晉城煤業(yè)集團礦井風(fēng)量計算方法

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晉城煤業(yè)集團礦井風(fēng)量計算方法

　　　

　　　根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》（AQ1056-2008）規(guī)定，參考國家發(fā)展和改革委員會、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國家煤礦安全監(jiān)察局聯(lián)合下發(fā)的《煤礦生產(chǎn)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》(發(fā)改運行〔2006〕819號文)相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合我公司的實際情況，特修訂晉城煤業(yè)集團礦井風(fēng)量計算方法如下：

　　　一、采煤工作面需要風(fēng)量計算

　　　每個采煤工作面實際需要風(fēng)量，應(yīng)按工作面氣候條件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、同時作業(yè)的最多人數(shù)和爆破后的有害氣體產(chǎn)生量等要求分別進行計算，然后取其中最大值。

　　　1、按氣候條件計算：

　　　Q采=Q基本·K采高·K采面長·K溫   (m3／min)

　　　式中：Q采——采煤工作面需要風(fēng)量,m3／min；

　　　 Q基本——不同采煤方式工作面所需的基本風(fēng)量，m3／min；

　　　 Q基本=60×工作面控頂距×工作面實際采高×70％×適宜風(fēng)速(不小于1.Om／s)

　　　 K采高——采煤工作面采高調(diào)整系數(shù)(見表1)；

　　　 K采面長——采煤工作面長度調(diào)整系數(shù)(見表2)；

　　　 K溫——采煤工作面溫度調(diào)整系數(shù)(見表3)

　　　工作面控頂距——取工作面的最大和最小控頂距的平均值。

　　　           

　　　             表1     采煤工作面采高（K采高）調(diào)整系數(shù)

　　　采高（m） 　　　<2.0 　　　2.0～2.5 　　　>2.5及放頂煤面

　　　系數(shù)(K采高) 　　　1.0 　　　1.1 　　　1.5

　　　

　　　表2     采煤工作面長度（K采面長）調(diào)整系數(shù)

采煤工作面

長度(m) 　　　15～80 80～120 120～150 150～180 　　　>180

長度調(diào)整

系數(shù)(K采面長) 　　　0.8-0.9 　　　1.0 　　　1.1 　　　1.2 1.3～1.5

　　　

　　　表3   采煤工作面溫度（K溫）與對應(yīng)風(fēng)速調(diào)整系數(shù)

　　　采煤工作面空氣溫度（0C） 　　　采煤工作面風(fēng)速

　　?。╩/s） 　　　配風(fēng)調(diào)整系數(shù)

　　　（K溫）

　　　〈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

　　　2、按照瓦斯(二氧化碳)涌出量計算：

　　　2.1根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，按采煤工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔怀^1％(二氧化碳濃度不超過1.5％)的要求計算：

　　　Q采=100·q CH4·KCH4(m3/min)

　　　Q采=67qCO2·K CO2 (m3/min)

　　　式中：Q采——采煤工作面實際需要風(fēng)量，m3/min；

　　　q CH4——采煤工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中平均瓦斯絕對涌出量（參照相同類型的鄰近工作面的瓦斯涌出量，無相同類型的鄰近工作面瓦斯涌出量數(shù)據(jù)的，依據(jù)瓦斯涌出量預(yù)測報告或地質(zhì)部門提供的瓦斯數(shù)據(jù);工作面正常生產(chǎn)時連續(xù)觀測1個月，取平均瓦斯絕對涌出量）,m3／min。抽放礦井的瓦斯涌出量，應(yīng)扣除瓦斯抽放量進行計算；

　　　qCO2——采煤工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中平均絕對二氧化碳涌出量，（同上）m3/min；

　　　K CH4——采煤工作面瓦斯涌出不均衡通風(fēng)系數(shù)，正常生產(chǎn)時連續(xù)觀測1個月，日最大絕對瓦斯涌出量和月平均日絕對瓦斯涌出量的比值。

　　　K CO2——采煤工作面二氧化碳涌出不均衡通風(fēng)系數(shù)，正常生產(chǎn)時連續(xù)觀測1個月，日最大絕對二氧化碳涌出量和月平均日絕對二氧化碳涌出量的比值。

