煤厂通风设计及供风标准大学论文.doc

xx县xx乡xx煤厂通风设计及供风质量标准

xx县xx乡xx煤厂

通
风
设
计
及
供
风
标
准

会审意见表
会审意见

会审单位
负责人签字
会审时间
会审单位
负责人签字
会审时间
矿长

安监科

总工程师

通风瓦斯科

安全副矿长

机电科

生产副矿长

地测科

机电副矿长

调度室

后勤副矿长

职业危害科

生产技术科

行政办公室

通风设计及供风标准目录

第一章 矿井通风设计 .........................................1
第一节 概况 ..............................................1
一、基本情况 .........................................1
二、瓦斯煤层（尘）情况 ...............................2
三、矿井建成情况 .....................................2
四、矿井通风系统情况 .................................3
第二节 矿井通风设计 ......................................4
一、矿井通风方式和方法 ...............................4
二、矿井需风量计算 ...................................4
三、容易时期和困难时期的矿井通风阻力 .................9
四、选择主要通风机 ..12
五、一年通风费用的概算 ..............................14
六、风量调节 ........................................14
七、评价矿井通风系统 ................................15
八、针对矿井灾害提出相对的防治措施 ..................16
第二章 矿井通风标准 ............................16

矿井通风设计及供风标准
前 言
矿井通风是煤矿安全生产管理的重要环节之一，是“一通三防”工作的重点，关系到井下矿工的生命安全和健康安全，也关系到煤矿的生存和发展。因此编制和落实“矿井通风设计及供风标准”是非常重要的。
我矿于2010年结合当时的实际生产情况编制了“矿井通风设计及供风标准”。但通过煤矿几年的改造和发展，矿井实际的通风系统和通风状况发生了一些变化。当时的“设计和标准”已经不能体现矿井现在实际的通风情况。因此必须重新编制“矿井通风设计及供风标准”。
矿井通风系统主要的改变有：矿井回风井井口，已经按照《云南省小型煤矿矿井回风井井口改造通用设计图集标准》要求进行了改造，更换了主要通风机。2016年“5扩15”扩建工程项目完工后，矿井主要进风巷道断面发生了变化，通风网路发生了改变，矿井原巷道断面积为3.9m²，而现有部分巷道断面积为7.8m²以上。
根据《煤矿安全规程》第142条规定，结合实际，组织了本矿相关人员重新编制了《xx县xx乡xx煤厂矿井通风设计及供风标准》。
因编写能力有限，尚有不妥之处，望上级领导和相关人员予以指正。

