矿井通风能力核定报告.docx
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矿井通风能力核定报告
省淳化县安子洼二号井
矿井通风能力核定报告
批准：
审核：
编写：
2017年11月
第一部分矿井概况
第二部分矿井需要风量计算
第三部分矿井通风能力计算
第四部分矿井通风能力验证
第五部分矿井通风能力核定结果
第六部分问题与建议
附件1、矿井主要通风机性能测定报告
附件2、矿井通风阻力测定报告
附件3、矿井网络解算分析结果
附件4、矿井稀释瓦斯能力情况
附件5、矿井通风系统示意图
附件6、参加矿井通风能力核定人员
附件7、生产统计部门出据的采掘面平均日推进度依据和证明材料
附件8、网络解算结果和新增采掘瓦斯预测容
第一部分矿井概况
一、矿井概述：
淳化安子洼煤矿二号井位于省市淳化县县城北部安子洼河乡行政区域，该矿区有公路达各县城，本矿至县城有柏油主干路27公里，至103公里，至133公里，另有简易公路通达淳化县城和旬邑，交通方便。
淳化安子洼煤矿二号井机械化改造于2014年3月份开工建设，设计规模0.45万吨/年，矿区面积3.0574k㎡，可采储量320.2万吨，服务年限5.5年。
矿井开拓方式为单水平开拓，主、风井为斜井，副井为立井。
井田可采煤层共1层，为侏罗系组4-2号煤，煤层倾角3～5°，其中4-2号煤为矿井主采煤层，4-2上煤平均厚度2.2m，4-2下煤层平均厚度2.3m，煤层赋存稳定，煤质优良，属长焰煤和不粘煤。
可采井田共划分为1个采区，目前开采位于井底附近的一采区，矿井采用“一井一面”生产模式，采用走向长壁综采一次采全高回采工艺，全部垮落法管理顶板。
二、通风系统：
1、通风系统
东安子洼二号井通风系统是主斜井、副立井进风，回风斜井回风的中央并列式通风。
主扇的工作方法均为机械抽出式，矿井需风1600量3/min，实际总进风量为1840m3/min，总回风量为1980m3/min，主扇排风量2140m3/min，有效风量1926m3/min，有效风量率为90％。
表4.8-1矿井各井筒特征及风量表
井筒名称
断面积（㎡）
风量（m3/min）
备注
主斜井
5.3
958
进风井
副立井
5.3
824
进风井
回风斜井
5
1980
回风井
4211采区、4212运顺新鲜风流主要由副立井、主斜井分别经东翼轨道大巷、东翼皮带大巷进入工作面，经回风大巷排至地面。
各采区进、回风量见表4.8-2。
表4.8-2各采区进、回风量表
采区名称
进风量（m3/min）
回风量（m3/min）
4211采区
957
1032
4212运输
468
522
2、主要通风机情况
安子洼二号井主通风机是安瑞节能风机生产的轴流式风机，型号为FBCDZ－6－No1.6，电机额定功率为2×75kw，叶片角度6°，一台运转，一台备用，该主通风机设计风22-52m3/s（单位改为m3/min）。
主通风机实际排风量2140m3/min，负压1600Pa，外部漏风率5.0％，等积孔1.08m2。
3、局部通风机情况
安子洼二号井井下巷道掘进使用局部通风机型号及技术特征见下表4.8-3。
4.8-3局部通风机型号及技术特征表
型号
风量（m3/min）
全压Pa
功率kW
额定电压V
FBDNo6.3
330-580
1500-4000
2×30
660
FBDNo6.3
300-560
1500-4000
2×22
660
4、瓦斯等级、煤尘爆炸性和煤层自燃倾向性
据近三次省市矿山救护大队下发的瓦斯等级鉴定结果批复看，安子洼二号井均为瓦斯矿井。
详见表4.8-4。
4.8-4安子洼煤矿近三年瓦斯等级鉴定结果批复情况表
年度
井型
（万t/a）
瓦斯鉴定
二氧化碳鉴定
备注
绝对涌出量m3/min
相对涌出量m3/t
绝对涌出量m3/min
相对涌出量m3/t
2011
15
2.74
7.89
/
4.95
低
2014
15
1.49
3.72
4.79
瓦斯
2016
15
1.27
低
安子洼二号井2017年3月25日正式机械化改造，前几次瓦斯等级鉴定处于15万吨生产期间，本次核定瓦斯涌出量按批复中前三次中最大值的原则，因此本次核定取三年中的次大值2.74m3/min。
