煤矿主扇改造方案

******有限公司矿井主扇改造方案****有限公司通风部3月20日*****煤业矿井主扇改造方案一、矿井主扇改造因素阐明（一）矿井生产任务及采掘布署计划根据集团公司及地煤公司原煤生产任务总体规定，安平煤业公司计划生产原煤300万吨。为确保矿井本年度生产任务完毕及后三年采掘接替不至于失调，由技术部编制了矿井采掘布署及计划：1、采煤计划计划安排综采队、综采预备队两个队组完毕全年的采煤生产任务（迁居、准备及正常采煤）。（1）综采队：计划完毕5-1#层一盘区8117工作面回采煤量135万吨；8118工作面90万吨。（支架型号：ZF13000/23/42）（2）综采预备队：计划完毕5-1#层一盘区8116工作面回采煤量7万吨；8110工作面56万吨。(支架型号：ZF6400/16/32）2、掘进计划计划安排六个掘进队组进行井巷工程施工，具体安排以下：（1）机掘一队：计划完毕2121运输巷692米，巷道规格：5.5米×3.5米；5121回风联系巷616米，巷道规格：4.5米×3.7米；5121联系巷回风绕道34米，巷道规格：3.2米×3.1米；5121联系巷辅助运料巷31米，巷道规格：4.2米×3.7米；5121回风巷495米，巷道规格：4.5米×3.7米；8121工作面补切眼126米，巷道规格：4.3米×3.5米；8121工作面切眼200米，巷道规格：10米×3.5米；5121补回风巷270米，巷道规格：4.5米×3.7米。（2）机掘二队：计划完毕2118运输巷30米，巷道规格：5.5米×3.5米；8118工作面切眼巷200米，巷道规格：10米×3.5米；5115回风巷516米，巷道规格：4.5米×3.7米；2115运输巷622米，巷道规格：5.5米×3.5米；2115回风绕道47米，巷道规格：3.2米×3.1米；8115工作面切眼巷183米，巷道规格：10米×3.5米。（3）机掘三队：计划完毕一盘南皮带联系巷82米，巷道规格：4.2米×3米；辅三回风巷100米，巷道规格：4.2米×3.2米；辅三回风辅助进料巷55米，巷道规格：4.2米×3.7米；辅三回风巷415米，巷道规格：4.2米×3.2米；2107运输巷661米，巷道规格：4.7米×3.1米；2107回风绕道44米，巷道规格：3.2米×3.1米；8107工作面切眼150米，巷道规格：7.5米×3.1米；辅二轨道巷508米，巷道规格：4.2米×3.8米；辅二轨道巷回风绕道44米，巷道规格：3.2米×3.1米；辅二轨运联系巷34米，巷道规格：4.2米×3.8米；5111回风巷140米，巷道规格：4.2米×3.1米；5111回风绕道71米，巷道规格：3.2米×3.1米。（4）机掘四队：计划完毕辅三运输巷（原603运输巷）438米，巷道规格：4.2米×3米；辅三运输巷回风绕道51米，巷道规格：3.2米×3.1米；5107回风巷730米，巷道规格：4.2米×3.1米；辅二运输巷508米，巷道规格：4.2米×3米；辅二运输巷回风绕道20米，巷道规格：3.2米×3.1米；辅二运回联系巷36米，巷道规格：4.2米×3米；2111运输巷310米，巷道规格：4.7米×3.1米；8111工作面切眼巷65米，巷道规格：7.5米×3.1米。（5）普掘一队：计划完毕3-2#层二盘区回风上山934米，巷道规格：4.2米×3.2米；3-2#层二盘区运输上山360米，巷道规格：4.2米×3米。（6）普掘二队：计划完毕辅四回风大巷运煤联系巷65米，巷道规格：4.2米×3米；辅四回风大巷76米，巷道规格：4.2米×3.2米；辅四轨道巷91米，巷道规格：4.2米×3.8米；辅四回风大巷938米，巷道规格：4.2米×3.2米；辅四运输大巷781米，巷道规格：4.2米×3米；辅四皮回联系巷64米，巷道规格：4.2米×3.2米。（二）安平煤业矿井通风现状根据井田斜井开拓布置，矿井通风方式为中央分列式，通风办法为机械抽出式。