華盛萬(wàn)杰煤業(yè)礦井風(fēng)量及通風(fēng)阻力計(jì)算
華盛萬(wàn)杰煤業(yè)礦井風(fēng)量及通風(fēng)阻力計(jì)算
二0一一年九月
根據(jù)礦井生產(chǎn)部署實(shí)際情況、礦井初步設(shè)計(jì)及礦井主要通風(fēng)機(jī)選型的需要，對(duì)礦井風(fēng)量和通風(fēng)阻力進(jìn)行計(jì)算。
第一部分 礦井風(fēng)量計(jì)算
一、 礦井風(fēng)量計(jì)算原則
根據(jù)規(guī)定，礦井所需風(fēng)量，按下列要求計(jì)算，并必須采用最大數(shù)值。
1、按井下同時(shí)工作最多人數(shù)計(jì)算，每人每分鐘供給風(fēng)量不得小于4m3;
2、按采煤、掘進(jìn)、硐室及其它實(shí)際需風(fēng)量的總和進(jìn)行計(jì)算。
二、礦井達(dá)產(chǎn)時(shí)所需風(fēng)量計(jì)算
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第103條規(guī)定，礦井總需風(fēng)量計(jì)算如下：
1、按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算
Q總=4·N·K礦通
=4×100×1.20=500m3/min=8.0m3/s
式中：
Q——礦井總風(fēng)量，m3/min;
4——每人每分鐘供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn);m3/min;
N——井下同時(shí)工作最多人數(shù)(根據(jù)初設(shè)取定)，100人;
K礦通——礦井通風(fēng)(包括內(nèi)部漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻等因數(shù))系數(shù)，可取1.15-1.25，根據(jù)礦井實(shí)際情況取1.20。
2、按采煤、掘進(jìn)、硐室及其它用風(fēng)地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算
Q總=(ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其它)×K礦通
式中：
ΣQ采——采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/s;
ΣQ掘——掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/s;
ΣQ硐——硐室實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/s;
ΣQ其它——礦井除了采煤、掘進(jìn)和硐室地點(diǎn)外的其它井巷需要進(jìn)行通風(fēng)的風(fēng)量總和，m3/s。
(1)采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量計(jì)算
采煤工作面需要風(fēng)量應(yīng)按瓦斯、二氧化碳涌出量、工作面氣溫、風(fēng)速、人數(shù)和爆破后的有害氣體產(chǎn)生量等規(guī)定要求分別計(jì)算，取最大值。
?、侔椿夭晒ぷ髅嫱咚?、二氧化碳涌出量計(jì)算
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，按回采工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔怀^1﹪;二氧化碳濃度不超過1.5﹪的的要求計(jì)算：
本次計(jì)算根據(jù)2#煤層掘進(jìn)過程中巷道實(shí)際瓦斯絕對(duì)涌出量及本年度瓦斯等級(jí)鑒定數(shù)據(jù)進(jìn)行參考計(jì)算，礦井2011年度瓦斯鑒定結(jié)果，2#煤層絕對(duì)瓦斯涌出量0.78m3/min, 二氧化碳絕對(duì)涌出量0.92 m3/min，考慮到回采工作面絕對(duì)瓦斯、二氧化碳涌出量大于掘進(jìn)工作面涌出量，此次計(jì)算絕對(duì)瓦斯涌出量1.2m3/min, 二氧化碳絕對(duì)涌出量1.5 m3/min。
采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量：
Q采=100·q采·K采通 ， Q采=67·q采二氧化碳·K采通
=100·1.2·2.5 =67·1.5·2.5
=5 m3/s =4.2 m3/s
式中：Q采——采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量，m3/s
q采——回采工作面回風(fēng)巷瓦斯、二氧化碳絕對(duì)涌出量，m3/min
K采通——采面瓦斯涌出不均衡通風(fēng)系數(shù)(根據(jù)同煤集團(tuán)通風(fēng)管理規(guī)定，取值不小于2.5)
則Q采= 5m3/s
?、?按工作面溫度選擇適宜的風(fēng)速進(jìn)行計(jì)算
