矿井通风设计.docx

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矿井通风设计

一、编制依据

×××矿在2011年已作过瓦斯含量瓦斯压力测试，根据2011年矿井瓦斯等级鉴定结果最大相对瓦斯涌出量为7.81m³／t，最大绝对瓦斯涌出量为0.96m³／min；×××属于低瓦斯矿井，设计布置两个采区两个采煤工作面和四个掘进工作面进行生产，为便于矿井供风量计算，取2011年年度瓦斯等级鉴定结果为矿井通风设计和供风标准的依据。

其中采煤工作面通风计算，采煤工作面其实涌出量按矿井瓦斯涌出量的85％取值计算，掘进工作面通风计算，掘进工作面按矿井瓦斯涌出量的15％取值计算。

经重庆煤科院检测，煤尘具有爆炸性，煤尘自然发火倾向Ⅲ类不易自燃。

二、通风系统和通风方式

根据本矿井煤层的赋存情况、地形及采区布置等因素，设计采用中央并列式通风系统。

+800主平硐加暗斜井为进风井，原风井+950为出风井。

矿井通风方式采用机械抽出式。

掘进头采用局部通风机压入式供风。

三、矿井供风量计算

（一）、矿井需风量计算原则

1）矿井需风量应按照“由里往外”的计算原则，由采、掘工作面、硐室和其他用风地点的实际最大需风量总和，再考虑一定的备用风量系数后，计算出矿井总风量。

2）按该用风地点同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3。

3）按该用风地点风流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害气体浓度、风速以及温度等都符合《规程》的有关规定分别计算，取其最大值。

（二）、矿井需风量的计算方法

矿井需风量按以下方法计算，并取其中最大值。

一）按井下同时工作的最多人数计算

Q矿=4NK

=4×115×1.3

=598（m3/min）

式中：

N——井下同时工作的最多人数

4——以人数为计算单位的供风标准

K——矿井通风系数，瓦斯矿井通风系数取1.3。

二）按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风的总和计算

Q矿=（∑O采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q它）×K

式中：

∑O采——采掘实际需要风量得总和，m3/min

∑O掘——掘进实际需要风量得总和，m3/min

∑O硐——硐室实际需要风量得总和，m3/min

∑O它——矿井除了采煤、掘进和硐室地点以外得其它井巷需要风量得总和，m3/min

1、采煤实际需风量计算

按矿井同时生产得采煤工作面需风量得总和计算

∑Q采=Q采

式中：

Q采——采煤工作面实际需要进风量。

m3/min

采煤工作面实际需要进风量按瓦斯涌出量、工作面温度、炸药用量、同时工作的最多人数计算，取其中最大值，并用风速验算。

即：

1）按瓦斯涌出量计算

Q采=100×qCH4×KC

=100×0.96×1.2

=115.2（m3/min）

式中;

KC——采煤工作面瓦斯涌出不均衡系数，系数为1.1~2.4，取1.2；

qCH4——采煤工作面绝对瓦斯涌出量，其值计算如下:

qCH4=（q×T）÷（24×60）×85%

=（7.81×300）÷（24×60）×85%

≈1.38（m3/min）

2）按工作面温度计算

Q采=60×Q采×S采×Ki

=60×1.0×4.3×1.0

=258（m3/min）

式中：

S采——回采工作面得平均有效断面，按最大和最小控顶断面的平均值计算，为4.3㎡；

V采——回采工作面的风速，取1m/s;

Ki——工作面长度系数，取1.0。

3）按炸药量使用量计算

Q采1=Q采2=25Ac=25×2=50（m3/min）

式中：

Ac——采煤工作面一次使用得最大炸药量，取8kg;