矿井现有两个进风井（主、副斜井），两个回风井（1#、2#并列风井），1#风井和2#风井在井口附近通过联系巷连通，并联回风，服务矿井现开采的5-1#层一盘区的整个盘区通风。主斜井斜长600米，倾角20°，断面10.5㎡；副斜井斜长270米，倾角25°，断面14.3㎡；1#回风斜井斜长419米，倾角19°26′，断面为9.2㎡；2#回风斜井斜长366米，倾角21°52′，断面为6.2㎡。1#回风斜井安装两台型号为FBCDZ-No26重要通风机，一台运行,一台备用,电机功率均为2×185KW，重要通风机负担全矿井通风任务，运行稳定。矿井反风采用风机反转方式实现。现在，矿井总进风量6316m3/min，总回风量6398m3/min，主扇排风量6522m3/min，有效风量5980m3/min，有效风量率95%。矿井重要通风机负压为1050Pa，等积孔为3.62m2。主扇运行参数表表2回风井名称主扇型号电机额定功率KW运行工况备注主扇叶片角度运行效率主扇排风量m3/min风压Pa电机运行功率KW主扇叶片角度允许最大值1#、2#风井1#FBCDZ№262×185+6°70.3%65221176.5340.2+6°2#FBCDZ№262×185+6°70.7%63421169.1334.1+6°系统无串联通风地点，峒室有：一种变电室、一种水仓，一种避难硐室，一种井下库房，均实现独立通风。（三）根据矿井采掘布署计算矿井生产需风量矿井需要风量按各采煤工作面、掘进工作面、硐室、备用工作面及其它用风巷道等用风地点分别进行计算，现有通风系统必须确保各用风地点稳定可靠供风。Q矿≥（∑Q采＋∑Q掘＋∑Q备＋∑Q硐＋∑Q其它）×K式中：Q矿——矿井需要风量，m3/min；Q采——矿井独立通风采煤工作面实际需要风量，m3/min；Q掘——矿井独立通风掘进工作面实际需要风量，m3/min；Q硐——矿井独立通风硐室实际需要风量，m3/min；Q备——矿井独立通风备用工作面实际需要风量，m3/min；Q其它——其它用风巷道实际需要风量，m3/min；K——矿井通风需风系数，是平衡矿井内部漏风和配风不均匀等因素而采用的系数，抽出式通风矿井取1.15～1.20，压入式通风矿井取1.25～1.30。普通状况下，瓦斯矿井独立供风采掘工作面数量少于12个、且最大通风流程不大于10km时，抽出式取1.15，压入式取1.25；根据矿井生产需要，即采掘工作面布置状况，计算矿井需风量。矿井采煤工作面特性表2工作面名称工作面平均长度（m）平均采高（m）工作面平均控顶距（m）采煤办法生产队组5-1#层8116（8110）工作面1502.85.2走向长壁综采预备队5-1#层8117工作面2003.56.45走向长壁综采队矿井计划掘进工作面特性（按最大断面巷道正常掘进）表3工作面名称设计巷道断面积（m2）设计巷道长度（m）配备局部风机掘进办法生产队组5-1#层2121巷19.251102FBDNO6.32×30KW机掘机掘一队5-1#层2118巷19.25490FBDNO6.32×30KW机掘机掘二队5-1#层2107巷14.57661FBDNO6.02×15KW机掘机掘三队5-1#层5107巷13.02730FBDNO6.02×15KW机掘机掘四队3-2#层二盘区回风上山13.44934FBDNO6.02×15KW炮掘普掘一队辅四回风大巷13.44938FBDNO6.02×15KW炮掘普掘二队1、采煤工作面总需风量每个采煤工作面实际需要风量，应按工作面气象条件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、人员和爆破后的有害气体产生量等规定分别进行计算，然后取其中最大值。1）按气象条件计算Q采＝60×70％×V采×S采×k采高×k面长式中：V采——采煤工作面的风速，按采煤工作面进风流的温度从表4中选用，m/s；S采——采煤工作面的平都有效断面积，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，m2；S采=［（工作面最大控顶距+工作面最小控顶距）/2］×工作面实际采高；k采高——采煤工作面采高调节系数，具体取值见表5；k面长——采煤工作面长度调节系数，具体取值见表6；70％——有效通风断面系数；60——单位换算产生的系数。