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矿井风量计算办法初稿
矿井风量计算办法
1、编制依据
1、《煤矿安全规程》(2016版)
2、《煤矿井工开采通风技术条件》
3、《煤矿通风能力核定标准》
二、风量计算的原则和要求
1、计算矿井需风量时,要由里向外进行,即先计算采掘工作面、采区硐室、采区其它用风地点的需风量。
然后计算独立通风系统的硐室的需风量。
通过风量计算,求得井下各用风地点的需风量,确定矿井的总进风量、总回风量和主要通风机工作风量。
2、矿井各用风地点所配备的风量必须符合《煤矿安全规程》中关于瓦斯和二氧化碳浓度的规定、最高风速和最低风速的规定、采掘工作面和机电硐室最高温度的规定。
采掘工作面要选择适宜的风速,创造良好的气候条件。
3、矿井、采区、采掘工作面的风量,应根据矿井生产地区、采掘工作面的采掘强度、瓦斯及二氧化碳涌出量的变化等情况,随时进行计算和调整。
4、采掘工作面及其它用风地点的需风量按最高、最低风速验算后,最大供风量如不能满足需要时,应采用抽采瓦斯、调整通风系统或以风定产等方法进行处理。
5、矿井每旬必须进行一次全面测风,采掘工作面根据实际需要随时进行测风。
每次测风结束后,都应将测风结果填写在测风记录本及测风站(点)的记录牌上;旬、月测风报表,都必须报矿总工程师审阅。
6、根据风量计算和测风结果,通风科应及时做好矿井风量调节,保证各用风地点风量分配合理;矿总工程师应根据矿井生产情况变化,组织有关部门及时制定矿井风量调节方案,保证矿井主要通风机安全、经济、高效运行。
三、矿井需要总进风量计算
1、按井下同时工作的最多人数计算,每人每分钟供给风量不少于4m3。
Qra=4×Ncf
式中:
Qra——全矿井实际需要风量,m3/min;
4——每人每分钟供给风量不少于4m3;
Ncf——全矿井下同时工作最多人数。
2、矿井总需要风量按各采掘工作面、硐室及其他用风巷道等用风地点分别进行计算,包括按规定配备的备用工作面需要风量。
Qra≥(∑Qcf+∑Qhf+∑Qur+∑Qsc+∑Qrl)×kaq
式中:
Qra——矿井需要风量, m3/min;
Qcf——采煤工作面实际需要风量,m3/min;
Qhf——掘进工作面实际需要风量,m3/min;
Qur——硐室实际需要风量,m3/min;
Qsc——备用工作面实际需要风量,m3/min;
Qrl——其他用风巷道实际需要风量,m3/min;
kaq——矿井通风需风系数,取1.15~1.20。
4、采煤工作面需要风量计算
每个采煤工作面实际需要风量,应按工作面气象条件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、人员等规定分别进行计算,然后取其中最大值。
(一)按气象条件计算:
Qcf=60×70%×vcf×Scf×kch×kcl 式中:
vcf——采煤工作面的风速,按采煤工作面进风流的温度从表1中选取,m/s;
Scf——采煤工作面的平均有效断面积,按最大和最小控顶有效断面的平均值计算,m2;
kch——采煤工作面采高调整系数,具体取值见表2;
kcl——采煤工作面长度调整系数,具体取值见表3;
70%——有效通风断面系数;
60——为单位换算产生的系数。
表1 采煤工作面进风流气温与对应风速
采煤工作面进风流气温/℃
采煤工作面风速/(m·s-1)
<20
1.0
20~23
1.0~1.5
23~26
1.5~1.8
26~28
1.8~2.5
28~30
2.5~3.0
表2 kch—采煤工作面采高调整系数
采高/m
<2.0
2.0~2.5
>2.5
系数(kch)
1.0
1.1
1.2
表3 kcl—采煤工作面长度调整系数
采煤工作面长度/m
长度风量调整系数(kcl)
15~80
0.8~0.9
80~120
1.0
120~150
1.1
150~180
1.2
>180
1.30~1.40
(二)按照瓦斯涌出量计算:
Qcf=125×qcg×kcg 式中:
qcg——采煤工作面回风巷风流中平均绝对瓦斯涌出量,m3/min。
抽采工作面的瓦斯涌出量,应扣除瓦斯抽采量进行计算;
kcg——采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,正常生产时连续观测1个月,日最大绝对瓦斯涌出量和月平均日绝对瓦斯涌出量的比值;通常综采工作面取1.4~1.6;