根据省煤矿安全装备检测中心的测试结果，42#煤吸氧量0.84cm3/g，火焰长度大于400mm，岩粉用量80%，具有爆炸危险性,煤层自燃倾向性为“I”级，自燃倾向性性质为容易自燃。
4、整个通风系统路线为：
矿井由主斜井、副立井进风，分两段进入4211综采工作面、
1、主斜井→东翼皮带运输→421盘区运输巷
副立井→东翼辅助运输大巷→421盘区辅助运输巷
由421盘区运输大巷、421盘区运输大巷进入4211采煤工作面、经局扇分别进入各个综掘工作面，最后经总回风巷进入回风斜井，排出地面。
5、各掘进工作面进、回风量：
名称
进风量
（m3/min）
回风量
（m3/min）
4211综采工作面
853
901
4212运输顺槽
309
334
4212回风顺槽
328
365
第二部分矿井需要风量计算
根据该矿井本年度生产井巷开拓，掘进计划方案及矿井现有通风设备和设施，并根据集团公司“一通三防”管理制度中“风量计算细则”进行计算，现有采煤面：
4211综采工作面、4212运输顺槽、4212回风顺槽，按照以风定面的原则计算：
本次核定矿井需风量计算按照《煤矿生产能力核定标准》计算。
（一）全矿井需风量计算
式中∑Q采——采煤工作面实际需风量的总和，m3/min；
∑Q掘——掘进工作面实际需风量的总和，m3/min；
∑Q硐——井下硐室实际需风量的总和，m3/min；
∑Q其他——矿井除了采、掘、硐室地点以外的其他井巷需风量的总和，m3/min；
K矿通——矿井通风系数，（矿井抽出式K矿通取1.15-1.20）。
（二）4211采煤工作面需风量计算
4211综采工作面需要风量根据气象条件、瓦斯涌出量、风速、工作面人数进行计算，最后取最大值为该工作面需要风量，具体计算过程如下：
1、采煤工作面按气象条件确定需要风量，其计算公式为：
Q采=Q基本×K采高×K采面长×K温=509（m3/min）
式中:
Q采——采煤工作面需要风量，m3/min；
Q基本——采煤工作面所需的基本风量，m3/min；
K采高——采煤工作面采高调整系数，取1.05（见表1）；
K采面长——采煤工作面倾斜长度调整系数，取1.1（见表2）；
K温——采煤工作面温度与对应风速调整系数，取1.05（见表3）。
Q基本=60×V采×S采×70%=60×1×7×70%=294（m3/min）
式中：
Q基本——采煤工作面所需的基本风量，m3/min；
V采——采煤工作面适宜风速，规程要求V采≥1m/s
S采=采煤工作面平均控顶距×工作面实际采高=7m2，采煤工作面平均控顶距=（3.8+3.2）/2=3.5m；工作面平均采高为2m
70%——采煤工作面有效断面积系数
表1
采高（m）
<2.0
2.0～2.5
≥2.5及放顶煤面
K采高
1
1.1
1.5
K采高——采煤工作面采高调整系数及放顶煤工作面系数
表2
采面长度（m）
80～150
150～200
＞200
K长
1
1.0～1.3
1.3～1.5
K长——采煤工作面长度调整系数
表3
采煤工作面空气温度
（℃）
采煤工作面风速
（m/s）
配风调整系数K温
＜20
1.0
1.00
20～23
1.0～1.5
1.00～1.10
23～26
1.5～1.8
1.10～1.25
26～28
1.8～2.5
1.25～1.4
28～30
2.5～3.0
1.4～1.6
K温——采煤工作面温度与对应风速调整系数
2）按瓦斯涌出量计算
根据《煤矿安全规程》规定，按采煤工作面回风流中瓦斯、二氧化碳浓度不超过1％的要求计算：
Q采=100×q采×k采=100×1.27×1.26=160m3/min
式中：
Q采——采煤工作面实际需要风量，m3/min；
q采——采煤工作面回风巷风流中瓦斯（或二氧化碳）日平均绝对涌出量（正常生产条件下，连续观测1个月，取月平均日瓦斯绝对涌出量），取1.27m3/min（2016年度瓦斯等级鉴定批复文件）；
k采——采煤工作面瓦斯涌出不均衡系数，取1.26。
（正常生产条件下，连续观测1个月，日最大瓦斯绝对涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值）。
100——采煤工作面回风流中瓦斯浓度不超过1%所换算的常数。
