126区通风系统优化.docx
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126区通风系统优化
前言
结合我矿生产实际情况，按集团公司领导总体部署，对126区通风系统进行优化，共计施工永久密闭10道，永久挡风墙4道。
形成新的通风系统后，将报废巷道340m，优化了通风系统，缩短通风距离，减少了巷道失修率和维修的工程量。
恒大公司126采区通风系统优化设计说明
一、方案设计相关工程
（一）、施工顺序及密闭位置及：
共计需设置永久密闭10道，施工砂柱闭8道。
施工密闭封闭顺序：
1、126区运输上山与126区轨道联络川
2、2132边界
3、2132回顺及回风道
4、126管子道
5、南翼皮带大巷与火药库回风联络川
分别位于：
第1、2道：
126管子道（2131回顺拉门口以外5米至126管子道与北翼配风巷交叉点以里5米处，封闭巷道长度110m，巷道断面15.5㎡，2道密闭闭面各留有800mm×800mm门口，并用板材封闭。
）；
第3、4道：
2132运顺材料道（126区运输上山与126区轨道上山之间，封闭巷道长度30m，巷道断面10.7㎡。
施工永久闭前对此巷道进行注砂灌浆，形成2道砂柱闭。
）；
第5、6道：
2132回顺至回风道（2132回顺与126区轨道岔口以下至2132回风道，封闭巷道长度100m，巷道断面12.4㎡，施工永久密闭前对此巷道进行注砂灌浆，形成2道砂柱闭。
）；
第7、8道：
2132边界（封闭巷道长度35m，巷道断面14.76㎡，永久封闭前对此巷道进行注砂灌浆，形成2道砂柱闭）；
第9、10道：
南翼皮带大巷与火药库回风岔口（封闭巷道长度25m，巷道断面5.1㎡，永久封闭前对此巷道进行注砂灌浆，形成2道砂柱闭）；
（二）施工挡风墙位置
共计施工永久挡风墙4道。
施工挡风墙顺序：
1、126区运输上山回风联络川
2、2132总回风道
分别位于：
第1、2道：
126区运输上山回风联络川（巷道长度18m，巷道断面5.74㎡）
第3、4道：
2131总回风道（巷道长度20m，巷道断面14.47㎡）
q掘——掘进工作面回风流中瓦斯的绝对涌出量，m3/min
K掘通——瓦斯涌出不均衡系数，（K=1.2，最大值与平均值之比）
②按局部通风机实际吸入风量计算
Q掘=Q扇I1+60×0.15（0.25）Sm3/min
式中：
Q掘——局部通风机实际吸入风量，m3/min
I1——掘进工作面同时通风的局部通风机台数。
③按掘进工作面同时作业人数和炸药量计算风量
每人供风为4m3/min；
④按炸药量计算
每千克炸药供风为25m3/min；
其中：
①2131运顺掘进工作面需要风量（煤巷）
Q掘=100×5.3×1.2=636m3/min
Q掘=650+60×0.25×13.8=757m3/min
Q掘≧4×9=36m3/min（N=9人）
通过计算：
2131运顺掘进工作面风量为Q=757m3/min
验证：
Q掘=757m3/min＞=60×0.25S掘
=60×0.25×13.8=180m3/min；成立
Q掘=757m3/min＜60×4s=60×4×13.8=3312m3/min；成立
②2131回顺掘进工作面需要风量（煤巷）
Q掘=100×5.4×1.2=648m3/min
Q掘=550+60×0.25×15.4=781m3/min
Q掘≧4×9=36m3/min（N=9人）
通过计算：
2131回顺掘进工作面风量为Q=781m3/min
验证：
Q掘=781m3/min＞=60×0.25S掘
=60×0.25×15.4=231m3/min；成立
Q掘=781m3/min＜60×4s=60×4×15.4=3696m3/min；成立
（4）井下硐室需要风量，按矿井各个独立通风硐室实际需要风量的总和来计算
∑Q硐=Q硐1＋Q砽2＋…＋Q硐n（m3/min）
Q硐1=Q采区变电所=140m3/min（变电所温度为24℃）
Q硐1=Q充电室=137m3/min
Q硐1=Q火药库=120m3/min
Q硐1=Q污水仓=445m3/min
Q硐1=Q氮气站=380m3/min
则井下硐室需要风量
∑Q硐=Q硐1＋Q砽2＋…＋Q硐n=1222m3/min。
（4）其它井巷实际需要风量应按矿井各个其它巷道用风量之和
∑Q其他=Q其1＋Q其2＋…＋Q其n（m3/min）
