3/min）

式中Ndli—第i个地点矿用防爆柴油机车的台数，台；

Pdli—第i个地点矿用防爆柴油机车的功率，kW；

kdli—配风系数。

第i个地点使用1台矿用防爆柴油机车运输时kdli为1.0、使用2台矿用防爆柴油机车运输时kdli为0.75、使用3台及以上矿用防爆柴油机车运输时kdli为0.50；

5.44—每千瓦每分钟应供给的最低风量，m3/min。

取上述1~3条件计算的最大值为采煤工作面的实际需风量，

；

（二）掘进工作面实际需风量的计算

1、按CH4涌出量计算：

式中:

－掘进工作面风筒末端的实际需要出风量，m3/min；

－掘进工作面回风流中平均绝对瓦斯涌出量，m3/min；

－掘进工作面的瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取2，如果实际测定值大于2时，取实际测定值（实际测定值为正常生产条件下，连续观测1一个月，日最大绝对瓦斯涌出量和月平均日绝对瓦斯涌出量的比值）；

－按掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过0.8%的换算系数

综掘为煤巷：

。

普掘为岩巷，按煤巷计算：

。

2、按炸药量计算

（1）一级煤矿许用炸药

Q掘≥25A掘

（2）二、三级煤矿许用炸药

Q掘≥10A掘

式中：

Q掘---掘进工作面实际需要风量，m3/min；

A掘---掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg。

普掘使用爆破掘进：

Q掘≥10A掘=10×44.2=442m3/min

3、按同时工作的最多人数计算：

Q掘≥4×N掘

式中:

Q掘---掘进工作面实际需要风量，m3/min。

N掘--掘进工作面同时工作的最多人数，取30。

Q掘=4×30=120m3/min。

4、按工作面所需最低风速计算：

无瓦斯涌出的岩巷：

Q掘≥60×0.15×S掘

有瓦斯涌出的岩巷，半煤岩巷和煤巷：

Q掘≥60×0.25×S掘

式中：

0.15---无瓦斯涌出的岩巷的允许最低风速，m/s；

0.25---有瓦斯涌出的岩巷、半煤岩巷和煤巷的允许最低风速,m/s；

S掘---掘进工作面巷道的净断面积,m2。

Q掘≥60×0.25×S掘=60×0.25×18.74=281m3/min。

5、矿用防爆柴油机车需要风量的验算：

Qrli≥5.44Ndli·Pdli·kdli=5.44×2×45×0.75=367.2（m3/min）

式中Ndli—第i个地点矿用防爆柴油机车的台数，台；

Pdli—第i个地点矿用防爆柴油机车的功率，kW；

kdli—配风系数。

第i个地点使用1台矿用防爆柴油机车运输时kdli为1.0、使用2台矿用防爆柴油机车运输时kdli为0.75、使用3台及以上矿用防爆柴油机车运输时kdli为0.50；

