第五章 通风和安全.doc

伟隆煤业有限责任公司大塘煤矿

主通风机选型说明书。

编 制：覃国涛
审 核：谢泽建

二○一二年一月二十日

一、矿井概况：
大塘煤矿为广西罗城伟隆煤业有限公司北陵山煤矿的一个分矿井，是广西罗城伟隆煤业有限公司的下属煤矿。煤层倾角12°，开采垂深90.15～381.15米。经重新核实储量可采储量为52.13万吨，矿井设计生产能力为9万ｔ／ａ，矿井服务年限为5.5年。该矿井为低瓦斯矿井。

二、矿井通风设计依据：
矿井设计能力为9万吨／年，矿井回采工作面1个，采面长度60米，平均采高0.75米左右，掘进工作面2个。矿井的主要供风硐室有中央泵房、中央变电所、副下山绞车房1个，副下山采区泵房1个。

三、矿井通风系统及通风方式：
矿井的主斜井作为进风井，副斜井作为回风井，要增加通风量达到设计要求。目前，安装一组风机作抽出式通风，以满足矿井达产时的通风需要。矿井通风系统为中央并列与单翼对角混合式，矿井通风方式为抽出式。
四、矿井风量计算
1、按井下同时工作的最多人数计算
Q矿进=4NK矿通/50
=4×278×1.25/60
=2.33 （m3/s）
式中：Q矿井——矿井总进风量，m3/s；
4——每人每分钟供风标准4m3/ min/人；
N——同时工作最多人数 , 28 人；
K矿通——矿井通风系数，取1.25；
60-----秒。
2、按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需风量的总和计算：
矿井达产时回采工作面2个，掘进工作面1个，其中煤或半煤掘进工作面1个，全岩掘进工作面1个；主要供风硐室有中央泵房、变电所、变电所。矿井开采后期，增加供风硐室有副下山绞车房1个，副下山采区泵房1个。
（1）回采工作面需要风量
①按回采工作面气象条件计算
Q采=60×70％×Ver×Ser×kch·kcl
=60×70％×1.5×3.12×1×0.9
=177（m3/ min）=2.95 m3/s
式中：
Q采------回采工作面实际需要的风量，m3/ min
Ver-------采煤工作面的风速；根据A1056-2008取值范围，取1.5；
Ser--------采煤工作面的平均有效断面积；按最大和最小控顶距平均值计算，其中工作面最大控顶距5.0 m，最小控顶距为3.8 m，一煤工作面采高0.71 m，其有效断面为3.12 m；
kch--------采煤工作面采高调整系数；根据AQ1056-2008取值范围，取1；
kcl--------采煤工作面长度调整系数；根据AQ1056-02008取值范围，取0.9；
②按回采工作面最多人数计算
Q采=4 Ni/60
=4×15/60
=1.00（m3/s）
式中：
Q采——第i个回采工作面实际需要的风量，m3/s；
4-------4 m3/人·min;
Ni--------第i个回采工作面最多人数，15人。
60--------秒；
3）按瓦斯涌出量计算
Q采=100qch4·k=100×0.82/60×1.2=1.64 m3/s
式中：
k-------备用系数，取1.2；
qch4--------瓦斯绝对涌出量0.82 m3/min.
4)按回采工作面温度计算
Q温=vc×sc×k1
=1.5×3.12×0.9=4.21 m3/s
式中：
vc--------回采工作面适宜风速，取1.5 m/s;
sc--------回采工作面平均断面，按最大和最小控顶距平均值计算，（5.0+3.8）÷2×0.71=3.12㎡；
kl=回采工作面长度系数，取0.9.
5）按风速进行验算
a)验算最小风量
Q采≥60×0.25 Scp=37.28 m3/=0.62 m3/s
Scb=1cb×hcb×70％=2.49㎡
b)验算最大风量
Q采≤60×4.0 Scs=453.26 m3/min=7.55 m3/s
Scs=1cs×hcf×70％=1.89㎡
c)综合机械采煤工作面，在采区煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后，验算最大风量
Q采≤60×5.0Scs=567 m3/min=9.45 m3/s
式中：
Scb--------采煤工作面最大控顶距有效断面，㎡；
1cb--------采煤工作面最大控顶距，m;
hcf--------采煤工作面实际采高，m;
Scf--------采煤工作面最小控顶距有效断面，㎡；
1cs-------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，m3/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--------采煤工作忙吗允许的最大风速，m/s;
根据上述计算结果，回采工作面最大风量Q采=4.21 m3/s，经验算满足风速要求。
6.掘进工作面风量
7.瓦斯涌出量计算
Q掘=100×qch4×K备/60
=100×0.1×2/60=0.33 m3/S
式中：
Q备--------掘进工作面通风系数，取2；
qch4--------为掘进巷道瓦斯对涌出量0.1 m3/min；
60--------秒。
8.按炸药消耗计算
Q掘=25A/60
=25×4/60=1.67m3/S
式中：
25--------每公斤炸药爆破后，每分钟需供给的风量，m3/min.Kg;
A--------为掘进巷道一次放炮最多炸药消耗量，3Kg;
9.按人数计算
Q掘=4N/60
=4×10/60
=0.67 m3/S