采煤工作面进风流气温与对应风速表4采煤工作面进风流气温/℃采煤工作面风速（m/s）＜201.020～231.0～1.523～261.5～1.826～281.8～2.528～302.5～3.0k采高—采煤工作面采高调节系数表5采高/m＜2.02.0～2.5＞2.5及放顶煤面系数（k采高）1.01.11.2k面长—采煤工作面长度调节系数表6采煤工作面长度/m长度调节系数（k面长）＜150.815～800.8～0.980～1201.0120～1501.1150～1801.2＞1801.3～1.42）按照瓦斯涌出量计算Q采＝125×q采CH4×k采CH4式中：q采CH4——采煤工作面回风巷风流中平均绝对瓦斯涌出量，m3/min。采用抽放的工作面，应扣除瓦斯抽放量进行计算；k采CH4——采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，综采工作面取2.0,放顶煤工作面取2.5，如果实际测定值不不大于2.0或2.5时，取实际测定值（实际测定值为正常生产条件下，持续观察1个月，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值）；125——按采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不应超出0.8％的换算系数。3）按照二氧化碳涌出量计算Q采＝67×q采CO2×k采CO2式中：q采CO2——采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量，m3/min；k采CO2——采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数，取2，如果实际测定值不不大于2时，取实际测定值（实际测定值为正常生产时持续观察1个月，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出1.5％的换算系数。4）布置有专用排瓦斯巷的采煤工作面实际需要风量计算Q采＝Q采回＋Q采专回Q采回＝125×q采×k采CH4Q采专排＝40×q专排×k采CH4式中：Q采回——采煤工作面回风巷需要风量，m3/min；Q采专排——采煤工作面专用排瓦斯巷需要风量，m3/min；q采——采煤工作面回风巷的风排瓦斯量，m3/min；q专排——采煤工作面专用排瓦斯巷的风排瓦斯量，m3/min；40——专用排瓦斯巷回风流中的瓦斯浓度不应超出2.5％的换算系数。5）按炸药量计算(1)一级煤矿许用炸药Q采≥25A采(2)二、三级煤矿许用炸药Q采≥10A采式中：A采——采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg；25——每公斤一级煤矿许用炸药需风量，m3/min；10——每公斤二、三级煤矿许用炸药需风量，m3/min。6）按工作人员数量计算Q采≥4N采式中：N采——采煤工作面同时工作的最多人数，人；4——每人需风量，m3/min。取上述1～6条件计算的最大值做为采煤工作面的实际需要风量。7）按风速进行验算(1)验算最小风量Q采≥60×0.25S控max（m3/min）S控max=l控max×h采高×70%（m2）(2)验算最大风量Q采≤60×4.0S控min（m3/min）S控min=l控min×h采高×70%（m2）(3)综合机械化采煤工作面，在采用煤层注水和采煤机喷雾降尘等方法后，验算最大风量Q采≤60×5.0S控min（m3/min）式中：S控max——采煤工作面最大控顶有效断面积，m2；l控max——采煤工作面最大控顶距,m；h采高——采煤工作面实际采高,m；S控min——采煤工作面最小控顶有效断面积，m2；l控min——采煤工作面最小控顶距,m；0.25——采煤工作面允许的最小风速，m/s；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——综合机械化采煤工作面，在采用煤层注水和采煤机喷雾降尘等方法后允许的最大风速，m/s。