4105运输顺槽掘进工作面和4105回风顺槽掘进工作面局部通风设计.docx

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4105运输顺槽掘进工作面和4105回风顺槽掘进工作面局部通风设计

4105运输顺槽掘进工作面和

4105回风顺槽掘进工作面局部通风设计

一、概况

4105工作面布置在4-1号煤层中，本煤层为低瓦斯煤层，煤尘具有爆炸性。

综掘队将要掘进4105运输顺槽掘进工作面和4105回风顺槽掘进工作面，为了保证掘进期间安全生产，编制通风设计如下：

二、巷道布置

1、巷道断面规格：

4105运输顺槽掘进工作面为矩形断面，巷道规格：

巷（净）宽4.86m、高3.1m，断面积为15.06m2。

根据生产技术科提供的设计，4105运输顺槽掘进设计长度为：

353m，4105回风顺槽掘进工作面为矩形断面，巷道规格：

巷（净）宽4.66m、高3.1m，断面积为14.44m2。

根据生产技术科提供的设计，4105回风顺槽掘进设计长度为：

431m，切眼设计长度为：

150m。

2、施工顺序：

施工方向为：

原4102运输顺槽至4105回风联巷至辅运巷至4105回风顺槽；辅运巷至4105运输顺槽至4105工作面切眼。

三、系统风量分配及设备选型

（一）、依据：

1、瓦斯：

掘进工作面风流和回风流中瓦斯浓度＜1.0%（二氧化碳浓度＜1.5%）。

2、温度：

掘进工作面≤26℃。

3、风速：

掘进中的煤巷0.25m/s≤V≤4m/s。

4、无循环风：

供给局部通风机的全风压风量必须大于该风机的吸风量。

5、计算依据：

AQ1056—2008煤矿通风能力核定标准。

（二）、通风方式

该掘进工作面采用压入式通风，局部通风机型号为FBD-NO6.3/2×22kw。

最远供风距离为1054米。

（三）、需风量计算

A、4105运输顺槽掘进工作面需要风量计算

掘进工作面需要风量，应按瓦斯、二氧化碳绝对涌出量和爆破后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Q掘的最大值作为该掘进工作面需要风量。

1、按照绝对瓦斯涌出量计算：

Q掘＝100×q掘×K掘通　　　　（m3/min）

＝100×0.17×1.5

＝25.5（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绝对瓦斯涌出量，m3/min；（取0.17）

K掘通——瓦斯涌出不均衡通风系数。

（正常生产条件下，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日绝对瓦斯涌出量的比值）；（取1.5）

100——掘进工作面回风流中瓦斯浓度不超过1%所换算的常数。

2、按CO2涌出量计算：

Q掘＝67×q掘×K掘通　　（m3/min）

＝67×0.26×2

＝34.84（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二氧化碳绝对涌出量，m3/min；（取0.26）

K掘通——瓦斯涌出不均衡通风系数。

（正常生产条件下，日最大二氧化碳绝对涌出量与月平均日二氧化碳绝对涌出量的比值）；（取2.0）

67——掘进工作面回风流中二氧化碳浓度不超过1.5%所换算的常数。

3、按综掘工作面同时工作的最多人数计算：

Q=4N

式中：

Q--综掘工作面所需要的风量

N--综掘工作面同时工作的最多人数

即：

Q=4×20=80m3/min

4、按巷道断面计算：

（1）Q=60×V安×S小

式中：

V安--局部通风机吸入口至局部通风机供风井巷回风口之间的风速，m/s。

岩巷取≥0.15m/s、煤巷和半煤巷取≥0.25m/s；

S小--局部通风机吸入口至局部通风机供风井巷回风口之间的巷道断面，m2。

即：

Q=60×0.25×15.06=225.9m3/min

（2）Q全=60×V安×S大

式中：

V安--局部通风机吸入口至局部通风机供风井巷回风口之间的风速，m/s。

岩巷取≥0.15m/s、煤巷和半煤巷取≥0.25m/s；

5、按局部通风机实际吸风量计算

Q=Q局Ikf

式中：

Q--综掘工作面所需要的风量（m3/min）

Q局--综掘工作面局部通风机的额定风量（320-590m3/min）

I--综掘工作面同时运转的局部通风机台数，（台）

kf--为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般取1.2-1.3，进风巷中无瓦斯涌出时取1.2，有瓦斯涌出时取1.3。

即：

Qmin=320×1×1.2=384m3/min。

Qmax=590×1×1.2=708m3/min。

Q应大于或等于掘进工作面实际需要风量与风筒实际漏风量之和，需实测而定。

我矿使用FBD-No6.3/2×22KW对旋式轴流式局部通风机，选用直径800mm的胶质柔性风筒，不得和其他规格的风筒混用。

风机吸风量为320－590m3/min，风压为760-5900Pa，局部通风机所安放的巷道中的风量除了要保证局部通风机的实际吸风量外还要保证局部通风机吸风口至综掘工作面回风巷道口之间的最低风速为0.25m/s。