125——按采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过0.8%的换算系数。
(三)按照二氧化碳涌出量计算:
Qcf=67×qcc×kcc 式中:
qcc——采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/min;
kcc——采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数,正常生产时连续观测1个月,日最大绝对二氧化碳涌出量和月平均日绝对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。
(四)按工作人员数量验算:
Qcf≥4Ncf 式中:
Ncf——采煤工作面同时工作的最多人数,人;
4——每人需风量,m3/min。
(五)按风速进行验算:
1.验算最小风量:
Qcf≥60×0.25Scb
Scb =lcb×hcf×70%
2.验算最大风量:
Qcf≤60×4.0Scs
Scs=lcs×hcf×70%
3.综合机械化采煤工作面,在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后,验算最大风量:
Qcf≤60×5.0Scs
式中:
Scb——采煤工作面最大控顶有效断面积,m2;
lcb——采煤工作面最大控顶距,m;
hcf——采煤工作面实际采高,m;
Scs——采煤工作面最小控顶有效断面积,m2;
lcs——采煤工作面最小控顶距, m;
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;
5.0——综合机械化采煤工作面,在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后允许的最大风速,m/s。
五、掘进工作面局部通风机处的需要风量
(1)掘进工作面的需要风量
每个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1~Q掘4的最大值作为该掘进工作面需要风量。
①按照瓦斯绝对涌出量计算:
Q掘1=100×q掘×K掘 (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瓦斯绝对涌出量,m3/min;
K掘——掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数,应根据实际观测的结果确定(掘进面最大绝对瓦斯涌出量与平均绝对瓦斯涌出量之比)。
通常,机掘工作面k=1.52。
100——掘进工作面回风流中瓦斯浓度不超过1%所换算的常数。
按二氧化碳绝对涌出量计算需要风量时,可参照瓦斯绝对涌出量计算方法进行。
②按照风速、温度计算掘进工作面需要风量
Q掘2=60×V掘×S掘max×K温 m3/min
式中:
V掘——局部通风机供风巷道内最低允许风速,m/s;
岩道V掘≥0.15m/s,煤巷和半煤岩巷V掘≥0.25m/s;
S掘max——局部通风机供风巷道的最大净断面积(掘进工作面因出现断层、高冒、地质构造造成巷道断面积的增大除外),m2;
K温——局部通风机供风巷道空气温度调整系数,(见表4);
表4K温——掘进工作面空气温度调整系数
掘进工作面空气温度(℃)
配风调整系数K温
18~20
1.00
20~23
1.00~1.10
23~26
1.10~1.25
26~28
1.25~1.4
28~30
1.4~1.6
③按掘进工作面同时作业人数和炸药量计算需要风量:
Q掘3=4N(m3/min)
4——每人供风量按4m3/min:
N——掘进工作面同时工作最大人数
每千克炸药供风量≮25m3/min:
Q掘4>25A药(m3/min)
式中:
N——掘进工作面最多人数;
A药——一次爆破炸药最大用量,Kg。
注:
目前我矿的掘进工作面均为机掘,因此在风量计算中此项可不计。
④按风速进行验算:
岩巷掘进最低风量,Q岩掘>9S掘max(m3/min)
煤巷掘进最低风量,Q煤掘>15S掘max(m3/min)
岩煤巷道最高风量,Q掘<240S掘min(m3/min)
式中:
S掘max——局部通风机供风巷道的最大净断面积,m2;
S掘min——局部通风机供风巷道的最小净断面积,m2。
(2)局部通风机选型
①局部通风机工作风量计算
以掘进工作面计算需要风量Q掘和巷道设计最大供风距离,计算局部通风机需要吸风量。
Q吸=Q掘/(1-P百)m