根據(jù)礦井現(xiàn)2#煤層開掘巷道溫度來看，井下巷道溫度一般不超過19℃，回采工作面加上設(shè)備的散熱，環(huán)境溫度不超過20℃。按氣溫與風(fēng)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系，采煤工作面適宜風(fēng)速取1.0m/s。
采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量：
Q采=60·V采·S采
=60×1.0×10.5
=630m3/min=10.5 m3/s
式中：
S采——回采工作面平均有效斷面，2號(hào)煤層回采工作面有效斷面為10.5m2;
V采——采煤工作面風(fēng)速，取1.0m/s。
則Q采 =10.5 m3/s
?、?按工作同時(shí)工作人員數(shù)量計(jì)算
Q采≥4N=4×25=1.7m3/s
式中：
4――每人每分鐘應(yīng)供給的最低風(fēng)量，m3/min;
N――采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，取交接班時(shí)25人。
以上計(jì)算法取最大值，即Q采=10.5m3/s。
礦井移交生產(chǎn)及達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力時(shí)，共布置一個(gè)生產(chǎn)綜采工作面和一個(gè)備用生產(chǎn)綜采工作面，根據(jù)規(guī)定備用工作面實(shí)際需風(fēng)量不得低于正常生產(chǎn)工作面的50﹪。
則Q采備=Q采×50﹪
=10.5×50﹪
=5.25 m3/s
所以礦井采煤工作面需風(fēng)量ΣQ采=Q采+Q采備
=10.5+5.25
=15.75m3/s。
(2)掘進(jìn)實(shí)際需要風(fēng)量計(jì)算
掘進(jìn)工作面需要風(fēng)量應(yīng)按瓦斯、二氧化碳涌出量、工作面氣溫、風(fēng)速、人數(shù)、爆破后的有害氣體產(chǎn)生量及局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量等規(guī)定要求分別計(jì)算，取最大值。
?、?按瓦斯(二氧化碳)涌出量計(jì)算
掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量：
Q掘=100·q掘·K掘通 ， Q掘=67·q掘二氧化碳·K掘通
=100·0.8·2.5 =67·1.0·2.5
=3.33 m3/s =2.79 m3/s
式中：Q掘——掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量，m3/s
q掘——掘進(jìn)工作面回風(fēng)巷瓦斯、二氧化碳絕對(duì)涌出量，m3/min
K掘通——采面瓦斯涌出不均衡通風(fēng)系數(shù)(根據(jù)同煤集團(tuán)通風(fēng)管理規(guī)定，取值不小于2.5)
則Q掘= 3.33m3/s
?、?按局部通風(fēng)機(jī)的實(shí)際風(fēng)量計(jì)算
根據(jù)礦井現(xiàn)掘進(jìn)實(shí)際情況，預(yù)計(jì)掘進(jìn)工作面配備一臺(tái)FBD№6.0/2×15型局部通風(fēng)機(jī)，吸風(fēng)量為260m3/min，
掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量：
Q掘=Q扇×I+60×0.25×S掘
=260×1+60×0.25×8.58
=388.7m3/min=6.47m3/s
式中：
Q掘——掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min
Q扇——局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量，m3/min;
I ——局部通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù);
S掘 ——局部通風(fēng)機(jī)安放地點(diǎn)的到回風(fēng)口的巷道最大斷面積，m2。
③ 按工作人員數(shù)量計(jì)算
Q掘=≥4N=4×15=1.0m3/s
式中：
Q掘――掘進(jìn)工作面需風(fēng)量，m3/min;
N――工作面交接班時(shí)最多人數(shù)，15人;
4――每人每分鐘最低供風(fēng)風(fēng)量，m3/min;
以上三種計(jì)算法取最大值，即Q掘=6.47m3/s。
設(shè)計(jì)在礦井達(dá)產(chǎn)時(shí)井下共布置6個(gè)掘進(jìn)工作面。因此掘進(jìn)工作面總需風(fēng)量
ΣQ掘=6×6.47=38.82m3/s。
(3)硐室實(shí)際需要風(fēng)量計(jì)算
根據(jù)礦井初步設(shè)計(jì)井下無(wú)獨(dú)立通風(fēng)的硐室，則ΣQ硐=0m3/s，但根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，可能出現(xiàn)獨(dú)立通風(fēng)的硐室，按一個(gè)爆破材料庫(kù)、一個(gè)采區(qū)配電室、一個(gè)機(jī)電硐室考慮硐室需風(fēng)量。