　　　2.2、工作面布置有專用排瓦斯巷的采煤工作面風(fēng)量計算：

　　　 Q采=Q采回+Q采尾    (m3/min)

　　　 其中：Q采回=100·q采·K CH4   (m3/min)

　　　Q采尾=40qCH4尾·K CH4 (m3/min)

　　　式中:qCH4尾——采煤工作面尾巷的風(fēng)排瓦斯量（參照相同類型的鄰近工作面的瓦斯涌出量，工作面正常生產(chǎn)時連續(xù)觀測1個月，取平均絕對瓦斯涌出量）,m3／min；

　　　2.3、采煤工作面采用多條巷道回風(fēng)的應(yīng)分別按瓦斯(二氧化碳)計算每條回風(fēng)巷的配風(fēng)量,采煤工作面實際需風(fēng)量應(yīng)為每條回風(fēng)巷需配風(fēng)量之和。

　　　采煤工作面采用雙“U”型通風(fēng)或其它通風(fēng)方式給采面回風(fēng)巷或尾巷配風(fēng)解決瓦斯問題的，應(yīng)分別按瓦斯(二氧化碳)計算采面回風(fēng)巷或尾巷配風(fēng)量。

　　　3、按采煤工作面同時作業(yè)人數(shù)計算需要風(fēng)量：

　　　按每人供風(fēng)量≮4m3/min計算：

　　　Q采＞4N        （m3/min）

　　　式中：N——工作面最多人數(shù)，人。

　　　4、按炸藥量計算：

　　　煤礦許用炸藥：Q采>25A       (m3／min)；

　　　式中：A——采煤工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg；

　　　25——每千克煤礦許用炸藥需風(fēng)量，m3／min；

　　　5、按風(fēng)速進行驗算：

　　　5.1按工作面風(fēng)速驗算：

　　　驗算最小風(fēng)量：

　　　Q面＞6O×0.25S最大

　　　S最大=工作面最大控頂距×工作面實際采高×70％

　　　驗算最大風(fēng)量：

　　　Q面<6O×4S最小

　　　或6O×0.25 S最大<Q采<60×5 S最小(m3／min)，但必須符合《煤礦安全規(guī)程》第一百零一條之規(guī)定；

　　　S最小=工作面最小控頂距×工作面實際采高×70％；

　　　Q面——通過采煤工作面的實際風(fēng)量，m3/min；

　　　5.2按進、回風(fēng)巷道風(fēng)速驗算：

　　　6O×0.25S<Q巷<60×4S    (m3／min)；

　　　式中：S——進、回風(fēng)巷凈斷面面積，m2。

　　　5.3按專用排瓦斯巷（尾巷）風(fēng)速驗算：

　　　6O×0.5S<Q尾巷<60×4S    (m3／min)；

　　　式中：S——專用排瓦斯巷（尾巷）凈斷面面積，m2。

　　　 6、備用工作面也應(yīng)滿足瓦斯、二氧化碳、氣象條件等規(guī)定計算的風(fēng)量，且最少不得低于采煤工作面實際需要風(fēng)量的50％。

　　　Q備≥1/2Q采

　　　二、掘進工作面需要風(fēng)量計算

　　　每個掘進工作面實際需要風(fēng)量，應(yīng)按瓦斯、二氧化碳涌出量、同時作業(yè)的最多人數(shù)、爆破后的有害氣體產(chǎn)生量以及局部通風(fēng)機的實際吸風(fēng)量等要求分別進行計算，然后取其中最大值。

　　　1、按照瓦斯(二氧化碳)涌出量計算：

　　　Q掘=100qCH4·KCH4  (m3／min)

　　　Q掘=67qCO2·K CO2 (m3/min)