①扫泥道配风量12×9=108m3/min
②扫泥道配风量12×9+=108m3/min
③南配门配风量7×9=63m3/min
④126区皮带道回风联络道配风量10×15=150m3/min
⑤126区水泵房回风联络道配风量14×9=126m3/min
则其它井巷需要风量为：
∑Q其I=Q其1＋Q其2＋…＋Q其n（m3/min）
=108+108+63+150+126=555m3/min
3.通风阻力计算
井巷通风阻力计算公式为：
h=（∑αLPQ2/S3）×9.8+h局
h------矿井通风总阻力,毫米水柱；
α----井巷摩擦阻力系数，公斤.秒2/米4；
L----井巷长度，米；
P----井巷净断面周长，米；
S----井巷净断面积，米2；
Q----通过风量，米3/秒；
h局----局部阻力，h局=（15-20）%h摩，Pa；
4.主井回风系统阻力计算
（1）摩擦阻力计算见表1-1所示。
通过计算，h摩北＝∑αLPQ2/S3＝2067.29Pa
（2）局部阻力按照摩擦阻力的15％计算。
h局北=15%h摩北＝15%×2067.29=310.1Pa
（3）自然风压计算为：
he=P0H/100（α1-α2）（1+H/10000）
=760×824/（0.156-0.153）（1+824/10000）
=20.335mmH2o
=199.29Pa
（4）通风阻力计算为：
H南＝h摩南+h局南+he＝2067.29+310.1+199.29=2576.39Pa
（5）矿井通风能力：
主井改造回风井风量为8188m3/min，负压2576.39Pa，由Ｈ＝ＲＱ2得
Ｒ＝Ｈ／Ｑ2＝2576.39/9.8/136.452=0.014千缪。
巷道编号
巷道名称
支护方式
ａ值
巷道
断面积
周长
风量
h摩
（kg.s2/m4）
长度
（m2）
（m）
（m3/s）
（Pa）
（m）
1—2
副井井筒
发碹
0.049
824
32
18.88
136
430.28
2—3
副井进车线
锚喷
0.00882
15
12.5
14.9
76.67
5.93
3—4
文化长廊
锚喷
0.00882
20
10.6
11.8
63.33
7.01
4—5
北翼存车绕道
锚喷
0.00882
48
11.6
12.7
60
12.40
5—6
二号卸载站
锚喷
0.00882
170
12.5
14.5
57.5
36.80
6—7
2132运顺材料道
锚网
0.01539
80
13.5
14.8
34.17
8.65
7—8
2132运顺
锚网
0.0146
920
15
16.6
27.17
48.77
8—9
2132工作面
支撑掩护
0.032
180
12.8
14.2
29.17
33.19
9—10
2132回顺
锚网
0.01539
950
13
16.6
38.33
162.30
10—11
2132回风道
锚网
0.01539
30
12.3
14.1
43.33
6.57
11—12
2132回风道
锚网
0.01539
80
12.3
14.1
48.99
22.39
12—13
2132回风道
锚网
0.01539
20
12.3
14.1
98.4
22.58
13-14
主井改造回风道
锚喷
0.00882
20
15.8
17.2
101.48
7.92
14-15
主井改造回风道
锚喷
0.00882
30
15.8
17.2
133.47
20.55
15-16
主井井筒
发碹
0.049
824
19
15.3
136.45
1720.72
合计
2067.29
第二部分通风困难期
开采南翼158区，该区布置一采一备二掘。
1.风量计算
需要风量按采煤工作面、掘进工作面、硐室及其它巷道等用风地点分别进行计算：
Q矿≥（∑Q采＋∑Q备采+∑Q掘＋∑Q硐＋∑Q其它）×K（m3/min）
式中：
∑Q采——采煤工作面实际需要风量的总和，m3/min
∑Q备采——备采工作面实际需要风量的总和，m3/min
∑Q掘——掘进工作面实际需要风量的总和，m3/min
∑Q硐——硐室实际需要风量的总和，m3/min
∑Q其它——矿井除了采、掘、硐室地点以外的其它巷道需要风量的总和，m3/min
K——矿井通风需风系数（抽出式K=1.20）
Q矿≥（∑Q采1＋∑Q备采+∑Q掘＋∑Q硐＋∑Q其它）×K（m3/min）
