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10301综采工作面通风设计及

10301掘进工作面通风设计

审批：

总工程师：

通风副总工程师：

通风部长：

编制人：

编制单位：

通风部

编制时间：

2015年元月14日

10301综采工作面通风设计

一、通风设计

1、10301工作面概况及通风系统

10301工作面推进长度为1458m，切眼长144.9m，工作面采用一次采全高采煤方法，全部垮落法管理顶板。

工作面采用“双U”通风系统。

即10301胶带顺槽和10301进风顺槽进风、10301轨道顺槽和10301回风顺槽回风。

2、10301工作面瓦斯涌出量预测

依据2014年2月26日山西省煤炭工业厅以晋煤瓦发[2014]223号《关于太原东山李家楼煤业有限公司03、2号煤层瓦斯涌出量预测的批复》文件：

该矿井开采03、2号煤层时为高瓦斯矿井。

以120万t/a产量开采03号煤层时，矿井最大绝对瓦斯涌出量85.48m3/min，最大相对涌出量为33.85m3/t；回采工作面最大绝对瓦斯涌出量为50.61m3/min，掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量为1.00m3/min；

3、风量计算

根据《太原东山李家楼煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计变更说明书》，采煤工作面应按瓦斯（或二氧化碳）涌出量、工作面温度、炸药用量、同时工作的最多人数分别计算，取其中最大值，并用风速验算。

a．按瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算

采煤工作面实际需要的风量按工作面瓦斯涌出量计算，公式为：

Q采=100×q采×Kc

式中：

Q采——采煤工作面实际需要的风量,m3/min；

q采——采煤工作面风排瓦斯绝对涌出量,m3/min；风排瓦斯量为8.42m3/min（取最大值）。

KC——采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数1.5。

Q采=100×8.42×1.5

=1263m3/min

=21.05m3/s

取采煤工作面需风量为22m3/s。

b．按工作面温度计算

Q采＝60×Vc×Sc×Ki

式中：

Q采——工作面需风量，m3/min；

Vc——工作面适宜风速，依据《煤矿通风能力核定办法》回采工作面温度与风速的对应关系取1.0m/s；

Sc——回采工作面平均有效断面，工作面取15.6m2；

Ki——工作面长度系数，取1.2。

Q采＝60×1.0×15.6×1.2＝1123.2m3/min＝18.72m3/s

c．按炸药使用量计算

采煤工作面不使用炸药，因此无需进行此项计算。

d．按工作人员数量计算

Q采=4×nc

式中：

Q采——工作面供风量，m3/min；

4——每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；

nc——采煤工作面同时工作的最多人数，按交接班时40人考虑。

Q采=4×40=160m3/min=2.67m3/s

e．按风速验算

采煤工作面风速验算

根据《煤矿安全规程》规定，回采工作面最低风速为0.25m2/s，最高风速为4m2/s的要求进行验算。

即：

条件：

0.25×S采≤Q采≤4.0×S采

式中S采——回采工作面平均有效断面，工作面取15.6m2。

即：

0.25×15.6≤Q采≤4.0×15.6

满足：

Q采=3.90～62.4m3/s

工作面轨道顺槽风速验算

条件：

0.25×S轨≤Q轨≤4.0×S轨，m2

式中S轨——采煤工作面轨道顺槽面，取13m2；

即：

0.25×13≤Q轨≤4.0×13

满足：

Q采=3.25～52m3/s

综上所述，取最大计算值，采煤工作面需风量为22m3/s。

4、10301工作面通风设施设计

10301回采工作面通风设施有：

工作面尾巷两道控风设施、10301工作面回风顺槽和轨道顺槽之间3个横贯密闭、10301轨道顺槽回风联络巷调节风门、10301回风顺槽回风联络巷调节风门。

二、瓦斯抽放

03号煤层东部瓦斯含量较小，瓦斯含量在2.50m3/t～4.50m3/t之间，西部瓦斯含量较大，瓦斯含量值4.50m3/t～6.50m3/t之间，井田内03号煤层瓦斯含量最大值为6.50m3/t。

