准南东煤矿矿井通风设计.docx
《准南东煤矿矿井通风设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《准南东煤矿矿井通风设计.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
准南东煤矿矿井通风设计
目录
第一章矿井基本概况-2-
第二章矿井通风系统-4-
第三章矿井总风量计算-5-
第四章矿井风量分配、风压及等积孔-11-
第五章通风设备及反风17
第六章供热风系统设计21
第七章矿井通风费用概算23
第八章矿井通风系统的合理性、可靠性和抗灾能力分析26
第一章矿井基本概况
一、交通位置
新疆乌苏市农七师红山煤矿位于乌苏市南东50km处，行政区划属乌苏市管辖。
红山煤矿位于东头道河子河中游西岸，四号井位于红山煤矿南西部的阿里德萨拉沟一带，四号井中心与煤矿矿部间为约4km长的简易砂石路面。
煤矿与312国道通过长46km的简易公路相连，自312国道向西26km可到奎屯市，向西46km可到乌苏市，向东37km可到沙湾县，外部交通条件较为便利。
二、气候情况
井田一带气候属中温带大陆性干旱气候。
气温变化于-29.1℃～32.4℃，年平均气温3.4℃～4.3℃；6～8月为夏季，其中7、8月间气温最高，年最高气温32.4℃；11月份至来年3月份为冬季，1月份气温最低，年最低气温-29.1℃。
年最大降雨量554.5mm，年平均蒸发量为1411.91mm。
最大降雪厚度0.3m。
6月和9月多雨，常有雹、雨交加，引发山洪，冰雹直径可达0.5～2cm。
9月底10月初开始降雪，次年3月底4月初消融。
最大冻土深度1～1.2m。
4～5月为多风期，风向西北，多为2～4级，最大可达七级。
三、井田面积
井田东西走向长2.619km，南北宽0.98km，面积2.5667km2；
四、井田内火区、小窑分布和开采情况
1、根据地质报告提供资料，井田范围内，阿德萨拉沟以东的A403露头及A1煤层全区露头发现有古火烧形成的烧变岩分布。
其中A403火烧区西界在ZK1—1孔西的阿德萨拉沟东侧，火烧深度从ZK1—1孔处的40m，向东到ZK2—1孔处的160m。
A1煤层全区火烧，平均垂深40m，局部地表未火烧，通过ZKJ01孔成果，该煤层局部火烧深度大于64.29m。
2、井田内开采情况：
井田内2009年3月开始9万t/a试生产。
现开采+1493水平煤仓以东走向为850米，倾斜方向为45米；西翼为第三采区准备巷道。
五、矿井开拓方式、开采深度、开采方法
1、矿井开拓方式：
斜井开拓，主斜井混合提升为斜井，采用箕斗运输、运料、行人（兼进风），风井为斜井（回风）。
2、开采深度：
矿井开采上下限标高为：
+1626m—+1400m，矿井现开采水平为：
+1520—+1493水平A404。
3、开采方法：
矿井采用正台阶小段高放顶煤炮采采煤法。
六、煤层层数、可采煤层层数、厚度、倾角
1、煤层层数、井田内煤层层数：
2层。
2、可采煤层层数、厚度、倾角：
现开采A404，平均厚度5.13m，倾角43°。
七、矿井瓦斯等级、煤层爆炸指数、煤层自然发火期和自然倾向性。
1、矿井瓦斯等级：
根据2009年度矿井瓦斯等级和二氧化碳鉴定结果表明：
瓦斯最大相对涌出量为0.889m3/t，二氧化碳最大绝对涌出量为1.358m3/min，瓦斯最大绝对涌出量为0.17m3/min，二氧化碳最大相对涌出量为7.1m3/t，本矿井为低瓦斯矿井。
2.煤尘爆炸指数：
根据煤尘爆炸鉴定结果，火焰长度690，具有爆炸性。
3、煤层：
煤层自燃发火期和自燃倾向性：
根据2009年煤炭科学研究所煤炭检测实验室检测报告结果为：
自燃倾向性等级为Ⅱ级，属自燃煤层。
八、矿井煤与瓦斯《二氧化碳》突出危险性，地温情况
1、煤与瓦斯（二氧化碳）突出危险性
根据矿井历年瓦斯记录，本矿井无煤与瓦斯《二氧化碳》突出的危险性。
2、地温情况
根据煤矿对不同深度的地温观测，本矿井地温无异常情况。
第二章矿井通风系统
一、矿井进风井、回风井布置方式、支护方式、断面、长度
1、矿井进风井、回风井布置方式：
主斜井布置于井田的中央，回风井布置于主斜井西侧500米。
2、矿井进风井、回风井、采区巷道支护形式、断面、长度。
表2-2矿井进风井、回风井支护方式、断面、长度表
名称
支护方式
断面（m2）
长度（m）
混合提升斜井
料砌
6.73
260
混合提升斜井
锚喷
6.75