按二氧化碳或其它有害气体的绝对涌出量计算需要风量，根据《煤矿安全规程》规定，按采煤工作面回风流中不同有害气体的允许浓度并参照按瓦斯绝对涌出量的计算方法执行。
3）按二氧化碳涌出量计算
Q采＝67×q采×k
＝67×0.33×1.8
＝40m3/min
式中：
Q采－－采煤工作面回风巷风流中二氧化碳涌出量，m3/min；
k－－采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数，正常生产时连续观察1个月，日最大绝对二氧化碳涌出量和月平均二氧化碳涌出量的比值；
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。
4）按工作面工作人员数量验算
4211采煤工作面同时作业最多人数为300人
Q采≥4N
≥4×30
≥120m3/min
式中：
N－－采煤工作面同时作业最多人数，人；
4－－每人需风量，m3/min；
5）按风速进行验算
a）验算最小风量
Qmin≥60×0.25S
S=Lmax×h×70%
=4.8×1.2×70%
=4.03m2
Q≥60×0.25S
Qmin≥60m3/min
b）验算最大风量
Qmax≤60×4S
S=Lmin×h×70%
=4.2×1.2×70%
=3.5m2
Qmax≤60×4.0S
Qmax≤840m3/min
式中：
S－－采煤工作面最大控顶有效断面积，m2；
Lmax－－采煤工作面最大控顶距，4.8m；
h－－采煤工作面实际采高，1.2m；
S－－采煤工作面最小控顶有效断面积，m2；
Lmin－－采煤工作面最小控顶距，4.2m；
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；
根据以上计算,4211工作面实际需风量取最大值为542m3/min
（三）备用工作面的需风量计算
备用工作面应满足按瓦斯、二氧化碳、气温等规定计算的风量，且最少不得低于采煤工作面实际需风量的50%。
该矿有一个备用工作面：
4212工作面。
备用工作面按实际需风量最大的采煤工作面的一半来进行计算。
Q备=0.5Q采=0.5×542=271m3/min
因此4212掘进工作面需风量均按271m3/min计算。
（四）掘进工作面的需风量计算
该矿井需要进行风量计算的掘进工作面有2个综掘面为：
4212运输顺槽、4212回风顺槽计算过程及方法如下：
1、4212运输顺槽综掘工作面：
1）按照瓦斯涌出量计算
Q综掘＝100/0.8×q×k
＝100/0.8×0.65×2.0
＝163m3/min
式中：
q－－掘进工作面回风流中风排瓦斯量，m3/min；
k－－掘进工作面瓦斯涌出不均衡通风系数，取2.0；
100－－掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1%的换算系数。
2）按照二氧化碳涌出量计算
Q掘＝67×q×k
＝67×0.65×2.0
＝87.1m3/min，取87m3/min
式中：
q－－掘进工作面回风流中平均绝对二氧化碳涌出量，m3/min；
k－－掘进工作面二氧化碳涌出不均衡通风系数；
67－－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。
3）按人数进行计算
Q＝4N＝4×20=80m3/min
注:
N—掘进工作面同时工作的最多人数；Q—所需风量；
4）按风速进行计算
Vmin×S＜Q掘＜Vmax×S
式中：
Q掘－－掘进工作面正头风量，m3/min；
Vmin－－最低允许风速，煤巷和半煤岩巷时取15m/min,岩巷时取9m/min；
Vmax－－最高允许风速，240m/min；
S－－掘进巷道的净断面积，取8m2。
即：
15×8m3/min＜Q掘＜240×8m3/min
120m3/min＜Q掘＜1920m3/min
5）按局部通风机吸风量计算
Q局＝KQ掘＝1.2×163＝195.6m3/min
式中：
Q掘－－掘进面（正头）的需风量，m3/min；
K－－按掘进工作面漏风系数反算出的系数，取1.2。
综合以上计算，4212综掘面需风量取最大值为330m3/min。
根据上述方法进行计算，4212回顺运输顺槽综掘工作面实际需风量详见表4.8-5。
