技改矿井通风设计及供风标准.docx

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技改矿井通风设计及供风标准

富源县顺发煤业有限公司顺发煤矿

通

风

设

计

供

风

标

准

2017年5月

为了满足井下人员的呼吸，冲淡有毒有害气体和矿尘，创造良好的气候环境，特作矿井供风标准。

1、矿井现状

矿井现为6改30万吨/年整合技改工程，矿井通风方法为机械抽出式通风，建设初期为两个掘进工作面和一个改扩维修点，最大班工作人数为60人。

2、确定通风系统

据矿井开拓开采布置，确定为中央并列式通风，通风方式为抽出式，矿井由主、副斜井进风、原副斜井进风，风井回风。

3、矿井风量计算及分配

根据《煤炭工业矿井设计规范GB50215-2005》第7.1.3条和《煤矿安全规程》第103条规定：

矿井的总进风量，应按井下同时工作最多人数所需总风量和按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和（即累加法）分别进行计算，并选取其中最大值。

1．按井下同时工作的最多人数计算

Q=4×N×K

式中：

Q——矿井总供风量，m3/s；

N——井下同时工作的最多人数，人；

K——矿井通风系数，取1.25。

根据劳动定员计算，井下同时工作的最多人数60人，则Q=4×60×1.25=300m3/min=5.0m3/s

2．按掘进、硐室、水仓实际需风量计算

Q=（ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ它）×K漏

式中：

Q——矿井所需风量总和，m3/s；

ΣQ掘——掘进工作面需风量总和，m3/s；

ΣQ硐——独立通风硐室需风量总和，m3/s；

ΣQ它——其它巷道需风量总和，m3/s；

K漏——矿井通风系数，取1.25。

1）掘进工作面需风量计算

矿井配备2个岩巷掘进工作面。

①、按瓦斯涌出量计算

Q煤掘＝100×q掘×kd

式中：

Q煤掘——煤巷掘进工作面需风量，m3/min；

q煤掘——掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；按预抽后瓦斯涌出量计算；M9煤层最大，1.93m3/min。

kd——掘进工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，综掘工作面取1.5～2.0。

计算结果：

Q煤掘＝100×1.93×1.5=289.5m3/min=4.8m3/s；

③、按工作面人员数量计算

Q掘=4×nj

式中：

4——每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；

nj——每个掘进工作面同时工作的最多人数，按10人计算。

Q掘=4×10=40m3/min=0.67m3/s。

④、按最低排尘风速计算

Q掘=Sj×V

式中：

Sj——掘进工作面的掘进断面；

V——掘进工作面的最低排尘风速，掘进中的煤巷最低风速为0.25m3/s，岩巷最低风速0.15m/s。

Q煤掘=8.4×0.25=2.10m3/s；Q岩掘=8.3×0.15=1.25m3/s。

⑤、按风速进行验算

煤巷掘进工作面风量应满足：

15×Sj≤Q煤掘≤240×Sj，断面为8.4m2，即应满足：

2.1m3/s≤Q煤掘≤33.6m3/s；

岩巷掘进工作面风量应满足：

9×Sj≤Q岩掘≤240×Sj，断面为8.3m2，即应满足：

1.25m3/s≤Q岩掘≤33.2m3/s。

⑥、按局部通风机吸风量计算

Q煤掘＝Q扇×Ii+60×0.25×S掘

Q岩掘＝Q扇×Ii+60×0.15×S掘

式中Q扇—掘进工作面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掘—掘进工作面的断面积，岩巷取8.3m2，煤巷、半煤岩巷取8.4m2。