=（1640+560+1468+1600+1140）×1.2
=8050m3/min
（1）5316综采面需要风量
根据5318综采面开采期间瓦斯量平均为33-35m3/min，计算5316综放面瓦斯涌出量为35m3/min；其中抽采量26.5m3/min；风排量8.5m3/min，则，风量计算如下：
①Q采1=100×KCH4q采
式中KCH4——瓦斯涌出不均衡系数（K=1.4,最大值与平均值之比）
q采1——回采工作面风排解决的瓦斯量，m3/min
Q采1=100×8.5×1.4=1190m3/min
②按工作面温度选择适宜的风速进行计算：
Q采1=60V采S采（m3/min）
式中：
V采1——采煤工作面风速，m/s（选择20—23℃，对照风速1.0—1.5m考虑到防火需要，取V=1.2m/s）
S采1——采煤工作者平均断面积，㎡。
（S=13.8㎡）
Q采1=60×1.2×13.8=994m3/min
③按回采工作面同时作业最多人数计算：
每人供风≮4m3/min；
Q采1≧4N（m3/min）
Q采1≧4×29=116m3/min（N=29人）
通过以上计算：
5316综采面配风量为：
1190m3/min
验证：
Q=1190m3/min＞60×0.25×13.8=207m3/min成立
Q=1190m3/min＜60×4.0×13.8=3312m3/min成立
所以，5316综采面需要风量Q采=1190m3/min。
5316采煤工作面需要风量为：
∑Q采1＝1190+450=1640m3/min。
（其中：
450m3/min风量为工作面均压风机风量）
（2）5317备采面需要风量
根据5318、5317综采面开采期间瓦斯涌出量平均为33-35m3/min，计算5317备采面瓦斯涌出量为34m3/min；其中抽放解决26m3/min；风排8m3/min，则，风量计算如下：
①Q采1=100×KCH4q采
式中KCH4——瓦斯涌出不均衡系数（K=1.4,最大值与平均值之比）
q采1——回采工作面风排解决的瓦斯量，m3/min
Q采1=100×7×1.4=1120m3/min
②按工作面温度选择适宜的风速进行计算：
Q采1=60V采S采（m3/min）
式中：
V采1——采煤工作面风速，m/s（选择20—23℃，对照风速1.0—1.5m考虑到防火需要，取V=1.2m/s）
S采1——采煤工作者平均断面积，㎡。
（S=12.5㎡）
Q采1=60×1.2×12.5=900m3/min
③按回采工作面同时作业最多人数计算：
每人供风≮4m3/min；
Q采1≧4N（m3/min）
Q采1≧4×29=116m3/min（N=29人）
通过以上计算：
5317备采面配风量为：
1148m3/min
验证：
Q=1120m3/min＞60×0.25×12.8=192m3/min成立
Q=1120m3/min＜60×4.0×12.8=3072m3/min成立
所以，5317备采面需要风量Q采=1120m3/min（备采面取工作面配风量50%。
则配风560m3/min）。
（2）掘进工作面需要的风量
计算公式如下：
①按照瓦斯涌出量计算
Q掘=100q掘K掘通（m3/min）
式中：
Q掘——单个掘进工作面需要风量，m3/min
q掘——掘进工作面回风流中瓦斯的绝对涌出量，m3/min
K掘通——瓦斯涌出不均衡系数，（K=1.2，最大值与平均值之比）
②按局部通风机实际吸入风量计算
Q掘=Q扇I1+60×0.15（0.25）Sm3/min
式中：
Q掘——局部通风机实际吸入风量，m3/min
I1——掘进工作面同时通风的局部通风机台数。
③按掘进工作面同时作业人数和炸药量计算风量
每人供风为4m3/min；
④按炸药量计算
每千克炸药供风为25m3/min；
其中：
①5319回顺掘进工作面需要风量（煤巷）
Q掘=100×2.93×1.2=352m3/min
Q掘=550+60×0.25×12.5=738m3/min
Q掘≧4×9=36m3/min（N=9人）
通过计算：
5318回顺掘进工作面风量为Q=738m3/min
验证：
Q掘=738m3/min＞=60×0.25S掘
=60×0.25×12.5=180m3/min；成立
Q掘=738m3/min＜60×4s=60×4×12.5=3000m3/min；成立
②5319运顺掘进工作面需要风量（煤巷）