280
A404运输顺槽
锚网
5.50
850
A404回风顺槽
锚网
4.8
850
A404回采工作面
单体
5.12
42
A405运输顺槽掘进
锚网
6
280
A405回风顺槽掘进
锚网
5.6
300
+1400车场
锚喷
10.4
620
集中回风上山
锚喷
3.8
165
回风石门
锚喷
4.5
40
集中回风巷
锚喷
5.8
730
回风斜井
锚喷
5.3
245
二、矿井通风系统：
1、通风方式：
中央并列式。
2、通风方法：
机械抽出式。
3、通风路线：
（1）A404采煤工作面：
主斜井→+1493水平车场→A404运输顺槽→工作面→A404回风顺槽→回风石门→集中回风巷→斜风井→地面。
（2）A405运输顺槽掘进：
主斜井→+1493水平车场→A404运输顺槽→工作面→A405第三溜煤上山→A405回风顺槽→集中回风巷→斜风井→地面。
（3）A405回风顺槽掘进：
主斜井→+1493水平车场→A405运输顺槽→A405第三溜煤上山→A405回风顺槽→集中回风巷→斜风井→地面。
第三章矿井总风量计算
矿井总风量计算：
根据（煤矿安全规程）第103条的规定，矿井需要风量按下式计算：
一、按井下同时工作的最多人数计算矿井总风量
Q矿井=4×N×K矿通=4×29×1.25=145m3/min＝2.42m3/s
式中：
4—每人每分钟应供给的最低最量，m3/min
N—井下同时工作的最多人数29人
K矿通—矿井通风漏风和配风不均匀系数1.25
二、按采煤、掘进、峒室及其它实际需要风量的总和进行计算。
Q总=（∑Q采＋∑Q掘＋∑Q硐＋∑Q其它）×K矿通
式中：
∑Q采—各采煤工作面需风量之和，m3/min
∑Q掘—各掘进工作面需风量之和，m3/min
∑Q硐——各独立硐室需风量之和，m3/min
K矿通—矿井通风漏风和配风不均匀系数1.20
1、采煤工作面所需要的风量，应按同时回采的采煤工作面实际需要风量的总和计算。
采煤工作面实际需要风量：
①按工作面同时工作最多人数计算：
Q采=4×NKm3/min
式中：
4—每人每分钟应供给的最低风量，m3/min
N—工作面同时工作的最多人数，取N=15人
Q采=4×15=60m3/min=1m3/s
②按工作面瓦斯涌出量计算：
Q采=100×q瓦×K瓦m3/min
式中：
Q采—回采工作面的需风量，m3/min
q瓦—瓦斯绝对涌出量，取0.17m3/min
K瓦—瓦斯涌出不均匀系数，炮采工作面K瓦=1.4-2.0，取K瓦=1.7
Q采=100×0.17×1.7=25.5m3/min=0.482m3/s
③按工作面温度计算：
Q采＝60×Vc×Sc×Ki＝60×1.2×5.12×0.8
＝294.912m3/min＝4.9152m3/s；
式中Qc——回采工作面实际需要的风量，m3/s；
Vc——回采工作面适宜风速，取1.2m/s；
Sc——回采工作面的平均净断面，5.12m2；
Ki——工作面长度系数，取0.8。
④按一次爆破最大炸药量计算：
Q采=Ac×b/（t×c）＝10×0.1/（20×0.0002）
＝250m3/min＝4.17m3/s
式中Ac——采煤工作面一次爆破最大炸药量，10kg；
b——每公斤炸药爆破后生成的当量CO的量，根据炸药爆破后的有毒气体国家标准取0.1m3/kg；
t——通风时间，取20min；
c——爆破经通风后，允许工人进入工作面工作的CO浓度，取0.02%。
⑤按风速进行验算：
按最低风速验算：
Q采≥15×S采＝15×5.12＝76.8m3/min＝1.28m3/s；
按最大风速验算：
Q采≤240×S采＝240×5.12＝1228.8m3/min＝20.48m3/s；
根据以上几种方法计算取其中最大值，采煤工作面风量取最大值5.4m3/s。
2、掘进工作面需风量计算。
煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面实际需要风量，根据瓦斯、二氧化碳涌出量，炸药用量，同时工作的最多人数，局部通风机的实际吸风量等因素分别计算，并选取最大值。
（1）按沼气涌出量计算
Q掘＝100×T×q瓦×K掘/（24×60）
＝100×47.5×0.46×1.8/（24×60）
＝2.73m3/min＝0.05m3/s
式中 T——掘进面日掘进煤量，47.5t/d；
q瓦——掘进工作面二氧化碳相对涌出量，0.46m3/t；
K掘——二氧化碳涌出不均匀的风量备用系数，取1.8。