　　　式中：Q掘——單個掘進工作面需要風(fēng)量，m3／min；

　　　qCH4——掘進工作面回風(fēng)流中平均瓦斯絕對涌出量（參照相同類型的鄰近工作面的瓦斯涌出量，無相同類型的鄰近工作面瓦斯涌出量數(shù)據(jù)的，依據(jù)瓦斯涌出量預(yù)測報告或地質(zhì)部門提供的瓦斯數(shù)據(jù);工作面正常生產(chǎn)時連續(xù)觀測1個月，取平均瓦斯絕對涌出量）,m3／min；

　　　qCO2——掘進工作面回風(fēng)流中平均二氧化碳絕對涌出量（同上）,m3／min；

　　　 KCH4——瓦斯涌出不均衡通風(fēng)系數(shù)，正常生產(chǎn)條件下，連續(xù)觀測1個月，日最大絕對瓦斯涌出量與月平均日絕對瓦斯涌出量的比值。

　　　K CO2——二氧化碳涌出不均衡通風(fēng)系數(shù)，正常生產(chǎn)條件下，連續(xù)觀測1個月，日最大絕對二氧化碳涌出量與月平均日絕對二氧化碳涌出量的比值。

　　　2、按掘進工作面同時作業(yè)人數(shù)計算需要風(fēng)量：

　　　按每人供風(fēng)≮4m3/min計算：

　　　Q掘>4N  (m3/min)

　　　式中：N——掘進工作面最多人數(shù)，人。

　　　3、按炸藥量計算需要風(fēng)量：

　　　煤礦許用炸藥：Q掘>25A       (m3／min)；

　　　式中：A——掘進工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg；

　　　25——每千克煤礦許用炸藥需風(fēng)量，m3／min；

　　　通過以上計算，工作面配風(fēng)量取以上計算的最大值。根據(jù)最大風(fēng)量值對局部通風(fēng)機進行選型。

　　　4、按局部通風(fēng)機實際吸風(fēng)量計算局部通風(fēng)機安裝地點巷道需要風(fēng)量：

　　　無瓦斯涌出的巖巷掘進：Q配=Q扇·Ii+60×0.15S配  (m3/min)

　　　有瓦斯涌出的巖巷、半煤巖巷和煤巷掘進：Q配=Q扇·Ii+60×0.25S配(m3/min)

　　　式中：Q配——局部通風(fēng)機安裝地點巷道需要風(fēng)量，m3／min；

　　　Q扇——局部通風(fēng)機實際吸風(fēng)量, m3/min。安設(shè)局部通風(fēng)機的     巷道中的風(fēng)量，除了滿足局部通風(fēng)機的吸風(fēng)量外，還應(yīng)保證局部通風(fēng)機吸入口至掘進工作面回風(fēng)流之間的風(fēng)速，巖巷不小于O.15 m/s、煤巷和半煤巷不小于O.25m/s，以防止局部通風(fēng)機吸入循環(huán)風(fēng)或這段距離內(nèi)風(fēng)流停滯，造成瓦斯積聚；

　　　Ii——掘進工作面同時通風(fēng)的局部通風(fēng)機臺數(shù)，（Ii≤2）。

　　　S配——局部通風(fēng)機安裝地點巷道凈斷面面積，m2

　　　5、按風(fēng)速進行驗算：

　　　無瓦斯涌出的巖巷最低風(fēng)量：   Q巖掘＞60×0.15S掘     (m3/min)

　　　有瓦斯涌出的巖巷、半煤巖巷和煤巷最低風(fēng)量： 

　　　Q煤掘＞60×0.25S掘     (m3/min)

　　　巷道最高風(fēng)量   Q掘<60×4.0S掘      (m3/min)

　　　式中：S掘——掘進工作面的凈斷面面積，m2。

　　　局部通風(fēng)機安設(shè)巷道風(fēng)速驗算：

　　　Q配<60×4.0S配      (m3/min)

　　　6、對于高瓦斯礦井采用雙巷或多巷平行掘進，通過巷道之間的聯(lián)絡(luò)橫川不斷引進全風(fēng)壓的通風(fēng)方式，每隔一定距離向前移動局部通風(fēng)機進行風(fēng)量計算時，除按上述方法計算獨頭巷道所需風(fēng)量外，還必須計算全風(fēng)壓巷道煤壁的瓦斯涌出量和橫川調(diào)節(jié)風(fēng)窗的通過風(fēng)量，并以此確定掘進區(qū)域的配風(fēng)量。