式中:
N--------掘进工作面最多人数，10人。
10.按局部通风机实际吸风量计算
a)无瓦斯涌出的岩巷
Q掘= Qaf·I＋60×0.15Shd =210×160×0.15×4.3=248.7m3/min=4.15m3/s
b)有瓦斯涌出的岩巷
Q掘= Qaf·I＋60×0.25Shd=210×1＋60×0.25×4.3=274.5 m3/min=4.58 m3/s
式中：
Qaf--------扇风机实际吸风量m3/min；配备FBD№5.0/2×5.5型局部通风机，吸风量取210 m3/min；
I--------掘进工作面同时通风的局部通风机台数；
0.15--------无瓦斯涌出岩巷的允许最低风速；
0.25--------有瓦斯涌出岩巷，半煤岩巷和煤巷的允许最低风速；
Shd--------局部通风机安装地点到回风口间的巷道最大断面积，4.3㎡。
5）按风速进行验算
a)验算最小风量
Q掘≥60×0.25 Shf=60×0.25×7.14=107. 1 m3/min=1.79 m3/s
b)验算最大风量
Q掘≤60×4.0 Shf=60×4×7.14=1713.6 m3/min=28.56 m3/s
式中：
Shf--------掘进工作面巷道的净断面积，取运输巷净断面积7.14㎡；
根据上述计算结果，进工作面最大风量Q掘=4.58m3/s，经验算满足风速要求。
11.其它地点风量
他通风行人巷及硐室配备风量按0.25m/s,的风速进行计算，中央变电所水泵房：1.8 m3/s；采区水泵房1.8 m3/s：上部车场绞车房1.8 m3/s。
（4）矿井进风量
矿井容易/困难时期风量
Q矿=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+Q其它）·K矿通
=（4.21＋4.58×2＋5.4）×1.25
=23.46 m3/s
式中：
1.25--------漏风系数
12：矿井总进风量
据以上计算，矿井容易/困难时期总进风量均为23.46 m3/s。容易/困难时期均按24 m3/s进行配风。
各用风地点配风量：回采工作面：5.5 m3/s/个；掘进工作面4.6 m3/s/个；中央变电所及水泵房：2 m3/s；采区水泵房：2 m3/s；采区绞车房：2 m3/s，其它风量：3.2 m3/s。
风速验算：
主井筒（进风井）
V主=Q矿/S主=60.2/8=7.35 m/s
配风原则：
（1）回采工作面：350 m3/min（5.83 m3/s）/个
（2）掘进工作面：200m3/min（3.33m3/s）/个
（3）炸药库：60 m3/min（1m3/s）
（4）+50泵房100 m3/min（1.67m3/s），＋50变电所60 m3/min(1m3/s)；－25m泵房100 m3/min（1.67m3/s），－25变电所60 m3/min(1m3/s)；
（5）下山绞车房30 m3/min（0.5m3/s），下山采区泵房60 m3/min（1m3/s）。
按南、北两翼采区所需风量进行分配，南翼采区2个采面，四个掘进面、一个下山绞车房、一个下山采区泵房，北翼采区一个采面、三个掘进面、一个下山绞车房、一个下山泵房，北翼包括：+50中央泵房、＋50中央变电所、炸药库、－25泵房、变电所风量。计算出南翼需要实际风量后，剩余分配给北翼。
南翼需要实际风量为：
Q南=（Q采+ Q掘+Q绞+Q泵）×k备
=（2×350+4×200+30+60）×1.2
=1908 m3/min
则北翼风量为：
Q北=3612－1908=1704 m3/min