Q掘=100×3.85×1.2=462m3/min
Q掘=550+60×0.25×12=730m3/min
Q掘≧4×9=36m3/min（N=9人）
通过计算：
5319运顺掘进工作面风量为Q=730m3/min
验证：
Q掘=730m3/min＞=60×0.25S掘
=60×0.25×12=180m3/min；成立
Q掘=730m3/min＜60×4s=60×4×12=2880m3/min；成立
（3）井下硐室需要风量，按矿井各个独立通风硐室实际需要风量的总和来计算
∑Q硐=Q硐1＋Q砽2＋…＋Q硐n（m3/min）
Q硐=Q采区变电所+Q火药库+Q充电室+Q污水仓+Q氮气站（变电所温度为24℃）
Q硐=180+180+220+590+430=1600
则井下硐室需要风量
∑Q硐=Q硐1＋Q砽2＋…＋Q硐n=1600m3/min。
（4）其它井巷实际需要风量应按矿井各个其它巷道用风量之和
∑Q其他=Q其1＋Q其2＋…＋Q其n（m3/min）
①扫泥道配风量12×9=108m3/min
②扫泥道配风量12×9=108m3/min
③南配门配风量7×9=63m3/min
④156运输上山联络川配风量10×15=150m3/min
⑤南翼二阶段大巷配风量15.8×9=142m3/min
⑥污水仓配风量15×9=135m3/min
⑦2132回风道配风量10×15=150m3/min
⑧充电室回风15.8×9=142m3/min
⑨126集中皮带道15.8×9=142m3/min
⑩新156区皮带道与回风道联络川10×15=150m3/min
⑾新156区轨道与回风道联络川10×15=150m3/min
则其它井巷需要风量为：
∑Q其I=Q其1＋Q其2＋…＋Q其n（m3/min）
=108+108+63+150+142+135+150+142+142=1440m3/min
3.通风阻力计算
井巷通风阻力计算公式为：
h=（∑αLPQ2/S3）×9.8+h局
h------矿井通风总阻力,毫米水柱；
α----井巷摩擦阻力系数，公斤.秒2/米4；
L----井巷长度，米；
P----井巷净断面周长，米；
S----井巷净断面积，米2；
Q----通过风量，米3/秒；
h局----局部阻力，h局=（15-20）%h摩，Pa；
4.主井回风系统阻力计算
（1）摩擦阻力计算见表1-1所示。
通过计算，h摩北＝∑αLPQ2/S3＝3613Pa
（2）局部阻力按照摩擦阻力的15％计算。
h局北=15%h摩北＝15%×3613=541.95Pa
（3）自然风压计算为：
he=P0H/100（α1-α2）（1+H/10000）
=760×824/100（0.156-0.153）（1+824/10000）
=20.335mmH2o
=199.29Pa
（4）通风阻力计算为：
H北＝h摩北+h局北+＝3613+541.95+199.29=4354.24Pa
（5）矿井通风能力：
主井改造回风井风量为8260m3/min，负压4354.24Pa，由Ｈ＝ＲＱ2得
Ｒ＝Ｈ／Ｑ2＝4354.24/9.8/137.672=0.023千缪。
巷道编号
巷道名称
支护方式
ａ值
巷道
断面积
周长
风量
h摩
（kg.s2/m4）
长度（m）
（m2）
（m）
（m3/s）
（pa）
1—2
副井井筒
发碹
0.049
824
32
18.88
137.69
441.04
2—3
副井进车线
锚喷
0.00882
15
12.5
14.5
98.33
9.50
3—4
文化长廊
锚喷
0.00882
20
10.6
8.8
93.33
11.35
4—5
北翼存车绕道
锚喷
0.00882
48
11.6
12.7
96.67
32.19
5—6
二号卸载站
锚喷
0.00882
170
12.5
14.5
96.66
104.00
6—7
南配巷
锚喷
0.00882
29
11.6
12.7
91.67
17.49
7—8
南翼皮带大巷
锚喷
0.00882
50
13.8
15.5
123.95
39.96
8—9
南翼皮带大巷
锚喷
0.00882
90
13.8
15.5
118.95
66.24
9—10
南翼皮带大巷
锚喷
0.00882
35
13.8
15.5
116.58
24.74
10—11
南翼皮带大巷
锚喷
0.00882
412
13.8
15.5