　　　三、井下硐室需要風(fēng)量計算

　　　井下硐室需要風(fēng)量的計算，應(yīng)按礦井各個獨立通風(fēng)硐室實際需要風(fēng)量的總和來計算：

　　　 ∑Q硐=Q硐1+Q硐2+Q硐3+…+Q硐n。

　　　式中：∑Q硐——所有獨立通風(fēng)硐室風(fēng)量總和，m3/min；

　　　Q硐1、Q 硐2 、Q硐3、…、Q硐n——不同獨立供風(fēng)硐室風(fēng)量，m3/min。

　　　礦井井下不同硐室配風(fēng)原則：

　　　1、井下爆炸材料庫配風(fēng)必須保證每小時4次換氣量

　　　Q庫=4V/60=0.07V  (m3/min)

　　　式中：Q庫——井下爆炸材料庫需要風(fēng)量，m3/min；

　　　V——井下爆炸材料庫的體積，m3；

　　　但大型爆破材料庫不得小于100 m3/min，中小型爆破材料庫不得小于60 m3/min。

　　　2、井下充電室應(yīng)按其回風(fēng)流中氫氣濃度小于O.5％計算風(fēng)量。

　　　Q充=200q    (m3/min)

　　　式中：Q充——井下充電室需要風(fēng)量，m3/min；

　　　q——充電硐室在充電時產(chǎn)生的氫氣量，m3/min；

　　　但充電硐室的供風(fēng)量不得小于100 m3/min。

　　　3、機電硐室需要風(fēng)量應(yīng)根據(jù)不同硐室內(nèi)設(shè)備的降溫要求進行配風(fēng)。選取硐室風(fēng)量，須保證機電硐室溫度不超過300C，其他硐室溫度不超過260C。

　　　3.1發(fā)熱量大的機電硐室，按硐室中運行的機電設(shè)備發(fā)熱量進行計算：

　　　Qri =3600×∑N×θ/(ρ×cp×60×△t)      (m3/min)

　　　式中：Qri——第i個機電硐室的需要風(fēng)量，m3／min；

　　　∑N——機電硐室中運轉(zhuǎn)的電動機（變壓器）總功率，kW;

　　　θ——機電硐室的發(fā)熱系數(shù)，可根據(jù)機電硐室內(nèi)機械設(shè)備運轉(zhuǎn)時的實際熱量轉(zhuǎn)換為相當(dāng)于電氣設(shè)備容量做無用功的系數(shù)確定，也可按下表4選??；

　　　ρ——空氣密度，一般取1.20kg/m3;

　　　cp——空氣的定壓比熱，一般可取1.0006kJ/kg·k；

　　　△t——機電硐室進、回風(fēng)流的溫度差，℃。

　　　表4      機電硐室發(fā)熱系數(shù)（θ）表

　　　機電硐室名稱 　　　發(fā)熱系數(shù)

　　　空氣壓縮機房 　　　0.2～0.23

　　　水泵房 　　　0.01～0.03

　　　變電所、絞車房 　　　0.02～0.04

　　　3.2采區(qū)小型機電硐室，可按經(jīng)驗值確定需風(fēng)量：

　　　Qri =60～80 m3／min

　　　四、其他井巷實際需要風(fēng)量計算

　　　其他井巷實際需要風(fēng)量應(yīng)按礦井各個其他巷道用風(fēng)量的總和進行計算：

　　　∑Q其他=Q其1+Q其2+Q其3+···+Q其n    (m3／min)

　　　式中： Q其1、Q其2、Q其3、···、Q其n——各其他井巷需要風(fēng)量，m3／min。

　　　1、按瓦斯涌出量計算：

　　　Q其i=133 qCH4.K其通(m3／min)

