冶金行业新标准矿井通风能力核定.docx
《冶金行业新标准矿井通风能力核定.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《冶金行业新标准矿井通风能力核定.docx(50页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![冶金行业新标准矿井通风能力核定.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2022-12/13/f9be2ae4-2a76-41cf-9816-6282b32ef761/f9be2ae4-2a76-41cf-9816-6282b32ef7611.gif)
冶金行业新标准矿井通风能力核定
(冶金行业)(新标准)矿井通风能力核定
矿井通风能力核定
一、矿井通风概况
矿井通风方式为中央边界式,通风方法为抽出式,新、老副井两个井筒进风,老副井净直径4.5米,新副井净直径6.0米;上、下组煤两座风井回风,上组煤风井直径3米,垂深87.54米,下组煤风井直径4米,垂深83米。
矿井通风系统合理,矿井采用两个进风井(老、新副井)进风,两个回风井(上、下组煤风井)回风;老副井主要服务于上组煤-120m水平的六采区、-400m水平的八采区,新副井主要服务于下组煤-280m水平的西三、西四、东三采区及-480m水平延深的西五采区,上、下组煤分别有独立的回风系统,故矿井上、下组煤通风系统相对独立;矿井各采区内无不符合《煤矿安全规程》规定的串联通风、扩散通风、老塘通风,各用风地点无角联通风线路,进回风线路干、支清晰,通风网络合理、稳定。
2009年8月矿井总进风量7983m3/min,总排风量8376m3/min,计算需要风量7573m3/min,矿井有效风量7335m3/min,有效风量率87.6%;其中:
上组煤总进风2440m3/min,总排风量2558m3/min,有效风量2233m3/min,计算需要风量2342m3/min;下组煤总进风量5543m3/min,总排风量5818m3/min,有效风量5102m3/min,计算需要风量5231m3/min。
矿井分三个水平开采,第一水平为-120m水平(现生产水平),第二水平为-280m水平(现生产水平);为提高矿井提升及抗灾能力,矿井于1997年进行了技术改造,矿内施工一座新副井(立井),井底标高为-280m,第三水平为-480m水平,即矿井下组煤主要延深水平,现正在开拓施工。
矿井及生产采区实现了分区通风,无风量不足的生产作业地点,2009年8月全矿井共有生产采区6个,其中:
上组煤2个生产采区(1个生产,1个准备),布置有1个采煤工作面,4个掘进工作面,5个机电硐室,1个井下爆炸材料库,1个其它工作地点;下组煤6个采区(3个生产,2个准备,1个开拓),布置有2个采煤工作面,1个备用工作面,8个掘进工作面,5个机电硐室,1个井下爆炸材料库,3个其它工作地点。
历年瓦斯鉴定均为低瓦斯、低二氧化碳矿井,2009年鉴定结果为:
矿井CH4绝对涌出量为1.05m3/min,CH4相对涌出量为0.47m3/t,CO2绝对涌出量为20.73m3/min,CO2相对涌出量为9.18m3/t。
上组煤(单电机,双风叶)风井主、备通风机型号均为2K56-3№18型,配套电机型号JSQ148-6,额定功率310kW,风机叶片安装角35(南)°~45°(北);下组煤原有风机及配套电机于上组煤相同,2008年矿井对下组煤风机进行了更换,现下组煤(双电机,双风叶)主、备通风机均为BDK-8-№24型,配套电机型号为YBF560S1-8,额定功率为2×250kW,风机叶片安装角25°(靠反风道侧)~30°(靠电机侧);上组煤风井采用反风道反风,下组煤风井采用风机反转反风。
曹庄煤矿于2009年4月,由山东省煤碳技术服务公司对矿井上、下组煤主通风机进行了扇风机性能鉴定,4台风机均具有良好的运转性能,符合稳定性运转的条件,其运转工况点均在稳定工作区。
2009年5月委托山东省煤碳技术服务公司进行了矿井通风阻力测定。
矿井负压上组煤为1421Pa,下组煤为1715Pa。
矿井通风等积孔为4.12m2,其中:
上组煤为1.34m2,下组煤为2.78m2;矿井通风最大流程上组煤为4420m,下组煤为6450m;全矿井同时最多工作人数880人。
截止2007年底,矿井累计探明资源储量11200.1万t,保有资源储量6854.8万t,基础储量4491.1万t,资源量2363.7万t,可采储量2250.4万t。
矿井2008年生产原煤115万吨,矿井设计能力为60万吨,经改扩建后核定生产能力为120万吨。
二、矿井需要风量计算
(一)矿井需要风量计算原则
根据《煤矿生产能力核定标准》AQ1056—2008要求:
