煤矿采区通风系统设计.doc

82采区通风系统设计
袁店一井井田范围：西以袁店断层为界，与袁店二井毗邻；东至32煤层-1000m的水平投影线和39467500经线；南从杨柳~五沟断层（与五沟煤矿相邻）及10煤层露头线；北到32煤层-1000m的水平投影线和区块登记边界。东西长约6.9~13.6km，南北宽1.2~3.4km，井田面积约37.22km2。本矿井目前有主井、副井、中央风井、西风井和北风井5个井筒，矿井主采煤层为32、72、8、10煤层。矿井采用走向长壁后退式采煤法，一次采全高综采或综采放顶煤回采工艺，全部垮落法管理顶板。
袁店一井煤矿采用两翼对角式通风方式，各采区实行分区通风，有主井、副井、新主井（原中央风井，目前仅做进风井用）、南风井、东风井5个井筒。其中主井、副井、新主井进风，南风井、东风井回风。82采区的通风由南风井担负通风任务。南风井装备两台GAF25-13.1-1型轴流式风机，电机型号YR500-6，额定功率900kw，转速950rpm。
一、采区需风量计算原则
矿井用风地点风流中的瓦斯、二氧化碳、一氧化碳、氢气及其他有害气体浓度符合《煤矿安全规程》、《煤矿井工开采通风技术条件》（AQ1028-2006）及安徽省有关规定；用风地点的风量、风速、温度、粉尘浓度等符合规定要求。
采区需风量应按照“由里往外”的计算原则，由采、掘工作面、硐室和其它用风地点的实际最大需风量总和，再考虑一定的备用风量系数后，计算出采区所需总风量。
按井下同时工作的最多人数计算，每人供风量不少于4m3/min；井下作业地点实际供风量不小于所需风量；矿井通风系统阻力合理。
确保无违反《煤矿安全规程》规定的扩散通风、采空区通风；无不合理的串联通风，局部通风机无循环风。
82采区置2个岩巷掘进工作面、2个煤巷掘进工作面、1个采煤工作面。
二、采区需风量的计算方法
采区所需风量按以下方法计算，并取其中最大值。
 ㈠按采区同时工作最多人数计算采区所需风量： 
Q总=4NK
式中：
Q总——矿井需要的总风量，m3/min
K——矿井通风系数，取1.2。 
N——采区同时工作最多人数，取150人。 
则： Q=4×150×1.2=720m3/min 
㈡按采煤、掘进、独立通风硐室及其它用风地点实际需风量总和的计算采区所需总风量：
Q总＝（∑Q采＋∑Q备+∑Q掘＋∑Q硐+∑Q其他）×K矿通 m3/min 
式中：
Q总——矿井需要的总风量，m3/min
∑Q采——采煤工作面需风量总和，m3/min；
∑Q备——备用(收作)工作面需风量总和，m3/min；
∑Q掘——掘进工作面需风量总和，m3/min；
∑Q硐——硐室需风量总和，m3/min；
∑Q其他——其他巷道需风量总和，m3/min；
K矿通——矿井通风系数，包括矿井内部漏风和配风不均衡等因素，取1.20。
1、 采煤工作面需风量
工作面风量计算
（1）、按气象条件计算
Q=60×70%×Vef×Scf×Kch×Kri
=60×70%×1.4×15.72×1.2×1.2=1331m3/min
式中：
Q采——采煤工作面需要风量，m3/min；
60——为单位换算产生的系数；
70%——有效通风断面系数；
Vef——第i个采煤工作面风速，m/s，按采煤工作面进风流的气温选取，m/s；见表1
Scf——第i采煤工作面的平均有效断面积，可按最大和最小控顶断面积的平均值计算，m2；
Kch——第i采煤工作面采高调整系数，见表2；
Kri——第i采煤工作面长度调整系数，见表3；
K温——采煤工作面进风流气温与对应工作面风速调整系数，见表1。
表1 K温采煤工作面进风流气温与对应工作面风速及调整系数
采煤工作面气温（℃）
采煤工作面风速（m/s）
调整系数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
表2 Kch采煤工作面采高调整系数
采高（m）
<2
2～2.5
2.5以上及放顶煤工作面
系数Kch
1.0
1.1
1.2
表3 Kri采煤工作面长度调整系数
采煤工作面长度（m）
长度风量调整系数（Kri）
＜120
1.0
120～150
1.1
150～180
1.2
180以上
1.3～1.4
（2）、按瓦斯涌出量计算
Q采i＝125q瓦采i×K采通i＝125×4.5×1.6=900 m3/min
式中：
Q采i——第i个采煤工作面需要风量，m3/min；
125——按采煤工作面回风流中的瓦斯浓度不应超过0.8%的换算系数；
q瓦采i——第i个采煤工作面风巷风流中的瓦斯涌出量（不包括瓦斯抽放量）；工作面涌出量分别为4.5m3/min；
