第七节 通风系统能力核定.docx
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第七节通风系统能力核定
第七节通风系统能力核定
一、通风概况
矿井采用“两进一回”中央并分式通风系统，抽出式通风方法。
由沟南主斜井、沟内副斜井进风、杏树沟斜井回风。
杏树沟回风斜井地面安装FBCDZN019、BDK60-6-N019型防爆对旋轴流式主要通风机各一台，一用一备，通风机配电动机型号均为YBF315L2-6；功率为2×132KW；转速均为980r/min，现运行负压1470Pa。
目前，矿井总进风量为3645m³/min，其中：
沟南主斜井2760m³/min，沟内副斜井885m³/min，矿井总回风量为3700m³/min，主要通风机排风量为3845m³/min，矿井有效风量为3400m³/min，有效风量率为90.2%，矿井负压为1470Pa，矿井等积孔为1.15m²。
矿井主通风机2011年4月22日通过陕西煤矿安全装备检测中心检测合格。
矿井反风采用主要通风机反转方式进行反风，2013年10月20日矿井进行了反风演习，风流能在规定时间内改变风向，反风率﹥40%符合规定。
井下掘进工作面使用局部通风机压入式通风，使用有煤安标志的阻燃风筒，局部通风机安装地点、摆放位置、风筒管理、迎头风量均符合规定要求。
根据矿井提供资料，矿井正常生产条件下，经过一个月的连续观测，采、掘工作面各地点的瓦斯涌出不均衡通风系数、瓦斯绝对涌出量见表3-7-1.
采、掘工作面各地点瓦斯涌出不均衡通风系数表3-7-1
地点
不均衡系数KCH4
瓦斯绝对涌出量（m³/min）
1310高档普采工作面
1.5
4.2
1220运巷
1.4
0.72
1220回巷
1.4
0.72
二、计算过程及结果
1、矿井需要风量计算
矿井需要风量应按各采煤、备用工作面、掘进工作面、稀释尾气、独立通风硐室及其它巷道等用风地点分别进行计算，其计算公式为：
Q矿≥（∑Q采+∑Q备+∑Q掘+∑Q硐+∑Q其他）·Km³/min
式中∑Q采—采煤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备—备用工作面需要风量的总和，m³/min
∑Q硐—所有独立通风硐室风量的总和，m³/min
∑Q其他—其他巷道需要风量的总和，m³/min
K—矿井通风需要系数。
⑴采煤工作面需要风量
在计算采煤工作面实际需要风量时，应按瓦斯、二氧化碳涌出量和工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值。
1）按气象条件或瓦斯涌出量进行计算
矿井为高瓦斯矿井，所以按气象条件或瓦斯涌出量来确定采煤工作面所需风量。
1按气象条件计算
Q采=Q基本·K采高·K采面长·K温（m³/min）
=274×1.0×1.0×1.0（m³/min）
=274（m³/min）
式中：
Q采—采煤工作面需要风量，m³/min
Q基本—不同采煤方式工作面所需的基本风量，Q基本=60×工作面平均控顶距×实际采高×70%×适宜风速=
60×4.5×1.32×70%×1.1=274m³/min
K采高—回采工作面采高调整系数，采高1.32m，取1.0m；
K采面长—回采工作面长度调整系数，工作面长度160m，取1.0；
K温—回采工作面温度与对应风速调整系数，工作面温度20℃，风速1.1，取1.0
2按瓦斯涌出量计算
Q采=100q采·KCH4（m³/min）
=100×4.2×1.5（m³/min）
=630（m³/min）
式中：
Q采—采煤工作面需要风量，m³/min；
q采—采煤工作面回风流中瓦斯（或二氧化碳）绝对涌出量，4.2m³/min；
KCH4—瓦斯涌出不均衡系数，1.5。
2）按工作面温度选择适宜的风速进行计算
Q采=60V采宜·S采（m³/min）
=60×1.1×5.94（m³/min）
=392（m³/min）
式中：
Q采—采煤工作面需要风量，m³/min；
V采宜—采煤工作面风速，1.1m/s；
S采—采煤工作面的平均断面积，5.95㎡。
3）按回采工作面同时作业人数计算
Q采＞4N（m³/min）
＞4×35（m³/min）
＞140（m³/min）
式中：
Q采—采煤工作面需要风量，m³/min；
4—每人供风≮4m³/min；
N—工作面最多人数，35人。
根据以上计算结果，1310高档普采工作面所需要风量取值630m³/min。
4）按风速进行计算
按风速进行验算，其公式为：
60×0.25S＜Q采＜60×4S
式中：
Q采—采煤工作面需要风量，m³/min；
S—采煤工作面平均断面，㎡
则：
60×0.25S=60×0.25×5.94=89（m³/min）
