矿井风量计算与分配方案.docx

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矿井风量计算与分配方案

新益煤矿风量计算与分配方案

一、矿井风量计算原则

矿井需风量，按下列要求分别计算，并取其中最大值。

1、按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟风量不得小于4m3；

2、按采煤、掘进、硐室及其他巷道实际需要风量的总和进行计算。

二、矿井需风量的计算

（一）采煤工作面的风量确定

采煤工作面的实际需要风量，应按稀释和冲淡工作面瓦斯涌出量要求，并考虑工作面气温、风速以及人数等因素分别进行计算后，取其中最大值。

经分析和计算认为，本矿井地温不高，采煤工作面人数配备为30人，因此，影响工作面风量确定的主要因素是瓦斯涌出量和风速。

1、按工作面温度计算

Q采＝60•Vc•Sc•Ki

=60×1.5×9.07×1.0

=816.39（m3/min）

式中：

Q采——采煤工作面需风量，m3/min；

VC——回采工作面适宜风速，按20～23℃风温取1.5m/s；

SC——平均有效断面，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，经计算断面为：

9.07m2；

Ki——工作面长度系数，本矿工作面长度平均为100m，取Ki=1.0。

表1 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-1

<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

表2 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Kwi

<15

50～80

80～120

120～150

150～180

>180

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

1.30～1.40

2、按采面瓦斯涌出量计算

Q=100q绝k=100×5.73×1.7=974.1（m3/min）

式中:

q绝——采煤工作面绝对瓦斯涌出量，按前预测，采煤工作面经高低负压抽放率取50%，则采面瓦斯的风排量为11.46×50%=5.73m3/min.

　　K——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，该值从实测和统计中得出，通常，炮采工作面一般取1.4～2.0，取1.7。

3、按最大班出勤人数计算

Q＝4×N＝4×29＝116（m3/min）

式中：

N——工作面最大班出勤人数，29人。

4、按炸药使用量计算

Q采＝25Ac

式中：

Q采——回采工作面需要风量，m3/min；

Ac——回采工作面一次爆破所用的最大炸药量，取9.0kg；

将以上数据及巷道每次爆破所用炸药量带入上式计算得Q采＝225（m3/min）；

根据以上计算取最大值，Q采＝974.1m3/min。

5、按风速验算

0.25×60×9.07＝136.05＜Q采＝974.1＜4×60×9.07＝2176.8（m3/min）

式中：

S采——工作面有效断面积，m2。

采煤工作面需风量确定表        单位：

m3/min

按温度计算

按瓦斯涌出量计算

按最多人数计算

按炸药量计算

最小风速要求

最大风速要求

采煤工作面

816.39

974.1

116

225

136.05

2176.8

备注

因此，采煤工作面需风量为974.1m3/min。

（二）掘进工作面需要风量的计算

掘进工作面需要风量按各个独立通风掘进工作面实际需要风量的总和计算：

∑Q掘=∑Q掘i（m3/min）

式中：

Q掘i——第i个掘进工作面需要风量，m3/min。

每个掘进工作面实际需要风量，按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速、人数以及局部通风机的实际吸风量等规定分别进行计算，然后取其中最大值。

1、按照瓦斯涌出量计算：

Q掘=100×q掘×KCH4（m3/min）

式中：

q掘——平均绝对瓦斯涌出量，M5煤层取0.62m3/min，M8煤层取0.5m3/min（来自《安全专篇》）；

KCH4——瓦斯涌出不均衡备用风量系数，正常生产条件下，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；取2.0。

100——回风流中瓦斯的浓度不能超过1%的换算系数。

M5煤层：

Q掘=100×0.62×2=124（m3/min）

M8煤层：

Q掘=100×0.5×2=100（m3/min）

2、按照二氧化碳涌出量计算：

Q掘=67×q掘×KCO2（m3/min）

式中：

q掘——回风流中平均绝对二氧化碳涌出量，m3/min；

KCO2——二氧化碳涌出不均衡备用风量系数，正常生产条件下，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——回风流中二氧化碳的浓度不能超过1.5%的换算系数。