（2）按一次爆破最大炸药量计算
Q采＝Ac×b/（t×c）＝4×0.1/（20×0.0002）＝100m3/min＝1.67m3/s
式中 Ac——掘进工作面一次爆破最大炸药量，4kg；
b——每公斤炸药爆破后生成的当量CO的量，根据炸药爆破后的有毒气体国家标准取0.1m3/kg；
t——通风时间，取20min；
c——爆破经通风后，允许工人进入工作面工作的CO浓度，取0.02%。
（3）按局部扇风机的实际风量计算
掘进面配备1台FBD№2×5.5局部扇风机，局部扇风机供风量为250～150m3/min；
Q掘=Qf×I×kf
式中Qf——掘进面局部通风机额定风量，150m3/min；
I——掘进面同时运转的局部通风机台数，1台；
kf——为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，取1.2。
Q掘=160×1×1.2=192m3/min=3.2m3/s
（4）按掘进工作面同时工作的最多人数计算
Q掘＝4×N＝4×5＝20m3/min＝0.33m3/s
式中 Q掘——掘进工作面实际需要的风量，m3/s；
N——掘进工作面同时工作的最多人数，5人。
（5）按风速进行验算
最低风速：
Q掘≥15×S掘＝15×6.3＝94.5m3/min＝1.58m3/s
最高风速：
Q掘≤240×S掘＝240×6.3＝1512m3/min＝25.2m3/s
经过以上计算，掘进工作面实际需要的风量取最大值3.6m3/s。
（6）按掘进工作面温度和炸药量验算：
掘进工作面温度和炸药量
炸药量/KG
∠5
5～20
>20
温度/℃
16以下
16～22
23～26
16以下
16～22
23～26
16以下
16～22
23～26
需要风量/m3·min-1
40
50
60
50
60
80
60
80
100
温度为16～22℃、炸药量在5kg以上时风量为1m3/s。
（7）按有害气体浓度验算：
回风流中瓦斯或二氧化碳不得超过1％，即
Q=P瓦/Q掘≤1％
式中：
Q—掘进工作面需要风量，m3/min；
P瓦—瓦斯绝对涌出量，m3/min；取P瓦＝0.35m3/min。
则Q掘≥P瓦/1％=0.35/0.01=35m3/min
掘进工作面需要风量3.6m3/s满足以上4个条件,通过上述计算及风速验算掘进工作面风量取Q掘=3.6m3/s
⑥局扇选型：
选用FBD№2×5.5型对旋式局部通风机,功率11KW，有效风量250-150m3/min，配风筒直径500mm，通风距离500～1000m为工作面的风机，可以满足本工作面的通风需要。
所以选用FBD№2×5.5型对旋式局部通风机。
3、井下独立通风硐室所需风量计算：
井下的机电硐室均采用矿井总风压通风。
取2m3/s
矿井总风量的确定：
根据矿井的实际通风能力，矿井的总进风量按掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算：
Q矿井=（5.4+3.6×2+2.0）×1.25=18.25m3/s
矿井总进风量取18.25m3/s。
第四章矿井风量分配、风压及等积孔
一、分配风量
经计算可确定矿井总风量为Q矿井=1095m3/min。
因采用分步计算法计算矿井总风量，井下总风量扣除采煤、掘进工作面的风量，剩余风量全部算到其他用风巷道。
井下各点用风量分配如下：
矿井风量分配
回采工作面：
5.4m3/s；
掘进工作面：
7.2m3/s；
硐室其它地点：
5.65m3/s。
风速校核：
当风量分配到各巷道用风点时，必须对各个巷道的风速进行校核，本设计风量分配后，井下各地点的风速经验算均符合要求。
见下表4-1
4—1井巷风速验算表
井巷名称
风速
（m/s）
《煤矿安全规程》允许风量
最低
最高
混合提升斜井
2.72
8
回采工作面
1．05
0.25
8
A404掘进工作面
0.6
0.15
4
A404掘进工作面
0.64
0.15
4
集中回风巷
3.12
8
回风斜井
3.44
15
二、矿井通风总阻力计算及等积孔
（一）、矿井通风总阻力的计算原则：
1、矿井通风的总阻力，不应超过2940Pa。
2、矿井井巷的局部阻力，新建矿井（包括扩建矿井独立通风的扩建区），宜按井巷磨擦阻力的10%计算，改扩建矿井宜按井巷磨擦阻力的15%计算。
（二）、矿井通风总阻力计算：