6、按风速进行验算

根据《煤矿安全规程》第138条规定，掘进中的煤巷最低风速为0.25m/s，最高风速为4m/s。

按最低风速要求的工作面最小风量为

Qx=60VxS全=60×0.25×15.06=225.9m3/min。

按最高风速要求的工作面最大风量为

Qd=60VdS=60×4×15.06=3614.4m3/min。

7、局部通风机工作风量计算（取最远的通风距离1054ｍ）

Q扇=Q×pm3/min

式中：

p——局部通风机供风巷道风筒漏风系数，柔性风筒应按下式计算

p=1/（1-nL接）=1/（1-100×0.002）=1.25

n——风筒接头数；

L接——一个接头漏风率，L接=0.002

Q扇=Q×p=225.9×1.25=282.4m3/min

表5-1风机技术特征表

型号

功率

kW

额定转速

r/min

全风压

Pa

吸风量

m3/min

FBD-No6.3/2×22KW

2×22KW

2900

760-5900

320-590

因25.5+34.84+80＝140.34m3/min＜最低风速时的最小风量=225.9m3/min＜局部通风机工作风量282.4m3/min＜最大风速时的风量3614.4m3/min，经过以上验算和风机特征，4105运输顺槽掘进工作面使用该风机可以保证风筒出风口风量达到为225.9m3/min以上，局部通风机工作风量达到282.4m3/min以上，就能满足掘进工作面需风量。

FBD-No6.3/2×22KW对旋式轴流式局部通风机，采用直径800mm的柔性胶质风筒，即可满足通风要求，开窝掘进时风机安装在原4102运输顺槽口处巷道中，4105运输顺槽安装风机位置处巷道风量大于500m3/min就能够满足风机实测吸风量要求。

B、4105回风顺槽掘进工作面需要风量计算

掘进工作面需要风量，应按瓦斯、二氧化碳绝对涌出量和爆破后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Q掘的最大值作为该掘进工作面需要风量。

1、按照绝对瓦斯涌出量计算：

Q掘＝100×q掘×K掘通　　　　（m3/min）

＝100×0.17×1.5

＝25.5（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绝对瓦斯涌出量，m3/min；（取0.17）

K掘通——瓦斯涌出不均衡通风系数。

（正常生产条件下，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日绝对瓦斯涌出量的比值）；（取1.5）

100——掘进工作面回风流中瓦斯浓度不超过1%所换算的常数。

2、按CO2涌出量计算：

Q掘＝67×q掘×K掘通　　（m3/min）

＝67×0.26×2

＝34.84（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二氧化碳绝对涌出量，m3/min；（取0.26）

K掘通——瓦斯涌出不均衡通风系数。

（正常生产条件下，日最大二氧化碳绝对涌出量与月平均日二氧化碳绝对涌出量的比值）；（取2.0）

67——掘进工作面回风流中二氧化碳浓度不超过1.5%所换算的常数。

3、按综掘工作面同时工作的最多人数计算：

Q=4N

式中：

Q--综掘工作面所需要的风量

N--综掘工作面同时工作的最多人数

即：

Q=4×20=80m3/min

4、按巷道断面计算：

（1）Q=60×V安×S小

式中：

V安--局部通风机吸入口至局部通风机供风井巷回风口之间的风速，m/s。

岩巷取≥0.15m/s、煤巷和半煤巷取≥0.25m/s；

S小--局部通风机吸入口至局部通风机供风井巷回风口之间的巷道断面，m2。

即：

Q=60×0.25×14.44=216.6m3/min

（2）Q全=60×V安×S大

式中：

V安--局部通风机吸入口至局部通风机供风井巷回风口之间的风速，m/s。

岩巷取≥0.15m/s、煤巷和半煤巷取≥0.25m/s；

5、按局部通风机实际吸风量计算

Q=Q局Ikf

式中：

Q--综掘工作面所需要的风量（m3/min）

Q局--综掘工作面局部通风机的额定风量（320-590m3/min）

I--综掘工作面同时运转的局部通风机台数，（台）

kf--为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般取1.2-1.3，进风巷中无瓦斯涌出时取1.2，有瓦斯涌出时取1.3。

即：

Qmin=320×1×1.2=384m3/min。

Qmax=590×1×1.2=708m3/min。

Q应大于或等于掘进工作面实际需要风量与风筒实际漏风量之和，需实测而定。

我矿使用FBD-No6.3/2×22KW对旋式轴流式局部通风机，选用直径800mm的胶质柔性风筒，不得和其他规格的风筒混用。

风机吸风量为320－590m3/min，风压为760-5900Pa，局部通风机所安放的巷道中的风量除了要保证局部通风机的实际吸风量外还要保证局部通风机吸风口至综掘工作面回风巷道口之间的最低风速为0.25m/s。