式中:
Q吸—局部通风机需要吸风量,m3/min;
Q掘—掘进工作面需要风量,(按以上计算取其中最大值);
m—独头通风百米长度指数(即通风长度为100,200,300…600米时,m=1,2,3…6);
P百—柔性风筒百米漏风率,可参照表5。
表5柔性风筒百米漏风率
通风距离(m)
<200
200~500
500~1000
1000~2000
>2000
百米漏风率(%)
<15
<10
<3
<2
<1.5
②局部通风机工作风压计算
根据掘进工作面设计长度、局部通风机需要工作风量、掘进工作面需要风量、风筒风阻,计算掘进工作面局部通风机工作风压值:
hft=Rp*Q扇*Q掘 Pa
式中:
Rp——压入式风筒的总风阻,N.S2/m8;
hft——压入式局部通风机全风压,Pa;
Rp=6.5α×L/(d5)+(n×ζj0+∑ζbei+ζin)×[ρ/(2s2)]
α——风筒摩擦阻力系数(无实测资料时可参用表5),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(无实测资料时可参用表6);
ζbei——风筒拐弯局部阻力系数(无实测资料时可参用表7);
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6 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)
接头局部阻力系数ζj0
备 注
300
0.0053
0.15
接头为插接、反边接头
400
0.0049
500
0.0045
0.15~0.13
600
0.0041
700
0.0038
0.13~0.09
800
0.0032
1000
0.0029
表7 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
③选择合适局部通风机
根据工作风压、风量和局部通风机的性能曲线,选择合适的局部通风机。
④根据所选用局部通风机型号,确定局部通风机的工作风量。
局部通风机的工作风量范围应以该局部通风机出厂说明书中提供的有效风量范围为准。
(3)局部通风机安装处巷道全风压供风量的计算:
Q掘全=∑Q扇实+60×V安×S安 (m3/min)
式中:
Q掘全——局部通风机安装处巷道的全风压供风量,m3/min;
∑Q扇实——安装在同一地点并联通风的各局部通风机实际工作风量之和,m3/min。
可现场实测或参考表7选取,供风长度小时取大值,反之取小值。
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。
安装局部通风机的巷道中的风量,除了满足局部通风机的吸风量而外,还应保证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,以防止局部通风机吸入循环风和这段距离内风流停滞,造成瓦斯积聚。
风速岩巷取≥0.15m/s、煤巷和半煤巷取≥0.25m/s;
S安——局部通风机吸入口至局部通风机供风巷道回风口之间的巷道断面,m2。
六、井下硐室需要风量计算
各个独立通风硐室的实际需要风量,应根据不同类型的硐室分别进行计算。
(一)爆破材料库实际需要风量计算:
Qur=4V/60 式中:
Qur——井下爆炸材料库实际需要风量,m3/min;
V——井下爆炸材料库的体积,m3;
4——井下爆炸材料库内空气每小时更换次数。
但大型爆破材料库不应小于100m3/min,中、小型爆破材料库不应小于60m3/min。
(二)充电硐室实际需要风量计算:
Qur=200qhy 式中:
Qur——充电硐室实际需要风量,m3/min;
qhy——充电硐室在充电时产生的氢气量,m3/min;
200——按其回风流中氢气浓度小于0.5%的换算系数。
但充电硐室的供风量不应小于100 m3/min。
(三)机电硐室实际需要风量计算:
发热量大的机电硐室,应按照硐室中运行的机电设备发热量进行计算:
式中:
Qur——机电硐室的实际需要风量,m3/min;
∑W——机电硐室中运转的电动机(或变压器)总功率(按全年中最大值计算),kW;
θ——机电硐室发热系数,数值见表4;
ρ——空气密度,取1.20kg/m3;
Cp——空气的定压比热,一般可取Cp=1.0006KJ/(kg·K);
——机电硐室的进、回风流的开氏温度差(等于摄氏温度差),K。
表4 机电硐室发热系数(θ)表
机电硐室名称
发热系数
空气压缩机房
0.20~0.23