对矿井需要风量进行计算,2009年8月全矿井共布置有4个采煤工作面,14个掘进作工作面,13个机电硐室,2个井下爆炸材料库,4个其它工作地点。
(二)采煤工作面需要风量计算
全矿井采煤工作面实际需要风量为:
∑Qcf=Qcf1+Qcf2+Qcf3+Qcf4
=403+323+229.3+229.3
=1184.6(m3/min)
单个采煤工作面需要风量的计算公式为:
Qcf=60×70%×Vcf×Scf×Kch×Kcl
式中:
Vcf——采煤工作面的风速,按采煤工作面进风流的温度从表4中选取,m/s,
Scf——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,m;
Kch——采煤工作面采高调整系数,具体取值见表2;
Kcl——采煤工作面长度调整系数,具体取值见表3;
70%—有效通风断面系数;
60—为单位换算产生的系数
K采高—回采工作面采高调整系数表表2
采高(m)
<2.0
2.0~2.5
2.5~5.0及放顶面
系数(K采高)
1.0
1.1
1.5
K采面长—回采工作面长度调整系数表表3
回采工作面长度(m)
80~150
150~200
>200
长度调整系数(K采面长)
1.0
1.0~1.3
1.3~1.5
K温—回采工作面温度与对应风速调整系数表表4
回采工作面空气温度(℃)
采煤工作面风速(m/s)
配风调整系数(K温)
<20
1.0
1.0
20~23
1.0~1.5
1.00~1.10
23~26
1.5~1.8
1.10~1.25
据此,每个采煤工作面需要风量计算如下:
一、31200煤柱工作面需要风量
(1)、基本参数
工作面长
(米)
采高
(米)
最大控顶距(米)
最小控顶距
(米)
平均控顶距
(米)
瓦斯涌出量(m3/min)
95
2.4
4.65
3.65
4.15
0
二氧化碳涌出量
(m3/min)
采煤方法
每班最多工作人数
工作面环境温度(℃)
一次乳化炸药消耗量(Kg)
0.77
机采
25
20
2.45
(2)、计算
每个采煤工作面实际需要风量,应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算,然后取其中最大值。
①、低瓦斯矿井的采煤工作面按气象条件确定需要风量:
Qcf=60×70%×Vcf×Scf×Kch×Kcl
=60×0.7×1.0×8.72×1.1×1.0
=403(m3/min)
式中:
Vcf——采煤工作面的风速,按采煤工作面进风流的温度从表4中选取,1.0m/s,
Scf——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,8.72m2;
Kch——采煤工作面采高调整系数,1.1,具体取值见表2;
Kcl——采煤工作面长度调整系数,1.0,具体取值见表3;
70%—有效通风断面系数;
60—为单位换算产生的系数
②、按瓦斯或二氧化碳涌出量计算需要风量
根据煤矿安全规程规定,按回采工作面风流中瓦斯或二氧化碳浓度不超1.0%的要求计算:
Qcf=67×qCC×KCC
=67×0.77×1.5
=115.5(m3/min)
qCC——采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/min
KCC—采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数,取1.5
67-按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5%的换算系数。
③、炸药量计算需要风量:
Qcf≥10Acf
=10×2.45
=24.5(m3/min)
式中:
Acf—采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量,2.45kg;
10—每千克二、三级煤矿许用炸药需风量,m3/min。
④、按回采工作面同时作业人数验算需要风量:
每人供风≮4m3/min:
Qcf≥4Ncf(m3/min)
式中:
Ncf—工作面最多人数按交接班期间计算,2Ncf=25×2;
依上式计算得:
Qcf=4×50=200(m3/min)
取以上计算结果中最大值,31200煤柱工作面需要风量为403m3/min。
⑶、按风速进行验算:
a)验算最小风量
Qcf≥60×0.25Scb
Scb=lcb×hcf×70%=4.65×2.4×0.7=7.8m2
403>60×0.25×7.8=117
b)验算最大风量
Qcf≤60×4.0Scs
Scs=lcs×hcf×70%=3.65×2.4×0.7=6.1m2
403<60×4.0×6.1=1464
式中:
Scb—采煤工作面最大控顶有效断面积,m2;
lcb—采煤工作面最大控顶距,m;