114.08
278.92
11—12
新156采区皮带下山
锚喷
0.00882
210
15
16.6
96.88
85.50
12—13
156采区皮带设备道
锚喷
0.00882
45
15
16.6
58.55
6.69
13-14
新156采区轨道下山
锚喷
0.00882
330
15
13.3
58.55
39.32
14-15
156采区轨道下山
锚喷
0.00882
690
15
16.6
44.47
59.20
15-16
156采区轨道下山
锚喷
0.00882
370
15
16.6
41.97
28.27
16-17
156采区轨道下山
锚喷
0.00882
195
15
16.6
27.67
6.48
17-18
156采区轨道下山
锚喷
0.00882
44
15
16.6
29.66
1.68
18-19
156采区轨道下山
锚喷
0.00882
196
15
16.6
25.33
5.46
19-20
156采区轨道下山
锚喷
0.00882
50
15
16.6
19.83
0.85
20-21
156采区轨道下山
锚喷
0.00882
57
15
16.6
33.66
2.80
21-22
156采区皮带道
锚网
0.0146
148
15
16.6
33.66
12.04
22-23
5316运顺
锚网
0.0146
500
15
16.6
27.33
26.82
23-24
5316工作面
支撑掩护
0.032
190
15
16.6
27.33
22.34
24-25
5316回顺
锚网
0.0146
440
15
16.6
34.83
38.33
25-26
5316回风道
锚喷
0.0078
50
15
16.6
39.17
2.94
26-27
158区回风道
锚喷
0.0078
215
15
16.6
52.83
23.02
27-28
158区回风道
锚喷
0.0078
60
15
16.6
67
10.33
28-29
158区回风道
锚喷
0.0078
178
15
16.6
81.3
53.56
29-30
158区回风道
锚喷
0.0078
412
15
16.6
81.3
104.47
30-31
158区回风道
锚喷
0.0078
16
15
16.6
83.8
4.31
31-32
158区回风道
锚喷
0.0078
630
15
16.6
86.3
180.01
32-33
158区改造回风道
锚喷
0.0078
460
15
16.6
86.3
131.43
33-34
126区回风道延伸
锚喷
0.0078
160
15
16.6
88.8
48.40
34-35
126区回风道
锚喷
0.0078
735
15
16.6
88.8
222.35
35-36
126区改造回风道
锚喷
0.0078
116
15
16.6
128.17
73.11
36-37
2132回风道
锚喷
0.0078
8
15
16.6
134.17
5.52
37-38
主井改造回风道
锚喷
0.0078
37
15
16.6
137.67
26.90
38-39
主井改造回风道
锚喷
0.0078
140
15
16.6
137.67
101.80
主井井筒
发碹
0.049
824
21
15.3
137.67
1264.26
合计
9199
3613
五、主井主扇选型及相关参数：
通过主井通风系统改造，通风容易与困难时期风量、通风阻力的计算，通风容易时期主扇工况点为：
M（136.45；1787.16），与GAF28-14-2主扇性能装置曲线进行比较，此工况点在合理范围之内，通风容易时期主扇叶片角度-15度，完全符合要求；通风困难时期主扇工况点为：
M（137.7；3405.15），与GAF28-14-2主扇性能装置曲线进行比较，此工况点在合理范围之内，通风困难时期主扇叶片角度-10度，完全符合要求。
因此，我矿主井通风系统改造，主井回风选取GAF28-14-2型主扇，完全满足生产需求。
GAF28-14-2轴流式主扇。
其参数如下：
1、一般参数：
风机型号
GAF28-14-2
工程号
2008-133
制造年份
2008年
型式
卧式，停车动叶可调轴流式矿井风机
2、风机设
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