矿井一通三防计算相关公式

1、矿井一通三防计算相关公式一、通风阻力测定相关公式简单算术平均数。有这么一组数字10、20、30、40、50那么它们的算术平均值是(10+20+30+40+50)/5=30加权算术平均数。加权算术平均数=各组(变量值X次数)之和/各组次数之和二Exf/Ef紊流状态下井巷的摩擦阻力对于不同形状的井巷断面，其周长U与断面积S的关系，可用下式表示：U-C愿式中：C断面形状系数：梯形C=4.16；三心拱C=3.85；半圆拱C=3.90。摩擦阻力系数a矿井中大多数通风井巷风流的Re值已进入阻力平方区，入值只与相对糙度有关，对于几何尺寸和支护已定型的井巷，相对糙度一定，则入可视为定值；在标准状态下空气密度p

2、=1.2kg/m3。8对上式，令：a称为摩擦阻力系数，单位为kg/m3或N.S2/m4。则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：通过大量实验和实测所得的、在标准状态(0=1.2kg/m3)条件下的井巷的摩擦阻力0系数，即所谓标准值a值，当井巷中空气密度0H1.2kg/m3时，其a值应按下式修正：摩擦风阻Rf对于已给定的井巷，L、U、S都为已知数，故可把上式中的a、L、U、S归结为一个参数R:fRf称为巷道的摩擦风阻，其单位为：kg/m7或Ns2/m8。工程单位：kgfs2/m8，或写成：kp。1Ns2/m8=98kp4.标准摩擦阻力系数ol.2通过大量实验和实测所得的、在标准状态(0=1.2

3、kg/m3)条件下的井巷的摩擦阻力系数,即所谓标准值a。值，当井巷中空气密度0H1.2kg/m3时，其a值应按上式修正。通风阻力等级通风难易程度风阻R(Ns2/m8)等积孔A（m2）大阻力矿困难1.421中阻力矿中等1.420.3512小阻力矿容易25.干空气密度式中P为空气的绝对压力，单位为kPa；T为空气的热力学温度（K）,T=273+1,t为空气的摄氏温度（C）。标准状态下，T0=273K，P0=101.3kPa时，组成成分正常的干空气的密度p0=1.293kg/m3。空气1.293g/L。气体的密度二它的相对分子质量/22.4，单位是g/L.用空盒气压计测定空气的大气压力，用湿度计测定

4、空气的干温度和相对湿度，根据下列公式计算空气密度。P=（0.0034580.003473）p/T式中p一一空气密度，kg/mp大气压力，Pa；T空气绝对温度，T=273+t（t为干温度计读数，0C）。湿空气密度p二0.003484吒-0.3779毗2735+t式中pw湿空气密度，kg/m3；屮空气相对湿度，%;Pb饱和水蒸汽压力，kPa（由表2-1-1确定）。相对湿度用RH表示。相对湿度的定义是单位体积空气内实际所含的水气密度（用d1表示）和同温度下饱和水气密度（用d2表示）的百分比，即RH（%）=d1/d2x100%；另一种计算方法是：实际的空气水气压强（用P1表示）和同温度下饱和水气压强（

5、用p2表示）的百分比，即RH（%）=p1/p2x100%。不同温度下饱和水蒸汽压力空气温度（C）饱和水蒸汽压力（Pa）空气温度（C）饱和水蒸汽压力（Pa）空气温度（C）饱和水蒸汽压力（Pa）-2012881069.24202333.1-15193.3291143.9212493.1-10287.98101127.9222639.8-5422.63111311.89232813.10610.6121402.55242986.41655.94131497.21253173.52705.27141598.9263359.73757.27151706.2273563.74811.93161818.52

6、83766.85870.59171933.22940136933.25182066.5304239.67998.58192199.3314493利用干湿球温度计算相对湿度相对湿度U的计算公式：U=(E/Ew)X100%(A.1)式中U为相对湿度，E为水气压(hPa),Ew为干球温度t(C)所对应的纯水平液面(或冰面)饱和水气压(hPa)。水气压E的计算公式E=EtwAPh(ttw)(A.2)式中Etw(hPa)为湿球温度tw(C)所对应的纯水平液面的饱和水气压，湿球结冰且湿球温度低于0C时，为纯水平冰面的饱和水气压；A为干湿表系数，湿球未结冰时的通风干湿表(通风速度2.5m/s)系数是0.66