hcf—采煤工作面实际采高,m;
Scs—采煤工作面最小控顶有效断面积,m2;
lcs—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;
经过计算及验算后,确定31200采煤工作面需要风量为403m3/min。
二、8600煤柱工作面需要风量计算
(1)、基本参数
工作面长
(米)
采高
(米)
最大控顶距(米)
最小控顶距
(米)
平均控顶距
(米)
瓦斯涌出量(m3/min)
78
1.75
5.4
3.4
4.4
0
二氧化碳涌出量
(m3/min)
采煤方法
每班最多工作人数
工作面环境温度(℃)
一次乳化炸药消耗量(Kg)
0.86
机采
25
20
3.6
(2)、计算
每个采煤工作面实际需要风量,应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算,然后取其中最大值。
①、低瓦斯矿井的采煤工作面按气象条件确定需要风量:
Qcf=60×70%×Vcf×Scf×Kch×Kcl
=60×0.7×1.0×7.7×1.0×1.0
=323(m3/min)
式中:
Vcf——采煤工作面的风速,按采煤工作面进风流的温度从表4中选取,1.0m/s,
Scf——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,7.7m2;
Kch——采煤工作面采高调整系数,1.0,具体取值见表2;
Kcl——采煤工作面长度调整系数,1.0,具体取值见表3;
70%—有效通风断面系数;
60—为单位换算产生的系数
②、按瓦斯或二氧化碳涌出量计算需要风量
根据煤矿安全规程规定,按回采工作面风流中瓦斯或二氧化碳浓度不超1.0%的要求计算:
Qcf=67×qCC×KCC
=67×0.86×1.5
=86.4(m3/min)
qCC——采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/min
KCC—采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数,取1.5
67-按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5%的换算系数。
③、炸药量计算需要风量:
Qcf≥10Acf
=10×3.6
=36(m3/min)
式中:
Acf—采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量,3.6kg;
10—每千克二、三级煤矿许用炸药需风量,m3/min。
④、按回采工作面同时作业人数验算需要风量:
每人供风≮4m3/min:
Qcf≥4Ncf(m3/min)
式中:
Ncf—工作面最多人数按交接班期间计算,2Ncf=25×2;
依上式计算得:
Qcf=4×50=200(m3/min)
取以上计算结果中最大值,8600煤柱工作面需要风量为323m3/min。
⑶、按风速进行验算:
a)验算最小风量
Qcf≥60×0.25Scb
Scb=lcb×hcf×70%=5.4×1.75×0.7=6.6m2
323>60×0.25×6.6=99
b)验算最大风量
Qcf≤60×4.0Scs
Scs=lcs×hcf×70%=3.4×1.75×0.7=4.1m2
323<60×4.0×4.1=984
式中:
Scb—采煤工作面最大控顶有效断面积,m2;
lcb—采煤工作面最大控顶距,m;
hcf—采煤工作面实际采高,m;
Scs—采煤工作面最小控顶有效断面积,m2;
lcs—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;
经过计算及验算后,确定8600采煤工作面需要风量为323m3/min。
三、7503工作面需要风量
(1)、基本参数
工作面长
(米)
采高
(米)
最大控顶距(米)
最小控顶距
(米)
平均控顶距
(米)
瓦斯涌出量(m3/min)
127
1.2
4.4
3.4
3.9
0
二氧化碳涌出量
(m3/min)
采煤方法
每班最多工作人数
工作面环境温度(℃)
一次乳化炸药消耗量(Kg)
0.281
机采
26
20
3.6
(2)、计算
每个采煤工作面实际需要风量,应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算,然后取其中最大值。
①、低瓦斯矿井的采煤工作面按气象条件确定需要风量:
Qcf=60×70%×Vcf×Scf×Kch×Kcl
=60×0.7×1.0×5.46×1.0×1.0
=229.3(m3/min)
式中:
Vcf——采煤工作面的风速,按采煤工作面进风流的温度从表4中选取,1.0m/s,
