煤矿矿井风量计算方法Word下载.docx
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4.1.2按该用风地点的风流中瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气体的浓度,风速以及温度等都符合《煤矿安全规程》的有关各项规定要求,分别计算,取其最大值。
4.2风量计算原则
无论矿井或采区的供风量,均按该地区各个实际用风地点,按照风量计算依据,分别计算出各个用风地点的实际最大需风量,从而求出该地区的风量总和,再考虑一定的备用风量系数后,作为该地区的供风量。
即由采、掘工作面、硐室和其他用风地点计算到各个采区和全矿井总风量。
4.3矿井风量计算的基础资料
4.3.1新井设计、生产矿井的改、扩建和新水平延深时的采、掘工作面、硐室和其他用风地点的配置数量、工程设计、平面布置图和地质说明书。
4.3.2矿井和采、掘工作面瓦斯涌出量预测资料。
瓦斯涌出量可按煤层瓦斯含量预测资料、瓦斯来源和开采条件等因素进行计算;
或按矿井实际瓦斯涌出量和瓦斯梯度进行计算。
当设计新井瓦斯资料不足时,也可参照邻近生产矿井的瓦斯资料进行计算。
4.3.3采、掘工作面和通风巷道风流温度预测资料。
按矿井当地的气温、地温、井下机械设备等热源、其他热源和岩石的热物理性能,计算井下各通风巷道和采、掘工作面的风流温度。
4.3.4每个机械硐室的装机容量和运转的电动机总功率、爆破材料库的空间总容积和充电硐室中蓄电池机车同时充电的台数和吨数。
4.4矿井需风量的计算方法
4.4.1采煤工作面需风量的计算。
采煤工作面的风量应按下列因素分别计算,取其最大值。
4.4.1.1按瓦斯涌出量按式
(1)计算:
……………………………
(1)
式中;
Qfi——第i个采煤工作面需要风量,m3/min;
qgfi——第i个采煤工作面瓦斯平均绝对涌出量,m3/min。
可根据该采煤工作面的煤层埋藏条件、地质条件、开采方法、顶板管理、瓦斯含量、瓦斯来源等因素进行计算。
抽放矿井的瓦斯涌出量,应扣除瓦斯抽放量进行计算。
生产矿井可按条件相似的工作面推算;
kgfi——第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比。
生产矿井可根据各个工作面正常生产条件时,在整个工作面开采期间,均匀间隔的选取不少于5个昼夜,进行观测,得出5个比值,取其最大值。
通常根据采煤方法可按表1选取:
表1各种采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数
采煤方法
Kgfi
机采工作面
炮采工作面
水采工作面
1.2~1.6
1.4~2.0
2.0~3.0
当采煤工作面有其他有害气体涌出时,也可按有害气体涌出量和不均匀系数,使其稀释到《煤矿安全规程》规定的最高允许浓度计算之。
4.4.1.2按工作面进风流温度计算:
采煤工作面应有良好的气候条件。
进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。
其气温与风速应符合表2的规定:
表2采煤工作面空气温度与风速对应表
采煤工作面进风流气温
℃
采煤工作面风速
m/s
<
15
15~18
18~20
20~23
23~26
0.3~0.5
0.5~0.8
0.8~1.0
1.0~1.5
1.5~1.8
采煤工作面的需要风量按式
(2)计算:
……………………………
(2)
Vfi——第i个采煤工作面的风速,按采煤工作面进风流温度从表2中选取,m/s;
Sfi——第i个采煤工作面的平均有效断面,按最大和最小控顶有效断面的平均值计算,m2;
Kf1i——第i个工作面的长度系数。
可按表3选取。
表3采煤工作面长度风量系数表
采煤工作面长度
m
工作面长度风量系数
kf1i
50~80
80~120
120~150
150~180
>
180
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.30~1.40
4.4.1.3按使用炸药量计算:
按每公斤炸药爆破后稀释炮烟所需的新鲜风量为500m3计算:
…………………………………………(3)
式中:
Afi——第i个采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量,kg;
t——爆破后稀释炮烟的通风时间,min,一般取20~30min。
4.4.1.4按工作人员数量计算:
按每人每分钟应供给4m3新鲜风量计算:
…………………………………………(4)
nfi——第i个采煤工作面同时工作的最多人数,人。
4.4.1.5按风速进行验算:
——按《煤矿安全规程》规定的最低风速,以式(5)验算最小风量:
…………………………………………(5)
综采和综放工作面的最小风量应按式(6)验算:
…………………………………………(6)
——按《煤矿安全规程》规定的最高风速,以式(7)验算最大风量:
…………………………………………(7)
Sfi——第i个采煤工作面的平均有效断面积,m2。
采煤工作面有串联通风时,按其中一个最大需风量计算。
备用工作面也应按上述要求,满足瓦斯、二氧化碳、风流温度和风速等规定计算需风量,且不得低于其回采时需风量的50%。
4.4.2掘进工作面需风量计算:
煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面的需风量,应按下列因素分别计算,取其最大值:
4.4.2.1按瓦斯涌出量计算:
…………………………………………(8)
Qdi——第i个掘进工作面的需风量,m3/min;
qgdi——第i个掘进工作面的平均绝对瓦斯涌出量,m3/min。
按该工作面煤层的地质条件、瓦斯含量和掘进方法等因素进行计算,抽放矿井的瓦斯涌出量,应扣除瓦斯抽放量。
生产矿井可按条件相似的掘进工作面来推算之。
kgdi——第i个掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,其含义和观察计算方法与采煤工作面的瓦斯涌出不均匀的备用风量系数相似。
通常,机掘工作面取kgdi=1.5~2.0。
炮掘工作面取kgdi=1.8~2.5。
当有其他有害气体时,应根据《煤矿安全规程》规定的允许浓度按上式计算的原则计算所需风量。
4.4.2.2按炸药量计算:
…………………………………………(9)
Adi——第i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量,kg;
4.4.2.3按工作人员数量计算:
…………………………………………………(10)
ndi——第i个掘进工作面同时工作的最多人数,人。
4.4.2.4按风速进行验算:
——按《煤矿安全规程》规定的最低风速,验算最小风量:
无瓦斯涌出的岩巷:
………………………………………(11)
有瓦斯涌出的岩巷,半煤岩巷和煤巷:
………………………………………(12)
——按《煤矿安全规程》规定的最高风速,验算最大风量:
…………………………………………(13)
Sdi——第i个掘进工作面巷道的净断面积,m2。
按上述条件计算的最大值,再按配置独立送风(非串联)局部通风机台数和型号的额定吸风量总和计算:
……………………………………(14)
∑Qafi——同时运转的局部通风机额定风量的总和,m3/min;
kafi——防止局部通风机吸循环风的风量备用系数,进风巷中无瓦斯时取1.15,有瓦斯涌出时取1.25。
4.4.3硐室需风量计算:
各个独立通风硐室的供风量,应根据不同类型的硐室分别进行计算:
4.4.3.1机电硐室:
——发热量大的机电硐室,按硐室中运行的机电设备发热量进行计算:
………………………………………(15)
Qri——第i个机电硐室的需风量,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——机电硐室的发热系数,可根据实际考察由机电硐室内机械设备运转时的实际热量转换为相当于电器设备容量作无用功的系数确定,也可按表4选取;
ρ——空气密度,一般取ρ=1.2kg/m3;
Cp——空气的定压比热,一般可取Cp=1.0006kJ/(kg×
K)。
△t——机电硐室进、回风流的温度差,K。