，抽采量为每旬12.7万m³，全矿井抽采率54%，工作面抽放率65%，抽采后残余瓦斯量为2.05m³/t。

10301工作面采用单侧顺层钻孔的布置方式进行工作面预抽和边采边抽，采用顶板穿层钻孔的的布置方式进行邻近层瓦斯抽采，采用闭墙插管的抽采方法进行回采工作面采空区抽采，在1201回风顺槽布置下邻近层抽采钻孔的瓦斯抽采方法进行下邻近层瓦斯抽采。

低负压抽采系统：

采用2BEP60型水环真空泵，抽采主管为Φ529螺旋钢管，干管为Φ377螺旋钢管，分管为Φ377螺旋钢管。

高负压抽采系统：

采用2BEP92型水环真空泵，抽采主管为Φ820螺旋钢管，干管为Φ529螺旋钢管，分管为Φ377螺旋钢管。

三、防灭火

煤尘爆炸危险性及煤层自燃倾向性

2014年4月，山西省煤炭工业厅综合测试中心对采自本井田井下03号煤层的煤样进行了煤尘爆炸、煤层自燃倾向性测试，结果见表。

煤尘爆炸、煤层自燃倾向性试验情况表

03号

煤

煤尘爆炸定性分析

火焰长度（mm）

抑制煤尘爆炸最低岩粉用量（%）

鉴定结论

20

55

有煤尘爆炸性

煤的自燃倾向性

煤的吸氧量（cm3/g）

自燃倾向性等级

自燃倾向性

0.6

III

不易自燃

从测试结果可以看出：

03号煤层的煤尘均有爆炸性，自燃倾向性等级均为III级，属于不易自燃煤层，主要进行外因火灾防治。

1、初采期间，回收切眼帮顶锚杆、锚索的螺母、锁具和托盘，回收下帮帮网和托盘，防止采空区大面积悬顶或落顶过程中产生摩擦火花。

2、工作面电缆架设符合规定并避免撞击和挤压，接线盒严禁挂在淋水地点或反向吊挂，防止受潮产生短路和电火花。

3、杜绝电器失爆，严禁带电检修、搬迁电气设备和电缆。

4、严禁将剩油和废液泼洒在巷道和工作面，擦过油的棉纱、布头不得乱扔，要放在专用箱内定期带出井外。

5、工作面按标准设置消防器材。

电气设备集中点、皮带机头、钻场设置0.2m3沙箱、2个8kg灭火器、2把消防斧、2个消防锹、8个消防沙袋，并挂牌管理。

每10个液压支架配一个8kg灭火器，设备列车附近设置4个8kg灭火器、0.2m3沙箱、1把消防斧、消防沙袋数量能够布满消防沙箱2/3以上。

四、综合防尘

由煤尘爆炸、煤层自燃倾向性试验情况表得出我公司煤尘具有爆炸性，采取如下设计。

1、分别在进风顺槽口、胶带顺槽口、轨道顺槽口、回风顺槽口安装一道风流净化水幕，分别在胶带顺槽、轨道顺槽距工作面30米安装两道风流净化水幕，在轨道顺槽距工作面第一道水幕捕尘网，分别在进风顺槽、回风顺槽中部安装一道风流净化水幕。