表4.8-5综掘面实际需风量及各项参数
工作面
q
m3/min
k
Q局
m3/min
Ii
台
N
人
Shf
m2
Qhf
m3/min
4212回风顺槽
0.06
2.0
210
1
20
8
330
（五）硐室实际需风量计算
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硐2+Q硐3+…+Q硐n
式中∑Q硐——所有独立通风硐室需要风量，m3/min；
Q硐1、Q硐2、Q硐3、…Q硐n——不同独立通风硐室需要风量，m3/min。
矿井井下不同硐室配风原则：
机电硐室需风量须保证机电硐室温度不超过30℃，其他硐室温度不超过26℃，并根据实际需要进行配风。
井下硐室需风量见表4.8-7
表4.8-7井下硐室需风量表
参数
硐室名称
t
（℃）
Q
（m3/min）
备注
中央变电所
21
90
中央水泵房
18
90
采区变电所
18
90
Q硐室=90+90+90=270m3/min
（六）矿井实际需风量计算
全矿井实际需风量：
=（542+660+270+0）×1.2m3/min=1766.4m3/min
按《省煤矿生产能力核定审查原则》要求，“按《煤矿能力核定标准》计算出的矿井总需风量，需要增加10%富余风量作为矿井总需风量的最终取值，以满足矿井产量波动的安全要求。
”
Q矿井=1766.4m3/min×1.1=1943m3/min
三、矿井通风能力计算
矿井实际供风量2140m3/min，大于矿井实际需风量1943m3/min，可布置1个采煤工作面、2个掘进工作面。
根据《煤矿生产能力核定标准》计算矿井通风能力公式如下：
式中p——矿井通风能力，万t/a；
p采i——第i个采煤工作面正常生产条件下的当年生产量，万t；
p掘j——第j个掘进工作面正常掘进条件下的年进尺换算成煤的产量，万t/a；
m1——采煤工作面的数量，个；
m2——掘进工作面的数量，个。
1.采煤工作面通风能力核定
4211采煤工作面通风能力计算：
A=330×10-4×l×h×r×b×N×c
=330×10-4×150×2.8×1.4×2.4×0.98×0.98
=44.7（万吨）
式中：
A：
4212工作面通风生产能力，万吨；
l：
回采工作面平均长度，150m；
h：
回采工作面平均采高，2.8m；
r：
平均容重，1.4t/m3；
b：
回采工作面正常生产平均日推进度，2.4m/d；
N：
正规循环作业系数，取0.98；
c：
回采工作面机采回采率，98%；
矿井采煤工作面通风能力为：
ΣAc=44.7（万吨）
附表：
1号煤层采煤工作面特征表
工作面平均长（m）
平均采高（m）
原煤视密度（t/m3）
回采率（%）
年工作日数（d）
150
2.7
1.4
98
330
正规作业循环系数（%）
工作面个数（个）
日推进度（m/d）
采煤方法
生产能力（万t/a）
98
1
2.4
综采
44.7
2.掘进工作面通风能力核定
4212掘进工作面通风能力计算：
A=330×10-4×S×r×b
=330×10-4×7.6×1.4×5
=1.75万t
A：
4212掘进工作面当年生产量，万吨；
S：
掘进工作面净断面积，7.6m2；
r：
平均容重，1.4t/m3；
b：
工作面正常生产平均日进尺，5m/d；
根据上述方法进行计算其他掘进工作面通风能力。
矿井掘进工作面通风能力为：
ΣAh=1.75+1.75=3.5万t
附表：
掘进工作面特征表
掘进面名称
巷道纯煤面积（m2）
原煤视密度（t/m3）
日进尺（m/d）
年工作日数（d）
生产能力（万t/a）
4212运输顺槽
7.6
1.4
5
330
1.75
4212回风顺槽
7.6
1.4
5
330
1.75
3.全矿井通风能力核定为：
P矿井=P采+P掘
P矿井=44.7+3.5=48.2
综上，根据由里向外核算法计算矿井通风系统生产能力为48.2万t/a。
四、矿井通风能力验证
1、矿井通风动力验证
安子洼二号井现有主斜井、副立井两个进风井，一个回风斜井。
回风斜井装备有FBCDZ-10-No16C型对旋轴流式变频主通风机2套，配套电机功率75kW×2，现运行频率43HZ，可以保证20%的富裕系数；运行效率72%，运行风叶角度6°，负压0.44KPa，排风量52m3/s。