60×4S=60×4×5.94=1426（m³/min）
Q采=630m³/min
根据以上验算结果，1310高档普采工作面所需要风量取值合理。
∑Q采=630（m³/min）
⑵备用工作面所需风量
备用工作面也必须满足瓦斯、二氧化碳、气温等规定来计算风量，且最少不得低于采煤工作面实际需要风量的50%。
目前，矿井有一个1217高档普采备用工作面，因此1217高档普采备用工作面所需风量按1310高档普采工作面的风量计算。
∑Q采=Q综放1310÷2（m³/min）
=630÷2（m³/min）
=315（m³/min）
⑶掘进工作面需要风量
计算掘进工作面实际需要风量时，应按瓦斯或二氧化碳涌出量、爆破后的有害气体产生量、工作面气温、人数、局部通风机实际吸风量和风速等规定分别进行计算，然后取其中最大值。
1）按瓦斯涌出量计算
矿井为高瓦斯矿井，按瓦斯涌出量进行掘进工作面需要风量计算：
Q掘=100q掘·K掘通（m³/min）
式中：
Q掘—每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（或二氧化碳）的绝对涌出量，m³/min；
K掘通—瓦斯涌出不均衡通风系数。
根据各掘进工作面具体参数，其需风量计算结果见表3-7-2
工作面名称
巷道类型
绝对涌出量Q掘（m³/min）
不均衡系数
K掘通
Q掘
（m³/min）
CH4
CO2
1220运巷
煤巷
0.72
0.13
1.4
101
1220回巷
煤巷
0.72
0.10
1.4
101
2）按掘进工作面同时作业人数计算
Q掘＞4N
式中：
Q掘—每个掘进工作面需要风量，m³/min；
4—每人供风≮4m³/min；
N—工作面最多人数。
根据矿井各掘进工作面实际参数，其需风量计算见表3-7-3。
按掘进工作面同时作业人数计算掘进工作面需风量表3-7-3
工作面名称
每人需风量（m³/min）
人数（个）
Q掘（m³/min）
1220运巷
≮4
20
80
1220回巷
≮4
20
80
3）按掘进工作面炸药消耗量计算
Q掘＞25A（m³/min）
式中：
Q掘—每个掘进工作面需要风量，m³/min；
25—每㎏炸药供风≮25m³/min（硝酸铵炸药）
A—一次爆破炸药最大用量，㎏。
根据矿井各掘进工作面实际参数，其需风量计算见表3-7-4
炮掘工作面按炸药消耗量计算需风量表3-7-4
工作面名称
1㎏炸药需风量（m³/min）
炸药最大用量（㎏）
Q掘（m³/min）
1220运顺
≮25
7.65
191
1220回顺
≮25
7.65
191
4）按局部通风机实际吸风量计算
煤、岩巷掘进工作面的需要风量计算按以下公式进行：
煤巷：
Q掘=Q扇·Ii+60×0.25S
岩巷：
Q掘=Q扇·Ii+60×0.15S
式中：
Q掘—每个掘进工作面需要风量，m³/min；
Q扇—每个掘进工作面局部通风机实际吸收风量，m³/min；
Ii—掘进工作面同时通风的局部通风机台数，台；
S—掘进巷道断面积，㎡。
根据矿井各掘进工作面实际参数，其需风量计算见表3-7-5.
掘进工作面按局扇吸风量计算需风量表3-7-5
掘进工作面名称
局部通风机
掘进巷道
Q掘
（m³/min）
型号
台数Ii
吸风量（m³/min）
类型
断面积S（㎡）
1220运巷
FBDN05.6
1
360
煤巷
8.58
489
1220回巷
FBDN05.6
1
360
煤巷
8.06
481
根据各项以上计算结果，各掘进工作面实际需风量取值见表3-7-6
掘进工作面实际需风量表3-7-6
掘进工作面名称
掘进巷道
60×0.25S掘（m³/min）
实际需风量Q掘（m³/min）
60×0.15S掘（m³/min）
类型
断面积S掘（㎡）
1220运巷
煤巷
8.58
129
489
2059
1220回巷
煤巷
8.06
121
481
1939
合计
970m³/min
5）按风速进行计算
按风速进行计算，其公式为：
煤巷：
Q煤掘＞60×0.25S掘（m³/min）
岩巷：
Q岩掘＞60×0.15S掘（m³/min）
式中：
Q掘—每个掘进工作面需要风量，m³/min；
S掘—掘进工作面断面积，㎡。
根据矿井提供的各掘进工作面实际参数，掘进工作面风速验算结果见表3-8-6
根据以上验算结果，各个掘进工作面所需要风量取值合理。
∑Q掘=970（m³/min）
⑷井下硐室需要风量
井下硐室需要风量，应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硐2+Q硐3+…+Q硐n（m³/min）
式中：
∑Q硐—所有独立通风硐室需要风量总合，m³/min；
Q硐n—不同独立供风硐室需要风量，m³/min。
矿井井下独立通风的硐室及其配风量见表3-7-7.