4）按人数计算

Q采=4×N

=4×35

=140（m3/min）

式中：

N——采煤工作面同时工作的最多人数，取35人。

5）按风速进行验算

按最低风速验算，每段采煤工作面的最低风量：

Q采≥15×S采=15×4.3=64.5（m3/min）

按最高风速验算，每段采煤工作面的最高风量：

Q采≤240×S采=240×4.3=1032（m3/min）

通过以上计算，采煤工作面实际需风量取最大值为：

Q采=300m3/min

矿井同时回采的采煤工作面为二个，故矿井采煤工作面实际需风量为：

∑Q采=300×2

=600（m3/min）

2、掘进头所需风量

1）按瓦斯涌出量计算

Q掘=100×q掘=Kd

=100×0.061×1.9

=11.59（m3/min）

式中：

Q掘——掘进工作面实际需要的风量，m3/min；

q掘——掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量，根据掘进工作面按矿井瓦斯涌出量涌出量的15%取值计算，矿区同时掘进的工作面为四个，计算掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量为：

q掘=（q×t）÷（24×60）×15%÷4

=（7.81×300）÷（24×60）×15%÷4

≈0.061（m3/min）

Kd——掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，炮掘为1.8~2.0，取1.9。

2）按炸药使用量计算

Q掘=25Aj=25×7=175（m3/min）

式中：

Aj——掘进工作面一次使用的最大炸药量，取7kg；

3）按局部通风机吸风量计算

Q掘=Qf×I×Kf

=200×1×1.2

=240（m3/min）

Q掘——掘进工作面实际需要进风量，m3/min；

Qf——掘进工作面局部通风机额定风量，11KW局部通风机吸风取200m3/min；

I——掘进工作面同时运转的局部通风机总台数，台；

Kd——为防止局部通风机吸循环风的风来那个的备用系数，一般为1.2~1.3，取1.2。

4）按人数计算

Q掘=4nj

=4×7×4

=188（m3/min）

式中:

nj——掘进工作面同时工作的最多人数，取7人。

通过以上计算，单个掘进工作面实际需风量按最大值选取，240m3/min。

5）按风速进行验算

按最低风速进行验算，每个掘进工作面的最小允许风量：

Q掘≥15×Sj=15×6.19=92.85（m3/min）

按最高风速验算，每个掘进工作面的最高允许风量：

Q掘≤240×Sj=240×6.19=1485.6（m3/min）

经验算掘进工作面配风量取240m3/min是最合适的。

矿井共安排4个掘进工作面投产，按独立通风考虑，矿井掘进工作面实际需风量为：

∑Q掘=4×Q掘

=4×240

=960（m3/min）

3、硐室实际需风量

本矿井独立通风硐室有井下充电硐室、井下炸药库硐室，按100m³/min配风。

则：

1）井下爆炸材料库

Q硐=40V/60

=40×158/60

=100m3/min

2）充电硐室

Q硐=200Q氢

通常充电硐室的供风量不得小于100m3/min，因此，取100m3/min。

3）机电硐室

采区小型机电硐室，可按经验值确定风量，一般为60～80m3/min。

表3-4机电硐室发热系数表

机电硐室名称

发热系数（

）

空气压缩机房

水泵房

变电所、绞车房

0.15~0.23

0.01~0.04

0.02~0.04

4、其它巷道的需风量

矿井其它巷道的需风量按掘进、采煤、硐室需风量的总和的3%~5%进行计算，取4%。

即：

∑Q它=（∑O采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q它）×4%

=（600+960+280）×4%

=73.6（m3/min）

通过以上计算法分别计算的各用风地点所需风量，则矿井的总需风量为：

Q矿=（∑O采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q它）×K

=（600+960+280+73.6）×1.3

=2487.68（m3/min）

从同时下井人数及各用风地点的实际需风量两个方面计算取最大值作为矿井总需风量，即：

Q矿=2663.44（m3/min）≈41.46（m³/s）

四、风量分配

1）分配原则

矿井总风量确定后，分配到各用风地点的风量，应不得低于其计算的需风量；所有巷道都应分配一定的风量；分配后的风量，应保证井下各处瓦斯及有害气体浓度、风速等满足《规程》的各项要求。

2）分配的方法

首先按照采区布置图，对各采煤、掘进工作面、独立回风硐室按其需风量配给风量，余下的风量按采区产量、采掘工作面数目、硐室数目等分配到各采区，再按一定比例分配到其它用风地点，用以维护巷道和保证行人安全。