xx县xx乡xx煤厂通风瓦斯科编制
第一章 矿井通风设计

第一节 概况
一、基本概况
1、环境与布置
矿区地形属高原山地，沟壑起伏、地表构造剧烈，气候垂直变化明显，夏季温湿多雨，冬季多雾。
矿区成煤地层均为上三叠统须家河组（T3x)，整体向西倾覆，含煤层（线）三层，其中可采的为C2煤层，属于单一煤层，为贫瘦煤（PS12）；地质构造总体简单，煤层顶底板岩性主要为含凌铁质砂质页岩、砂岩，矿井现在开采C2煤层，煤厚0.4~1.04米，平均0.65米；倾角12°~24°；
根据地形、煤层赋存情况，采用平硐开拓，穿层揭煤，回采巷道与总回风上山巷沿煤层布置，其它开拓及采区巷道沿煤层底板岩石中布置，通过甩道、溜煤眼与回采巷道相连，总回风上山与回风平硐连通。风流主要沿主平硐——采区进风巷——采掘工作面——采掘回风巷——总回风上山——总回风大巷——风井（地面）形成基本的通风网路。
2、 通风管理机构
煤矿管理机构齐全，管理人员、特员配备充足，均持证上岗，人员整体素质较高，有专职技术人员11人，助理工程师8人，其中通风专业2人。
成立了通风瓦斯科，主要负责全矿井通风安全，有技术负责人直接领导，下设通风科长1人，有瓦斯检查员持证11人，测尘工2人，通风工3人、主扇司机3人，测风工2人，监控类人员合计7人；科室制度齐全，办公室整齐规范，
二、瓦斯煤层（尘）情况
1、“两性”鉴定
根据重庆地质矿产研究院鉴定结果表明，C2煤层：无煤尘爆炸性经重庆地质矿产研究院鉴定，C2煤层自燃发火倾向性鉴定为III类不易自燃煤层。
2、瓦斯等级鉴定
2016年昆明煤炭科学研究所对我矿进行了瓦斯等级鉴定，结果为低瓦斯矿井，瓦斯鉴定绝对涌出量为2.25 m3/min，相对瓦斯涌出量为8.10m3/t； CO2绝对涌出量0.38 m3/min，相对二氧化碳涌出量为3.23 m3/t。
3、矿井安全评价结果
2012年安全评价等级为：B类。2016年验收评价合格，具备安全设施竣工验收条件。
三、矿井建成情况
1、生产能力
改扩建项目于2016年12月竣工验收完成，设计生产能力为15万吨/年，2017年核定生产能力15万吨/年（2006年核定生产能力为5万吨/年）。转型升级前矿区面积为4.8221Km²； 设计服务年限8.9年。
矿井现在为单一采区开采，布置一个高档普采工作面，目前有两个掘进工作面。
2、劳动定员情况
根据《云南省煤矿企业劳动定员管理实施办法》规定，以及岔堰沟煤矿劳动定员管理制度的规定，每班井下作业人员不超过100人（矿井核定生产能力15万吨/年）。
四、矿井通风系统情况
矿井采用中央并列机械抽出式通风，回风井井口安设两台主要通风机，一台使用，另一台备用。主要通风机型号为FBLCZ No·14/2×55型煤矿地面用防爆抽出式串联轴流式通风机，电机额定功率2×55KW；采用变频控制箱，通过开关柜三相逆转实现风机反转反风，通过反风风量测定，达到正常供风量的64%，能够满足矿井通风安全需要。
为了使采掘工作面及其它用风地点风量够用，配风合理，安设了一系列通风构筑物：风门、调节风窗、风桥、密闭等。这些构筑物的设置质量、位置、规格都满足通风要求，能安全有效地控制风流。
局部通风机的安置位置、风筒（矿用阻燃）的悬挂、出风口位置，以及风电闭锁、瓦电闭锁的安装均符合局部通风机管理要求。为了确保局部通风安全管理，煤矿选用型号FBD5.6/2×11的高效对旋式局部通风机。
对于通风巷道局部地方断面偏小的，将继续进行扩巷支护处理，以达到通风要求。在每月的隐患排查和日常管理中，对“一通三防”存在的问题或隐患都将及时处理，以确保矿井的安全生产。
根据矿井现状，按照煤矿15万吨/年的规模进行设计（校验）。现编制矿井通风设计如下：

第二节 矿井通风设计
一、矿井通风方式和方法
1、通风方式
根据矿区地形，瓦斯等级，煤层赋存情况，采用中央并列式通风。
2、通风方法
矿井通风方法为机械抽出式通风，矿井主井口标高为+768米，风井口标高为+1090米。矿井开采标高+700米~+1580米。
二、矿井需风量计算
（一）、按井下单班最多作业人数计算：
Q=4N=4×100=400m³/min
式中:4—表示每人没分钟所需风量
N—表示井下同时最多作业人数

（二按各用风地点需风量计算
矿井布置(机采)工作面一台，掘进迎头两个,按需风量计算如下:
1、采煤工作面风量计算:
（1）、按同时最多作业人员计算
Q=4N=4×28=112 m³/min
N—表示井下同时最多作业人数
（2）、按绝对瓦斯涌出计算
Q=100kq=100×1.5×1.012=151.8 m³/min
式中：k—表示瓦斯涌出不均匀系数，机采取1.5
q—表示绝对瓦斯涌出量，按照初步设计中计算的数据为1.012m³/min，
（3）、按进风流风速计算
Q=60vs=60×1.2×3.15=226.8 m³/min
式中： v—表示风速,按工作面进风流合理风速选取v=0.8～1.2m/s(选自《矿井通风学》一书)
S—表示工作面平均断面积3.15㎡（最大控顶距离5.1m，最小控顶距离3.1m，平均采高0.7）
以上计算取最大值即189m³/min。再以风速进行校验：
Q>60vs=60×0.25×3.15=47.25 m³/min
Q<60vs=60×4×3.15=756 m³/min
校验证明，风量取值最大值226.8m³/min，符合要求；