目前安子洼二号井需要风量1766m3/min，实际总进风量为1980m3/min，有效风量1943m3/min，能够满足需风量要求。
矿井通风能力能满足安全生产用风需要。
2、矿井通风网络能力验证
矿井主通风机实际运行工况点为：
排风量2140m3/min，负压1700Pa；根据主通风机安全检测检验报告，风机6°角运行时，排风量2140m3/min，负压0.44kPa；根据矿井阻力测定报告，矿井主通风机排风量为36.7m3/s，通风总阻力698.85Pa。
根据以上数据我们发现，主通风机实际工况点与主通风机性能检测报告中数据以及通风阻力测定报告中数据基本吻合。
矿井通风系统总进风量36.5m3/min，总排风量36.7m3/min，风机负压为698.85Pa，等积孔为1.65m2。
这说明，矿井通风处于中等阻力，通风容易时期。
通风网络中的通风阻力分配合理且与风量相匹配（详见表4.8-7）。
表4.8-7矿井风量、通风阻力合理匹配表
主要通风机工作风量（m3/min）
≤1000
1000-
2000
2000-
3000
3000-
5000
5000-
10000
10000-20000
＞20000
通风系统阻力值（Pa）
≤500
≤1000
≤1500
≤2000
≤2500
≤2940
≤3940
3、矿井用风地点有效风量进行验证
2017年7月份矿井总进风量2140m3/min，矿井有效风量1984m3/min，需风量1766m3/min，矿井各用风地点有效风量满足要求，井巷中的风流速度、温度全部符合《煤矿安全规程》有关规定。
4.8-8矿井用风地点有效风量验证表
序号
名
称
地点
风量（m3/min）
风流速度（m/s）
温度（℃）
需
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
主斜井
1100
1030
是
3.21
是
≤4
副立井
900
854
是
2.02
是
≤12
回风
斜井
2140
1984
是
6.94
是
≤15
2
采
煤
工
作
面
︵含
备
采
面︶
4211采煤面
654
815
是
≥0.25
1.66
是
26
18
是
≤4
3
掘
进
工
作
面
4212运输顺槽
330
475
是
≥0.25
1.41
是
26
18
是
≤4
4212回风顺槽
330
466
是
≥0.25
1.54
是
26
18
是
≤4
4
中央变电所
90
120
是
是
30
22
是
中央水泵房
90
120
是
30
21
是
采区变电所
90
120
是
是
30
20
是
硐室
5
其
他
地
点
4、矿井稀释瓦斯能力验证
该矿井瓦斯相对涌出量为1.27m3/t，年产48.2瓦斯涌出量1.27×900000/330/1440=2.4m3/min，需要风排的瓦斯量即为1.27m3/min。
则此时矿井瓦斯浓度为1.27/2140×100％=0.05%，符合《煤矿安全规程》要求。
具体验证数据见下表：
4.8-9矿井稀释瓦斯能力情况统计表
序号
地点
规程规定（%）
实际监测（%）
是否满足要求
1
总回风
＜0.75
0.27
是
2
4211综采面
＜1.0
0.09
是
3
4212运输顺槽
＜1.0
0.02
是
4
4212回风顺槽
＜1.0
0.02
是
五、矿井通风能力核定结果
矿井属于低瓦斯矿井，矿井通风系统独立、完整、可靠，采掘工作面均实现了独立通风，无不合理的通风系统，也不存在串联通风、扩散通风、采空区通风的用风地点，不存在通风能力扣减的问题。
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、稳定的围之，但现有主通风机的效率比较低，风量接近风机最大风量。
因此，经分析计算验证，确定矿井的通风能力为48.2万t/a。
六、问题与建议
安子洼二号井此次通风能力核定严格按照《关于进行矿井通风能力核定的通知》进行核算，确定2017年安子洼二号井井的通风能力为48.2万t/a。
附件6、参加矿井通风能力核定人员表
参加矿井通风能力核定人员表
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