风量分配后，应对井下各通风巷道的风速进行验算，使其符合《规程》对风速的要求。

采煤工作面640m3/min=10.67（m³/s）

掘进工作面4个4×5.0=1200m3/min=20（m³/s）

独立通风硐室3个1×3.0=350m3/min=5.83（m³/s）

其它巷道297.6m3/min=4.96（m³/s）

五、通风阻力计算

设计矿井投产时，分通风容易时期（首采工作面2101工作面）和通风困难期（末采工作面2103工作面）进行计算。

一）井巷摩擦阻力h

h=aLUQ2÷S2

式中：

h——摩擦阻力，pa;

a——摩擦阻力系数，NS2/m4;

L——井巷长度，m；

U——井巷净断面周长，㎡；

Q——通过井巷的风量，m³/s；

S——井巷的净断面积，㎡。

矿井通风风压计算详见表1-1、1-2。

计算结果，通过容易时期阻力为1382.4pa，通风困难时期阻力为1739.8pa。

二）局部阻力

由于巷道弯道较多，井巷局部阻力较大。

采区通风局部阻力按井巷通风阻力的10%计取。

通过容易时期阻力为138.24pa，通风困难时期阻力为624.74pa。

六、矿井通风等积孔

本矿井为一个采区生产即可满足矿井生产能力，采区内同时运转的主扇为2台，则等级孔A为：

A=

式中:

A——等积孔，㎡；

Q——风量，m³/s

h——风压，pa。

经计算，矿井容易时期的等积孔为1.33㎡，困难时期的等积孔为1.18㎡。

矿井容易和困难时期通风阻力均为中等，矿井通风难易程度为中等。

七、选择矿井通风设备

一）、选择矿井通风设备的基本要求

1）、矿井每个装备主要通风机的风井，均要在地面装设两套同等能力的通风设备，其中一套工作，一套备用，交替工作。

2）、选择的通风设备应能满足第一开采水平各个时期的工况变化，并使通风设备长期高效运行。

当工况变化较大时，应根据矿井分期时间及节牟情况，分期选择电动机动。

3）、通风机能力应留有一定的余量。

轴流式、对旋式通风机在最大设计负压和风量时，叶轮叶片的运转角度应比允许范围小5°；离心式通风机的选型设计转速不宜大于允许最高转速的90%。

4）、进、出井井口的高差在150m以上，或进、出风井口标高相同，但井深400米以上时，宜计算矿井的自然风压。

二）、主要通风机的选择

1、计算通风机的风量Q通

=26.63m3/s

2、计算通风机的风压H通全（或H通静）

轴流式通风机；

容易时期

=1382+120

=1502Pa

困难时期

=1740+120

=1760Pa

3、选择通风机

根据计算的矿井通风容易时期通风机的Q通、H通静小和困难时期通风机的Q通、H通静大，在通风机的个体特性图表上选择合适的主要通风机。

根据Q通=26.63m3/sH通静小=1502PaH通静大=1760Pa

可选定通风机型号为YBF2-315M-6型轴流式通风机。

选定通风机后，可得出两个时期主要通风机的型号、动轮直径、动轮叶片安装角、转速、内压、风量、效率和输入功率等技术系数，并列表整理。

4、选择电动机

1）、计算通风机输入功率。

按通风容易和困难时期，分别计算通风机输入功率P通小、P电大：

2）、选择电动机

当P电小≧0.6P通大时，两个时期可选一台电动机，电动机功率为

八、通风设施及降低风阻、防止漏风率的措施

为了有效的按需分配风量，保持风流稳定，在通风系统中应严格执行《煤矿安全规程》有关规定，还应采取以下措施：

1、根据通风不同时期需要安设风门、调节风门、风桥与风墙等设施；

2、同一井巷内安设两道风门时，必须保证两道风门不同时开启，以避免造成风流短路；

3、勿在巷道内堆放杂物，保证巷道的有效断面；

4、严格按设计掘进、支护巷道，以保证巷道断面尺寸；

5、加强对各种通风设施和巷道的日常管理；

6、相邻巷道掘进时，尽量减少放炮震动，同时注意加强支护，防止岩体（或煤体）松动或破碎，以有效防止漏风；

7、加强对各种通风设施的管理，对应密闭的地点要采用构筑物或永久密闭装置密闭，以保证满足通风及其它功能需要；

8、加强对通风设施的日常管理，保证通风设施满足设计和使用的需要。