2、掘进工作面需风量计算
（1）按瓦斯涌出量计算
Q掘＝100×q掘×kd
式中：q采——掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量，根据初步设计计算选取为0.253m3/min；
kd——掘进工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取kd=1.8。
Q掘＝100×0.253×1.8＝45.6(m3/min)＝0.8m3/s
（2）按工作面最多人数计算
Q掘=4×nj
式中：nj——掘进工作面同时工作的最多人数，取9人。
Q掘=4×9＝36.0(m3/min)＝0.6m3/s
（3）按炸药量计算
Q掘＞25Aj
式中：Q掘——掘进工作面实际需风量，m3/min；
Aj——掘进工作面一次使用最大炸药量，kg，取7.0kg；
Q掘＞25×7.0＝175.0(m3/min)＝3.0m3/s
根据上述按瓦斯、工作面人数、炸药量计算，掘进工作面需风量取大值30m3/s。
（4）按局部通风机实际吸入风量计算
按局部通风机实际吸入风量计算：
Q掘＝Q局×Ii ＋ 60×0.25×S掘
式中: Q扇——局部通风机实际吸风量，m3/min；
Ii——掘进工作面同时通风的局部通风机台数，取1；
S掘——掘进工作面的断面积，S掘1取5.70m2（运输机巷）。
（5）掘进工作面局部通风机的实际吸风量的确定步骤如下：
根据开拓方案及采区布置，送风距离按1000m考虑。按照矿井局部通风管理要求，送风距离200m～1000m时百米漏风率不超过10%，则风筒有效风量率（百米漏风率按3.5%选取）：
P有效=1-3.5%×1000÷100=65%
计算局部通风机吸入风量：

式中：Q扇 ——局部通风机吸入风量，m3/min；
Q掘——掘进工作面碛头需风量，175.0m3/min；
P有效——风筒有效风量率。
=269.3m3/min
因此，按局部通风机吸风量计算的掘进工作面需风量为：
Q掘＝269.3×1＋60×0.25×6.6＝368.3(m3/min)＝6.2m3/s
根据以上计算取最大值，Q掘=6.2m3/s。
（6）按风速进行验算：S掘＝5.7m2。
0.25≤Q掘/S掘≤4(m/s)，符合要求。
Q掘＝6.2m3/s，符合风速要求。
（7）掘进工作面需风量
掘进工作面需风量总和为：
∑Q掘＝Q掘1＋Q掘2＋Q掘3＝18.6m3/s
以上计算取最大值作为供风参数，即175m³/min。

３、其它地点的需风量，井下变电硐室2个，需风量各为120 m3/min。

（三）、矿井总需风量
按照“一采三掘”的方式布置井下生产：
Q矿=(ΣQc+ΣQq+ΣQ硐)×K
=(230+370×3+120×2)×1.25=1975m3/min
式中：ΣQc、ΣQq、ΣQ硐分别表示采、掘工作面和机电硐室分别用风量的总和 m³/min
K—表示矿井通风系数（包括漏风、配风不均系数）取1.25（中央并列式）。
根据以上计算得出我矿需风量为1975m³/min，即32.9m3/s。
（四） 、矿井风量分配
采煤工作面：配风300m³/min，即5m3/s。
掘进工作面：每个掘进面配风390m³/min，即6.5m3/s。三个掘进工作面共计19.5m3/s。
硐室配风：两个机电硐室合计300m³/min，即5m3/s。
其它配风：副平硐180m³/min，即3m3/s。
合计：32.5m3/s。
三、容易时期和困难时期的矿井通风阻力
1、矿井形成独立通风系统后，从进风井口到回风井口，沿一条通风线路各分支的磨擦阻力和局部阻力的总和。根据通风阻力计算公式：h=aLＰQ²/S³ 计算出容易时期的通风阻力为387.21Pa。
式中：h——井巷摩擦阻力

a——井巷摩擦阻力系数
L——风流经过的井巷长度
Q——流过井巷的风量
P——风流经过井巷的净断面周长
S——井巷的净断面积

19
xx县xx乡xx煤厂通风瓦斯科编制
矿井通风容易时期阻力
矿井通风阻力计算表
序号
巷道名称
断面
形状
支护方式
阻力系数
a(NS2/m4)
净周长
P(m)
巷道长
L(m)
净 断 面
风 量
风 阻
R(NS2/m8)
风 速
V(m/s)
阻 力
H(Pa)
备注

