華盛萬杰煤業(yè)礦井風量及通風阻力計算

　　華盛萬杰煤業(yè)礦井風量及通風阻力計算

　　二0一一年九月

　　根據(jù)礦井生產部署實際情況、礦井初步設計及礦井主要通風機選型的需要，對礦井風量和通風阻力進行計算。

　　第一部分 礦井風量計算

　　一、 礦井風量計算原則

　　根據(jù)規(guī)定，礦井所需風量，按下列要求計算，并必須采用最大數(shù)值。

　　1、按井下同時工作最多人數(shù)計算，每人每分鐘供給風量不得小于4m3;

　　2、按采煤、掘進、硐室及其它實際需風量的總和進行計算。

　　二、礦井達產時所需風量計算

　　根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第103條規(guī)定，礦井總需風量計算如下：

　　1、按井下同時工作的最多人數(shù)計算

　　Q總=4·N·K礦通

　　=4×100×1.20=500m3/min=8.0m3/s

　　式中：

　　Q——礦井總風量，m3/min;

　　4——每人每分鐘供風標準;m3/min;

　　N——井下同時工作最多人數(shù)(根據(jù)初設取定)，100人;

　　K礦通——礦井通風(包括內部漏風和配風不均勻等因數(shù))系數(shù)，可取1.15-1.25，根據(jù)礦井實際情況取1.20。

　　2、按采煤、掘進、硐室及其它用風地點實際需要風量的總和計算

　　Q總=(ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其它)×K礦通

　　式中：

　　ΣQ采——采煤工作面實際需要風量的總和，m3/s;

　　ΣQ掘——掘進工作面實際需要風量的總和，m3/s;

　　ΣQ硐——硐室實際需要風量的總和，m3/s;

　　ΣQ其它——礦井除了采煤、掘進和硐室地點外的其它井巷需要進行通風的風量總和，m3/s。

　　(1)采煤工作面實際需要風量計算

　　采煤工作面需要風量應按瓦斯、二氧化碳涌出量、工作面氣溫、風速、人數(shù)和爆破后的有害氣體產生量等規(guī)定要求分別計算，取最大值。

　?、侔椿夭晒ぷ髅嫱咚?、二氧化碳涌出量計算

　　根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，按回采工作面回風流中瓦斯?jié)舛炔怀^1﹪;二氧化碳濃度不超過1.5﹪的的要求計算：

　　本次計算根據(jù)2#煤層掘進過程中巷道實際瓦斯絕對涌出量及本年度瓦斯等級鑒定數(shù)據(jù)進行參考計算，礦井2011年度瓦斯鑒定結果，2#煤層絕對瓦斯涌出量0.78m3/min, 二氧化碳絕對涌出量0.92 m3/min，考慮到回采工作面絕對瓦斯、二氧化碳涌出量大于掘進工作面涌出量，此次計算絕對瓦斯涌出量1.2m3/min, 二氧化碳絕對涌出量1.5 m3/min。

　　采煤工作面實際需要風量：

　　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——采煤工作面實際需要風量，m3/s

　　q采——回采工作面回風巷瓦斯、二氧化碳絕對涌出量，m3/min

　　K采通——采面瓦斯涌出不均衡通風系數(shù)(根據(jù)同煤集團通風管理規(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速進行計算

　　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℃，回采工作面加上設備的散熱，環(huán)境溫度不超過20℃。按氣溫與風速的對應關系，采煤工作面適宜風速取1.0m/s。

　　采煤工作面實際需要風量：

　　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號煤層回采工作面有效斷面為10.5m2;

　　V采——采煤工作面風速，取1.0m/s。

　　則Q采 =10.5 m3/s

　?、?按工作同時工作人員數(shù)量計算

　　Q采≥4N=4×25=1.7m3/s

　　式中：

　　4――每人每分鐘應供給的最低風量，m3/min;

　　N――采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，取交接班時25人。

　　以上計算法取最大值，即Q采=10.5m3/s。

　　礦井移交生產及達到設計生產能力時，共布置一個生產綜采工作面和一個備用生產綜采工作面，根據(jù)規(guī)定備用工作面實際需風量不得低于正常生產工作面的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量ΣQ采=Q采+Q采備

　　=10.5+5.25

　　=15.75m3/s。

　　(2)掘進實際需要風量計算

　　掘進工作面需要風量應按瓦斯、二氧化碳涌出量、工作面氣溫、風速、人數(shù)、爆破后的有害氣體產生量及局部通風機實際吸風量等規(guī)定要求分別計算，取最大值。

　?、?按瓦斯(二氧化碳)涌出量計算

　　掘進工作面實際需要風量：

　　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——掘進工作面實際需要風量，m3/s

　　q掘——掘進工作面回風巷瓦斯、二氧化碳絕對涌出量，m3/min

　　K掘通——采面瓦斯涌出不均衡通風系數(shù)(根據(jù)同煤集團通風管理規(guī)定，取值不小于2.5)