五、风压及等积孔计算
矿井通风摩擦阻力采用下式计算：
h= m8
式中：
a--------通风阻力系数，（NS2/ m8);
l--------巷道长度（m）
q-------通过巷道的风量，（m3/s）;
s--------巷道净断面，（m2）；
p--------巷道净周长，（m）;
等积采用下式计算：
A=
式中：
A--------全矿井等积孔，（m2）；
Q--------矿井需风量，（m3/s）;
h--------全矿井通风阻力，（Pa）;
矿井通风风压及通风积孔计算详见表4-2-1和4-2-2。

表4-2-1 通风容易时期风压及通风等积孔计算表
序号
巷道名称
支护方式
巷道长度
净断面
净周长
摩擦风阻系数
风量
通风摩擦阻力
风速
（m）
（㎡）
（m）
n. S2/ m4
m3/s
（pa）
m/s
1
主斜井
锚喷
560
6.5
9.7
0.0081
24
92.28
3.69
2
井底车场
锚喷
48
8.6
10.8
0.005
24
2.35
2.79
3
上部车场
锚喷
26
7.2
10.4
0.005
20
1.45
2.78
4
运输下山
金支
104
4.3
8.43
0.01
20
44.11
4.65
5
101运输巷
金支
550
7.14
10.8
0.01
7
0.73
0.98
6
101运输巷
金支
136
7.14
10.8
0.01
5.5
1.22
0.77
7
101工作面
金支
80
3.12
10.22
0.042
5.5
34.20
1.76
8
101回风巷
金支
143
6.19
10.08
0.01
5.5
1.84
0.89
9
101联络巷
金支
116
5.77
8.9
0.0068
7
1.79
1.21
10
回风斜井
锚喷
56
5.5
8.88
0.0072
22
10.42
4.00
11
回风斜井
锚喷
533
5.5
8.88
0.0072
24
117.98
4.36
12
引风硐
锚喷
30
5.5
9
0.003
24
2.66
4.29
13
小计

311.02

14
局部阻力按通风摩擦阻力的15％计
46.65

15
总计

357.67

16
等积孔

1.51

表4-2-2 通风困难时期风压及通风等积孔计算表
序号
巷道名称
支护方式
巷道长度
净断面
净周长
摩擦风阻系数
风量
通风摩擦阻力
风速
（m）
(㎡)
(m)
n. S2/ m4
m3/s
(pa)
m/s
1
主斜井
锚喷
560
6.5
9.7
0.0081
24
93.42
3.69
2
井底车场
锚喷
48
8.6
10.8
0.0055
24
2.58
2.79
3
上部车场
锚喷
26
7.2
10.4
0.0055
22
1.93
3.06
4
运输下山
金支
200
4.3
8.43
0.01
20
84.82
4.65
5
运输下山
金支
80
4.3
8.43
0.01
11.4
11.02
2.65
6
运输石门
金支
15
4.3
8.43
0.01
10.1
1.62
2.35
7
303运输巷
金支
500
7.14
10.8
0.01
5.5
4.49
0.77
8
303工作面
金支
80
2.5
8.42
0.042
5.5
54.77
2.20
9
303回风巷
金支
500
8.2
12.2
0.01
5.5
3.35
0.67
10
回风下山
金支
190
4.3
8.43
0.0072
20
58.02
4.65
11
回风斜井
锚喷
56
5.5
8.88
0.0072
22
10.42
4.00
12
回风斜井
锚喷
533
5.5
8.88
0.0072
24
117.98
4.36
13
引回风硐
砌碹
30
5.6
9
0.003
24
2.66
4.29
14
下计