表4机电硐室发热系数(θ)表
机电硐室名称
空气压缩机房
水泵房
变电所、绞车房
发热系数
0.15~0.18
0.01~0.03
0.02~0.04
——采区小型机电硐室,按经验值确定需风量或取60~80m3/min。
4.4.3.2爆破材料库:
按库内空气每小时更换四次计算:
………………………………………(16)
V——库房容积,m3。
但大型爆破材料库不得小于100m3/min,中小型爆破材料库不得小于60m3/min。
4.4.3.3充电硐室:
按其回风流中氢气体积浓度不大于0.5%计算:
…………………………………………(17)
qrhi——第i个充电硐室在充电时产生的氢气量,m3/min,但充电硐室的供风量不得小于100m3/min。
4.4.4其他用风巷道的需风量计算:
其他用风巷道的需风量,应根据瓦斯涌出量和风速分别进行计算,采用其最大值。
4.4.4.1按瓦斯涌出量计算:
(1)采区内的其他用风巷道
…………………………………………(18)
(2)采区外的其他用风巷道
……………………………………(19)
qgei——第i个其他用风巷道的瓦斯绝对涌出量,m3/min;
kgei——第i个其他用风巷道瓦斯涌出不均匀的风量备用系数,一般可取kgei=1.1~1.3。
4.4.4.2按风速验算:
(1)一般巷道
…………………………………………(20)
(2)有架线机车行走的巷道
…………………………………………(21)
Sei——第i个其他用风井巷净断面积,m2。
4.4.5采区需风量计算:
采区所需的总风量QP是采区内各用风地点需风量之和,并考虑适当的备用系数,按式(22)进行计算:
………(22)
Qp——采区所需总风量,m3/min;
∑Qpfi——该采区内各采煤工作面和备用工作面所需风量之和,m3/min;
∑Qpdi——该采区内务掘进工作面所需风量之和,m3/min;
∑Qpri——该采区内务硐室所需风量之和,m3/min;
∑QPei——该采区内其他用风巷道风量之和,m3/min;
kp——包括采区的漏风和配风不均匀等因素的备用风量系数。
应从实测中统计求得,一般可取1.1~1.2。
4.4.6矿井总需风量计算:
4.4.6.1矿井所需总风量Qm是矿井井下各个用风地点需风量之和,并考虑漏风和配风不均匀等的备用风量系数,按式(23)进行计算:
………(23)
Qm——矿井所需总风量,m3/min;
∑Qmfi——各采煤工作面和备用工作面所需风量之和,m3/min;
∑Qmdi——各掘进工作面所需风量之和,m3/min;
∑Qmri——各硐室所需风量之和,m3/min;
∑Qmei——其他用风巷道所需风量之和,m3/min;
km——矿井内部漏风和调风不均匀等因素的备用风量系数。
通常可取1.15~1.25。
4.4.6.2设计新井时,其他用风巷道所需风量难以计算时,也可以采取按采煤、掘进和硐室的总和的0.03~0.05进行计算之,则矿井的总风量也可按式(24)进行计算:
………(24)
4.5计算结果表述
4.5.1编写计算报告:
矿井风量计算结果应编写计算报告。
报告内容应包括提供的地质、瓦斯、地温、井型、开拓、开采等方面的资料;
按本标准规定的采、掘工作面、硐室、其他用风地点和采区与全矿的需风量计算和选用的风量备用系数;
以及其他有关说明。
4.5.2矿井每五年应结合矿井生产规划,对矿井、采掘工作面、硐室和其他用风地点的需风量进行验算,当矿井地质条件和生产条件发生有较大变化时,应按本标准计算方法重新进行计算。
窗体顶端
窗体底端
掘进工作面风量计算————作业规程
2、掘进实际需要风量,应按矿井各个需要独立通风掘进工作面实际需要风量的总和(Q掘)计算:
Q掘=Q掘1+Q掘2+Q掘3+……+Q掘i,m3/min
Q掘i--第i个掘进工作面实际需要的风量,m3/min;
每个独立通风的掘进工作面实际需要的风量,应按瓦斯或二氧化碳涌出量、炸药用量、局部通风机实际吸风量、风速和人数等规定要求分别进行计算,并必须采取其中最大值。
(1)按瓦斯涌出量计算:
Q掘i=100*q瓦掘i*K掘通i,m3/min;
Q掘i—第i个掘进工作面实际需要的风量,m3/min;