　　則Q掘= 3.33m3/s

　?、?按局部通風機的實際風量計算

　　根據(jù)礦井現(xiàn)掘進實際情況，預計掘進工作面配備一臺FBD№6.0/2×15型局部通風機，吸風量為260m3/min，

　　掘進工作面實際需要風量：

　　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——掘進工作面實際需要風量，m3/min

　　Q扇——局部通風機實際吸風量，m3/min;

　　I ——局部通風機臺數(shù);

　　S掘 ——局部通風機安放地點的到回風口的巷道最大斷面積，m2。

　　③ 按工作人員數(shù)量計算

　　Q掘=≥4N=4×15=1.0m3/s

　　式中：

　　Q掘――掘進工作面需風量，m3/min;

　　N――工作面交接班時最多人數(shù)，15人;

　　4――每人每分鐘最低供風風量，m3/min;

　　以上三種計算法取最大值，即Q掘=6.47m3/s。

　　設計在礦井達產時井下共布置6個掘進工作面。因此掘進工作面總需風量

　　ΣQ掘=6×6.47=38.82m3/s。

　　(3)硐室實際需要風量計算

　　根據(jù)礦井初步設計井下無獨立通風的硐室，則ΣQ硐=0m3/s，但根據(jù)實際生產情況，可能出現(xiàn)獨立通風的硐室，按一個爆破材料庫、一個采區(qū)配電室、一個機電硐室考慮硐室需風量。

　　硐室獨立通風需風量一般采用經驗數(shù)據(jù)，所以硐室實際需風量如下：

　　爆破材料庫取80 m3/min;

　　機電硐室取60 m3/min;

　　采區(qū)配電室取100 m3/min

　　則：硐室實際需風量ΣQ硐=80+60+100=4m3/s。

　　(4)其它巷道需要風量

　　根據(jù)采區(qū)巷道布置形式，其它風量按采掘和硐室需風量之和的5%備用，并考慮礦井10#煤層通風巷道其需風量，取8m3/s。

　　則ΣQ其它=8m3/s。

　　(5)礦井需要總風量

　　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。

　　綜合上述計算結果，礦井總需風量為80m3/s(4800 m3/min)

　　(二)風速驗算

　　(1)回采工作面風速驗算

　　根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，回采工作面最低風速為0.25m3/s，最高風速為4m3/s的要求進行驗算。即回采工作面風量應滿足：

　　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，符合風速要求。

　　(2)掘進工作面風速驗算

　　根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，按掘進工作面最低風速0.25m/s，最大風速4.0m/s的要求按風速驗算，煤巷、半煤巷掘進工作面的風量應滿足：

　　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，符合風速要求。

　　(三)礦井風量分配

　　礦井風量分配

　　總進風風量：80 m3/s

　　主斜井進風量32m3/s，

　　副斜井進風量38m3/s，

　　行人斜井進風量10m3/s，

　　2#煤層回風立井回風量72m3/s。

　　回采工作面(一采一備)：15.75m3/s;

　　掘進工作面(六個)：6×6.47m3/s;

　　硐室配風(三個)：4m3/s;

　　其它巷道配風(10#煤層配風)：8m3/s。

　　第二部分 礦井通風阻力計算

　　當風量分配到用風地點后，選擇礦井達產時通風最容易及最困難兩個時期的風路分別進行阻力計算。

　　一、計算方法

　　1、計算各區(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——井巷長度，m;

　　P——井巷凈斷面周長，m;

　　S——井巷凈斷面，m2;

　　Q——通過井巷的風量，m3/s;

　　2、確定風峒通風阻力

　　對風峒的要求，通風阻力一般不超過100—200 Pa，故風峒通風阻力h硐可不必計算，直接取200 Pa。

　　3、計算礦井總阻力，可不必計算風路沿途漏風和局部阻力，礦井局部阻力一般為摩擦總阻力的10﹪—15﹪。

　　由上式計算結果之和即為礦井通風總阻力。

　　二、通風最容易及最困難時期通風阻力計算

　　計算過程見附表

　　經計算，礦井通風容易時期和困難時期通風阻力分別為853.5Pa和1270Pa。

　　三、礦井等積孔計算

　　礦井等積孔采用下式計算：

　　A=1.19/√—R— R=h/Q2

　　式中：

　　A——等積孔，m2;

　　R——礦井的總風阻，N·s2/m8

　　H——礦井總通風阻力，Pa

　　Q——礦井總風量，m3/s

　　通風容易時期等積孔：A1=1.19/√—0.42—=2.97m2

　　通風困難時期等積孔：A2=1.19/√—0.27—=2.33m2

　　本礦通風容易時期和困難時期均為通風容易礦井。