S(m2)
S3
Q(m3/s)
Q2
1
主平硐
半圆拱
锚喷
0.0060
10.60
71.00
7.86
485.6
26.0
529.0
0.007
2.93
4.1

2
主平硐
半圆拱
锚喷
0.0060
10.60
1305.00
7.86
485.6
29.5
676.0
0.146
3.31
94.4

3
主平硐
半圆拱
锚喷
0.006
12.6
850
11.0
1331.0
29.5
870.2
0.048
2.68
41.8

4

副平硐
半圆拱
锚喷
0.006
10.6
1670
7.86
485.6
3
9
0.219
0.38
1.97

5
装车场
半圆拱
锚喷
0.0060
12.60
230.00
11.00
1331.0
3.0
9
0.013
0.3
0.117

6
装车站
半圆拱
锚喷
0.0060
12.60
80.00
11.00
1331.0
26.5
702.2
0.004
2.41
2.8

7
装车站
半圆拱
锚喷
0.0060
12.60
40.00

11.00
1331.0
15.0
225
0.002
1.36
0.45

8
一采区运输行人上山
半圆拱
锚喷
0.0060
13.94
300.00
12.8
2097
18.5
342.2
0.012
1.13
4.1

9
一采区轨道上山
半圆拱
锚喷
0.006
10.0
910
6.8
314.4
11
121
0.173
1.62
20.9

10
　＋900m行人石门
半圆拱
锚喷
0.0060
9.30
80.00
7.86
485.6
3.0
9.0
0.008
0.38
0.07

11
　＋900m运输石门
半圆拱
锚喷
0.0060
9.30
104.00
6.00
216.0
5.0
25.0
0.022
0.83
0.55

12
1122运输机巷
梯形
单体液压支护
0.0100
9.80
820.00
5.70
185.2
5.0
25.0
0.434
0.88
10.85

13
1122采煤工作面
矩形
单体支柱
0.0250
4.35
120.00
3.15
31.26
5.0
25.0
0.417
1.58
10.42

14
1222回风巷
梯形
单体液压支护
0.0100
9.80
788.00
5.70
185.2
5.0
25.0
0.417
0.88
10.4

15
一采区回风上山
半圆拱
锚喷
0.0060
9.30
300.00
7.30
389.0
27
729
0.043
3.7
31.3

16
一采区回风上山
半圆拱
锚喷
0.0060
9.30
120.00
7.30
389.0
7
49
0.017
0.96
0.833

17
一采区回风上山
半圆拱
砌碹
0.0060
9.30
150.00
6.8
216.0
2
4
0.038
0.3
0.15

18
总回风平巷
半圆拱
锚喷
0.0060
9.30
50.00
7.86
485.6
28.5
812.2
0.005
3.63
4.06

19
回风平硐
半圆拱
锚喷
0.0060
9.30
1335.00
7.86
485.6
32.5
1056.25
0.077
4.13
81.33

20
引风硐
半圆拱
砌碹
0.0050
10.85
25.00
8.12
535.4
32.5
1056.25
0.003
4.0
3.17

21
小 计

336.71

22
局部阻力
局部阻力按摩擦阻力的15%计算　