K采通i——第i个采煤工作面瓦斯涌出不均衡的备用风量系数，须在正常生产条件下连续观测一个月，日最大和月平均日绝对瓦斯涌出量的比值；
综采工作面取1.2～1.6，炮采工作面取1.4～2.0，放顶煤工作面取1.5～2.2。
（3）、按二氧化碳涌出量计算
Q采i＝67qcgi×Kcgi
＝67×0.4×1.1
=33 m3/min
Q采i——第i个采煤工作面需要风量，m3/min；
67—按采煤工作面回风流中的二氧化碳浓度不应超过1.5%的换算系数；
qcgi——第i个采煤工作面风巷风流中的平均绝对二氧化碳涌出量，m3/min；
Kcgi——第i个采煤工作面二氧化碳涌出不均衡的备用风量系数，须在正常生产条件下连续观测一个月，日最大和月平均日绝对二氧化碳涌出量的比值。
（4）、按一次爆破使用的最大炸药量计算
三级煤矿许用炸药计算公式：Q采i≥10Ai
Q采i＝10×25＝250 m3/min
式中：
Q采i——第i个采煤工作面需要风量，m3/min；
10——每公斤三级煤矿许用炸药需风量，m3/min；
Ai——第i个采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg。
（5）、按同时工作的最多人数计算
Q采i≥4Ni
Q采i＝4×60＝240 m3/min
式中：
Q采i——第i个采煤工作面需要风量，m3/min；
Ni——第i个采煤工作面同时工作的最多人数，人。
（6）按最多同时运行矿用防爆柴油机车功率计算
Q 柴油车 ＝4.0×P柴油车＝4×130=520m3/min
式中：
Q 柴油车——使用矿用防爆柴油机车地点的需风量，m3/min；
4.0——每千瓦每分钟供给的最低风量，m3/min ；
P 柴油车——最多同时运行矿用防爆柴油机车的功率，kw。
则采煤工作面需风量为1860m3/min；∑Q采＝1860m3/min。
2、掘进工作面需要风量计算
掘进工作面需要风量计算
每个掘进工作面需要风量，应按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、一次爆破使用的最大炸药量、同时工作的最多人数等分别进行计算，取其中最大值。
1、机巷掘进工作面需要风量计算
每个掘进工作面需要风量，应按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、一次爆破使用的最大炸药量、同时工作的最多人数等分别进行计算，取其中最大值。
（1）、按瓦斯涌出量计算
Q掘i＝100qhgi×Khgi.
=125×0.74×1.5=138.75m³/min。
式中：
Q掘i——第i个掘进工作面需风量，m3/min；
125——按掘进工作面回风流中的瓦斯浓度不应超过0.8%的换算系数；
qhgi——第i个掘进工作面风排瓦斯绝对涌出量，m3/min。
Khgi——掘进工作面瓦斯涌出不均衡的备用风量系数， 须在正常生产条件下连续观测一个月，日最大和月平均日绝对瓦斯涌出量的比值；一般取1.5～2.0。
（2）、按照二氧化碳涌出量计算
Q掘i＝67qhci×Khci
=67×0.25×2=33.5 m3/min=33.5m3/min。
Q掘i——第i个掘进工作面需风量，m3/min；
67——按掘进工作面回风流中的二氧化碳浓度不应超过1.5%的换算系数；
qhci——第i个掘进工作面风流中的二氧化碳涌出量，m3/min；
Khci——第i个掘进工作面二氧化碳涌出不均衡的备用风量系数，须在正常进尺条件下连续观测一个月，日最大和月平均日绝对二氧化碳涌出量的比值。
（3）、按一次爆破使用的最大炸药量计算
三级煤矿许用炸药计算公式：
Q掘i≥10Ai
Q掘=10A=10×30=300m3/min
式中：
Q掘i——第i个掘进工作面需风量，m3/min；
10——每公斤三级煤矿许用炸药需风量，m3/min ；
Ai——第i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg。
（4）、按人数计算
Q掘=4×Ni
=4×50=200 m3/min
式中：
Q掘i——第i个掘进工作面需风量，m3/min；
Ni—第i个掘进工作面同时工作最多人数，人。
（5）按局部通风机型号核定
按上述5种方法分别计算后，取Qh＝300m3/min作为该工作面的实际需风量；然后根据实际需风量、百米漏风率、通风距离、风筒出口断面等计算出局部通风机的风量和风压。具体计算方法如下：
（1） 局部通风机风量计算公式：
Qa＝Qh/(1-L/100×Le100)
== =357.1m3/min；
实际需风量取Qa=360m3/min
式中：
Qa——局部通风机的风量，m3/min；
Qh——掘进工作面的需风量，m3/min；