15
局部阻力按通风摩擦阻力的15％计

16
总计

514.14

17
等积孔

1.26

六、通风设备选型
（一）计算风机风量
1、南翼
Q扇南=Q南·K
=1908×1.05
=2003.4 m3/min
=33.39 m3/ s
2、北翼
Q扇北=Q北·K
=1704×1.05
=1789.2 m3/min
=29.8 m3/s
（二）风机风压计算
1、南翼困难时期
h扇南大=h难南大=1884.06 pa
2、南翼容易时期
h扇南小=h扇南小=949.09 pa
3、北翼困难时期
h扇北大=h难北大=1224.56 pa
4、北翼容易时期
h扇北小=h易北小=809.43 pa

列表如下：
内容
时期
风量（m3/min）
风压（pa）
等积孔（m2）
南翼
北翼
南翼
北翼
南翼
北翼
容易时期
2003.4
1789.2
949.09
809.43
2.33
2.52
困难时期
2003.4
1789.2
1884.06
1224.56
1.65
2.05
（三）风机电动机功率计算
（1）南翼风机电动机功率
N南=（Pas·Q扇南/1020ηst）×K
=（1884.06×33.39/1020×0.83）×1.15
=85.45≈86 kW
（2）北翼风机电动机功率
N北=（Pas·Q扇北/1020ηst）×K
=（1224.56×29.82/1020×0.78）×1.15
=52.78≈53 kW
式中：pas——南翼最困难时期总阻力 Pa
Q扇南——南翼风机风量 m3/ s
K——电机功率贮备系数1.1～1.15，取K=1.15
Pas′——北翼困难时期总阻力 Pa
Q扇北——北翼风机风量 m3/s
ηst——南翼风机实际运行工况效率0.83
ηst′——北翼风机实际运行工况效率0.78
(四)风机型号选择
根据以上计算参数，选取湘潭平安电气集团有限公司生产的BD-Ⅱ系列弯掠组合正交型隔爆对旋轴流式风机可满足要求。南、北两翼均选取同等通风能力的通风机，型号可选择BD-Ⅱ-6型N0.15风机，该风机技术特征为：转速η=980r/min，风量Q=25～65m3/S，静压800～2400 Pa，电动机装机功率55×2kW。但根据二矿目前使用的山东淄博风机厂生产的BDK62B-6No15风机情况，其铭牌标称风量为870～2196 m3/min，风压为805～2335 Pa。而实测得风机空转时最大风量为2078 m3/min，负载运转时，风压800 Pa左右，最大风量只有1604 m3/min，只达到铭牌风量的73%左右，从风机投入使用试运行的几个月来的数据观测表明：厂家生产的风机铭牌上标称的各项参数，与使用时的实际值相比存在一定差距。经过上述分析，结合矿井生产发展规划的需要，选择风机时再向上一级选取，即最终选取湘潭平安电气集团有限公司生产的BD-Ⅱ系列弯掠组合正交型隔爆对旋轴流式风机，要求该风机技术特征为：风量Q=30～70m3/S，静压h＝800～2600Pa，电机功率N＝75×2kＷ，风机在各种工况条件下反风率达60%以上。
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