50.5

23
合　计

387.21

2、困难时期的矿井阻力
矿井困难时期和容易时期各类巷道的布置基本相同，只是增加了一台备用工作面（同时减少了一个掘进面），即回采巷道增加了约1800米，摩擦阻力增加了31.67Pa，总的局部阻力按摩擦阻力的15%计算，则局部阻力增加4.75Pa，困难时期总阻力为423.63Pa。
3、通风状况
通风风阻R= h/ Q² N. s/m8
容易时期R容= h容/ Q²=387.21/32.52=0.37 N. s/m8
困难时期R困= h困/ Q²=423.63/32.52=0.40N. s/m8
式中：R容、R困表示矿井容易和困难两个时期的总风阻
h容、h容表示矿井容易和困难两个时期的总阻力
Q表示矿井的总进风量
4、通风投产时期等积孔：
容易时期：A投＝1.19Q/√h=1.19×32.5/√387.21＝1.96(m2)
困难时期：A投＝1.19Q/√h=1.19×32.5/√423.63＝1.88(m2)
四、选择主要通风机
1、风机容量：Qf=KQ=1.1×32.5=35.75m3/ s
式中：Qf——风机容量
K——漏风损失系数取1.1（外部漏风）
Q——矿井总进风量
2、通风机的风压
本矿进出井口的高差接近300米，故要考虑自然风压，根据温差、风压梯度，选取自然风压为200 Pa；按风机工作要求取其自身各部分装置阻力约Δh=80 Pa，风机装置工作的动压约为20 Pa。
则通风机容易时期的风压：
Hmin=h容+Δh+h动 +h自=387.21+80+20-200=287.21Pa
通风机困难时期的风压：
Hmax=h困+Δh+h动 +h自=423.63+80+20+200=723.63 Pa
3、通风机的工作风阻
容易时期Rmin= Hmin/ Q²=287.21/35.752=0.23 N. s/m8
困难时期Rmax= Hmax/ Q²=723.63/35.752=0.57N. s/m8
试中：Rmin、Rmax—表示容易和困难两个时期风机的风阻
Hmin、Hmax—表示容易和困难两个时期风机的通风阻力
Qf—表示风机的风量
故风机的特性曲线方程为H=0.57Q²
根据以上风机参数，从电耗小、可调性以及反转的角度选出能满足矿井通风需要的风机FBLCZNO.14/2×55；转速980r/min；风量：2365~1379 m³/min；静压：1043~2637 Pa。风机效率：0.75
4、通风机电机的选择
通风机的输入功率：
容易时期Nmin=HminQf/1000η=287.21×35.75÷1000÷0.75=13.69KW
困难时期Nmax=HmaxQf/1000η=723.63×35.75÷1000÷0.75=34.49KW
式中：Nmin、Nmax分别表示容易和困难两个时期风机的输入功率 KW
Hmin、Hmax分别表示容易和困难两个时期风机的工作风压 Pa
Qf----表示通风机的工作风量 m3/ s
η----表示通风机的效率
5、确定电机台数及容量
Nmin/Nmax＝13.69/34.49=0.4＜0.6（矿井通风学风机电机选取参数比值）
所以确定两台电机
式中:Nmin、Nmax分别表示容易、困难两个时期的输入功率
电机功率Ne＝Nmax·Ke/ηe·ηtr＝34.49×1.1/0.9×1＝42.15KW；
式中: Ne－电动机功率 KW
Nmax－风机困难时期的输入功率 KW
Ke－电机容量系数,取Ke＝1.1
ηe－电机效率0.9－0.94 小型取0.9

