煤矿矿井风量计算方法.docx
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煤矿矿井风量计算方法
薛湖煤矿矿井风量计算方法
一、风量计算依据
供给井下任何用风地点的新鲜风量,必须依照下列条件进行计算,取最大值作为该用风地点的供风量。
(一)按该用风地点同时工作的最多人数计算,每人每分钟供给新鲜风量不得少于4m3。
(二)按该用风地点的风流中瓦斯、二氧化碳、氢气和其它有害气体的浓度、风速以及温度等都符合《煤矿安全规程》的有关规定要求,分别计算,取最大值。
二、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出各个采区风量,最后计算出全矿井总风量。
三、矿井风量计算的基础资料
(一)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。
(二)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。
(三)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。
(四)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。
(五)矿井通风管理部门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,应按本方法重新进行计算。
四、矿井需风量的计算方法
(一)、采煤工作面风量计算方法
1、按照瓦斯(或二氧化碳)涌出量计算:
根据《煤矿安全规程》规定,按采煤工作面回风流中瓦斯(或二氧化碳)的浓度不超过1%的要求,按
(1)式计算
Q采=100×q采×KCH4••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••
(1)
其中:
Q采——采煤工作面需风量,m3/min
q采——回采工作面瓦斯(或二氧化碳)的平均绝对涌出量,m3/min;可根据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
KCH4——采面瓦斯涌出不均衡通风系数,即该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比。
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瓦斯绝对涌出量的比值,取最大值。
没有观测数据时,机采工作面取1.2~1.6,炮采面取1.4~2.0
2、按工作面气象条件计算
Q采=Q基本×K采高×K采面长×K温••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••
(2)
其中Q采——采煤工作面需风量,m3/min
Q基本——不同采煤方式工作面所需的基本风量,m3/min
Q基本=60×工作控顶距×工作面实际采高×70%×适宜风速(不小于1.0m/s)
K采高——回采工作面采高调整系数(见表1)
K采面长——回采工作面长度调整系数(见表2)
K温——回采工作面温度与对应风速调整系数(见表3)
表1回采工作面采高调整系数
采高m
<2.0
2.0~2.5
2.5~5.0及放顶煤
系数K采高
1.0
1.1
1.5
表2回采工作面长度调整系数
回采工作面长度m
80~150
150~200
>200
系数K采高长
1.0
1.0~1.3
1.3~1.5
表3回采工作面温度与对应风速调整系数
回采工作空气温度℃
回采工作面风速m/s
系数K温
<20
1.0
1.00
20~23
1.0~1.5
1.00~1.10
23~26
1.5~1.8
1.10~1.25
26~28
1.8~2.5
1.25~1.40
28~30
2.5~3.0
1.40~1.60
3、按回采工作面最多同时作业人数计算
Q采=4×N•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(3)
其中:
Q采——采煤工作面需风量,m3/min
N——工作面最多同时作业人数,人
4、按炸药量计算
Q采=25×A•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(4)
其中Q采——采煤工作面需风量,m3/min
A——一次爆破炸药最大用量,kg
5、按风速进行验算
60×0.25×S 其中Q采——采煤工作面需风量,m3/min S——工作面平均断面积,m2 (二)备用工作面风量计算方法 备用工作面亦应满足瓦斯、二氧化碳、气温等规定计算的风量,且最少不得低于采煤工作面实际需要风量的50%。 Q备≥0.5×Q采•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(6) 其中Q备——备用采煤工作面所需风量,m3/min Q采——备用采煤工作面回采时所需风量,m3/min (三)布置有专用排瓦斯巷的采煤工作面风量计算方法 Q采=Q采回+Q采尾=100×q采×KCH4+qCH4尾/2.5%×KCH4•••••••••••••••(7) 其中: Q采——布置有专用排瓦斯巷的采煤工作面需风量,m3/min Q采回——工作面回采所需风量,m3/min Q采尾——专用排瓦斯巷所需风量,m3/min q采——回采工作面回风巷风流中瓦斯(或二氧化碳)的平均绝对涌出量,m3/min qCH4尾——专用排瓦斯巷的风排瓦斯量,m3/min,并且要求风速不得低于0.5m/s KCH4——采面瓦斯涌出不均衡通风系数,即该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比。 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瓦斯绝对涌出量的比值,取最大值。 没有观测数据时,机采工作面取1.2~1.6,炮采面取1.4~2.0。 (四)掘进工作面风量计算方法 1、按照瓦斯(或二氧化碳)涌出量计算 Q掘=100×q掘×K掘通•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(8) 其中: Q掘——掘进工作面所需风量,m3/min q掘——掘进工作面回风流中瓦斯(或二氧化碳)的平均绝对涌出量,m3/min,可按条件相似的工作面推算。 K掘通——瓦斯涌出不均衡通风系数,该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比。 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瓦斯绝对涌出量的比值,取最大值。 没有观测数据时,机掘工作面K掘通=1.2~2.0,炮掘工作面K掘通=1.8~2.5。 2、按局部通风机实际吸风量计算 Q掘煤=Q扇吸×I掘+60×0.25×S•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(9) Q掘岩=Q扇吸×I掘+60×0.15×S•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(10) 其中: Q掘煤——煤巷掘进工作面所需风量,m3/min;半煤岩巷道按煤巷计算 Q掘岩——岩巷掘进工作面所需风量,m3/min Q扇吸——局部通风机实际吸入风量,m3/min I掘——掘进工作面同时通风的局部通风机台数 S——安设局部通风机的巷道断面积,m2 3、按掘进工作面最多同时作业人数计算 Q掘=4×N•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(11) 其中: Q掘——掘进工作面所需风量,m3/min N——工作面最多同时作业人数,人 4、按炸药量计算(使用水胶炸药) Q掘=0.465×(A×b×S2×L2÷P漏2÷C碳)1/3÷t•••••••••••••••••••••••(12) 其中: Q掘——掘进工作面所需风量,m3/min A——一次爆破炸药最大用量,kg b——1kg炸药产生的CO当量,煤巷爆破取100L/kg,岩巷爆破取40L/kg S——巷道断面积,m2 L——巷道通风长度,m P漏——漏风系数,风筒始、末端风量之比 C碳——巷道内CO浓度的允许值,C碳=0.02% t——爆破后稀释炮烟的通风时间,min,取20~30min 5、按风速进行验算 岩巷掘进最低风量Q岩掘>60×0.15×S•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(13) 煤巷掘进最低风量Q煤掘>60×0.25×S•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(14) 煤、岩巷掘进最高风量Q掘<60×4×S••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(15) 其中: Q岩掘——岩巷掘进工作面所需风量,m3/min Q煤掘——煤巷掘进工作面所需风量,m3/min S——掘进巷道的平均断面积,m2 (五)井下硐室所需风量计算方法 1、爆炸材料库 Q炸库=4×V/60•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(16) 其中: Q炸库——井下爆炸材料库所需风量,m3/min V——井下爆炸材料库的容积,m3 2、机电硐室 Q机硐=3600×∑N×θ÷(ρ×Cp×60×Δt)•••••••••••••••••••••••••(17) 其中: Q机硐——机电硐室所需风量,m3/min ∑N——机电硐室中运转的电动机(变压器)的总功率(按全年中最大值计算),kW θ——机电硐室的发热系数,可按下表5选取 ρ——空气密度,取1.20kg/m3 Cp——空气的定压比热,取1.0006kJ/(kg.K) Δt——机电硐室进、回风流的温度差,单位K(℃+273) 表5机电硐室的发热系数(θ) 机电硐室名称 发热系数 空气压缩机房、抽放泵房 0.15~0.18 水泵房 0.01~0.03 变电所、绞车房 0.02~0.04 小型机电硐室取60~80m3/min 3、充电硐室,按回风流中氢气浓度不超过0.5%计算,不得小于100m3/min Q机充=200×q充•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(18) 其中: Q机充——充电硐室所需风量,m3/min q充——充电硐室在充电时产生的氢气量,m3/min (六)其它巷道风量计算方法 Q其它=100×q其它×KCH4其它•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(19) 其中: Q其它——其它巷道所需风量,m3/min Q其它——其它巷道最大瓦斯绝对涌出量,m3/min,可按条件相似巷道推算。 KCH4其它——瓦斯涌出不均衡通风系数,KCH4其它=1.2~1.3 并根据巷道实际用途及围岩性质进行风速验算。 (七)采区风量计算方法 采区所需的总风量Q区是采区内各用风地点需风量之和,并考虑适当的备用系数 Q区=(∑Q采+∑Q备+∑Q掘+∑Q室+∑Q其它)×K区•••••••••••••••••••••••(20) 其中: Q区——采区所需总风量,m3/min; ∑Q采——该采区内各采煤工作面所需风量之和,m3/min; ∑Q备——该采区内各备用工作面所需风量之和,m3/min; ∑Q掘——该采区内各掘进工作面所需风量之和,m3/min; ∑Q室——该采区内各硐室所需风量之和,m3/min; ∑Q其它——该采区内其它用风巷道风量之和,m3/min; K区——备用风量系数,一般取1.1~1.2 (八)矿井总需风量计算方法 1、按井下同时工作的最多人数计算 Q矿=4×N×K矿通••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(21) 其中: Q矿——矿井总需风量,m3/min N——井下同时工作的最多人数; K矿通——矿井通风系数,包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素,一般取K矿通=1.2~1.25。 