2、采煤机安装内外喷雾，作业时必须开启，内喷雾压力不得小于2Mpa，外喷压力不得小于1.5Mpa，喷雾流量应与机型相匹配。

如果内喷雾装置不能正常喷雾，外喷雾压力不得小于4Mpa，无水或喷雾装置损坏时必须停机。

3、工作面转载点安装转载点喷雾。

4、采煤工作面采用煤层注水降低采煤过程中粉尘的产生。

5、破碎机必须安装防尘罩和喷雾装置。

6、按照标准在进风顺槽、胶带顺槽、回风顺槽、轨道顺槽每个200米吊挂一组隔爆水袋。

7、工作面必须班班洒水降尘，确保支架和机电设备无积尘出现。

8、粉尘监测：

矿井配备专职防尘人员和粉尘测定仪对井下粉尘进行测定。

个体防护：

所有接触粉尘作业人员均配备防尘口罩及防尘安全帽。

9、井下设有完善的防尘洒水系统。

10301掘进工作面通风设计

一、通风系统

1、主、副井→集中轨道大巷（集中胶带大巷）→轨道上山

局部通风机10301胶带顺槽掘进工作面→10301胶带顺槽→回风上山

2、主、副井→集中轨道大巷（集中胶带大巷）→轨道上山

局部通风机10301轨道顺槽掘进工作面→10301轨道顺槽→回风上山

3、主、副井→集中轨道大巷（集中胶带大巷）→轨道上山

局部通风机10301回风顺槽掘进工作面→10301回风顺槽→回风上山

二、风量计算

1．10301胶带顺槽掘进工作面需风量的计算

①按瓦斯涌出量计算

Q掘=100×q综掘×K掘通

式中：

Q掘——掘进工作面实际需要的风量，m3/s；

q综掘——掘进工作面瓦斯绝对涌出量，m/min；

K掘通——掘进工作面瓦斯涌出不均衡的风量系数，取1.8。

则Q综掘=100×1/0.6×1.8=300m3/min=5m3/s，

按局部通风机吸风量计算

Q掘＝Qf×I+0.25Shd

Qf——综掘面局部通风机额定吸风量，安设局部通风机的巷道中的风量，除了满足局部通风机的吸风量外，还应保证局部通风机吸入口至掘进工作面回风流之间的风速煤巷和半煤巷不小于0.25m/s，以防局部通风机吸入循环风和这段距离内风流停滞，造成瓦斯积聚；综掘面配2台FBDNO8.0/2×55KW，额定吸风量：

Qf＝540～900m3/min；

I——综掘面同时运转的局部通风机台数，取1台；

Shd——局部通风机安装地点到回风口间的巷道最大断面积，12.8m2；

则Q综掘＝Qf×I+0.25Shd=900×1+0.25×12.8×60=1092m3/min=18.2m3/s，取19m3/s。

综掘工作面需风量取19m3/s。

按炸药使用量计算

综掘工作面不使用炸药，因此无需进行此项计算。

按人数计算

Q综掘＝4×Nj

式中：

4——每人每分钟供给的风量不得小于4m3；

Nj——工作面同时工作的最多人数，综掘面取20人。

Q综掘＝4×20=80m3/min=1.33m3/s

按风速进行验算

按《煤矿安全规程》规定，煤巷、半煤巷掘进工作面的风量应满足：

0.25×Sj≤Q掘≤4×Sj

式中：

Sj——掘进工作面巷道过风断面，m2。

工作面顺槽取11.76m2。

条件：

0.25×S掘≤Q掘≤4.0×S掘，m3/s

即：

0.25×13.52≤Q综掘≤4.0×13.52

满足Q综掘=3.38～54.08m3/s

经验算，按局部通风机吸风量计算的掘进工作面风量符合《煤矿安全规程》的规定风速要求。

总上所述，取最大计算值，并经风速校验，确定综掘工作面需风量为19m3/s。

2．10301轨道顺槽掘进工作面需风量的计算

①按瓦斯涌出量计算

Q掘=100×q综掘×K掘通

式中：

Q掘——掘进工作面实际需要的风量，m3/s；

q综掘——掘进工作面瓦斯绝对涌出量，m/min；

K掘通——掘进工作面瓦斯涌出不均衡的风量系数，取1.8。

则Q综掘=100×1/0.6×1.8=300m3/min=5m3/s，

按局部通风机吸风量计算

Q掘＝Qf×I+0.25Shd

Qf——综掘面局部通风机额定吸风量，安设局部通风机的巷道中的风量，除了满足局部通风机的吸风量外，还应保证局部通风机吸入口至掘进工作面回风流之间的风速煤巷和半煤巷不小于0.25m/s，以防局部通风机吸入循环风和这段距离内风流停滞，造成瓦斯积聚；综掘面配2台FBDNO8.0/2×55KW，额定吸风量：