ηtr－电机传动率，电机与风机直接连接取1
综合考虑一定富裕量，结合机型，即可选用55KW的电机；
五、一年通风费用的概算
矿井布置两个工作面，局扇为2×11KW，主要通风机2×55KW，电价按0.78元/度计算。则一年的通风费用为：（11×2+11×2＋2×55）×24×365×0.78＝105.23万元。
六、风量调节
在矿井的生产过程中，随巷道的延伸，工作面的推进、更替以及瓦斯涌出的变化等，经常要增减矿井的风量或重新分配某些巷道的风量，以保证采掘工作面有足够的风量。这就需要风量调节。
有三种调节方法：增加风阻调节法，降低风阻调节法，辅助通风机调节法。
1、增加风阻调节法：某些巷道风量分配过多或进、回风交叉处，必须安设调节风门或风门，用以分配风量或将进、回风分开；此方法主要是增加了风阻，但调节方便快捷；
2、降低风阻调节法：降低风阻调节法是降低矿井通风阻力行之有效的方法，主要是加大通风巷道断面，改进支护方式，尽量使巷道工整光滑，减小巷道摩擦阻力。但需要花费的工期较长，主要在技改时或新建时,一次性将巷道断面加大，满足通风、行人和运输。
3、辅助通风机调节法：主要针对巷道断面相对较小，通风路线长，通风阻力大的生产片区或采区；但辅助通风机的安设必须符合《规程》的相关规定。
七、评价矿井通风系统
1、通风系统的稳定性矿井通风系统比较简单，一般时候矿井通风系统比较稳定。但进回风井口的高差较大，在一定程度上受自然风压影响，因此需要加强反风季节的通风管理。
2、通风系统抗灾能力：矿井为平硐开拓，中央式通风，巷道开拓比较简单；井下风门、风窗等构筑物较少且符合《规程》相关规定；回风井井口按“云南省小型煤矿回风井口建设通用图集标准”进行了改造，安设了比较标准的井口防爆门；选用了FBLCZNO.14/2×55型煤矿地面防爆抽出式串联轴流通风机，可在10分钟内实行全矿反风。反风量可达到正常风量的40%以上。对瓦斯灾害的抵抗能力较强。
八、针对矿井灾害提出相对的防治措施
1、本矿属低瓦斯矿井，煤层属III类不易自燃煤尘无爆炸性。但如果通风瓦斯管理不善，可能造成瓦斯事故。所以仍然要加强“一通三防”管理工作，认真贯彻“安全第一，预防为主”的安全方针。
2、建立瓦检员工作目标管理制度，制定盲巷管理措施，巷道贯通措施等，经常检查矿井漏风情况并及时处理。
3、回风井口防爆门安装可靠，可以防止瓦斯灾害对主要通风机和回风井井口设施的破坏。
4、进风巷道发生火灾时，为避免火灾事故的扩大，所选主要通风机为轴流式风机，可立即实现反转反风。

第二章、矿井通风标准

根据《煤矿安全规程》（2016版)的规定，要求抓好“一通三防”工作，加强矿井通风，以改善井下生产条件。本着以人为本、和谐社会的思想理念，为井下工人创造一个良好的作业环境，保障工人的生命健康安全和生产安全，结合实际制订本矿的供风标准如下：
1、 空气质量达到《规程》第135条的要求，采掘面进风流氧气浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%，有害气体浓度不超过本条（二）款之规定。
2 、矿井风速符合《规程》第136条之规定，主要进、回巷风速最高不超过8m/s；采区进、回风巷风速不超过4 m/s；采煤工作面、掘进中的煤巷半煤巷其风速应大于0.25 m/s，不超过4 m/s。掘进中的岩巷其风速应大于0.15 m/s小于4 m/s。其它通风行人巷道最低风速应不小于0.15 m/s。
3 、矿井空气温度满足《规程》第137条的要求，进风井口以下的空气温度（干球温度）必须在2ºC以上。采掘面空气温度不超过26ºC，机电设备硐室的温度不超过30ºC。
采掘面空气温度超过30 ºC，机电硐室温度超过34 ºC时必须停止作业。
4、井下每人每分钟供给风量不少于4m³/min。
5 、作业场所空气中粉尘浓度标准要符合《规程》第640条的规定。
6 、矿井总回风或一翼回风巷瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过0.75%；采掘工作面或采区回风巷中瓦斯浓度不得超过1%，二氧化碳浓度不超过1.5%。
7 、其它要求按照《煤矿安全规程》第138条、第140条、第141条、第142条、第143条、第144条、第146条、152、155的规定执行。
8、各工作用风地点的配风标准：
采煤工作面配风量为240 m³/min；采煤工作面作业场所风速控制在0.8~1.5m/s；
备用采煤工作面配风量不低于160m³/min。
掘进工作面配风量不低于390 m³/min；其巷道回风流风速不低于0.25 m/s；局部通风机与回风口之间的巷道风速不低于0.25 m/s。局部通风机无循环风。
机电硐室的配风量不低于120 m³/min。
9、通风构筑物的标准：
调节风门、风门：位置安设正确，墙体砌整齐，且勾缝抹面，漏风不超限；风门必须进行连锁；调节风门能够有效调节。
密闭：墙体砌整齐，勾缝抹面，不漏风；密闭后外端与通风巷道联通的一段巷道长度不得超过6米；密闭后在墙体上注明密闭时间等内容。
10、主要通风机必须交替运转，并做好运行记录；

xx县xx乡xx煤厂
2017年3月31日

通风设计及供风标准贯彻学习及考试记录
学习时间： 学习地点: 考试时间： 贯彻人员：
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