二氧化碳涌出量参数未知。

3、按炸药量计算（炮掘工作面采用硝酸氨炸药时计算，其它炸药不予计算）：

Q掘=25×A（m3/min）

式中：

A——掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，取4kg。

25——每千克一级煤矿许用炸药需风量，m3/min·kg；

Q掘=25×4=100（m3/min）

4、按工作面人员数量计算：

Q掘=4×A（m3/min）

式中：

N——掘进工作面同时工作的最多人数，取10人；

4——每人需风量，m3/min·人。

Q掘=4×10=40（m3/min）

5、按局部通风机实际风量计算：

Q掘=Q局机×I（m3/min）

式中：

Q局机——局部通风机实际吸风量，m3/min。

首次安装的局部通风机实际吸风量取吸风量范围的最大值；

　　　　　I——掘进工作面同时通风的局部通风机台数。

我矿11052运输巷、11052回风巷2个掘进工作面均采用FBD-№6.0（2×22KW）局部通风机，额定风量为340-480m3/min，M5煤层Q局机取480m3/min。

后期拟新增1237石门延深开拓巷道、11081运输巷和11081回风巷，选用FBD-№5.6（2×11KW）局部通风机，额定风量为330-220m3/min，M8煤层Q局机取330m3/min。

6、按风速进行验算：

根据《煤矿安全规程》规定掘进工作面的风量应满足：

岩巷：

9×S掘≤Q掘≤240×S掘

煤巷：

15×S掘≤Q掘≤240×S掘

式中：

S掘——掘进工作面的净断面积，我矿1237石门为6.72m2，运输巷、回风巷均为6.8m2。

掘进工作面需风量确定表        单位：

m3/min

按瓦斯计算

按局部通风机吸风量计算

最小风速要求

最大风速要求

1237石门

——

330

60.48

1612.8

M5煤巷

124

480

102

1632

M8煤巷

100

330

102

1632

因此，容易时期∑Q掘=480×2=960（m3/min）

困难时期∑Q掘=480×2+330×2+330=1950（m3/min）

（三）硐室需要风量

+1363机电硐室、+1300机电硐室、+1237中央变电所与主要进风巷道并联，其风量不在计入矿井总需要风量，但其过风量必须分别满足60m3/min、60m3/min、100m3/min（经验值）。