掘进工作面局部通风机的选择及其实际吸风量的确定步骤如下：

根据开拓方案及采区布置，掘进面最远送风距离约800m。

按照矿井局部通风管理要求，风筒百米漏风率按3%选取，则风筒有效风量率：

P有效=1-3%×800÷100=76%

计算局部通风机吸入风量：

Qf=

式中Qf——局部通风机吸入风量，m3/min；

Q掘——掘进工作面碛头需风量，根据前述计算，岩巷碛头需风量215.8m3/min，煤巷、半煤岩巷碛头需风量289.5m3/min；

P有效——风筒有效风量率。

岩巷：

Qf=

=283.9m3/min

煤巷、半煤岩巷：

Qf=

=380.9m3/min

确定风筒的风阻：

煤巷和岩巷掘进工作面均采用Φ800mm的抗静电阻燃柔性风筒，设计要求风筒吊挂良好。

查表得风筒百米风阻为6.0N·S2/m8，800m长的风筒总风阻为48.0N·S2/m8。

计算局部通风机全风压：

h全=R×Qf×Q掘

式中h全——局部通风机需要全风压，Pa；

R——风筒风阻，48.0N·S2/m8；

Qf——局部通风机吸入风量，岩巷283.9m3/min，煤巷、半煤岩巷380.9m3/min；

Q掘——掘进工作面碛头需风量，岩巷215.8m3/min，煤巷、半煤岩巷289.5.0m3/min。

岩巷：

h全=48.0×（283.9/60）×（215.8/60）=816.8Pa

煤巷、半煤岩巷：

h全=48.0×（380.9/60）×（289.5/60）=1451.5Pa

根据以上计算结果，岩巷掘进工作面配备FBD№5.6/2×11型矿用隔爆压入式对旋轴流局部通风机，煤巷掘进工作面配备FBD№6.0/2×22型矿用隔爆压入式对旋轴流局部通风机，采用Φ800mm抗静电阻燃柔性风筒供风，可以满足要求。

局部通风机主要参数详见表4-2-3。

表4-2-3局部通风机主要参数

型号

局部通风机主要参数

功率

（kW）

风量（m3/min）

全风压

（Pa）

全压效率

（%）

噪声

（dB）

FBD№5.6/2×11

11×2

200～400

680～4000

≤80

≤25

FBD№6.0/2×22

22×2

250～550

1100～6000

≤80

≤25

因此，按局部通风机吸风量计算的掘进工作面需风量为：

岩巷：

283.9×1+60×0.15×8.3=358.6m3/min，取359m3/min

煤巷、半煤岩巷：

Q岩掘＝380.9×1+60×0.25×8.4=506.7m3/min，取507m3/min。

⑦按风速进行验算

掘进工作面需风量按以上计算分别为359m3/min、507m3/min，掘进工作面通风断面均为7.4m2，掘进工作面风速分别为0.81m/s和1.43m/s，均满足《煤矿安全规程》第101条规定的要求。

⑧掘进工作面需风量总和的确定

矿井目前布置2个岩巷掘进工作面，因此，掘进工作面需风量之和为：

∑Q掘=359+359=718m3/min=11.97m3/s

2）水仓、硐室需风量计算

根据开拓开采布置，水仓、硐室、需要配给一定的新鲜风量，采用经验值60～180m3/min，改扩点采用经验180～300m3/min，水仓和硐室分别配60m3/min风。

∑Q硐＝60m3/min=1m3/s,，∑Q水仓＝60m3/min=1m3/s，

∑Q改扩点＝180m3/min=3m3/s

3）掘进、硐室、水仓风量

∑Q=（11.97+1+1）×1.25=17.4625m3/s，取整为18m3/s=1080m3/min。

4）其它巷道的需风量

按井下其它巷道风量按掘进、硐室、水仓风量总和的15%考虑。

其它巷道需风量：

∑Q它＝（11.97+1+1）×15%=2.1m3/s=126m3/min

3．矿井总风量

根据矿井实际，煤矿目前为两个岩巷掘进工作面和一个改扩维修点，用风量相差不大，矿井可对风机进行调整以获得矿井各时期生产所需风量。

矿井目前需风量∑Q=5+17.4625+2.1=24.56m3/s，取整为25m3/s=1500m3/s。

4．矿井风量分配

矿井目前分风原则：

岩巷掘进面配风360m3/min，水仓、硐室配风120m3/min，其它巷道配风126m3/min。

最后说明：

我矿在用主扇风机型号为FBDCZ2×55-NO15，风量2900m3/min-1700m3/min，风压900-2880Pa，实际需风量为1500m3/min，随着煤矿的开拓开采变化，有可能出现通风阻力变大的情况，我矿只需注意随时清除回风井杂物，随时注意减小通风阻力，我矿的总风量足以满足我矿改扩建设所用。