6、按风速进行验算

根据《煤矿安全规程》第138条规定，掘进中的煤巷最低风速为0.25m/s，最高风速为4m/s。

按最低风速要求的工作面最小风量为

Qx=60VxS全=60×0.25×14.44=216.6m3/min。

按最高风速要求的工作面最大风量为

Qd=60VdS=60×4×14.44=3465.6m3/min。

7、局部通风机工作风量计算（取最远的通风距离1054ｍ）

Q扇=Q×pm3/min

式中：

p——局部通风机供风巷道风筒漏风系数，柔性风筒应按下式计算

p=1/（1-nL接）=1/（1-100×0.002）=1.25

n——风筒接头数；

L接——一个接头漏风率，L接=0.002

Q扇=Q×p=216.6×1.25=270.7m3/min

表5-1风机技术特征表

型号

功率

kW

额定转速

r/min

全风压

Pa

吸风量

m3/min

FBD-No6.3/2×22KW

2×22KW

2900

760-5900

320-590

因25.5+34.84+80＝140.34m3/min＜最低风速时的最小风量216.6m3/min＜局部通风机工作风量270.7m3/min＜最大风速时的风量3465.6m3/min，经过以上验算和风机特征，4105回风顺槽掘进工作面使用该风机可以保证风筒出风口风量达到为216.6m3/min以上，局部通风机工作风量达到270.7m3/min以上，就能满足掘进工作面需风量。

FBD-No6.3/2×22KW对旋式轴流式局部通风机，采用直径800mm的柔性胶质风筒，即可满足通风要求，开窝掘进时风机安装在原4102运输顺槽口处巷道中，4105回风顺槽安装风机位置处巷道风量大于500m3/min就能够满足风机实测吸风量要求。

局部通风机由指定人员负责管理；正常工作的局部通风机必须采用三专（专用开关、专用电缆、专用变压器）供电,备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源,当正常工作的局部通风机故障时,备用局部通风机能自动启动,保持掘进工作面正常通风；必须采用抗静电、阻燃风筒；正常工作和备用局部通风机均失电停止运转后,当电源恢复时,正常工作的局部通风机和备用局部通风机均不得自行启动,必须人工开启局部通风机；使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁和甲烷电闭锁，保证当正常工作的局部通风机停止运转或者停风后能切断停风区内全部非本质安全型电气设备的电源。

正常工作的局部通风机故障,切换到备用局部通风机工作时,该局部通风机通风范围内应当停止工作,排除故障;待故障被排除,恢复到正常工作的局部通风后方可恢复工作。

使用２台局部通风机同时供风的,２台局部通风机都必须同时实现风电闭锁和甲烷电闭锁。

每15天至少进行一次风电闭锁和甲烷电闭锁试验,每天应当进行一次正常工作的局部通风机与备用局部通风机自动切换试验,试验期间不得影响局部通风,试验记录要存档备查。

4105切眼贯通后，4105工作面形成自然通风系统，二次扩刷时利用全风压通风。

（四）、设备选型

hft—压入式局部通风机全风压，Pa；

Rp＝6.5α×L/（d5）+（n×ζj0+∑ζbei＋ζin）×［ρ/（2s2）］…………

（2）

=2159.3pa

α—风筒摩擦阻力系数（无实测资料时可参用表1），N.S2/m4；

L—风筒长度，m；

d—风筒直径，m；

ρ—空气密度，kg/m3；

s—风筒断面积，m2；

n—风筒接头个数；

ζj0—风筒接头局部阻力系数（参用表1）；

ζbei—风筒拐弯局部阻力系数（参用表2）；

ζin—风筒入口局部阻力系数，

当入口处完全修圆时，取ζin＝0.1；

不加修圆的直角入口时，取ζin＝0.5～0.6。

表1胶质风筒α、ζj0选用范围参考表

风筒直径（mm）

摩擦阻力系数α

（N.S2/m4）

百米风阻值R

（Ns2•m-8）

接头局部阻力系数ζj0

备注

300

0.0053

1412

0.15

接头为插接、反边接头

400

0.0049

314

500

0.0045

94

0.15～0.13

600

0.0041

34

700

0.0038

14.7

0.13～0.09

800

0.0032

6.5

1000

0.0029

2.0

表2胶质风筒拐弯局部阻力系数参考表

拐弯角度

20°

40°

60°

80°

90°

100°

ζbei

0.18

0.4

0.62

1.0

1.25

1.55

部分局部通风机选型表

型号

功率（KW）

级数

Q扇（m3/min）

风压Pa

备注

FBD4.5/2×5.5

2×5.5

2

200-140

500-2800

此表参数为二级通风机的参数，

FBD5/2×7.5

2×7.5

2

240-180

700-3200

FBD5.6/2×11

2×11

2

350-240

800-3700

FBD6.0/2×22

2×22

2

500-380

1600-5000

FBD6.3/2×30

2×30

2

640-400

1100-5560

FBD7.5/2×55

2×55

2

900-600

3000-5800

综上所述确定选用FBD6.3/2×22KW局部通风机，根据以上风机选型，掘进巷道选用直径为800mm的抗阻燃柔性风筒。