Qf＝540～900m3/min；

I——综掘面同时运转的局部通风机台数，取1台；

Shd——局部通风机安装地点到回风口间的巷道最大断面积，12.8m2；

则Q综掘＝Qf×I+0.25Shd=900×1+0.25×12.8×60=1092m3/min=18.2m3/s，取19m3/s。

综掘工作面需风量取19m3/s。

按炸药使用量计算

综掘工作面不使用炸药，因此无需进行此项计算。

按人数计算

Q综掘＝4×Nj

式中：

4——每人每分钟供给的风量不得小于4m3；

Nj——工作面同时工作的最多人数，综掘面取20人。

Q综掘＝4×20=80m3/min=1.33m3/s

按风速进行验算

按《煤矿安全规程》规定，煤巷、半煤巷掘进工作面的风量应满足：

0.25×Sj≤Q掘≤4×Sj

式中：

Sj——掘进工作面巷道过风断面，m2。

工作面顺槽取11.76m2。

条件：

0.25×S掘≤Q掘≤4.0×S掘，m3/s

即：

0.25×13≤Q综掘≤4.0×13

满足Q综掘=3.25～52m3/s

经验算，按局部通风机吸风量计算的掘进工作面风量符合《煤矿安全规程》的规定风速要求。

总上所述，取最大计算值，并经风速校验，确定综掘工作面需风量为19m3/s。

3．10301回风顺槽掘进工作面需风量的计算

①按瓦斯涌出量计算

Q掘=100×q综掘×K掘通

式中：

Q掘——掘进工作面实际需要的风量，m3/s；

q综掘——掘进工作面瓦斯绝对涌出量，m/min；

K掘通——掘进工作面瓦斯涌出不均衡的风量系数，取1.8。

则Q综掘=100×1/0.6×1.8=300m3/min=5m3/s，

按局部通风机吸风量计算

Q掘＝Qf×I+0.25Shd

Qf——综掘面局部通风机额定吸风量，安设局部通风机的巷道中的风量，除了满足局部通风机的吸风量外，还应保证局部通风机吸入口至掘进工作面回风流之间的风速煤巷和半煤巷不小于0.25m/s，以防局部通风机吸入循环风和这段距离内风流停滞，造成瓦斯积聚；综掘面配2台FBDNO8.0/2×55KW，额定吸风量：

