通风系统能力核定.docx
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通风系统能力核定.docx
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通风系统能力核定
神木市惠宝煤业有限公司
第八节通风系统能力核定
一、通风概况
矿井采用“两进一回”中央并列式通风方式,抽出式通风方法。
主斜井、副斜井进风,回风斜井回风。
回风斜井安装2台FBCDZ№28/2×200型防爆对旋轴流式主要通风机,1台工作、1台备用,每台通风机配电动机型号YBF450S-12、功率2×200kW、转速485r/min。
陕西安技煤矿安全装备检测有限公司2016年11月22日对矿井回风斜井主要通风机性能进行了测定,检验结论为合格。
根据矿井2019年4月通风月报表,目前矿井总进风量6437m3/min,其中:
主斜井1804m3/min、副斜井4633m3/min、总回风量6508m3/min,矿井总排风量6569m3/min,矿井有效风量为5892m3/min,有效风量率为91.5%。
矿井负压为660Pa,等积孔5.06m2。
主扇风机实际运行工况点处在安全稳定、可靠、合理范围内。
矿井反风采用主要通风机反转方式进行反风,2019年1月24日,矿井进行了反风演习,反风结果:
1号主要通风机6.0min后实现了反风,反风量为正常风量的64.1%,反风时间和风量符合有关规定。
井下掘进工作面使用局部通风机压入式通风,使用有煤安标志的阻燃风筒,局部通风机安装地点、摆放位置、风筒管理、迎头风量均符合规定要求。
根据矿井提供的资料,矿井正常生产条件下,经过一个月的连续观测,采、掘工作面各地点的瓦斯绝对涌出量和瓦斯涌出不均匀的备用风量系数见表3-8-1。
采、掘工作面各地点瓦斯、二氧化碳绝对涌出量及不均衡系数表3-8-1
地点
绝对涌出量(m3/min)
不均衡系数
瓦斯
二氧化碳
瓦斯
二氧化碳
2108辅运顺槽
0.07
0.34
1.3
1.4
2108胶带顺槽
0.07
0.34
1.4
1.4
2101运输顺槽
0.28
1.31
1.2
1.6
2101回风顺槽
0.29
1.32
1.2
1.6
二、计算过程及结果
1、矿井需要风量计算
矿井需要风量应按各采煤工作面、备用工作面、掘进工作面、独立通风硐室及其它巷道等用风地点分别进行计算,其计算公式为:
Qra≥(ΣQcfi+ΣQsci+ΣQhfi+ΣQuri+ΣQrli)·kaq(m3/min)
式中:
Qra——矿井需要风量,m3/min;
Qcfi——第i个采煤工作面实际需要风量,m3/min;
Qsci——第i个备用工作面需要风量,m3/min;
Qhfi——第i个掘进工作面实际需要风量,m3/min;
Quri——第i个硐室实际需风量,m3/min;
Qrli——第i个其他巷道实际需要风量,m3/min;
kaq——矿井通风需要系数,抽出式kaq取1.15~1.20,压入式kaq取1.25~1.30。
(1)采煤工作面需要风量
2-2煤盘区共一个综采面生产,综采工作面实际需要风量按工作面气象条件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、工作人员等规定分别进行计算,然后取其中最大值。
1)按气象条件计算
Qcfi=60×70%vcfi·Scfi·kchi·kcli(m3/min)
式中:
Qcfi——第i个采煤工作面需要风量,m3/min;
vcfi——第i个采煤工作面的风速,m/s;
Scfi——第i个采煤工作面的平均有效断面积,m2;
kchi——第i个采煤工作面采高调整系数;
kcli——第i个采煤工作面长度调整系数;
70%——有效通风断面系数;
60——单位换算产生的系数。
各采煤工作面按气象条件计算需风量结果见表3-8-2。
采煤工作面按气象条件计算需风量表3-8-2
工作面编号
2-2盘区2101综采面
采高hcfi(m)
3.4
采高调整系数kchi
1.2
长度lcfi(m)
239
长度调整系数kcli
1.4
温度tcfi℃
18
风速vcfi(m/s)
1.0
控顶距lcfi(m)
5.68/4.88
有效通风断面系数
0.7
平均有效断面积Scfi(m2)
17.95
采面需风量Qcfi(m3/min)
1267
2)按瓦斯涌出量计算
Qcfi=100qcgi·kcgi(m3/min)
式中:
Qcfi——第i个采煤工作面需要风量,m3/min;
qcgi——第i个采煤工作面回风流中平均绝对瓦斯涌出量,m3/min;