Scf——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,5.46m2;
Kch——采煤工作面采高调整系数,1.0,具体取值见表2;
Kcl——采煤工作面长度调整系数,1.0,具体取值见表3;
70%—有效通风断面系数;
60—为单位换算产生的系数
②、按瓦斯或二氧化碳涌出量计算需要风量
根据煤矿安全规程规定,按回采工作面风流中瓦斯或二氧化碳浓度不超1.0%的要求计算:
Qcf=67×qCC×KCC
=67×0.281×1.5
=28.2(m3/min)
qCC——采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/min
KCC—采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数,取1.5
67-按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5%的换算系数。
③、炸药量计算需要风量:
Qcf≥10Acf
=10×3.6
=36(m3/min)
式中:
Acf—采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量,3.6kg;
10—每千克二、三级煤矿许用炸药需风量,m3/min。
④、按回采工作面同时作业人数和炸药量计算需要风量:
每人供风≮4m3/min:
Qcf≥4Ncf(m3/min)
式中:
Ncf—工作面最多人数按交接班期间计算,2Ncf=25×2;
依上式计算得:
Qcf=4×50=200(m3/min)
取以上计算结果中最大值,11200工作面需要风量为229.3m3/min。
⑶、按风速进行验算:
a)验算最小风量
Qcf≥60×0.25Scb
Scb=lcb×hcf×70%=4.4×1.4×0.7=4.3m2
460>60×0.25×4.3=64.5
b)验算最大风量
Qcf≤60×4.0Scs
Scs=lcs×hcf×70%=3.4×1.4×0.7=3.3m2
460<60×4.0×3.3=793.5
式中:
Scb—采煤工作面最大控顶有效断面积,m2;
lcb—采煤工作面最大控顶距,m;
hcf—采煤工作面实际采高,m;
Scs—采煤工作面最小控顶有效断面积,m2;
lcs—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;
经过计算及验算后,确定7503采煤工作面需要风量为229.3m3/min。
四、9401工作面需要风量计算
(1)、基本参数
工作面长
(米)
采高
(米)
最大控顶距(米)
最小控顶距
(米)
平均控顶距
(米)
瓦斯涌出量(m3/min)
104
1.4
4.4
3.4
3.9
0
二氧化碳涌出量
(m3/min)
采煤方法
每班最多工作人数
工作面环境温度(℃)
一次乳化炸药消耗量(Kg)
0.57
机采
25
20
4.5
(2)、计算
每个采煤工作面实际需要风量,应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算,然后取其中最大值。
①、低瓦斯矿井的采煤工作面按气象条件确定需要风量:
Qcf=60×70%×Vcf×Scf×Kch×Kcl
=60×0.7×1.0×5.46×1.0×1.0
=229.3m3/min
式中:
Vcf——采煤工作面的风速,按采煤工作面进风流的温度从表4中选取,1.0m/s,
Scf——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,5.46m2;
Kch——采煤工作面采高调整系数,1.0,具体取值见表2;
Kcl——采煤工作面长度调整系数,1.0,具体取值见表3;
70%—有效通风断面系数;
60—为单位换算产生的系数
②、按瓦斯或二氧化碳涌出量计算需要风量
根据煤矿安全规程规定,按回采工作面风流中瓦斯或二氧化碳浓度不超1.0%的要求计算:
Qcf=67×qCC×KCC
=67×0.57×1.5
=57.3(m3/min)
qCC——采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/min
KCC—采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数,取1.5
67-按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5%的换算系数。
③、炸药量计算需要风量:
Qcf≥10Acf
=10×4.5
=45(m3/min)
式中:
Acf—采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量,4.5kg;