4、主要通风机选择：

我矿选用通风机型号为FBDCZ-NO15，有效风压小于0.9倍数最大风压（据通风机风阻特征曲线）有效功率大于60％，根据通风机输入功率，选择电机功率2×55KW。

5、慨算矿井通风费用：

1.吨煤通风费用

WO=（E＋EA）/T=〔（55＋11）×365×24×0.5〕/60000

=4.818元/吨

式中：

E一主要通风机年耗电量（kw·h）/t

EA一局部通风机年耗电量（kw·h）/t

WO一吨煤通风电费元/吨

2.其它吨煤通电费用

1设备折旧费W1

W1=（G1＋G2）/T=〔（6000/10年）+3000〕/60000

=0.06元/吨

2材料消耗费W2

W2=C/T=1200/60000=0.02元/吨

3通风工作人员工资W3

W3=Ａ/Ｔ=（3×15000）/60000=0.75　元/吨

4专为通风服务的井巷折旧费、维护费W4。

W4=C/T=1200/60000=0.02元/吨

5通风仪表购置费和维修费W5

W5=600/60000=0.01元/吨

吨煤通风成本：

ｗ=ｗ0＋ｗ1＋ｗ2＋ｗ3＋ｗ４＋ｗ５

　　　　　　　　=4.818＋0.06＋0.02＋0.75＋0.02＋0.01

　　　　　　　　=5.678　元/吨

6、通风设施、防止漏风和降低通风阻的措施

（1）通风设施

建立通风系统，除了要有井巷和通风动力设备外，还需在井上、下适宜的地点安设必要的通风构筑物，以引导、隔断和控制风流，保证风流按拟定的路线流动。

根据用途的不同，通风构筑物分两大类：

一是用于截断风流，如风门、风墙等；二是用于通过调节风流，如风桥、调节风窗、测风站等。

1．风门

风门按启闭原理的不同，分为普通风门和自动风门。

由于本矿井巷道内车辆通行不频繁，故设计考虑选用普通风门。

风门设置应满足以下技术要求：

（1）避免在弯道和倾斜巷道中设置风门；

（2）门的前后5m内支架完好，门墙厚不小于0.45m，四周掏槽深0.2～0.3m；

（3）结构严密，漏风少，向关门方向倾斜80°～85°；

（4）风门应迎风流开启，行机车巷道，两门间距应大于１列车长度；

（5）风门要求设置２道以上。

进、回风井之间和主要进回风巷之间需要使用的联络巷中，必须安设２道正向和两道反向的风门。

2．挡风墙

在需要隔断风流，而不需要行人、行车的巷道中应安置挡风墙。

根据挡风墙的结构与服务年限不同，分为临时性挡风墙和永久性挡风墙。

工作面及采区采完后应修筑永久性挡风墙，予以封闭。

挡风墙应满足以下技术要求：

（1）挡风墙两帮、顶、底应掏槽，槽深在煤中大于或等于1m，岩石中不小于0.5m；

（2）挡风墙应无裂缝、无漏风；

（3）墙内外5m支架良好；

（4）永久性挡风墙应设“Ｕ”型放水管。

3．风桥

在进、回风道的交叉地点，为避免风流短路使进、回风流隔开互不干扰，应设置风桥。

4．调节风窗及测风站

以增加局部阻力的方式调节井下风量的地点需安设调节风窗。

其技术要求与风门相同。

为了准确地测量风量，应在矿井各主要进、回风巷的适宜位置设置测风站。

测风站的技术要求是：

必须设在直线段巷道中；测风站长度不小于4m；其附近10m范围内的断面无变化，无障碍物；测风站周壁应为光滑平面。

通风设施布置见矿井通风系统图C201201－171。

另外，必须对井下通风设施及构筑物加强管理，经常检查和维修，确保矿井通风系统正常运转。

（2）防止漏风措施

为保证井下各用风地点的风量并按设计风流方向流动，在风流沿途设置风门、调节风门，挡风墙、密闭等通风构筑物，确保通风系统稳定可靠，且设施必须完好，避免漏风。

加强对矿井通风设备、设施的管理和维护，井下风门均实行联锁，定期进行检查，防止风门同时打开造成系统风流短路。