水泵房
0.01~0.03
变电所、绞车房
0.02~0.04
机电硐室实际需要风量应根据不同硐室内设备的降温要求进行配风;采区小型机电硐室,按经验值确定需要风量取60~80m3/min;选取硐室风量,应保证机电硐室温度不超过30℃,其他硐室温度不超过26℃。
七、其它巷道需要风量计算
按矿井各个其它巷道需要风量的总和确定:
∑Q其它=Q其1+Q其2+Q其3+...+Q其n (m3/min)
式中:
Q其1、Q其2、Q其3、...、Q其n——各其它巷道需要风量,m3/min。
按瓦斯涌出量计算:
Q其i=100×qCH4×K其通(m3/min)
式中:
Q其i——第i个其它巷道需要风量,m3/min;
qCH4——第i个其它巷道最大瓦斯绝对涌出量,m3/min;
K其通——其它巷道瓦斯涌出不均衡系数,取K其通=1.2~1.3;
100——其它巷道中风流瓦斯浓度不超过1%所换算的常数。
按其风速验算:
Q其它i>9×S其i(m3/min)
八、矿井有关通风参数的计算方法
1、矿井有效风量是指风流通过井下各用风地点实测风量之和(包括独立通风采煤工作面、掘进工作面、硐室及其它用风巷道)。
矿井有效风量计算:
Q有效=∑Q采i+∑Q掘全i+∑Q硐i+∑Q备i+∑Q其它i (m3/min)
式中:
Q有效——矿井有效风量,m3/min;
∑Q采i——矿井独立通风采煤工作面实测风量之和,m3/min;
∑Q掘全i——矿井独立通风掘进工作面局部通风机安装处全风压实测风量之和,m3/min;
∑Q硐i——矿井独立通风硐室实测风量之和,m3/min;
∑Q备i——矿井独立通风备用工作面实测风量之和,m3/min;
∑Q其它i——矿井其它独立用风巷道实测风量之和,m3/min。
2、矿井有效风量率(E)是矿井有效风量与主要通风机工作风量总和之比。
矿井有效风量率计算:
E=Q有效÷∑Q主通i×100
式中:
E——矿井有效风量率,%;
Q有效——矿井有效风量,m3/min;
∑Q主通i——各台主要通风机工作风量总和,m3/min。
3、矿井外部漏风量是指直接由主要通风机装置及其风井附近地表漏失的风量之和。
矿井外部漏风量计算:
∑Q外漏=∑Q主通i-∑Q井i (m3/min)
式中:
∑Q外漏——矿井外部漏风量之和,m3/min;
∑Q主通i——各台主要通风机工作风量总和,m3/min;
∑Q井i——各回风井的实测风量之和,m3/min。
4、矿井外部漏风率是指矿井外部漏风量与各台主要通风机工作风量总和之比。
矿井外部漏风率计算:
L=∑Q外漏÷∑Q主通i×100
式中:
L——矿井外部漏风率,%。
∑Q外漏——矿井外部漏风量之和,m3/min;
∑Q主通i——各台主要通风机工作风量总和,m3/min。
5、矿井内部漏风量是指矿井实际总进风量与矿井有效风量之差。
矿井内部漏风量计算:
Q内漏=Q实进-Q有效 (m3/min)
式中:
Q内漏——矿井内部漏风量,m3/min;
Q实进——矿井实际总进风量,m3/min;
Q有效——矿井有效风量,m3/min。
6、矿井主要通风机工作风量(排风量),应等于矿井的实际总回风量、外部漏风量之和。
7、矿井总进风量比(G)是反映矿井通风能力大小的指标,该值合理范围应在100%<G<110%。
该值大于110%时,则反映主要通风机能力充裕,矿井实际进风量过大,经济不合理,主要通风机工况点应予下调;该值G≤100%时,则反映主要通风机目前工况点满足不了矿井安全生产,工况点应予上调。
矿井总进风量比计算:
G=Q实进÷Q矿×100
式中:
G——矿井总进风量比,%;
Q实进——矿井实际总进风量,m3/min;
Q矿——矿井需要总进风量,m3/min。
8、矿井等积孔(A)是用以表示矿井通风难易程度的指标。
①单风井矿井等积孔计算:
式中:
A——矿井等积孔,m2;
Q主通——主要通风机工作风量,m3/s;
H——主要通风机的静压,Pa。
②多风井矿井等积孔计算:
式中:
A——矿井等积孔,m2;
∑Q主通——各台主要通风机工作风量总和,m3/s;
∑QiHi——各台主要通风机工作风量和对应的主要通风机静压乘积之和,Pa.m3/s。
∑QiHi=Q1H1+Q2H2+…+QnHn
9、矿井内部漏风系数是指矿井实际总进风量与矿井总有效风量之比。
矿井内部漏风系数计算:
K=Q实进÷Q有效
式中:
K——矿井内部漏风系数;
Q实进——矿井实际总进风量,m3/min;
Q有效——矿井有效风量,m3/min。