10—每千克二、三级煤矿许用炸药需风量,m3/min。
④、按回采工作面同时作业人数和炸药量计算需要风量:
每人供风≮4m3/min:
Qcf≥4Ncf(m3/min)
式中:
Ncf—工作面最多人数按交接班期间计算,2Ncf=25×2;
依上式计算得:
Qcf=4×50=200(m3/min)
取以上计算结果中最大值,9401工作面需要风量为229.3m3/min。
⑶、按风速进行验算:
a)验算最小风量
Qcf≥60×0.25Scb
Scb=lcb×hcf×70%=4.4×1.4×0.7=4.3m2
229.3>60×0.25×4.3=64.5
b)验算最大风量
Qcf≤60×4.0Scs
Scs=lcs×hcf×70%=3.4×1.4×0.7=3.3m2
229.3<60×4.0×3.3=793.5
式中:
Scb—采煤工作面最大控顶有效断面积,m2;
lcb—采煤工作面最大控顶距,m;
hcf—采煤工作面实际采高,m;
Scs—采煤工作面最小控顶有效断面积,m2;
lcs—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;
经过计算及验算后,确定9401采煤工作面需要风量为229.3m3/min。
(三)掘进工作面的需要风量计算
全矿井掘进工作面需要风量为:
∑Qhf=Qhf1+Qhf2+…+Qhf11+Qhf14
=264+228.6+223.3+223+271.8+256.5+306.2+259+288.6+233.1+241.2+288.6+243.9+319.2
=3646.9(m3/min)
式中:
∑Q掘——全矿井掘进工作面需要风量,m3/min;
Q掘1、Q掘2、…Q掘i—单个掘进工作面的需要风量,m3/min。
根据采场安排的14个掘进工作面需要风量详细计算如下:
1、3800煤柱运中掘进工作面需要风量
⑴、基本参数
巷道设计长度
(米)
断面
(m2)
瓦斯绝对涌出量(m3/min)
二氧化碳绝对涌出量(m3/min)
265
5.2
0
0.16
巷道类别
工作面温度(℃)
每班最多工作人数
一次乳化炸药消耗量(Kg)
煤
21
11
4.2
⑵、计算:
①、按照瓦斯(或二氧化碳)涌出量计算需要风量:
Qhf=67×qhc×Khc
=67×0.16×1.5
=14.4(m3/min)
式中:
qhc—掘进工作面回风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/min;
khc—掘进工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数,正常生产条件下,连续观测1个月,日最大绝对二氧化碳出量与月平均日绝对二氧化碳涌出量的比值;取值为1.5
67—按掘进工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5%的换算系数。
②、按炸药量计算需要风量:
Qhf≥10Ahf
每千克炸药供风≮10m3/min,即:
Qhf≥10Ahf=10×4.2=42(m3/min)
式中:
Ahf—掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量,4.2kg。
根据计算结果,确定该掘进工作面选用FBD/52×5.5kW局通风机,其实际吸风量为180m3/min,选用ф400mm风筒。
③按局部通风机实际吸风量计算
Qhf=Qaf×I+60×0.15Shd
=180×1+60×0.15×9.4=264m3/min
式中:
Qaf—局部通风机实际吸风量,180m3/min
I—掘进工作面同时通风的局部通风机台数,1
0.15—无瓦斯涌出岩巷的允许最低风速
Shd—局部通风机安装地点到回风口间的巷道最大断面积,9.4m2
④按作人员数量验算
Qhf≥4Nhf
4Nhf=4×22=88m3/min
式中:
Nhf—掘进工作面同时工作的最多人数,11×2人
⑤按风速进行验算
a)验算最小风量
Qaf≥60×0.15Shf=60×0.15×5.2=46.8m3/min
b)验算最大风量
Qaf≤60×4.0Shf=60×4.0×5.2=1248m3/min
式中:
Shf——掘进工作面的断面积5.2m2。
按照《煤矿安全规程》规定:
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而外,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,岩巷不小于0.15m/s、煤和半煤岩巷不小于0.25m/s,以防止局部通风机吸入循环风和这段距离内风流停滞,造成瓦斯集聚。
由此确定3800煤柱运中掘进工作面全风压供风需要风量为264m3/min。
2、3803地堑煤风