5.44—每千瓦每分钟应供给的最低风量，m3/min。

按照1~5条件计算的最大值，作为掘进工作面风筒末端的实际出风量：

普掘工作面：

Q掘=442m3/min。

综掘工作面：

Q掘=367m3/min。

5、选择局部通风机

局部通风机实际需要吸风计算

根据掘进工作面风筒末端的实际需要出风量，考虑风筒的漏风因素，按照风筒百米漏风率实测值计算局部通风机的实际需要吸风量，风筒百米漏风率无实测值时，可使用参考值。

Q扇需=Q掘/（1-0.01×L掘×η）

Q扇需---局部通风机实际需要吸风量，m3/min；

Q掘---掘进工作面风筒末端的实际需要出风量，m3/min；

η---风筒百米漏风率，%；

L掘---掘进工作面供风风筒长度，m。

普掘：

Q扇需=Q掘/（1-0.01×L掘×η）=442/（1-0.01×500×0.0462）=575m3/min。

综掘：

Q扇需=Q掘/（1-0.01×L掘×η）=367/（1-0.01×2000×0.0234）=690m3/min。

据此情况，综掘工作面选用风机功率为2*55KW,普掘工作面选用的风机功率为2*30KW。

6、按选定的局部通风机实测最大吸风量计算掘进工作面的全风压需要风量Q掘全。

无实测数据时，按局部通风机的额定最大吸风量计算。

（1）无瓦斯涌出的岩巷

Q掘全=Q掘测max+60×0.15×S

（2）有瓦斯涌出的岩巷，半煤岩巷和煤巷

Q掘全=Q掘测max+60×0.25×S

式中：

Q掘测max---局部通风机实测最大吸风量，m3/min；无实测数据时，取额定最大吸风量；

0.15---无瓦斯涌出的岩巷的允许最低风速，m/s；

0.25---有瓦斯涌出的岩巷、半煤岩巷和煤巷的允许最低风速,m/s；

S---局部通风机安装地点到回风口间的巷道最大断面积，m2。

综掘工作面：

Q掘全=720+60×0.25×18.74=1000m3/min。

普掘工作面：

Q掘全=480+60×0.25×20.52=788m3/min。

7、按最大风速进行验算：

综掘工作面：

Q掘≤60×4×S掘=4497m3/min.

普掘工作面：

Q掘≤60×4×S掘=4924m3/min.

（三）井下硐室需风量

1、爆破材料库需风量计算

式中：

－井下爆破材料库需风量，m3/min；

－井下爆破材料库体积，m3；

－井下爆破材料库内空气每小时更换次数；

2、中央变电所和采区变电所

根据经验选取采区变电所260m3/min，中央变电所260m3/min；

三、通风容易时期需风量计算

通风容易时期有1个综采面、3个综掘面、5个普掘面、1个中央变电所、1个采区变电所和1个火药库，风量估算如下：

通风容易时期永久主扇服务区域风量估算

序号

供风地点

数量（个）

单位（m3/min）

计划供风量（m3/min）

备注

1

采煤工作面

1

2700

2700

2

综掘工作面

3

1000

3000

3

普掘工作面

5

800

4000

4

火药库

1

280

280

5

中央变电所

1

260

260

6

采区变电所

1

260

260

7

其他

1000

1000

8

合计

11500m3/min

矿井需风量：

Qra≥（∑Qcfi＋∑Qhfi＋∑Quri＋∑Qsci＋∑Qrli）×kaq

=11500×1.15

=13225m3/min

根据矿井需风量确定主扇最大通风能力应满足：

Q矿需＝Q×1.05＝13225×1.05＝13888m3/min

此时进风井进风计划为6000m³/min（100m³/s），副井进风计划为4500m³/min（75m³/s），主井进风计划为2500m³/min（41.7m³/s），最大通风里程约7700米，矿井通风阻力为2302Pa，具体见附表1。

四、最困难时期需风量计算

通风最困难时期有1个综采面、1个备采面、1个撤退面、4个综掘面、6个普掘面、1个中央变电、2采区变电所和1个火药库，风量估算如下：

通风困难时期永久主扇服务区域风量估算

序号

供风地点

数量（个）

单位（m3/min）

计划供风量（m3/min）

备注

1

采煤工作面

2

2700

5400

2

撤退工作面

1

2700

2700

3

备采工作面

1

1350

1350

4

综掘工作面

4

1000

4000

5

普掘工作面

6

800

4800

6

火药库

1

280

280

7

中央变电所

1

260

260

8

采区变电所

2

260

520

9

其他

1500

1500

10

合计

20810m3/min

矿井需风量：

Qra≥（∑Qcfi＋∑Qhfi＋∑Quri＋∑Qsci＋∑Qrli）×kaq

=20810×1.15

=23931.5m3/min

根据矿井需风量确定主扇最大通风能力应满足：

Q矿需＝Q×1.05＝23931×1.05＝25128m3/min

此时进风井进风计划为18000m³/min（300m³/s），副井进风计划为4000m³/min（66.7m³/s），主井进风计划为2000m³/min（33.3m³/s），最大通风里程约12000米,矿井通风阻力为3638Pa，具体见附表2。

附图：

1、通风容易时期通风立体图；

2、通风最困难时期通风立体图；

3、矿井开拓图。