kcgi——第i个采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数。
100——按采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1%的换算系数。
各采煤工作面按瓦斯涌出量计算需风量结果见表3-8-3。
采煤工作面按瓦斯涌出量计算需风量表3-8-3
工作面编号
2-2盘区2101综采面
瓦斯绝对涌出量qcgi(m3/min)
0.29
不均匀备用风量系数kcgi
1.5
采面需风量Qcfi(m3/min)
43.5
3)按二氧化碳涌出量计算
Qcfi=67qcci·kcci(m3/min)
式中:
Qcf——第i个采煤工作面需要风量,m3/min;
qcci——第i个采煤工作面回风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/min;
kcci——第i个采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数;
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。
各采煤工作面按二氧化碳涌出量计算需风量结果见表3-8-4。
采煤工作面按二氧化碳涌出量计算需风量表3-8-4
工作面编号
2-2盘区2101综采面
二氧化碳绝对涌出量qcci(m3/min)
5.75
不均匀备用风量系数Kcci
1.5
采面需风量Qcfi(m3/min)
577.87
4)按工作人员数量验算
Qcf>4Ncfi(m3/min)
式中:
Qcfi——第i个采煤工作面需要风量,m3/min;
Ncfi——第i个采煤工作面同时工作的最多人数,人。
4——每人需风量,m3/min;
各采煤工作面按工作人员数量计算需风量结果见表3-8-5。
采煤工作面按工作人员数量计算采煤工作面需风量表3-8-5
工作面编号
2-2盘区2101综采面
最多人数Ncfi(个)
45
采面需风量Qcfi(m3/min)
180
根据以上计算结果,2101综采面所需要风量取值为1300m3/min。
5)按风速进行验算
①验算最小风量:
Qcfi≥60×0.25Scbi(m3/min)
式中:
Scbi——2101采煤工作面最大控顶有效断面积,工作面最大控顶距lcbi×采高hcfi×70%,m2;
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。
②验算最大风量:
Qcfi≤60×4.0Scsi(m3/min)
式中:
Scsi——2101采煤工作面最小控顶有效断面积,工作面最小控顶距lcsi×采高hcfi×70%,m2;
4.0——采煤工作面允许的最大风速,m/s;
70%——有效通风断面系数。
根据每个采煤工作面的具体情况,风速验算结果见表3-8-6。
采煤工作面风速验算表表3-8-6
工作面编号
2101综采面
采高hcfi(m)
3.4
最大控顶距lcbi(m)
5.68
最大控顶有效断面积Scbi(m2)
19.3
最小控顶距lcsi(m)
4.88
最小控顶有效断面积Scsi(m2)
16.59
60×0.25Scbi(m3/min)
289.5
工作面需风量Qcfi(m3/min)
1300
60×4Scsi(m3/min)
3981.6
根据以上风速验算结果,2101综采面风量1300m3/min满足要求。
矿井采煤工作面需风量:
ΣQcfi=1300(m3/min)
(2)备用工作面所需要风量
备用工作面需风量也应按气象条件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、工作人员数量等规定分别进行计算,且最少不得低于采煤工作面实际需要风量的50%。
矿井备用工作面需风量:
ΣQsci=1300÷2=650(m3/min)
(3)掘进工作面需要风量
矿井目前井下实际布置二个综掘工作面、计算掘进工作面实际需要风量,应按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、工作人员数量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)按瓦斯涌出量计算
Qhfi=100qhgi·khgi(m3/min)
式中:
Qhfi——第i个掘进工作面实际需要风量,m3/min;
qhgi——第i个掘进工作面回风流中平均绝对瓦斯涌出量,m3/min;
khgi——第i个掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数;
