准南东煤矿矿井通风设计.docx

1、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31

2、2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-29.132.4，年平均气温3.44.3；68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0.52cm。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11.2m。45月为多风期，风向西北，多为24级，最大可达七级。

3、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ZK11孔西的阿德萨拉沟东侧，火烧深度从ZK11孔处的40m，向东到ZK21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

4、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

5、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

6、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6.73260混合提升斜井锚喷6.75280A404运输顺槽锚网5.50850A404回风顺槽锚网4.8850A404回采工作面单体5.1242A405运输顺槽掘进锚网6280A405回风顺槽掘进锚网5.6300+1400车场锚喷10.4620集中回风上山锚喷3.8165回风石门锚喷4.540集中回风巷

7、锚喷5.8730回风斜井锚喷5.3245二、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

8、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=4NK矿通=4291.25=145m3/min2.42 m3/s式中：4每人每分钟应供给的最低最量，m3/minN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/minQ掘各掘进工作面需风量之和，m3/minQ硐各独立硐室需风量之和，m3/minK矿通矿井通风漏风和配风不均匀系数1.201、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：

9、按工作面同时工作最多人数计算：Q采=4N K m3/min式中：4每人每分钟应供给的最低风量，m3/minN工作面同时工作的最多人数，取N=15人Q采=415=60m3/min=1 m3/s按工作面瓦斯涌出量计算：Q采=100q瓦K瓦m3/min式中：Q采回采工作面的需风量，m3/minq瓦瓦斯绝对涌出量，取0.17m3/minK瓦瓦斯涌出不均匀系数，炮采工作面K瓦=1.4-2.0，取K瓦=1.7Q采=1000.171.7=25.5 m3/min=0.482m3/s按工作面温度计算：Q采60VcScKi601.25.120.8294.912m3/min4.9152m3/s；式中 Qc回采工作面

10、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。按一次爆破最大炸药量计算：Q采=Acb/(tc)100.1/(200.0002)250m3/min4.17m3/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%。按风速进行验算：按最低风速验算：Q采15S采155.1276.8m3/min1.28m3/s；按最大风速验算：Q采24

11、0S采2405.121228.8m3/min20.48m3/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100Tq瓦K掘/(2460)10047.50.461.8/(2460)2.73m3/min0.05m3/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

12、一次爆破最大炸药量计算Q采Acb/(tc)40.1/(200.0002)100m3/min1.67m3/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FBD25.5局部扇风机，局部扇风机供风量为250150m3/min；Q掘=QfIkf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

13、系数，取1.2。Q掘=16011.2=192m3/min =3.2 m3/s(4) 按掘进工作面同时工作的最多人数计算Q掘4N4520m3/min0.33m3/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15S掘156.394.5m3/min1.58m3/s最高风速：Q掘240S掘2406.31512m3/min25.2m3/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/KG552020温度/16以下1622232616以下16222

14、32616以下16222326需要风量/m3min-14050605060806080100温度为1622、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局扇选型： 选用FBD25.5型对旋式局部通风机,功率11KW ，有效风量 250-150m3/min，

15、配风筒直径500mm，通风距离5001000m为工作面的风机，可以满足本工作面的通风需要。所以选用FBD25.5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+3.62+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

16、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：5.65 m3/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4-141 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2.728回采工作面1050.258A404掘进工作面0.60.154A404掘进工作面0.640.154集中回风巷3.128回风斜井3.4415二、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2

17、940Pa。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

18、-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=ni=1hfiHfi=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，Pahffd矿井通风困难时期的总摩擦阻力，Pahfi矿井下第i巷道的摩擦阻力，Paai矿井下第i巷道的井巷摩檫阻力系数，N.S2/m4Li矿井下第i巷道的井行长度，mUi矿井下第i巷道的井巷的净断面面积，m2Qi2矿井下第i巷道的井巷的净断面面积，m2Si3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

19、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/m4L(m)U(m)S(m2)S3(m2)3R摩(千缪)Q(m3/s)Q2(m3/s)2V(m/s)h摩(毫米水柱)备注容易1-2混合提升斜井料砌0.00492609.436.73240.640.0499 16.75280.562.69 14.00 容易2-3混合提升斜井锚喷0.01212809.436.75307.550.1039 6.137.210.903.87 容易3-4A404运输顺槽锚网0.01531509.85.50166.380.1352 5.2527.560.953.

20、73 容易4-5A404回采工作面单体0.024429.245.12142.240.06555.429160.951.91容易5-6A404回风顺槽锚网0.015316094.80110.590.1992 5.2527.561.095.49 容易6-7A405运输顺槽锚网0.01539009.86216.000.62486.238.441.2324.02容易7-8A405回风顺槽锚网0.015380010.525.60166.38175.62 0.7332 6.238.441.23容易8-9回风石门锚喷0.0103408.124.5091.130.0413 15.25232.563.39 9.

21、60 容易9-10集中回风巷锚喷0.01037809.365.8195.110.3854 16.75280.562.89 108.13 容易10-1回风斜井锚喷0.01212458.845.3148.880.1760 16.75280.563.16 49.38 221.361.2h摩=1.2221.36=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/m4L(m)U(m)S(m2)S3(m2)3R摩(千缪)Q(m3/s)Q2(m3/s)2V(m/s)h摩(毫米水柱)备注困难1-2混合提升斜井料砌0.00492609.436.73240.64

22、0.051916.75280.562.0114.56困难2-3混合提升斜井锚喷0.01212809.436.75307.550.1386.137.211.615.13困难3-4A404运输顺槽锚网0.015315009.86.00216.00 1.0413 6.238.441.2340.03 困难4-5A404回采工作面悬移支架0.024459.245.22142.24 0.0702 6.238.441.032.70 困难5-6A404回风顺槽锚网0.0153150095.60175.62 1.1761 6.238.441.2345.21 困难6-7A405掘进锚网0.015320095.60

23、175.62 0.1568 6.238.441.236.03 困难7-8回风石门锚喷0.0103458.124.5091.130.041315.25232.561.119.60困难8-9集中回风巷锚喷0.01037309.365.80195.110.385416.75280.562.02108.13困难9-10回风斜井锚喷0.01212458.845.30148.880.17616.75280.562.1449.381.2h摩=1.2280.77=336.924Pa280.77三、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

24、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/ ，m2Rm=hme/Q2, Ns2/m8式中: hme矿井通风总阻力,PaRm矿井总风阻NS2/m8A矿井等积孔m2Q矿井总风量m2/s矿井通风容易时期:Rm=hme/Q2, Ns 2/m8=0.893Ns 2/m8Ae=1.19/ ,m2=1.33m2矿井通风困难时期:Rm=hmd/Q2, N2s/m8 =1.01Ns 2/m8Ad=1.19/ ,m2=1.182、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43所列矿井通风难易程度矿井总风阻(Rm) Ns 2/m8等积孔(A

25、)容易2中等0.3551.4201-2困难11.4201矿井通风容易时期的等积孔为Ae=1.33根据上表43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43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

26、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1.10Q通=1.051017=1067.85m3/min3、计算通

27、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+hvdHn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。