8）备用工作面（从工作面圈出到准备完毕待采）实际需要风量，应满足按瓦斯、二氧化碳、气象条件等规定计算的风量，且最少不应低于同一煤层采煤方式相似的采煤工作面实际需要风量的50％。Q备≥0.5×Q采9）正在撤退的工作面实际需要风量，与正常回采期间相似。10）已撤完设备尚未封闭的工作面实际需要风量，应满足瓦斯、二氧化碳、气象条件等规定计算的风量，且最少不应低于该工作面回采期间实际配风量的50％。按上述规定，经计算，可拟定矿井回采工作面总需风量和各备用工作面总需风量。采工作面总需风量：8116回采工作面最大控顶距5.5m，最小控顶距4.9m，采高2.8m，采煤工作面平都有效断面S采8116=14.56㎡，则Q采8116=808m3/min8117回采工作面最大控顶距6.39m，最小控顶距5.59m，采高3.5m，采煤工作面平都有效断面S采8117=20.97㎡，则Q采8117=1374m3/min∑Q采=Q采8116＋Q采8117=808m3/min＋1374m3/min=2182m3/min备用工作面总需风量：Q备1=0.5×Q采8116=404m3/minQ备2=0.5×Q采8117=687m3/min∑Q备=Q备1＋Q备2=404m3/min＋687m3/min=1091m3/min2、掘进工作面总需风量分三步计算：第一步：先按工作面瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、爆破后的有害气体产生量、巷道允许的最低风速分别进行计算，取其中最大值作为掘进工作面风筒末端的实际需要出风量；第二步：选择局部通风机。考虑风筒的漏风因素，拟定局部通风机的工作风量（局扇需要吸风量），然后根据局部通风机工作风量（局扇需要吸风量）选择局部通风机；第三步：按选定的局部通风机实际吸风量，考虑其安装地点到回风口间的最低风速，计算每个掘进工作面的全风压实际需要风量。1）按照瓦斯涌出量计算Q掘＝125×q掘CH4×k掘CH4式中：Q掘——掘进工作面风筒末端的实际需要出风量，m3/min；q掘CH4——掘进工作面回风流中平均绝对瓦斯涌出量，m3/min。采用抽放的掘进工作面，应扣除瓦斯抽放量进行计算；k掘CH4——掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取2，如果实际测定值不不大于2时，取实际测定值（实际测定值为正常生产条件下，持续观察1个月，日最大绝对瓦斯涌出量和月平均日绝对瓦斯涌出量的比值）；125——按掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不应超出0.8％的换算系数。2）按照二氧化碳涌出量计算Q掘＝67×q掘CO2×k掘CO2式中：q掘CO2——掘进工作面回风流中平均绝对二氧化碳涌出量，m3/min；k掘CO2——掘进工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数，取2，如果实际测定值不不大于2时，取实际测定值（实际测定值为正常生产条件下，持续观察1个月，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——按掘进工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超出1.5％的换算系数。3）按炸药量计算(1)一级煤矿许用炸药Q掘≥25A掘(2)二、三级煤矿许用炸药Q掘≥10A掘式中：A掘——掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg。4）按工作人员数量计算Q掘≥4N掘式中：N掘——掘进工作面同时工作的最多人数，人。5）按巷道允许的最低风速计算——无瓦斯涌出的岩巷Q掘≥60×0.15S掘——有瓦斯涌出的岩巷，半煤岩巷和煤巷Q掘≥60×0.25S掘式中：S掘——掘进工作面巷道的净断面积，㎡；0.15——无瓦斯涌出岩巷的允许最低风速，m/s；0.25——有瓦斯涌出的岩巷、半煤岩巷和煤巷允许的最低风速，m/s；按上述1～5条件计算的最大值，作为掘进工作面风筒末端的实际需要出风量Q掘。6）选择局部通风机(1)局部通风机实际需要吸风量计算根据掘进工作面风筒末端的实际需要出风量，考虑风筒的漏风因素，按照风筒百米漏风率实测值计算局部通风机的实际需要吸风量。风筒百米漏风率无实测值时，可参考表7。Q扇需=Q掘/(1－0.01·L掘·η)Q扇需——局部通风机实际需要吸风量，m3/min；Q掘——掘进工作面风筒末端的实际需风量，m3/min；η——风筒百米漏风率，%；L掘——掘进工作面供风风筒长度，m。风筒百米漏风率取值表7风筒长度（m）1002003004005006007008009001000η（%）7.416.145.3254.624.324.013.763.63.42风筒长度（m）120014001600180022002400260028003000η（%）3.132.892.682.52.342.22.081.961.851.75(2)根据局部通风机的实际需要吸风量计算值进行风机选型。7）按选定的局部通风机实测最大吸风量（带变频器时，可按实际吸风量考虑）计算掘进工作面的全风压需要风量Q掘全。无实测数据时，按局部通风机的额定最大吸风量计算。(1)无瓦斯涌出的岩巷Q掘全＝Q扇测max＋60×0.15S(2)有瓦斯涌出的岩巷，半煤岩巷和煤巷Q掘全＝Q扇测max＋60×0.25S式中：Q扇测max——局部通风机实测最大吸风量（带变频器时，可按实际吸风量考虑），m3/min；无实测数据时，取额定最大吸风量。0.15——无瓦斯涌出岩巷的允许最低风速，m/s；0.25——有瓦斯涌出的岩巷、半煤岩巷和煤巷允许的最低风速，m/s；S——局部通风机安装地点到回风口间的巷道最大断面积，㎡。8）按最大风速进行验算Q掘≤60×4.0S掘式中：S掘——掘进工作面巷道的净断面积，㎡。9）停掘供风工作面实际需要风量，与掘进工作面正常掘进期间实际需要风量相似。按上述规定，FBDNO6.32×30KW局部通风机的吸风量取410m3/min，FBDNO6.02×15KW局部通风机的吸风量取350m3/min，经计算，可拟定矿井掘进工作面总需风量：Q掘2121=Q扇测max＋60×0.25S2121=410+60×0.25×18.02=680.3（m3/min）Q掘2118=Q扇测max＋60×0.25S2118=410+60×0.25×18.02=680.3（m3/min）Q掘2107=Q扇测max＋60×0.25S2107=350+60×0.25×13.5=552.5（m3/min）Q掘5107=Q扇测max＋60×0.25S5107=350+60×0.25×12=530（m3/min）Q掘（二盘区回风）=Q扇测max＋60×0.25S（二盘区回风）=350+60×0.25×12.4=536（m3/min）Q掘（辅四回风）=Q扇测max＋60×0.25S（辅四回风）=350+60×0.25×12.4=536（m3/min）∑Q掘=Q掘2121＋Q掘2118＋Q掘2107＋Q掘5107＋Q掘（二盘区回风）＋Q掘（辅四回风）=680.3＋680.3＋552.5＋530＋536＋536=3515.1（m3/min）3、井下硐室需风量机电硐室需要风量应根据不同硐室内设备的降温规定进行配风；采区小型机电硐室，按经验值拟定需要风量或取60～80m3/min；选用硐室风量，应确保机电硐室温度不超出30℃，其它硐室温度不超出26℃。