矿井通风总阻力是指风流由进风井口起，到回风井口止，沿一条通路（风流线路），各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和，简称矿井通风总阻力，用hm表示。
在矿井通风系统总阻力最小时称通风容易时期，通风系统总阻力最大时称为通风困难时期，根据通风容易时期，通风困难时期分别计算出容易和困难时期的总摩擦阻力hfe和hfd，再乘以1.1（扩建矿井乘以1.15）后，得两个时期的矿井总阻力hme和hmd；
矿井通风容易时期的总阻力：
hme=（1.1-1.15）hfe
矿井通风困难时期的总阻力：
hmd=（1.1-1.15）hfd
式中hf按下式计算：
Hf=Σni=1hfi
Hfi=aliuiQi/si3
式中hme——矿井通风容易时期的总阻力，pa，
Hmd——矿井通风困难时期的总阻力，pa，
hfe———矿井通风容易时期的总摩擦阻力，Pa
hffd————矿井通风困难时期的总摩擦阻力，Pa
hfi—————矿井下第i巷道的摩擦阻力，Pa
ai——矿井下第i巷道的井巷摩檫阻力系数，N.S2/m4
Li——矿井下第i巷道的井行长度，m
Ui——矿井下第i巷道的井巷的净断面面积，m2
Qi2——矿井下第i巷道的井巷的净断面面积，m2
Si3——矿井下第i巷道的井巷的风量，m3/s
矿井通风容易时期，困难时期的矿井通风总阻力的计算见《矿井通风阻力计算表》。
矿井通风容易时期总阻力计算表
时期
井巷区段序号
井巷
名称
支护
形式
摩擦阻力系数
Kg.S2/m4
L
（m）
U
（m）
S
（m2）
S3
（m2）3
R摩
（千缪）
Q
（m3/s）
Q2
（m3/s）2
V
（m/s）
h摩
（毫米水柱）
备注
容易
1-2
混合提升斜井
料砌
0.0049
260
9.43
6.73
240.64
0.0499
16.75
280.56
2.69
14.00
容易
2-3
混合提升斜井
锚喷
0.0121
280
9.43
6.75
307.55
0.1039
6.1
37.21
0.90
3.87
容易
3-4
A404运输顺槽
锚网
0.0153
150
9.8
5.50
166.38
0.1352
5.25
27.56
0.95
3.73
容易
4-5
A404回采工作面
单体
0.024
42
9.24
5.12
142.24
0.0655
5.4
29．16
0.95
1.91
容易
5-6
A404回风顺槽
锚网
0.0153
160
9
4.80
110.59
0.1992
5.25
27.56
1.09
5.49
容易
6-7
A405运输顺槽
锚网
0.0153
900
9.8
6
216.00
0.6248
6.2
38.44
1.23
24.02
容易
7-8
A405回风顺槽
锚网
0.0153
800
10.52
5.60
166.38
175.62
0.7332
6.2
38.44
1.23
容易
8-9
回风石门
锚喷
0.0103
40
8.12
4.50
91.13
0.0413
15.25
232.56
3.39
9.60
容易
9-10
集中回风巷
锚喷
0.0103
780
9.36
5.8
195.11
0.3854
16.75
280.56
2.89
108.13
容易
10-1
回风斜井
锚喷
0.0121
245
8.84
5.3
148.88
0.1760
16.75
280.56
3.16
49.38
221.36
∑1.2h摩=1.2×221.36=265.632Pa
矿井通风困难时期总阻力计算表
时期
井巷区段序号
井巷
名称
支护
形式
摩擦阻力系数
Kg.S2/m4
L
（m）
U
（m）
S
（m2）
S3
（m2）3
R摩
（千缪）
Q
（m3/s）
Q2
（m3/s）2
V
（m/s）
h摩
（毫米水柱）
备注
困难
1-2
混合提升斜井
料砌
0.0049
260
9.43
6.73
240.64
0.0519
16.75
280.56
2.01
14.56
困难
2-3
混合提升斜井
锚喷
0.0121
280
9.43
6.75
307.55
0.138
6.1
37.21
1.61
5.13
困难
3-4
A404运输顺槽
锚网
0.0153
1500
9.8
6.00
216.00
1.0413
6.2
38.44
1.23
40.03
困难
4-5
A404回采工作面
悬移支架
0.024
45
9.24
5.22
142.24
0.0702
6.2
38.44
1.03