100——按掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1%的换算系数。
各掘进工作面按瓦斯涌出量计算需风量结果见表3-8-7。
掘进工作面按瓦斯涌出量计算需风量表3-8-7
工作面编号
巷道类型
瓦斯绝对涌出量qhgi(m3/min)
备用风量系数khgi
Qhfi
(m3/min)
2108辅运顺槽
煤
0.07
1.5
10.5
2108胶运顺槽
煤
0.07
1.5
10.5
2)按二氧化碳涌出量计算
Qhfi=67qhci·Khci(m3/min)
式中:
Qhfi——第i个掘进工作面实际需要风量,m3/min;
qhci——第i个掘进工作面回风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/min;
khci——第i个掘进工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数;
67——按掘进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。
各掘进工作面按二氧化碳涌出量计算需风量结果见表3-8-8。
掘进工作面按二氧化碳涌出量计算需风量表3-8-8
工作面编号
巷道类型
二氧化碳绝对涌出量qhci(m3/min)
备用风量系数khci
Qhfi
(m3/min)
2108辅运顺槽
煤
0.34
1.6
54.4
2108胶运顺槽
煤
0.34
1.6
54.4
根据以上计算结果,确定各掘进工作面所需局部通风机吸风量。
各掘进工作面所需局部通风机吸风量、实测风筒出风量和局部通风机吸风量(考虑漏风量30m3/min漏风量)见表3-8-9。
掘进工作面局部通风机所需吸风量表3-8-9
工作面编号
所需吸风量ΣQafi(m3/min)
实际风筒出风量(m3/min)
实际吸风量ΣQafi(m3/min)
2108辅运顺槽
640
452
480
2108胶运顺槽
640
441
480
4)按局部通风机实际吸风量计算
无瓦斯涌出的岩巷:
Qhfi=ΣQafi+60×0.15Shdi(m3/min)
有瓦斯涌出的岩巷,半煤岩巷、煤巷:
Qhfi=ΣQafi+60×0.25Shdi(m3/min)
式中:
Qhfi——第i个掘进工作面实际需要风量,m3/min;
ΣQafi——第i个掘进工作面同时运转的局部通风机实际吸风量的总和,m3/min;
0.15——无瓦斯涌出岩巷的允许最低风速,m/s;
0.25——有瓦斯涌出的岩巷、半煤岩巷和煤巷允许的最低风速,m/s;
Shdi——局部通风机安装地点到回风口之间的巷道最大断面积,m2。
各掘进工作面按局部通风机实际吸风量计算需风量结果见表3-8-10。
掘进工作面按局部通风机实际吸风量计算需风量表3-8-10
工作面编号
局部通风机
局扇安装地点巷道
Qhfi
(m3/min)
型号
台数Ii
吸风量ΣQafi
(m3/min)
地点
巷道类型
断面积Shdi
(m2)
2108辅运顺槽
FBD№-7.1
1
1×640
煤巷
18.36
2108胶运顺槽
FBD№-7.1
1
1×640
煤巷
18.36
275
合计
1555
5)按工作人员数量验算
ΣQafi≥4Nhfi(m3/min)
式中:
ΣQafi——第i个掘进工作面同时运转的局部通风机实际吸风量的总和,m3/min;
Nhfi——第i个掘进工作面同时工作的最多人数。
4——每人需风量,m3/min。
根据各掘进工作面实际工作人员数量验算结果见表3-8-11。
掘进工作面按同时作业人数计算需风量表3-8-11
工作面编号
每人需风量(m3/min)
人数
(个)
4Nhfi(m3/min)
ΣQafi
(m3/min)
2108辅运顺槽
4
30
120
120
2108胶运顺槽
4
30
120
120
合计
240
6)按风速进行验算
①验算最小风量:
无瓦斯涌出的岩巷:
ΣQafi≥60×0.15Shfi(m3/min)
有瓦斯涌出的岩巷,半煤岩巷、煤巷:
ΣQafi≥60×0.25Shfi(m3/min)
②验算最大风量:
ΣQafi≤60×4.0Shfi(m3/min)
式中:
ΣQafi——第i个掘进工作面同时运转的局部通风机实际吸风量的总和,m3/min;
0.15——无瓦斯涌出岩巷的允许最低风速,m/s;
0.25——有瓦斯涌出的岩巷,半煤岩巷和煤巷允许的最低风速,m/s;
Shfi——第i个掘进工作面巷道的净断面积,m2。
各掘进工作面风速验算结果见表3-8-12。
掘进工作面实际风速验算结果表3-8-12
掘进工作面编号
掘进巷道
60×0.15Shfi