q瓦掘i--第i个掘进工作面的瓦斯绝对涌出量,m3/min;
K掘通i--第i个掘进工作面的瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,应根据实际观测的结果确定,一般可取K掘通i=1.5—2.0。
低瓦斯高二氧化碳矿井还必须按二氧化碳涌出量计算,可参照按瓦斯涌出量的计算方法执行。
(2)按炸药量计算掘进工作面实际需要的风量(Q掘i):
Q掘i=25*Ai,m3/min
Ai—第i个掘进工作面一次爆破的最大炸药用量,kg。
大断面全断面一次爆破炸药用量大的掘进工作面,应首先根据炸药量计算的需要风量选取大风量的局部通风机,局部通风机确实不能满足掘进工作面风量要求时,必须延长爆破后通风的时间(即延缓工作人员进入工作面,作业规程中明确规定);
若掘进巷道长度超过躲炮距离,工作人员在掘进巷道内躲炮时,必须制定安全措施,保证工作人员安全。
(3)按人数计算掘进工作面实际需要风量(Q掘i):
Q掘i=4*Ni,m3/min
Ni--第i个掘进工作面同时工作的最多人数,人。
(4)按局部通风机的实际吸风量计算掘进工作面实际需要风量(Q掘i):
Q掘i=Q局机i*Ii,m3/min
Q局机i--第i个掘进工作面局部通风机的实际吸风量,m3/min;
Q掘i≥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。
Ii--第i个掘进工作面同时通风的局部通风机台数。
在实际中,为了防止局部通风机吸循环风,防止局部通风机吸入口至掘进工作面回风巷口之间的风流处于停滞状态而引起瓦斯积聚,在安装局部通风机的巷道中,除了保证局部通风机的吸风量外,还应保证局部通风机吸入口至掘进工作面回风巷口之间的风速不得低于0.15m/s。
(5)按风速进行验算:
1)按最低风速验算:
各个岩巷掘进工作面的最低风量(Q岩掘i):
Q岩掘i≥9*S岩掘i,m3/min
S岩掘i--第i个岩巷掘进工作面的断面积,m2。
各个煤巷掘进工作面的最低风量(Q煤掘i):
Q煤掘i≥15*S煤掘i,m3/min
S煤掘i--第i个煤巷掘进工作面的断面积,m2。
2)按最高风速验算:
各个岩巷、煤巷或半煤岩巷掘进工作面的最高风量(Q掘i):
Q掘i≤240*S掘i,m3/min
S掘i--第i个掘进工作面的断面积,m2。
第二节钻孔爆破法开挖
一.钻孔爆破设计
插图一掏槽孔布置
钻爆设计主要任务是:
1.确定开挖断面的炮孔布置(深度、位置、方向)。
2.确定炮孔装药量、装药结构及堵孔方式。
3.确定炮孔起爆方法和起爆顺序。
1.炮孔类型及布置
开挖断面上的炮孔按作用可分成:
掏槽孔、崩落孔、周边孔。
①掏槽孔主要作用是增加爆破的临空面,一般布置在开挖断面的中部,常见的布置有楔形掏槽、锥形掏槽、垂直掏槽等,
掏槽孔布置:
比其他孔略深15~20cm,装药量应比崩落孔多20%左右。
还可在掏槽孔中心布置2~4个直径75~100mm不装药的空心孔,深度同正规的掏槽孔。
②崩落孔的主要作用是爆落岩体,大致均匀地分布在掏槽孔外围。
通常与开挖断面垂直,孔底应落在同一平面上。
③周边孔主要作用是控制开挖轮廓,布置在开挖断面的四周。
二.单位耗药量与装药量
1.每排炮进尺装填炸药量计算
Q=Qv=qLSμ
q为单位耗药量kg/m3
V为每进尺爆破下岩石的体积(实方),m3
L为实际钻孔深度,m
S为开挖断面面积,m2
μ为炮孔利用率。
指爆破后实际深度与实际钻孔深度比
2.炮孔装药量
掏槽孔炸药量:
qcut=(1.15~1.25)Q/N
qcut为掏槽孔平均每孔装药量,Kg/孔
Q为每排炮孔进尺的炸药量
N为开挖断面上总钻孔数
周边孔炸药量:
qp=(0.5~0.9)aWLpq
qp为周边孔平均每孔装药量,Kg/孔
a为周边孔孔距,m
W为周边孔最小抵抗线,m
Lp为周边孔的孔深,m
q为单位耗药量,kg/m3
崩落孔装药量:
为崩落孔炸药用量,kg/孔
为掏槽孔数,
为周边孔数
为底板孔数
为底板孔装药量,kg/孔
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