独立通风硐室及其配风量表3-7-7
地点
Q硐n（m³/min）
地点
Q硐n（m³/min）
240火药库
150
2.3#煤变电所
130
280m³/min
则井下独立通风的硐室需要的总风量为：
∑Q硐=280（m³/min）
⑹井下其它巷道需要风量
井下其它巷道吸风量按∑Q采、∑Q备、∑Q掘、∑Q硐四项总风量之和的5%选取。
即：
∑Q其它=（∑Q采+∑Q备+∑Q掘+∑Q硐）×5%（m³/min）
=（630+315+970+280）×5%（m³/min）
=110（m³/min）
根据以上计算结果，矿井需要风量为：
Q矿≥（∑Q采+∑Q备+∑Q掘+∑Q硐+∑Q其他）·K
=（630+315+970+280+110）×1.2（m³/min）
=2766（m³/min）
式中：
K—矿井通风需要系数，高瓦斯矿井、独立通风采掘工作面数量为3个，小于12个，抽出式通风方式，取1.2。
根据矿井井下布置一个倾斜长壁高档普采工作面，一个备用高档普采工作面，两个炮掘工作面（煤巷）、两个独立通风硐室以及其它用风地点的需风量来计算矿井所需总风量为2766m³/min，小于沟南
主斜井、沟内副斜井的实际进风量3645m³/min和矿井有效风量3400m³/min，满足矿井安全生产所需要风量。
2、矿井通风能力计算
矿井通风能力核定有总体核算法和由里向外核算法计算，因矿井产量在30万t/a以上，因此采用由里向外核算法来计算矿井通风能力。
矿井通风能力：
A=∑A采i＋∑A掘I
=10-4·L·h·r·b·N·n·c·a＋∑A掘I
=32.47＋2.95
=35.42（万t/a）
式中：
Ac—采煤工作面平均生产能力，万t/a；
L—采煤工作面平均长度，130m；
h采—采煤工作面平均采高，取1.6m；
r—原煤的容重，1.37t/m³；
b—采煤工作面平均日推进度，根据1310采煤工作面作业规程，循环进度为1.2m，日循环个数取4个，b=1.2×4=4.8m/d；
n—年工作日数，300d；
N—正规循环作业系数，85%；
c1—采煤工作面割煤回采率，95%；
c2—采煤工作面放顶煤回采率，81%；
a—单一采煤工作面平均个数，0.98个；
∑A掘I—掘进工作面年产量，取回采工作面煤量的10%，即2.95万t/a。
3、矿井通风能力验证
矿井主通风机2011年4月22日通过陕西煤矿安全装备检测中心检测合格。
矿井计算需要风量为2766m³/min，根据矿井2013年12月7日实际测定的测风月报表，矿井总进风量为3645m³/min，其中：
沟南主斜井2760m³/min，沟内副斜井885m³/min，矿井总回风量为3700m³/min，主要通风机排风量为3845m³/min，矿井有效风量为3300m³/min，有效风量率为90.2%，矿井负压为1470Pa，矿井等积孔为1.15㎡。
主扇风机实际运行工况点处在安全稳定、可靠、合理的范围内。
矿井反风采用主要通风机反转方式进行反风，反风率＞40%符合规定。
矿井反风设施齐全，反风操作简单，装置灵敏可靠，反风率达到要求，有效地提高了矿井抗灾能力。
⑵矿井通风网络验证
矿井通风网络符合《煤矿安全规程》规定，采掘工作面通风系统完善，合理，不存在不符合有关规定的串联通风，扩散通风，采空区等通风地点。
矿井在生产过程中，及时调整矿井通风系统的同时，对井下通风设施包括密闭，风门等进行全面检查和修复，从而达到良好的通风效果，使得通风系统更加稳定，合理，可靠，2011年4月22日陕西煤矿安全装备检测中心，对矿井的通风阻力进行了测定，测定结果是；矿井总风量3640m³/min，矿井通风阻力为1450.8Pa，等积孔为1.89㎡。
说明矿井通风比较容易，即通风网络通过风流的能力较强，通风网络中的通风阻力分配合理且与风量相匹配。
因此，通风网络能力能够满足生产的需要。
（3）利用用风地点有效风量进行验证