2.70
困难
5-6
A404回风顺槽
锚网
0.0153
1500
9
5.60
175.62
1.1761
6.2
38.44
1.23
45.21
困难
6-7
A405掘进
锚网
0.0153
200
9
5.60
175.62
0.1568
6.2
38.44
1.23
6.03
困难
7-8
回风石门
锚喷
0.0103
45
8.12
4.50
91.13
0.0413
15.25
232.56
1.11
9.60
困难
8-9
集中回风巷
锚喷
0.0103
730
9.36
5.80
195.11
0.3854
16.75
280.56
2.02
108.13
困难
9-10
回风斜井
锚喷
0.0121
245
8.84
5.30
148.88
0.176
16.75
280.56
2.14
49.38
∑1.2h摩=1.2×280.77=336.924Pa
280.77
三、计算等积孔及通风难易程度计算。
1、计算等积孔
用矿井总风阻来表示矿井通风难以程度，不够形象，且单位又复杂。
因此，常用矿井等及孔作为衡量矿井通风难以程度的指标，矿井等积孔按下式计算：
A=1.19/，m2
Rm=hme/Q2,Ns2/m8
式中:
hme—矿井通风总阻力,Pa
Rm—矿井总风阻NS2/m8
A—矿井等积孔m2
Q—矿井总风量m2/s
矿井通风容易时期:
Rm=hme/Q2,Ns2/m8
=0.893Ns2/m8
Ae=1.19/,m2
=1.33m2
矿井通风困难时期:
Rm=hmd/Q2,N2s/m8
=1.01Ns2/m8
Ad=1.19/,m2
=1.18㎡
2、矿井通风难易程度评价
根据矿井总风阻或等积孔，通常把矿井按通风难易程度分为三级，如
4—3所列
矿井通风难易程度
矿井总风阻（Rm）Ns2/m8
等积孔（A）㎡
容易
<0.355
>2
中等
0.355—1.420
1--2
困难
1>1.420
<1
矿井通风容易时期的等积孔为Ae=1.33㎡
根据上表4—3可确定本矿井通风难易程度为：
中等
矿井通风困难时期的等积孔为Ad=1.18㎡
根据上表4—3可确定本矿井通风难易程度为：
中等。
第五章通风设备及反风
一、选择矿井通风设备
矿井通风设备是指主要通风和电动机。
1、矿井通风设备的要求
（1）矿井必须装设两台同等能力的主通风设备,其中一套备用。
（2）选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化，并使通风设备长期高效率运行，当工矿变化较大时，根据矿井分起时间及接通情况，应分期选择电动机。
（3）通风机的能力应留有一定余量，轴流式通风机在最大设计负压和风量时，轮叶运转角度应比允许范围小5°离心式通风机的选型设计转速不宜大于允许最高转速的90％。
（4）进、出风井井口高差在150m以上或进出风井井口标高相同。
但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压。
矿井通风机必须满足在其服务期间,满足矿井通风最困难期和通风最容易期的通风要求,一般根据两年时期的通风机风压和风量来按通风机的个体特性曲线选择风机.
2、计算通风机风量Qf
考虑到通风机的外部漏风因素，主要的风量可用下式计算：
Q通=K外·Q总m3/min
K外-外部漏风系数，抽出式通风时，K外=1.05-1.10
出风井无提升任务时取1.05,有提升时取1.10
Q通=1.05×1017=1067.85m3/min
3、计算通风机风压
通风机全压Htd和矿井自然风压HN共同作用，克服矿井通风系统的总阻力hm通风机附属装置（风洞和扩散器）的阻力hm及扩散器出口能量损失hvd。
当自然风压与通风机风压作用相同时取“—”自然风压与通风机风压作用相反时取“+”根据提供的通风机性能曲线可求出通风机风压。
Htd=hm+hd+hvd±Hn
通常离心式通风机提供的大多是全压曲线，而轴流式通风机提供的大多是静压曲线，因此，对抽出式通风矿井轴流式通风机：
容易时期
Hsdmin=hm+hd-hn=32.99+10-2=40.99Pa
困难时期
Hsdmax=hm+hd-hn=38.52+10+2=50.52Pa
通风容易时间为使自然风压与通风机风压作用相面时，通风机有较高的效率，故从通风系统阻力中减去自然风压hn；通风困难时，为使自然风压与通风机压作用反相时，通风机能力满足，故通风系统阻力中加上自然风压hn。
升级会员 