7、2X10-3C-1，湿球结冰时的通风干湿表(通风速度2.5m/s)系数是0.584X10-3C-1；Ph为本站气压(hPa)；其他符号意义同上。饱和水气压Ew的计算公式：纯水平液面饱和水气压的计算公式hgEw=10.79574(1-Tt/T)-5.02800log(T1.50475x101-10-D.42873xlO3104H1T1T)-l-0.78614式中Tl=273.16(水的三相点绝对温度，单位：K)T=273.15+C(绝对温度，单位：K)。纯水平冰面饱和水气压的计算公式式中符号意义同上。logEx,=-9.09685T1.(T-1)1-3.56654伍或/T)+0.87fi82l-

8、T.(T-1)1-0-78614自然风压H(1)P1gdZ-f5PgdZ32式中Z一矿井最高点至最低水平间的距离，m；g一重力加速度，m/s2；p、p分别为0-1-2和5-4-3井巷中dZ段空气密度，kg/m3。12由于空气密度受多种因素影响，与高度Z成复杂的函数关系。因此利用式4-2-1计算自然风压较为困难。为了简化计算，一般采用测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值p和p，用其分别代替式411中的p和p，贝V（4-1-1）可写为:m1m212H=Zg（p-p）Nm1m2（2）h=PHX（1+H/10000）Xl/R（273+t）l/R（273+1）e0h为矿井自然风压（单位为P

9、a）eP为空气柱上边的压力（单位为Pa）0H为井筒有效计算深度（单位为m）R为空气常数一般取R=29.27亡、t为进、出风井平均摄氏温度（单位为。C）对于任一矿井，还可用另一种方法测算矿井的自然风压。如在矿井中任一地点制做临时密闭，堵截风流，主要通风机停止运转后，用压差计测出密闭两侧的压差，即为该矿的hn。要求是密闭不漏风，否贝测值不准。hQ（P-P）+9矿井等积扎2A二1.19=Jh*RmV2V2才P-PI2122丿人1.19、Rm+(gpZ-gpZ)ml1m22Q乂Q乂Q3/2A=1.19.总=1.19i=i,m2旳2(hQ)/ZQ.2hQ.总riii耳ii二、通风能力核定相关公式（一）采

10、煤工作面风量计算1、按气象条件计算Q=60X70%XVXSXKXKcfcfcfchcl式中：V采煤工作面的风速，按采煤工作面进风流的温度从表1中选取，m/s；cfS采煤工作面的平均有效断面积，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，m2cfK采煤工作面采高调整系数，具体取值见表2；chK采煤工作面长度调整系数，具体取值见表3；cl70%有效通风断面系数；60为单位换算产生的系数。表1采煤工作面进风流气温与对应风速采煤工作面进风流气温。c采煤工作面风速m/sV201.020231.01.523261.51.8表2kch采煤工作面采高调整系数采高（m）V2.02.02.52.5及放顶煤面系数（kh）

11、ch1.01.11.2表3kcl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kclV150.815800.80.9801201.01201501.11501801.21801.301.402、按照瓦斯涌出量计算Q=100XqXkcfcgcg式中：q采煤工作面回风巷风流中平均绝对瓦斯涌出量，m3/min。抽放矿井的瓦斯涌出量,cg应扣除瓦斯抽放量进行计算；k采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,正常生产时连续观测1个月，日最cg大绝对瓦斯涌出量和月平均日绝对瓦斯涌出量的比值；100按采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1的换算系数。3、按照二氧化碳涌出量计算Q=67XqXk(4)

12、cfcccc式中：q采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量，m3/min；cck采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数，正常生产时连续观测1个月，cc日最大绝对二氧化碳涌出量和月平均日绝对二氧化碳涌出量的比值；67按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5的换算系数。4、按炸药量计算a)一级煤矿许用炸药Q225A(5)cfcfb)二、三级煤矿许用炸药Q三10A(6)cfcf式中：A采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg；cf25每千克一级煤矿许用炸药需风量，m3/min；10每千克二、三级煤矿许用炸药需风量，m3/min。5、按工作人员数量验算Q4N(7)cfcf式中：N采煤

13、工作面同时工作的最多人数，人；cf4每人需风量，m3/min。6、按风速进行验算TOC o 1-5 h zQ260X0.25S(8)cfcbS=lXhX70%(9)cbcbcfb)验算最大风量QW60X4.0Scs(10)cfS=lXhX70%(11)cscscfc)综合机械化采煤工作面，在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后，验算最大风QW60X5.0S(12)cfcs式中：S采煤工作面最大控顶有效断面积，m2；cbl采煤工作面最大控顶距,m；cbh采煤工作面实际采高,m；cfS采煤工作面最小控顶有效断面积，m2；csl采煤工作面最小控顶距,m；cs0.25采煤工作面允许的最小风速，m/s；