（四）其它巷道需要风量

主斜井、副斜井在轨道石门以下部分，需单独配风，需要风量：

∑Q其它=∑Q其它i（m3/min）

式中：

Q其它i——第i条其它井巷需要风量，根据瓦斯涌出量和风速分别进行计算，采用其中最大值，m3/min。

1、按瓦斯涌出量计算：

Q其它i=100×q其它i×k其它i（m3/min）

式中：

q其它i——第i个其它巷道的瓦斯绝对涌出量，m3/min；

k其它i——第i条其它巷道的瓦斯涌出不均匀的风量系数，一般可取=1.2～1.3。

上述巷道无瓦斯涌出。

2、按其风速验算：

Q其它i≥9×S其它i（m3/min）

主斜井轨道石门以下部分：

Q≥9×9.0=81（m3/min）

副斜井轨道石门以下部分：

Q≥9×7.8=70.2（m3/min），其中中央变电所需过风100m3/min，所以副斜井总需风量Q≥70.2+100=170.2m3/min。

因此，其他巷道总需风量为∑Q其它=81+170.2=251.2（m3/min）

（五）全矿井需要风量的计算

全矿井总进风量按以下两种方式分别计算，并且必须取其最大值：

1、按井下同时工作的最多人数计算矿井风量：

Q矿进=4×N×K矿通（m3/min）

式中：

Q矿进——矿井总进风量，m3/min；

4——每人每分钟供给风量，m3/min.人；

N——井下同时工作的最多人数，取40人；

K矿通——矿井通风需风系数，取K矿通1.20。

Q矿进=4×40×1.2=192（m3/min）

2、按各个用风地点总和计算矿井风量：

按采煤、掘进、硐室及其他巷道等用风地点需风量的总和计算：

Q矿进=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q其他）×K矿通（m3/min）

式中：

∑Q采——采煤工作面实际需要风量的总和，m3/min；

∑Q掘——掘进工作面实际需要风量的总和，m3/min；

∑Q硐——硐室实际需要风量的总和，m3/min；

∑Q其他——矿井除了采、掘、硐室地点以外的其他巷道需风量的总和，m3/min。

K矿通——矿井通风需风系数，K矿通取1.20。

根据以上计算，矿井总进风量

容易时期：

Q矿进=（974.1+960+251.2）×1.2=2622.36（m3/min）

困难时期：

Q矿进=（974.1+1950+251.2）×1.2=3810.36（m3/min）

3、矿井主扇校核

我矿采用FBCDZ-6-№17A（2×75KW）型主扇，额定风量1320-4500m3/min，能够满足要求。

三、矿井风量分配

（一）风量分配原则

1、分配到各用风地点（包括回采面、掘进面、硐室等）的风量应不低于所计算出的需风量。

2、为维护巷道，防止坑木腐烂，金属锈蚀，以及行人安全等，所有巷道都应分配一定风量。

3、风量分配后，应保证井下各处瓦斯浓度，有害气体浓度，风速等满足《煤矿安全规程》的各项要求。

（二）风量分配量

1、11051回采工作面分配风量980m3/min；

2、11052运输巷、11052回风巷掘进工作面分配风量480m3/min；

3、后期11081运输巷、11081回风巷、1237延深石门掘进工作面分配风量330m3/min；

4、中央变电所、+1363机电硐室、+1300机电硐室过风量分别为100m3/min、60m3/min、60m3/min；

5、其他巷道分配风量260m3/min。

（三）风速验算

表3各种巷道和采煤工作面适宜风速表

序号

巷道名称

适宜风速（m/s）

1

运输大巷、主石门、井底车场

4.5～5.0

2

回风大巷、回风石门、回风平硐

5.5～6.5

3

采区回风巷、回风上山

3.5～4.5

4

采区进风巷、进风上山

4.5～5.5

5

采区运输机巷、胶带输送机巷

3.0～3.5

6

采煤工作面

1.5～2.5

表4 井巷中风流风速（m/s）

井巷名称

允许风速

最低

最高

回采工作面，掘进面

0.25

4

无提升设备的风井

—

15

专为升降物料的井筒

—

12

大巷

1.0

8

根据风速计算公式，可计算出各井巷中风流的速度，如表5所示。

表5 主要井巷风速计算表

计算公式

井巷名称

风量（m3/min）

净断面积（m2）

风速（m/s）

 Q=60vS净

式中 v—风速，m/s；

Q—通过巷道或工作面的总风量，m3/min；

S净—巷道或工作面净断面积，m2；

上下顺槽

974.1

6.8

2.4

掘进面

480

6.8

1.18

主井

1905

8.9

3.65

副井

1905

7.2

4.4

大巷

1905

6.2

5.1

风井

3810.36

6.72

9.45

由表中计算得出的风速可知各风量分配是可以的，某些为达到适宜的风速和理想的通风系统以及提高对火灾的预防能力等可进行风量的调节。

四、风量的调节方法

1、局部风量的调节

采用调节风扇，调节临时风帘等调节装置进行局部风量调节或者扩大巷道断面，降低摩擦阻力系数，清除巷道中的局部阻力物，采用并联风路，缩短风流线路的总长度等。

2、矿井总风量的调节

采用改变全矿通风机的叶轮转速，轴流式风机叶片安装角和离心式风机前导器叶片角等，来改变通风机的风压特性，从而达到调节风机所在系统总风量的目的。

黔西新益煤矿

风量计算与分配方案

矿长：

总工程师:

编制：

编制日期：

2010.12.28