采空区的上下巷必须密闭严实，防止漏风，防爆门必须严实，安全出口的风门不能同时打开。

风井、安全出口及引风道的墙体不能漏风。

（3）降低风阻措施

1、降低摩擦阻力措施：

尽量使巷道光滑,保护巷道完整，并及时维修。

在开拓设计时，在满足开采要求的前提下，尽可能缩短风路长度。

扩大通风巷道的净断面积，利用通风构筑物合理分配风量。

2、降低局部阻力措施：

尽量减少风桥的设置，在必须设置风桥的地方，在保证不影响提升、运输和行人的情况下设置风桥，风桥采用混凝土碹搭桥，断面不小于3m2。

在主要巷道内不长期存放矿车，减少风路中的物料堆积并及时清除风硐内的堆积物。

3、在容易产生局部阻力的地方，应尽量降低局部阻力系数，巷道连接处应做成斜线或园弧形，巷道拐弯处应尽量避免直角转弯或小于90º转弯，转弯处内、外侧施工成斜线或园弧形，必要时设置导风板。

4、在日常管理工作中，应尽量避免在主要巷道中停放矿车、堆放杂物，巷道应随时修复，保持足够的有效通风断面，以利于风流畅通。

（4）风机设置及要求

1、主通风机必须安装在地面；装有通风机的井口必须封闭严密，其外部漏风率在无提升设备时不得超过5%，有提升设备时不得超过15%。

3、必须安装两套同等能力的主要通风机，其中1套作备用，备用通风机能在10min内开动。

在建井期间可安装1套通风机和1部备用电动机。

4、禁止采用局部通风机或风机群作为主要通风机使用。

5、风井口应安装防爆门，防爆门每6个月检查维修1次。

6、至少每月检查1次主要通风机，改变通风机转数或叶片角度时，必须经矿技术负责人批准。

7、新安装的主要通风机投入使用前，必须进行一次通风机性能测定和试运转工作，以后每年至少进行一次性能测定。

7、反风方式、反风系统及设施

（1）反风方式

矿井利用轴流式通风机反转的方法反风，在反风时，调换电动机电源的两相，可以改变通风机动轮的旋转方向，使井下风流反向，这种反风方法不需要设置反风道，比较经济，反风必须能在10min内改变巷道中的风流方向，当风流方向改变后，主要通风机的供风量不应小于正常风量的40％。

每季至少检查1次反风设施，每年应进行一次反风演习；矿井通风系统有较大变化时，应进行一次反风演习。

主要通风机在停风期间，必须打开井口防爆门和有关风门，以便充分利用自然风压通风。

为防止灾害发生时有毒、有害气体危及井下人员安全，在矿井主扇设有反风装置，在灾变时能够立即进行井下区域性或全矿井反风。

（2）反风系统

当井下发生瓦斯（煤尘）爆炸或火灾，需要反风时，其反风线路与正常通风线路基本一致，但反风风流方向与正常通风的风流方向相反。

即：

风井→回风联络巷→回风石门→工作面回风巷→采煤工作面→工作面运输巷→轨道上山→采区运输石门→水平运输大巷→水平运输石门→主副斜井（进风井）。

（3）反风设施

通风系统中，进风巷与回风巷之间的联络巷中必须安设两道正向和两道反向的风门，防止在反风时风流短路，确保反风风流线路方向正确。

（4）实施反风的地点

根据火灾发生地点的不同，应及时准确采用全矿性反风或采区内部局部反风。

利用井下预设的反风设施，改变巷道中风流方向，改变火灾烟流方向，限制灾区范围，安全撤退受烟流威胁的人员。

1、当进风井、井底车场、水平运输大巷、机电硐室、采区运输石门等主要进风巷发生瓦斯（煤尘）爆炸及火灾时，可以反风，防治灾害进入采区，扩大受灾区域。

2、采、掘工作面发生瓦斯（煤尘）和火灾时视灾害具体位置及作业人员情况决定是否反风。

3、回风井、集中回风巷、回风上山等采区主要回风巷发生上述灾害时，不宜反风，防治灾害进入采区，扩大受灾区域。

（5）矿井反风（全矿井性反风）风量及反风风压计算

全矿性反风按正常通风风量的50%考虑，即25×50％=12.5m3/s。

顺发煤矿

2017年1月18日