14、70%有效通风断面系数；4.0采煤工作面允许的最大风速，m/s；5.0采煤工作面允许的最大风速，m/s。掘进工作面实际需要风量的计算1、按照瓦斯涌出量计算Q=100XqXk(16)hfhghg式中:q掘进工作面回风流中平均绝对瓦斯涌出量，m3/min。抽放矿井的瓦斯涌出量，应hg扣除瓦斯抽放量进行计算；k掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,正常生产条件下，连续观测1个月，hg日最大绝对瓦斯出量与月平均日绝对瓦斯涌出量的比值；100按掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1的换算系数。2、按照二氧化碳涌出量计算Q=67XqXk(17)hfhchc式中:q掘进工作面回风流中平均绝对二氧化碳涌出量

15、，m3/min；hck掘进工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数，正常生产条件下，连续观测1个hc月，日最大绝对二氧化碳出量与月平均日绝对二氧化碳涌出量的比值；67按掘进工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5的换算系数。3、按炸药量计算a)一级煤矿许用炸药Q225A(18)hfhfb)二、三级煤矿许用炸药Q210A(19)hfhf式中:A掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg。hf按上述条件计算的最大值，确定局部通风机吸风量。4、按局部通风机实际吸风量计算a)无瓦斯涌出的岩巷Q=QXI+60X0.15S(20)hfafhdb)有瓦斯涌出的岩巷，半煤岩巷和煤巷Q=QXI+60X0.25S(

16、21)hfafhd式中:Q局部通风机实际吸风量，m3/min；afI掘进工作面同时通风的局部通风机台数；0.15无瓦斯涌出岩巷的允许最低风速；0.25有瓦斯涌出的岩巷，半煤岩巷和煤巷允许的最低风速S局部通风机安装地点到回风口间的巷道最大断面积，m2。hd5、按工作人员数量验算Q24N(22)afhf式中:N掘进工作面同时工作的最多人数，人。hf6、按风速进行验算a)验算最小风量无瓦斯涌出的岩巷:TOC o 1-5 h zQ260X0.15S(23)afhf有瓦斯涌出的岩巷，半煤岩巷和煤巷Q三W60X0.25S(24)afhfb)验算最大风量QW60X4.0S(25)afhf式中:S掘进工作面巷

17、道的净断面积，m2。hf硐室需要风量计算1、爆破材料库需要风量计算Q=4V/60(26)em式中:Q井下爆炸材料库需要风量，m3/min；emV井下爆炸材料库的体积，m3；4井下爆炸材料库内空气每小时更换次数。但大型爆破材料库不应小于100ms/min，中、小型爆破材料库不应小于60ms/min2、充电硐室需要风量计算Q=200q（27）erhy式中：Q充电硐室需要风量，m3/min；erq充电硐室在充电时产生的氢气量，m3/min；hy200-按其回风流中氢气浓度不大于0.5%的换算系数。但充电硐室的供风量不应小于100m3/min。/33、机电硐室需要风量计算3600W0Qmr二一pCpx

18、60At式中：Q机电硐室的需要风量，m3/min；mr工W机电硐室中运转的电动机（或变压器）总功率（按全年中最大值计算），kW；q0机电硐室发热系数，数值见表4；p空气密度，一般取rp=1.20kg/m3；C空气的定压比热，一般可取C=1.0006KJ/（kgK）；ppt机电硐室的进、回风流的温度差，K。表4机电硐室发热系数（e）表机电硐室名称发热系数空气压缩机房0.200.23水泵房0.010.03变电所、绞车房0.020.04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；采区小型机电硐室，按经验值确定需要风量或取6080m3/min；选取硐室风量，应保证机电硐室温度不超过30C，

19、其他硐室温度不超过26C。（四）其他用风巷道实际需要风量计算其他用风巷道的需要风量，应根据瓦斯涌出量和风速分别进行计算，采用其最大值。5.1.5.2按瓦斯涌出量计算Q=133qXk（29）rlrgrg式中:q其他用风巷道平均绝对瓦斯涌出量，m3/min；rgk其他用风巷道瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取1.21.3；rg133其他用风巷道中风流瓦斯浓度不超过0.75%所换算的常数。按风速验算a)一般巷道TOC o 1-5 h zQ260X0.15S(30)rcrcb)架线电机车巷道有瓦斯涌出的架线电机车巷道Q260X1.0S(31)rere无瓦斯涌出的架线电机车巷道Qe60X0.5S(32)r