(m3/min)
60×0.25Shfi(m3/min)
ΣQafi(m3/min)
60×4Shfi(m3/min)
类型
断面积
Shfi(m2)
2108辅运顺槽
煤
18.36
275
640
4406
2108胶运顺槽
煤
18.36
275
640
4406
合计
550
1555
8812
根据以上计算结果,最终确定各掘进工作面所需风量见表3-8-13。
掘进工作面实际需风量表3-8-13
工作面编号
Qhfi(m3/min)
2108辅运顺槽
640
2108胶运顺槽
640
合计ΣQhfi(m3/min)
1555
矿井掘进工作面需要风量之和为:
ΣQhfi=1555(m3/min)
(4)井下硐室需要风量
矿井井下独立通风的硐室及其需风量见表3-8-14。
井下独立通风硐室需风量表3-8-14
独立通风硐室名称
需风量(m3/min)
中央变电所
180
中央水泵房
163
矿井合计ΣQuri(m3/min)
343
矿井独立通风硐室需要风量为:
ΣQuri=343(m3/min)
(5)井下其它巷道需要风量
1)矿用防爆柴油机无轨胶轮车需要风量的验算
Qrli≥5.44Ndli·Pdli·kdli(m3/min)
式中:
Ndli——第i个地点矿用防爆柴油机无轨胶轮车的台数,台;
Pdli——第i个地点矿用防爆柴油机无轨胶轮车的功率,kW;
kdli——配风系数。
第i个地点使用1台矿用防爆柴油机无轨胶轮车运输时kdli为1.0、使用2台矿用防爆柴油机无轨胶轮车运输时kdli为0.75、使用3台及以上矿用防爆柴油机无轨胶轮车运输时kdli为0.50;
5.44—每千瓦每分钟应供给的最低风量,m3/min。
经核查矿井在不同生产时期,采煤工作面顺槽同时使用的矿用防爆柴油机无轨胶轮车的总数不同,因此,应按矿井各个生产时期矿用防爆柴油机无轨胶轮车需要风量分别验算。
①矿井正常生产时期
经核查矿井正常生产时期,同时使用的矿用防爆柴油机无轨胶轮车均为:
防爆材料车3辆、总功率150kW。
则稀释尾气需风量为:
Qdli=5.44×0.5×50×3=408(m3/min)
②矿井综采工作面搬家时期
经核查矿井综采工作面搬家时期,采煤工作面顺槽同时使用的矿用防爆柴油机车有:
支架搬运车1辆,功率260kW;防爆材料车1辆、功率65kW。
则稀释尾气需风量为:
Qdli=5.44×0.75×(260+65)=1326(m3/min)
根据计算结果,正常生产时稀释采煤工作面顺槽同时使用的矿用防爆柴油机车尾气需要的最大风量为530m3/min,工作面搬家时稀释采煤工作面顺槽同时使用的矿用防爆柴油机车尾气需要的最大风量为1326m3/min。
因此,采煤工作面最小配风量应不小于530m3/min,搬家时工作面配风量应不小于1326m3/min。
通过以上验算,2101综采工作面所需要风量取值为1555m3/min,满足稀释脚轮车尾气需要。
2)井下其它巷道需要风量
其他用风巷道的需要风量,按规定应根据瓦斯涌出量和风速分别进行计算,取其最大值。
为简化计算过程,井下其它巷道需要风量按ΣQcfi、ΣQsci、ΣQhfi、ΣQuri四项总风量之和的5%选取。
即:
ΣQrli=(ΣQcfi+ΣQsci+ΣQhfi+ΣQuri)×0.05(m3/min)
=(1300+650+1555+343)×0.05
=192.4(m3/min)
据以上计算结果,矿井需要风量为:
3820.4
Qra≥(ΣQcfi+ΣQsci+ΣQhfi+ΣQuri+ΣQrli)·kaq(m3/min)
=(1300+650+1555+343+192.4)×1.15(m3/min)
=4646.46(m3/min)
根据矿井井下布置1个综采工作面、1个备用综采工作面、2个综掘工作面、2个独立通风硐室,同时考虑其它用风地点的需风量来计算,矿井需要风量为4650m3/min,小于目前矿井有效风量5892m3/min,满足要求。
2、矿井通风能力计算
根据生产能力核定标准有关规定,矿井通风系统生产能力核定采用由里向外核算法计算。
(1)单个采煤工作面正常生产条件下年产量计算
Aci=330×10-4lci·hci·γci·bci·cci(万t/a)
式中:
Aci——第i个采煤工作面正常生产条件下年产量,万t/a;
lci——第i个采煤工作面平均长度,m;
hci——第i个采煤工作面煤层平均采高,m;
γci——第i个采煤工作面的原煤视密度,t/m3;
bci——第i个采煤工作面正常生产条件下平均日推进度,m/d;
cci——第i个采煤工作面采出率。
根据矿井目前采掘部署,按2101综采工作面正常生产条件下年产量。