矿井计算总需风量为2766m³/min，根据矿方2013年12月7日实际测定的测风月报表，矿井总有效风量为3400m³/min，采掘面实际测到的风量，大于采掘面所需要风量；矿井其他用风点的有效风量能够满足要求，井巷中的风流速度、温度符合《煤矿安全规程》的有关规定，各相关地点的数据验证情况见矿井用风地点有效风量验证表3-7-8。
矿井用风地点有效风量验证表表3-7-8
序
号
名称
地点
风量（m³/min）
风流速度（m/s）
温度（℃）
需要
风量
实测
风量
是否满
足要求
规程
规定
实际
测定
是否符
合要求
规程
规定
实际
测定
是否符
合要求
1
矿井
总进
总回
沟南主斜井
2750
是
8
3.84
是
≤26
16
是
沟内副斜井
905
是
8
1.85
是
≤26
16
是
副暗斜井
2690
是
8
5.27
是
≤26
16
是
390北大巷
980
是
8
1.85
是
≤26
12
是
11#煤皮带石门
784
是
8
1.55
是
≤26
12
是
2.3#煤皮带石门
1960
是
8
2.50
是
≤26
17
是
皮带集中北巷
840
是
8
2.25
是
≤26
19
是
皮带集中南巷
2174
是
8
4.53
是
≤26
19
是
11#煤皮下
3450
是
8
6.40
是
≤26
19
是
2.3#总回风巷
2800
是
8
5.56
是
≤26
19
是
杏树沟回风斜井
3700
是
12
11.83
是
≤26
19
是
2
采煤
工作面
1310进顺
658
是
0.25～4
1.28
是
≤26
19
是
1310工作面
630
658
是
0.25～4
1.85
是
≤26
19
是
1310回顺
658
是
0.25～4
1.36
是
≤26
19
是
1217备用工作面
315
322
是
0.25～4
1.33
是
≤26
18
是
3
掘进
工作面
1220运巷
489
540
是
0.25～4
0.95
是
≤26
19
是
1220回巷
481
525
是
0.25～4
1.08
是
≤26
18
是
4
机电
硐室
240火药库
150
168
是
是
≤30
18
是
2.3#煤变电所
130
150
是
是
≤30
18
是
5
其他
地点
⑷利用稀释瓦斯能力进行验证
根据陕西省煤炭生产安全监督管理局以陕煤局发［2012］270号文批复的2012～2013年全省煤矿瓦斯鉴定结果，矿井瓦斯绝对涌出量6.88m³/min，相对瓦斯涌出量9.91m³/t，相对二氧化碳涌出量5.01m³/t，为高瓦斯矿井。
矿井瓦斯涌出量情况见表3-7-9。
采煤工作面、掘进工作面瓦斯涌出量表表3-7-9
瓦斯涌出量
（m³/min）
《煤矿安全规程》第一百四十五条
建立抽放瓦斯系统的规定指标
矿井实际情况
备注
矿井绝对瓦斯涌出量
15（＜0.4Mt/a）
7.30（0.3Mt/a）
2010年瓦斯鉴定结果
采煤面绝对瓦斯涌出量
＞5.0
4.2
陕星煤司字
［2011］33号文提供数据
掘进面瓦斯绝对涌出量
＞3.0
0.72
陕星煤司字
［2011］33号文提供数据
矿井及采、掘工作面瓦斯绝对涌出量均低于《煤矿安全规程》第一百四十五条有关建立瓦斯抽放系统的规定指标，无需建立瓦斯抽放系统。
矿井目前采用风排、监测监控相结合的综合瓦斯防治系统。
根据《煤矿安全规程》的有关规定，并结合开采实践瓦斯管理经验，矿井制定了严格的瓦斯管理制度，对瓦斯隐患能够早发现，早治理。
在正常通风情况下，工作面、回风巷瓦斯含量没有出现瓦斯超限和瓦斯积聚现象，具体验证见表3-7-10。
矿井稀释瓦斯能力验证表表3-7-10
序号
地点
规程规定
实际测定
是否满足要求
1
沟南主斜井
0
是
2
沟内副斜井
0
是
3
副暗斜井
0
是
4
390北大巷
0
是
5
11#煤皮带石门
0.01
是
6
2.3#煤皮带石门
0.01
是
7
皮带集中北巷
0.01
是
8
皮带集中南巷
0.02
是
9
11#煤回风下山
0.18
是
10
2.3#煤总回风巷
0.24
是
11
杏树沟回风斜井
0.24
是
12
1310进顺
0.01
是
13
1310工作面