20、ere式中:Q一般用风巷道实际需要风量，m3/min；rcS一般用风巷道净断面积，m2；rcQ架线电机车用风巷道实际需要风量，m3/min；reS架线电机车用风巷道净断面积，m2；re0.15一般巷道允许的最低风速，m/s；1.0有瓦斯涌出的架线电机车巷道允许的最低风速，m/s；0.5无瓦斯涌出的架线电机车巷道允许的最低风速，m/s。三、通风设备选型为使通风机运转稳定，保证通风机的工况点处于一个合理的工作范围之内，对任何通风机都有如下规定:实际风压不能超过最大风压的0.9倍；通风机动轮的转数不能超过它的额定转数；主通风机的静压效率不应低于0.6。1、计算通风机的风量Q通考虑到外部漏风(即井口防

21、爆门及主要通风机附近的反风门等处的漏风)，主要通风机风量可用下式计算:Q二KQm3/s(925)通矿式中Q矿井总风量，m3/s；矿k漏风损失系数。风井无提升任务时取1.1；箕斗井兼作回风井时取1.15；回风井兼做升降人员时取1.2。2、计算通风机的风压H（或H）全静通风机全压H和矿井自然风压H共同作用，克服矿井通风系统的总阻力h、风硐阻力全自阻h以及扩散器出口动能损失h。当自然风压与通风机风压同向时取“-”；反之取“+”。即：硐扩H=h+h+h土h,pa（926）全阻硐扩自风硐阻力一般不超过100200Pa。通常离心式风机提供的大多是全压曲线，而轴流式、对旋式通风机提供的大多是静压曲线。因此，

22、对抽出式通风矿井：离心式通风机：容易时期H二h+h+h-h(927)全小阻小硐扩自困难时期H二h+h+h+h全大阻大硐扩自(928)轴流式（或对旋式）通风机：容易时期H=h+hh静小阻小硐自(929)困难时期H=h+h+h静大阻大硐自(930)自然风压在容易时期取负值，困难时期取正值，是为了确保所选的通风机在这两个（极端）时期均有能力满足矿井通风要求。对于压入式通风矿井，式（927）及（928）中的h应改为出风井的出口动压。扩1、选择通风机根据计算的矿井通风容易时期通风机的Q、H（或H）和困难时期通风机的Q、通静小全小通H（或H），在通风机的个体特性图表（参见附录四、五、六）上选择合适的主要通

23、风机。静大全大判别是否合适，要看上面两组数据所构成的两个时期的工作点，是否都在通风机个体特性曲线的合理工作范围内。选定以后，即可得出两个时期主要通风机的型号、动轮直径、动轮叶片安装角（指轴流式或对旋式风机）、转速、风压、风量、效率和输入功率等技术系数，并列表整理。2、选择电动机计算通风机输入功率按通风容易和困难时期，分别计算通风机输入功率N、N电小电大N=电小QH通静小，kW(931)100017静N电大QH通静大kW(932)100017静式中QHN=通全小电小1000q全，kWQHN=亠全,kW电大10001全9-33)9-34)1、1分别为通风机静压效率和全压效率；静全N、N分别为矿井通

24、风容易时期和困难时期通风机的输入功率。电小电大选择电动机N时，电大当N0.6N时，可选一台电动机，其功率为：电小电大、”N-k初期N=电,kW电1-n电传当N0.6N时，选两台电动机，其功率分别为:电小电大9-35)k-N_帀初期N=电小电大,kW电小1-1电传后期按式（9-35）计算。式中k电动机容量备用系数，k=1.11.2电电9-36)n电动机效率，=0.920.94（大型电机取较高值）;电电传动效率，电动机与通风机直联时=1；皮带传动时=0.95。传传电动机功率在400500kW以上时，宜选用同步电动机。其优点是低负荷运转时，用来改善电网功率因数，使矿井经济用电；缺点是这种电动机的购置

25、和安装费较高。通风网路特性方程（1）计算矿井通风网路阻力系数公用段Ro=(QQTk1k2I#支路初期h+Ah+AhR=klmin121minQ2k1末期R1maxh+Ah+Ahk1max12Q2k1II#支路初期R=k2min+竺+竺2minQ2k2末期(2)通风网路特性方程Rh+Ah+Ahk2max122maxQ2k2初期hRQ2oohRQ21min1minhRQ22min2min末期hRQ2oohRQ2TOC o 1-5 h z1max1maxhRQ22max2max主通风机功率主风机功率(输出功率)KW单位时间内主通风机对通过风量为Q的空气所做的功，可分为全压功率N和静压功率ffotN，