L——掘进工作面的最远通风距离，m；
Le100——柔性风筒的百米漏风率，可实测确定，如无实测数据，按表4选取。
表4 柔性风筒的百米漏风率
通风距离(m)
200
200～500
500～1000
1000～2000
＞2000
Le100(%)
15
＜10
＜3
＜2
＜1.5
通风阻力计算
R＝==65N.S2/m8
（2）局部通风机风压计算公式：
Ht＝RQaQh/3600+hv＝RQaQh/3600+ρ×[Qh÷（S0×60)]2/2
＝65×360×300/3600+1.2×[300÷（0.5×60）]2/2
＝1950+60=2010Pa
式中：
Ht——局部通风机风压，Pa；
R——风筒通风阻力，N·S2/m8；
Qa——局部通风机的风量，m3/min；
Qh——掘进工作面的需风量，m3/min；
ρ——空气密度，取值1.2kg/m3；
S0——风筒出口断面积，m2。
（3）通风阻力计算公式：R＝R100×L/100
式中：
R——风筒通风阻力，N·S2/m8；
L——掘进工作面的最远通风距离，m；
R100——风筒的百米风阻，N·S2/m8。根据实测确定，无实测数据可参考表5。
表5 胶布风筒的百米风阻值
风筒直径(mm)
300
400
500
600
700
800
900
1000
R100(N·S2/m8)
412
314
94
34
14.7
6.5
3.3
2.0
根据风量、风压选择相应型号的局部通风机，其实际吸风量以实测为准，且不少于表6取值。
表6 局部通风机吸风量（m3/min）参考表
功率（KW）
吸风量
功率（KW）
吸风量
备注：风量必须满足瓦斯、风速等各项要求且不少于本表数据。
5.5×2对旋
210
7.5×2对旋
230
11×2对旋
270
15×2对旋
320
22×2对旋
360
30×2对旋
430
45×2对旋
500
55×2对旋
600
机巷掘进工作面需要风量：Q= 360m3/min；同样方法计算风巷掘进工作面需要风量：375m3/min； 两个岩巷掘进工作面的风量分别为265m3/min，250m3/min
（7）、按风速进行验算
按最低风速验算公式：
Q岩掘i≥9×S岩掘i（岩巷）
Q岩掘i≥9×16.8=151.2m3/min
Q煤掘i≥15×S煤掘i（煤、半煤巷）
≥15×16.8=252 m3/min
按最高风速验算公式：Q掘i≤240×S掘i
Q掘i≤240×16.8=4032 m3/min
式中：
Q岩掘i——第i个岩巷掘进工作面应配风量，m3/min；
S岩掘i——第i个岩巷掘进工作面断面积，m2；
Q煤掘i——第i个煤（半煤）巷掘进工作面应配风量，m3/min；
S煤掘i——第i个煤（半煤）巷掘进工作面的断面积，m2；
Q掘i——第i个掘进工作面应配风量，m3/min；
S掘i——第i个掘进巷道的断面积，m2。
3、硐室实际需要风量计算
（1）采区硐室主要有采区变电所、瓦斯泵站、瓦斯泵站、采区避难硐室。
采区变电所：100 m3/min；
瓦斯泵站：100 m3/min；
采区避难硐室：100 m3/min。
（2）、其他机电硐室
需要风量应根据不同硐室内设备的降温要求进行配风，选取硐室风量，须保证机电硐室温度不超过30℃。
一般可按经验配风：注氮硐室80～100m3/min。
（3）其他硐室需要风量根据实际需要进行配风。
通过计算所得井下硐室理论配风量，并根据硐室实际配风情况确定硐室需风量。
所以最终确定33采区所需总风量
Q总＝（∑Q采+∑Q掘＋∑Q硐+∑Q其他）×K矿通
=（1860+360+375+270+280+400+300）×1.2
=4572m3/min 
（4）82采区轨道、回风的风速验算
82采区轨道、回风的设计断面S82=19.6m2，风速验算如下：
Q82≥15S82=15×19.6=294m3/min
Q82≤360S82=360×19.6=7056m3/min
因此采区轨道、回风通风量符合风速的要求。
(三）采区总风量确定后，应将其分配到各用风地点，其分配原则主要是： 
  (1)从总风量中减去各回采面、掘进面、硐室用风量，余下的风量按采区产量、采掘面数目、硐室数目等进行分配。再按一定比例将这部分风量分配到其它用风地点。用于维护巷道和保证行人安全。 
 (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的风量。        
(3)当风量分配到各用风地点，应结合运输条件选择经济断面，防止巷道内风速过大或过小，尽量使各条巷道内风速处于适宜风速范围内。如确有困难，也必须满足《煤矿安全规程》对风速的要求。