Qf＝540～900m3/min；

I——综掘面同时运转的局部通风机台数，取1台；

Shd——局部通风机安装地点到回风口间的巷道最大断面积，12.8m2；

则Q综掘＝Qf×I+0.25Shd=900×1+0.25×12.8×60=1092m3/min=18.2m3/s，取19m3/s。

综掘工作面需风量取19m3/s。

按炸药使用量计算

综掘工作面不使用炸药，因此无需进行此项计算。

按人数计算

Q综掘＝4×Nj

式中：

4——每人每分钟供给的风量不得小于4m3；

Nj——工作面同时工作的最多人数，综掘面取20人。

Q综掘＝4×20=80m3/min=1.33m3/s

按风速进行验算

按《煤矿安全规程》规定，煤巷、半煤巷掘进工作面的风量应满足：

0.25×Sj≤Q掘≤4×Sj

式中：

Sj——掘进工作面巷道过风断面，m2。

工作面顺槽取11.76m2。

条件：

0.25×S掘≤Q掘≤4.0×S掘，m3/s

即：

0.25×13.52≤Q综掘≤4.0×13.52

满足Q综掘=3.38～54.08m3/s

经验算，按局部通风机吸风量计算的掘进工作面风量符合《煤矿安全规程》的规定风速要求。

总上所述，取最大计算值，并经风速校验，确定综掘工作面需风量为19m3/s。

三、局部通风机选型

1、巷道通风阻力计算

R=（α×L×P/S3）×K

R——风筒的阻力N×S2÷m8

α——摩擦阻力系数0.003

L——巷道长度1550m

P——巷道周长15.6m

S——巷道净断面13.52m2

K——风压系数，包括局部阻力等因素，取1.2

R=（0.003×1550×13.52/13.523）×1.2=0.052N×S2÷m8

2、通风阻力计算

风筒接头采用反边连接取0.005。

风筒的阻力包括摩擦风阻与接头、拐弯等局部阻力。

a、沿程摩擦阻力计算

R摩=（L/100）×R100

R摩——风筒的沿程摩擦阻力，

L——风筒全长1550m

R100——百米风阻值3.3

R摩=（1550/100）×3.3=51.15N×S2÷m8

b、接头局部风阻计算

R接=n×ζ×γ/（2×g×s2）

式中：

R接——风筒接头阻力

n——接头个数155个

ζ——与其相对应的局部阻力系数，取0.005

γ——空气相对密度，取1.2kg/m3

g——重力加速度，9.8m/s2

s——风筒断面，取0.785m2

R接=155×0.005×1.2/（2×9.8×0.7852）=0.077N×S2÷m8

c、弯头局部阻力计算

R弯=n×ζ×γ/（2×g×s2）

式中：

R接——风筒接头阻力

N——接头个数1个

ζ——与其相对应的局部阻力系数，取1.25kg.s2/m4

γ——空气相对密度，取1.2kg/m3

g——重力加速度，9.8m/s2

s——风筒断面，取0.785m2

R弯=1×1.25×1.2/（2×9.8×0.7852）=0.124N×S2÷m8

d、出口阻力计算

R出=0.818×γ/g×D4

式中：

R出——出口阻力

γ——空气相对密度，取1.2kg/m3

g——重力加速度，9.8m/s2

D——风筒直径1m

R出=0.818×1.2/9.8×14=0.1001N×S2÷m8

风筒总阻力为：

R总风筒=R摩+R接+R弯+R出

=51.15+0.077+0.124+0.1001

=51.4511N×S2÷m8

3、局部通风机实际需风量计算

a、漏风系数

风筒有效风量率的倒数

P漏=1/（1-n×η接）

式中：

n——风筒接头数155个

η接——每个接头的漏风率，螺圈反边接头时η接=0.002

P漏=1/（1-155×0.002）=1.45

b、局部通风机所需风量

Q通=P漏×Q出=1.45×300=435m3/min

c、确定工作面风机全风压风量

Q全=Q通+Q维=435+15×12.8=627m3/min

式中：

Q维=15s（风机安设在煤或半煤岩巷中，s——巷道有效断面积）

d、风筒的漏风

风筒漏风量占局部通风机工作风量的百分数，用η漏表示

η漏=Q漏/Q通×100%=（Q通-Q出）/Q通×100%=（435-300）/435×100%=45%

η漏虽能反映风筒的漏风情况，但不能作为对比指标，故常用百米漏风率η漏100表示

η漏100=η漏/L×100=45%/1550×100=0.029%

有效风量率

P有效=Q出/Q通×100%=（Q通-Q漏）/Q通=1-Q漏=1-0.029%=99.71%

4、压入式局部通风机的工作风压计算

a、H局部通风机静压=RQ2

Q=√（Q通×Q出）

H=RQ2

式中R——总阻，NS2/M8

Q——风筒平均风量，m3/s

Q=√（Q通×Q出）=√（435×300）=361.24m3/min

H=RQ2=51.4511×（361.24/60）2=1864.6pa

b、计算局部通风机全风压

设风筒出口动压损失为h动，则局部通风机全风压H全为：

H全=R总Q出Q通+h动

=R总Q出Q通+0.811γQ出2/D4

式中：

R总——通风沿程总风阻；

Q通——局部通风机的实际工作风量，

h动——风筒出口动压损失，pa

γ——空气密度，1.2kg/m3

D——风筒直径，1m

H全=R总Q出Q通+h动=51.4511×300÷60×435÷60+0.811×1.2×（435÷60）2÷14=1916.26Pa

c、计算局部通风机进风口所需吸风量

Q吸=Q额×1.2

式中：

Q吸——局部通风机进风口所需风量

Q额——局部通风机的额定工作风量，

1.2——备用系数

Q吸=Q额×1.2=900×1.2=1080m3/min

通过计算得出，根据工作面所需局部通风机的工作风量Q需，所需局部通风机全风压H全，在各类局部通风机特性曲线上，确定局部通风机的合理工作范围，选择长期运行效率高的局部通风机。

局部通风机选型：

采用FBD№8.0/2×55kw隔爆压入式对旋轴流局部通风机，配备变频装置。

FBD№8.0/2×55kw隔爆压入式对旋轴流局部通风机

项目

单位

参数

风量

m3/min

540——900

风压

Pa

1100——7800

额定功率

kw

2×55

转速

r/min

2960

制造厂家

山西运城市安宏节能防爆风机有限公司

风筒

mm

1000

四、局部通风机安装位置及风机前配风量

1、局部通风机安装在轨道上山距10301胶带顺槽口大于20米处的新鲜风流中。

2、局部通风机前的配风量不得小于1080m3/min