根据矿井采煤工作面作业规程提供的的具体数据,个采煤工作面正常生产条件下年产量计算见表3-8-15。
采煤工作面正常生产条件下年产量计算表3-8-15
工作面编号
2101综采面
工作面长度lci(m)
239
采高hci(m)
3.4
原煤容重γci(t/m3)
1.30
循环进度(m)
0.80
日循环个数
14
日推进度bci(m/d)
0.80×14=11.2
年工作日(d)
330
回采率cci
0.95
单个工作面年产量力Aci(万t/a)
370.9
合计ΣAC(万t/a)
370.9
根据计算结果,矿井采煤工作面正常生产条件下年产量为:
ΣAci=370.9(万t/a)
(2)单个掘进工作面正常生产条件下年产量计算
Ahi=330×10-4Shi·γhi·bhi(万t/a)
式中:
Ahi——第i个掘进工作面正常生产条件下年产量,万t/a;
Shi——第i个掘进工作面纯煤面积,m2;
γhi——第i个掘进工作面的原煤视密度,t/m3;
bhi——第i个掘进工作面正常生产条件下平均日推进度,m/d。
根据矿井目前采掘部署,井下布置2个综掘工作面。
掘进煤量为:
ΣAhi=26.3(万t/a)
(3)通风系统生产能力计算
Apc=ΣAci+ΣAhi=370.9+26.3=397.2((万t/a)
式中:
ΣAci——矿井回采工作面正常生产条件下年产量之和,370.9万t/a;
ΣAhi——矿井掘进工作面正常生产条件下年产量之和,26.3万t/a。
3、矿井通风能力验证
矿井通风系统生产能力要从矿井主要通风机性能、通风网络、用风地点的有效风量和矿井稀释瓦斯的能力等方面进行验证。
(1)矿井通风系统能力验证
1)矿井主要通风机性能验证
陕西安技煤矿安全装备检测有限公司2016年11月22日对矿井回风斜井主要通风机进行了检测,检验结论均为:
依据AQ1011-2005《煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范》和《煤矿安全规程》所检项目综合判定均为:
合格。
根据矿井2019年4月通风月报表,目前矿井总进风量6437m3/min,其中:
主斜井1804m3/min、副斜井4633m3/min、总回风量6508m3/min,矿井总排风量6569m3/min,矿井有效风量为6039m3/min,有效风量率为93.8%。
矿井负压为660Pa,等积孔5.06m2。
主扇风机实际运行工况点处在安全稳定、可靠、合理范围内。
2)通风网络能力验证
矿井通风网络符合《煤矿安全规程》规定,采掘工作面通风系统完善、合理,不存在不符合有关规定的串联通风、扩散通风、采空区通风等通风地点。
矿井在实际生产过程中,能够根据需要及时调整矿井通风系统,定期与不定期对井下通风设施包括密闭、风门等进行全面检查和修复,从而达到良好的通风效果,使得通风系统更加稳定、合理、可靠。
2016年11月18日,陕西煤矿安全装备检测中心对矿井的通风阻力进行了测定,测定路线为副斜井→2103工作面→回风斜井。
测定结果:
矿井总回风量7146m3/min,矿井通风阻力为559.01Pa,等积孔为5.99m2。
这说明矿井通风难易程度为容易,即通风网络通过风流的能力较强,通风网络中的通风阻力分配合理且与风量相匹配,通风网络能力能够满足生产安全的需要。
3)用风地点有效风量验证
根据矿井2019年4月30日旬报表,矿井总进风量6437m3/min,其中:
主斜井1804m3/min、副斜井4633m3/min、矿井有效风量为6039m3/min。
矿井有效风量6039m3/min大于矿井计算需风量为4646.46m3/min,井下采掘面实际测到的风量,大于采掘面所需要风量;矿井其它用风点的有效风量能够满足要求。
井筒、井巷中的风流速度、温度均符合《煤矿安全规程》的有关规定。
各用风地点有效风量验证见表3-8-16。
矿井用风地点有效风量验证表表3-8-16
序号
名称
地点
风量(m3/min)
风流速度(m/s)
温度(℃)
需要风量
实测
风量
是否符合要求
规程
规定
实际
测定
是否符合要求
规程规定
实际测定
是否符合要求
1
矿井
总进
、
总回
主斜井
1804
4
1.87
是
16
副斜井
4633
8
4.48
是
14
回风大巷
6569
8
6.57
是
17
2
采煤
工作面
2101胶带运输巷
432
0.25~4
0.4
是
16
2101辅助运输巷
1102
0.25~4
1.02
是
15
2101综采面
1300
1510
是
0
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- 关 键 词:
- 通风 系统 能力 核定