2、按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和计算 Q矿=(∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q备+∑Q其它)×K矿通••••••••••••••••••••••••(22) 其中: Q矿——矿井总需风量,m3/min ∑Q采——采煤工作面实际需要风量总和,m3/min ∑Q掘——掘进工作面实际需要风量总和,m3/min ∑Q硐——硐室工作面实际需要风量总和,m3/min ∑Q备——备用工作面实际需要风量总和,m3/min ∑Q其它——矿井除了采、掘、硐室、备用工作面以外的其它巷道需要风量的总和,m3/min K矿通——矿井通风系数,一般取K矿通=1.2~1.25。 (九)矿井有效风量率的计算 PR=QR/Qf×100%•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(23) 其中: PR——矿井有效风量率,% QR——矿井的有效风量,井下各地点有效风量之和,m3/min Qf——主通风机的工作风量,抽出式通风时,取排出风量,m3/min Qf应换算成标准状态时的风量,换算公式 Q标=Q测×ρ测÷1.2•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(24) Q标——主要通风机排出的标准风量,m3/min Q测——实测主要通风机的排出风量,m3/min ρ测——测定地点风流的空气密度,kg/m3 测定地点空气密度的计算公式为 ρ测=0.003484×p÷(273+t)×(1-0.378×ф×Ps÷p)••••••••••••••(25) 其中: p——测定地点的空气压力,Pa t——空气的温度,℃ Ps——温度为t时饱和水蒸气的压力,单位Pa ф——相对湿度,% 表6Ps参照表 温度℃ 压力Pa 温度℃ 压力Pa 温度℃ 压力Pa 温度℃ 压力Pa 0 610 10 1228 20 2339 30 4246 0.5 633 10.5 1269 20.5 2412 30.5 4370 1 657 11 1312 21 2488 31 4496 1.5 681 11.5 1357 21.5 2565 31.5 4626 2 705 12 1402 22 2645 32 4759 2.5 731 12.5 1449 22.5 2726 32.5 4895 3 758 13 1498 23 2810 33 5035 3.5 785 13.5 1547 23.5 2897 33.5 5178 4 813 14 1598 24 2985 34 5324 4.5 842 14.5 1651 24.5 3076 34.5 5474 5 872 15 1705 25 3169 35 5628 5.5 903 15.5 1761 25.5 3265 35.5 5786 6 935 16 1818 26 3363 36 5947 6.5 968 16.5 1877 26.5 3464 36.5 6112 7 1002 17 1938 27 3567 37 6281 7.5 1037 17.5 2000 27.5 3673 8 1072 18 2064 28 3782 8.5 1110 18.5 2130 28.5 3894 9 1148 19 2198 29 4008 9.5 1187 19.5 2267 29.5 4126 (十)矿井外部漏风量的计算 QLe=Qf-Qm••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(26) 其中: QLe——矿井的外部漏风量,m3/min Qf——主通风机的工作风量,m3/min Qm——抽出式通风时,井下的总回风量,m3/min (十一)矿井内部漏风量的计算 QLi=Qm-QR••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(27) 其中: QLi——矿井的内部漏风量,m3/min Qm——抽出式通风时,井下的总回风量,m3/min QR——矿井的有效风量,井下各地点有效风量之和,m3/min (十二)矿井的外部漏风率计算 PLe=QLe/Qf×100%•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(28) 其中: PLe——矿井的外部漏风率,% QLe——矿井的外部漏风量,m3/min Qf——主通风机的工作风量,m3/min (十三)矿井的内部漏风率计算 PLi=QLi/Qf×100%••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(29) 其中: PLi——矿井的内部漏风率,% QLi——矿井的内部漏风量,m3/min Qf——主通风机的工作风量,m3/min (十四)矿井通风等积孔的计算 1、单风井等积孔计算, •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••(30) 其中: A——矿井等积孔,m2 Q——主要通风机的工作风量,m3/s h——主要通风机的静压,Pa R——矿井总风阻,N.s2/m8 毫米水柱与毫米汞柱的换算: 1毫米水柱=9.80665Pa 1毫米汞柱=133.322Pa 2、多风井的矿井,只计算每个风井的等积孔。
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