10、计算矿井有效风量、有效风量率、漏风量、漏风率、漏风系数及主要通风机工作风量时,风量均应换算成标准状态下的风量,可按下式计算:
Q标=Q测×ρ测÷1.2
式中:
Q标——标准状态下的风量,m3/min;
Q测——测定地点的实际风量,m3/min;
ρ测——测定地点的空气密度,kg/m3;
1.2——标准状态下矿井空气密度,kg/m3。
九、矿井通风能力核算方法
矿井通风能力是指矿井主要通风机在实际工况点时对应的矿井实际总进风量可供生产煤炭量的能力。
1、矿井通风能力核定采用由里向外核算法计算。
生产矿井需要风量按本“风量计算细则”要求由里向外进行计算,现有矿井通风系统必须保证各用风地点稳定可靠供风。
Q矿=(∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q备+∑Q其它)×K矿通(m3/min)
Q实进>Q矿
按照矿井实际总进风量(Q实进)与矿井各用风地点的需要风量(Q矿)计算出采掘工作面个数(按合理采掘比m1:
m2),取本年度每个采掘工作面正常生产条件下的年产量,计算矿井通风能力。
P=
(万吨/年)
式中:
P——矿井通风能力,万吨/年;
p采i——第i个采煤工作面正常生产条件下的年产量,万吨/年;
p掘j——第j个煤(半煤岩)巷掘进工作面正常掘进条件下的年进尺换算成煤的产量,万吨/年;
m1——采煤工作面的数量,个;
m2——掘进工作面的数量,个。
合理采掘比(m1:
m2)与矿井的地质条件相关。
煤层厚度厚、地质条件简单,万吨掘进率低,采掘比小。
反之,采掘比大;矿井建设期与矿井收缩期的采掘比属非常态状态,前者采掘比偏大,后者采掘比偏小。
现阶段本矿井采掘比为1:
2,矿井应根据生产布局合理安排采煤工作面、岩巷、煤巷掘进工作面数量,并确定适合本矿安全生产的合理采掘比。
2、矿井通风能力验证
(1)矿井通风能力的验证。
按照矿井主要通风机的实际特性曲线对通风能力进行验证,主要通风机实际运行工况点应处于安全、稳定、可靠、合理的范围内。
(2)采用通风网络解算验证通风能力的矿井,在进行矿井通风能力核定中,按下限选取有关系数。
通风网络解算时,要对矿井所有巷道进行阻力测定,利用矿井通风阻力测定的结果对矿井通风网络进行解算,验证通风阻力与主要通风机性能是否匹配,能否满足安全生产实际需要。
(3)井下各用风地点有效风量的验证。
采用矿井内各采区有效风量验证用风地点的供风能力,核查矿井内各用风地点的有效风量是否满足风量需要,井巷中风流速度、温度要符合《煤矿安全规程》规定。
(4)稀释瓦斯能力的验证。
利用矿井瓦斯等级鉴定结果、安全监控系统及瓦斯安全监测仪器仪表检测的结果,验证矿井通风稀释排放瓦斯的能力,各地点瓦斯浓度应符合《煤矿安全规程》的有关规定。
3、矿井通风能力核定结果计算
按照以上方法计算的通风能力为矿井初步通风能力,凡不符合《煤矿安全规程》有关规定的,以及有下列情况的,应从矿井通风能力中扣减相应部分的通风能力,扣减后的通风能力为最终矿井核定通风能力。
4、矿井通风能力核定工作要求
按照《煤矿安全规程》规定,矿井每年在安排年度采掘作业计划时必须进行一次矿井通风能力核定工作,按矿井实际供风量核定矿井产量,严禁超通风能力生产。
当发生下列情形之一、造成矿井通风能力发生变化的,必须及时重新核定矿井通风能力:
(1)通风系统发生变化;
(2)生产工艺发生变化;
(3)矿井瓦斯等级发生变化或瓦斯赋存条件发生重大变化;
(4)实施改建、扩建、技术改造并经“三同时”验收合格;
(5)其他影响到矿井通风能力的重大变化。
十、说明:
1、矿井必须每月按本细则进行风量核算,列出矿井配风计划,做到“以风定产”,并报矿总工程师审核、签字。
2、空气温度的测点:
掘进工作面空气温度的测点应在工作面迎头2m处的回风流中,采煤工作面空气温度的测点应在采煤工作面内输送机道空间中央距工作面回风道口15m处的风流中,机电硐室空气温度的测点应在硐室回风道口的回风流中,串联通风时要分别测定。
一般使用经过校正的最小分度为0.5℃的温度计测定空气温度,测定时间一般在8:
00~16:
00之间进行,在其他班次也要测定,以便掌握空气温度的变化情况。
3、新投产的采掘工作面的风量计算,可参考同一煤层相邻工作面的空气温度、瓦斯绝对涌出量等参数进行计算。
4、巷道中
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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