硐室獨(dú)立通風(fēng)需風(fēng)量一般采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以硐室實(shí)際需風(fēng)量如下：
爆破材料庫(kù)取80 m3/min;
機(jī)電硐室取60 m3/min;
采區(qū)配電室取100 m3/min
則：硐室實(shí)際需風(fēng)量ΣQ硐=80+60+100=4m3/s。
(4)其它巷道需要風(fēng)量
根據(jù)采區(qū)巷道布置形式，其它風(fēng)量按采掘和硐室需風(fēng)量之和的5%備用，并考慮礦井10#煤層通風(fēng)巷道其需風(fēng)量，取8m3/s。
則ΣQ其它=8m3/s。
(5)礦井需要總風(fēng)量
Q總=(ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其它)·K礦通
=(15.75+38.82+4+8)×1.20
=79.88 m3/s ，取80m3/s，
則Q總=80m3/s。
綜合上述計(jì)算結(jié)果，礦井總需風(fēng)量為80m3/s(4800 m3/min)
(二)風(fēng)速驗(yàn)算
(1)回采工作面風(fēng)速驗(yàn)算
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，回采工作面最低風(fēng)速為0.25m3/s，最高風(fēng)速為4m3/s的要求進(jìn)行驗(yàn)算。即回采工作面風(fēng)量應(yīng)滿足：
0.25×S采≤Q采≤4×S采
0.25×S采=0.25×10.5=2.6m3/s
4×S采=4×10.5=42m3/s
2.6m3/s≤10.5m3/s≤42m3/s，符合風(fēng)速要求。
(2)掘進(jìn)工作面風(fēng)速驗(yàn)算
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，按掘進(jìn)工作面最低風(fēng)速0.25m/s，最大風(fēng)速4.0m/s的要求按風(fēng)速驗(yàn)算，煤巷、半煤巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足：
0.25S掘≤Q掘≤4S掘
0.25×S掘=0.25×12=3m3/s
4×S掘=4×12=48m3/s
3m3/s≤6.47m3/s≤48m3/s，符合風(fēng)速要求。
(三)礦井風(fēng)量分配
礦井風(fēng)量分配
總進(jìn)風(fēng)風(fēng)量：80 m3/s
主斜井進(jìn)風(fēng)量32m3/s，
副斜井進(jìn)風(fēng)量38m3/s，
行人斜井進(jìn)風(fēng)量10m3/s，
2#煤層回風(fēng)立井回風(fēng)量72m3/s。
回采工作面(一采一備)：15.75m3/s;
掘進(jìn)工作面(六個(gè))：6×6.47m3/s;
硐室配風(fēng)(三個(gè))：4m3/s;
其它巷道配風(fēng)(10#煤層配風(fēng))：8m3/s。
第二部分 礦井通風(fēng)阻力計(jì)算
當(dāng)風(fēng)量分配到用風(fēng)地點(diǎn)后，選擇礦井達(dá)產(chǎn)時(shí)通風(fēng)最容易及最困難兩個(gè)時(shí)期的風(fēng)路分別進(jìn)行阻力計(jì)算。
一、計(jì)算方法
1、計(jì)算各區(qū)段井巷的摩擦阻力
式中：
h——礦井阻力，Pa;
α——井巷磨擦阻力系數(shù)，N·s2/m4;
L——井巷長(zhǎng)度，m;
P——井巷凈斷面周長(zhǎng)，m;
S——井巷凈斷面，m2;
Q——通過井巷的風(fēng)量，m3/s;
2、確定風(fēng)峒通風(fēng)阻力
對(duì)風(fēng)峒的要求，通風(fēng)阻力一般不超過100—200 Pa，故風(fēng)峒通風(fēng)阻力h硐可不必計(jì)算，直接取200 Pa。
3、計(jì)算礦井總阻力，可不必計(jì)算風(fēng)路沿途漏風(fēng)和局部阻力，礦井局部阻力一般為摩擦總阻力的10﹪—15﹪。
由上式計(jì)算結(jié)果之和即為礦井通風(fēng)總阻力。
二、通風(fēng)最容易及最困難時(shí)期通風(fēng)阻力計(jì)算
計(jì)算過程見附表
經(jīng)計(jì)算，礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期通風(fēng)阻力分別為853.5Pa和1270Pa。
三、礦井等積孔計(jì)算
礦井等積孔采用下式計(jì)算：
A=1.19/√—R— R=h/Q2
式中：
A——等積孔，m2;
R——礦井的總風(fēng)阻，N·s2/m8
H——礦井總通風(fēng)阻力，Pa
Q——礦井總風(fēng)量，m3/s
通風(fēng)容易時(shí)期等積孔：A1=1.19/√—0.42—=2.97m2
通風(fēng)困難時(shí)期等積孔：A2=1.19/√—0.27—=2.33m2
本礦通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期均為通風(fēng)容易礦井。
