新标准矿 井 通 风 能 力 核 定.docx
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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地堑煤风道需要风量
⑴、基本参数
巷道设计长度（米）
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