　　　式中：Q其i——第i個其他井巷實際用風(fēng)量，m3／min；

　　　qCH4——第i個其他井巷最大瓦斯絕對涌出量，m3／min；

　　　K其通——瓦斯涌出不均衡系數(shù)，瓦斯礦井的全巖巷道瓦斯涌出不均衡系數(shù)取1.2；瓦斯礦井煤巷、半煤巖巷及高瓦斯、突出礦井的所有巷道，瓦斯涌出不均衡系數(shù)取1.3。

　　　133——其他井巷中風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔怀^0.75％所換算的常數(shù)。

　　　2、按其風(fēng)速驗算：

　　　Q其i>60×O.15S其i  (m3／min) 

　　　3、架線電機車巷中的風(fēng)速驗算：

　　　 Q其他架線機車>60×1.OS其I  (m3／min)

　　　式中：s其i——第i個其他井巷凈斷面面積，m2。

　　　4、按膠輪車尾氣排放稀釋需風(fēng)量計算：

　　　Q膠輪車i=5.44×ni×Pi×ki    (m3／min)

　　　式中：Q膠輪車i——第i個地點膠輪車尾氣排放稀釋需要的風(fēng)量，m3／min；

　　　ni——第i個地點膠輪車的臺數(shù)，臺；

　　　Pi——第i個地點膠輪車的功率，kW；

　　　Ki——配風(fēng)系數(shù)，第i個地點使用1臺膠輪車運輸時，Ki取1.0；第i個地點使用2臺膠輪車運輸時，Ki取0.75；第i個地點使用3臺及以上膠輪車運輸時，Ki取0.5；

　　　5.44——每千瓦每分鐘應(yīng)供給的最低風(fēng)量，m3／min；

　　　當(dāng)架線電機車和膠輪車運行的巷道為專用行車巷道時，要按照上述公式計算該巷道的需風(fēng)量；否則，要用上述公式進行驗算。

　　　五、生產(chǎn)礦井需要風(fēng)量計算

　　　生產(chǎn)礦井需要風(fēng)量按各采煤、掘進工作面、硐室及其他巷道等用風(fēng)地點分別進行計算，包括按規(guī)定配備的備用工作面需要風(fēng)量，現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)必須保證各用風(fēng)地點穩(wěn)定可靠供風(fēng)。

　　　Q礦≥(∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q備+∑Q其他)·K  (m3/min)

　　　式中:∑Q采——采煤工作面實際需要風(fēng)量的總和，m3/min；

　　　∑Q掘——掘進工作面實際需要風(fēng)量的總和，m3/min；

　　　∑Q掘——硐室實際需要風(fēng)量的總和， m3/min；

　　　∑Q備——備用工作面實際需要風(fēng)量的總和，m3/min；

　　　∑Q其他——礦井除了采、掘、硐室地點以外的其他巷道需風(fēng)量的總和，m3/min；

　　　K——礦井通風(fēng)需風(fēng)系數(shù)。對礦井的通風(fēng)系數(shù)規(guī)定如下：礦井通風(fēng)系數(shù)包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和配風(fēng)不均衡系數(shù)等因素，一般抽出式K取1.15-1.20，壓入式K取1.25～1.30。瓦斯礦井獨立供風(fēng)采掘工作面數(shù)量少于12個且最大通風(fēng)流程小于10000m時，抽出式取1.15，壓入式取1.25，否則抽出式取1.20，壓入式取1.30。高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井抽出式取1.20，壓入式取1.30。

　　　分區(qū)通風(fēng)礦井各區(qū)域風(fēng)量按以上公式獨立進行計算。并對進回風(fēng)井、主要進回風(fēng)大巷進行風(fēng)速驗算。

　　　各礦井應(yīng)堅持以風(fēng)定產(chǎn)、礦井及采區(qū)采掘頭面數(shù)量不超規(guī)定的原則。礦井實際供風(fēng)量不能滿足生產(chǎn)需要時，要依據(jù)風(fēng)量核定礦井生產(chǎn)頭面數(shù)量和產(chǎn)量，同時要采取加大瓦斯抽采力度、調(diào)整采掘銜接等有效手段來解決生產(chǎn)與供風(fēng)的矛盾，確保礦井通風(fēng)安全。