＜1.00%
0.30
是
14
1310回顺
＜1.00%
0.31
是
15
1217备用工作面
＜1.00%
0.07
是
16
1220运顺
＜1.00%
0.13
是
17
1220回顺
＜1.00%
0.15
是
18
240火药库
0.00
是
19
2.3#煤变电所
0.01
是
矿井安装了KJ66N安全监控系统，矿井所有地点的瓦斯浓度均不超限。
矿井稀释排放瓦斯的能力可以满足安全生产的需要。
⑸抽采达标能力验证
矿井各煤层原始瓦斯资料见表3-7-11。
煤层原始瓦斯含量及压力表3-7-11
煤层
煤层原始瓦斯数据
《煤矿瓦斯抽采基本指标》抽采达标指标
备注
含量
（m³/t）
压力
（MPa）
回采前煤层
可解析瓦斯含量（m³/t）
回采前煤层
瓦斯压力（MPa）
2号
1.48～3.8
0.1982
＜8.0（工作面日产量＜1000t）
＜0.74
目前回采煤层
日产量909t
3号
0.9～4.7
0.2354
＜8.0（工作面日产量＜1000t）
＜0.74
11号
4.0～9.0
0.2649
＜8.0（工作面日产量＜1000t）
＜0.74
计划后期回采
根据AQ1026-2006《煤矿瓦斯抽采基本指标》中相关规定，目前生产工作面和接续工作面回采前煤层原始瓦斯含量、瓦斯压力均低于规定的抽采达标指标，因此矿井未进行瓦斯抽放。
但由于计划后期回采的11号煤层瓦斯含量大于《煤矿瓦斯抽采基本指标》规定的指标，矿井目前正在筹建地面瓦斯抽放系统，为后期安全开采11号煤层提供必要的条件。
4、确定矿井通风系统核定生产能力
矿井属高瓦斯矿井，通风系统完整、可靠，采掘工作面均实现了独立通风，没有不符合规定的串联通风、扩散通风和采空区通风，因此，没有《煤矿通风能力核定办法（试行）》规定标准中所规定的扣减通风能力项目，各相关地点瓦斯检测结果低于《煤矿安全规程》的有关规定。
经过以上计算和能力验证，矿井主要通风机实际运行工况点处于安全、稳定、合理、可靠地范围；矿井通风阻力与主要通风机动力、性能相匹配，能够满足安全生产实际需要；矿井各用风地点及盘区有效风量均能够满足安全生产实际要求；各相关地点瓦斯检测结果均符合《煤矿安全规程》的有关规定；井巷中风速、温度等均符合《煤矿安全规程》规定。
核定矿井通风能力为30万t/a。
见附表核井11-1表、核井11-2表、核井11-3表。
三、问题及建议
1、矿井为高瓦斯矿井，虽然根据目前矿井及采掘工作面绝对瓦斯涌出量小于《煤矿安全规程》的建立瓦斯抽放系统的规定指标，回采煤层原始瓦斯含量及压力数据低于《煤矿瓦斯抽采基本指标》有关规定，无需建立瓦斯抽放系统。
但随着生产托进，矿井应根据计划，尽快建成瓦斯抽放系统，以保证矿井后期开采11号煤层时安全生产。
2、矿井通风系统必须本着“降低通风阻力、优化通风系统、简化通风网络、确保风流稳定、风速适中、风量满足”的原则进行管理，优先考虑通风系统的合理性和稳定性；矿井盘区、工作面生产计划、衔接安排必须充分考虑“一通三防”工作。
3、矿井所有通风设施（风门、风桥、密闭等）构筑质量必须合格，通风设施设置必须满足通风安全的需要。
4、矿井应进一步完善各用风地点的风量分配计划，以便使主要通风机的实际运行工况点能够较好地处于安全、稳定、合理、可靠的范围之内。
第九节给水及消防洒水系统
供水水源
1、生活供水水源
生活供水水源来源于韩城矿务局马矿生活中心井下潜水泵，水源各项指标符合《生活用水水质标准》要求。
主要供给为沟南沟里家属、沟南食堂、浴室、办公楼、锅炉房做为生活、冲洗及绿化使用。
2、生产供水水源
矿井供水来源于生活中心井下潜水泵，，生产用水水池容300m³,作为本矿井的生产用水。
供水系统
生活供水蓄水池容积300m³，数量4个，其中生活水池1个，生产用水池2个，消防洒水及绿化水池1个，均为钢筋混凝土矩形水池。
生活供水泵设在沟里生活用水水源井内。
供水泵2台，1台运行1台备
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