矿井计划独立回风硐室增设为6个，因此∑Q硐=6×Q硐=6×80m3/min=480m3/min4、其它用风巷道需风量根据煤炭工业厅通风能力核定原则的规定，其它巷道的风量最后不得不大于采煤、掘进和硐室风量综合的6%—7%。我矿的其它巷道主斜井皮带尾、盘区尾部巷道，因此，其它巷道的风量为:∑Q其它=（∑Q采+∑Q备+∑Q掘+∑Q硐）×7%=（2182m3/min＋1091m3/min＋3515.1m3/min＋480m3/min）×7%≈509m3/min矿井总需风量的拟定：矿井需总风量为重要通风机负担的通风系统需风量的总和。Q矿≥（∑Q采＋∑Q备＋∑Q掘＋∑Q硐＋∑Q其它）×K=（2182m3/min＋1091m3/min＋3515.1m3/min＋480m3/min＋509m3/min）×1.15=7777.1m3/min×1.15=8943.67m3/min5、矿井风量分派按井下各工作面用风地点进行分派，其它风量为漏风和其它风量，各使用地点需风量详见表8。风量分派表表8序号供风地点数量(个)计划总配风量(m3/s)供风量(m3/s)1综采队工作面122.922.92综采预备队工作面113.4713.473备用工作面218.1818.184掘进工作面658.5958.595硐室6886其它8.487充裕量19.448矿井总风量149.6由上述计算成果可见，矿井按本年度采掘计划规定组织生产所需风量远不不大于矿井现有的供风量，为解决此后矿井供风量局限性问题，必须对矿井主扇进行改造，增大矿井主扇供风量，从而满足矿井生产需要。二、在矿井现有进、回风井及重要进、回巷均不变化状况下，总供风量可增量测算：矿井现有进、回风井及重要进、回巷允许的最大风速、风量详见表9。矿井进、回风井及重要进、回巷允许最大风速、风量表9矿井重要进、回井（巷道）巷道断面（㎡）允许最高风速（m/s）最大风量（m3/min）备注进风回风主斜井（皮带提高）10.56.03780副斜井（升降人员、物料）14.3（局部小断面）8.06864南翼轨道巷13.2（局部小断面）8.06336南翼皮带巷126.04320南翼回风巷13.48.06432盘区皮带巷10.56.03780盘区轨道巷13.8（局部断面）8.06624盘区总回风巷14.6（局部小断面）8.070081#回风井9.21581802#回风井6.2155580从上表数据分析，矿井现有进风井允许最大进风总量为10644m3/min，回风井允许最大回风总量为13760m3/min。可见，在矿井现有的进、回井数量（涉及断面）及井下重要进、回风巷断面不变的状况下，矿井最大总供风量允许提高到10644m3/min。经预测算，如果矿井风量增加到10644m3/min时，矿井进风井及重要进、回风巷局部地段风速偏高，但不超标，能够通过对部分巷道断面进行扩刷或增加通风支路来解决，工程量不大；回风井断面能够满足规定风速的规定。可是，若矿井采掘工作面集中布置于盘区北翼或南翼，回风系统就受到限制，因此，采掘工作面宜分布于南北两翼。三、矿井主扇改造方案既然经测算矿井现有的进、回风井和重要进、回风大巷满足提高矿井供风量规定（最低确保8950m3/min供风量），那么，从增大矿井重要通风机排风量来考虑提高矿井总供风量。方案一：根据矿井现有通风系统，计算矿井通风最困难和最容易两个时期通风总阻力，根据两个时期重要通风机的风压和风量重新选定矿用主扇，跟换现有主扇，以满足矿井生产需风量规定。方案二：参考现用主扇生产厂家提供的主扇改造方案，即不变化现用主扇基础设施，只对现有主扇进行技术改造，使其排风量达成10000m3/min，可满足现在计划采掘布署需风量的规定。（后附：现用主扇生产厂家提供改造方案）两种方案比较：方案一，优点：重新选定矿用主扇通风系统稳定性好，主扇工作效率高；缺点：施工工程量大，工期长，费用高，改造期间矿井要停产。方案二，优点：改造工期短，费用小，改造期间矿井不需停产；缺点：改造后，可能出现主扇工作效率不高等状况。四、矿井主扇改造方案评议按照矿井近三年采掘接替和生产布署计划，矿井重要采掘工作面仍集中布置在一盘区，矿井通风