26、计算公式为：fosN=h.Q/1000,N=h.Q/1000fotftffosfsf轴功率N(输入功率)KW电动机经传动部件输入给主通风机的功率,计算公式为：n-Ucoswnndc1000U线电压，v；i线电流，a；cos屮一功率因数；n电动机效率，；n传动功dc率,直接传动取1.0,间接传动0.95。主通风机的效率n=N/N=hQ/(1000N)ftft轴ftf轴n=N/N=hQ/(1000N)fsfs轴fsf轴上式中n和n分别表示通风机的全压效率和静压效率。ftfs五、概算矿井通风费用(一)吨煤通风电费吨煤通风电费为主要通风机年耗电费及井下辅助通风机、局部通风机电费之和除以年产量。可用下式

27、计算：(E+E)-DA元/t9-37)式中W吨煤通风电费，元/tOE主要通风机年耗电量，kWh/a；通风容易时期和困难时期共选一台电动机时8760NE=电大,kWh/a；k耳耳电变缆选两台电动机时4380（N+N）E=电大电小,kWh/a；k耳耳式中电变缆EA局部通风机和辅助通风机的年耗电量，kWh/a；D电价，元/kWh；n变压器效率，可取0.95；变n电缆输电效率，取决于电缆长度和每米电缆耗损，在0.900.95内选取。缆（二）其它吨煤通风费用1、设备折旧费通风设备折旧费与设备数量、成本及服务年限有关，可用表9-6计算。吨煤通风设备折旧费W1用下式计算：G+G121T元/t9-38)表9-

28、6通风成本计算表吨煤通风材料消耗费W2按下式计算CW二C，元/t(9-39)2T式中C通风材料消耗总费用（包括各种通风构筑物的材料费、通风机和电动机润滑油料费等），元/a。3、通风工作人员工资费吨煤通风工作人员工资费用W3按下式计算：W二，元/t（9-40）3T式中A矿井通风工作人员每年工资总额，元/a。4、专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费折算至吨煤的费用为W4（元/t）。5、通风仪表购置费和维修费吨煤通风仪表购置费和维修费为叫（元介）。吨煤通风成本（W）按下式计算：W二W+W+W+W+W+W，元/t012345六、粉尘测定按以下公式计算空气中总粉尘的浓度:m2mlQxtxlOOO式中:C

29、空气中总粉尘的浓度，mgm3m2采样后的滤膜质量，mg；m1采样前的滤膜质量，mg；Q采样流量，Lmin；t采样时间，min。七、测风V=n/t表式中:V-风表测得表速，m/s表n风表刻度盘的读数，mt测风时间，一般60s为消除人体对风速的影响，应将所测得的平均风速进行校正，校正系数如下:K=（S0.4）/S式中:S为测风巷道断面积，m20.4为测风员人体所占巷道断面面积，m2计算出的V由风表校正曲线或校正公式求得真实风速V，然后将真实风速乘以测风校表真正系数K,即得实际平均风速V。均Q=VS均式中：Q所测巷道通风风量，ms/minS测风巷道断面面积，m2V巷道实际平均风速，m/min均误差检

30、验方法E=（最大读数-最小读数）F最小读数X100%V5%常见的巷道断面形状的断面积计算矩形S=BXhm2梯形S=(B1+B2)/2Xhm2圆形S=nD2/4;S=0.7854D2m2三心拱S=B(0.262B+h)m2半圆形S=nB2/8+Bh或B(0.39B+h)m2圆弧拱S=BX(0.24B+h)m2测量不规则断面时，可划分成规则的测量。Q=（S-0.4）Xv,立方米/秒（立方米/分）Q测得的风量，立方米/秒（立方米/分）S巷道断面积，平方米0.4-测风员的面积，平方米v校正后的风速，米/秒当巷道风速低于0.3时，可以用烟雾法测定。即选一段10m长、巷道断面规整、无拐弯的直线巷道，1人在起点释放烟雾（可以选用四氯化锡、四氯化钛），另1人在终点用秒表记录烟雾到达的时间，然后采用下式算出风速。V=KL/t式中K系数，0.80.9；L起点到终点的巷道长度，m；t间隔时间，s瓦斯治理十二字方针：先抽后采、监测监控、以风定产瓦斯治理十六字