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文档简介
呼图壁县西沟煤炭有限公司煤矿
矿井通风设计
2018年10月10日
目录
1.1矿井通风设计编制的依据........................................................3
1.2矿井概况.......................................................................3
1.2.1矿区位置与交通..........................................................3
1.2.2自然经济地理.............................................................4
1.2.3矿井现状.................................................................4
1.3通风设计范围..................................................................5
第二章地质概况........................................................................6
2.1井田地质......................................................................6
2.1.1井田地层.................................................................6
2.1.2井田构造.................................................................7
2.1.3煤层.....................................................................7
2.1.4煤质.....................................................................8
2.1.5瓦斯、煤尘及自燃.........................................................8
2.2矿产资源储量..................................................................9
2.3工程及水文地质条件............................................................9
2.3.1工程地质条件............................................................9
2.3.2水文地质条件............................................................9
2.4地温........................................................................11
第三章矿井通风系统...................................................................12
3.1通风系统的拟定...............................................................12
3.1.1拟定矿井通风系统的基本要求.............................................12
3.1.2矿井通风系统的选择.....................................................13
3.2主扇工作方法...................................................................14
第四章矿井总风量计算及分配...........................................................14
4.1矿井需风量计算................................................................14
4.2矿井风量分配...................................................................23
第五章通风负压及等积孔计算............................................................24
5.1负压计算.......................................................................24
5.2等积孔..........................................................................25
第六章矿井通风设备的选择.............................................................25
6.1选择主扇.....................................................................26
6.1.1计算风源(主扇)必须产生的风量和负压....................................26
6.1.2风机型号、台数及配套电机的选择..........................................27
6.2对矿井主要通风设备的要求.....................................................27
第七章矿井空气调节...................................................................27
第八章矿井通风费用概算...............................................................29
第九章生产矿井通风系统的合理性、可靠性和抗灾能力...................................30
第十章矿井瓦斯防治措施...............................................................32
10.1一瓦斯赋存情况................................................................32
10.2瓦斯灾害因素..................................................................33
10.3防止瓦斯积存的措施选择........................................................37
10.4控制和消除引爆火源............................................................38
第十一章矿井防尘措施.................................................................38
11.1矿井防尘用水量计算...........................................................38
1L2矿井综合性防尘措施............................................................43
第十二章矿井防火措施.................................................................47
12、1开拓开采方面的措施..........................................................47
12.2通风方面的措施...............................................................51
12.3防灭火方法...................................................................52
12.3.1灌浆防灭火..............................................................52
12.3.2氮气防灭火..............................................................60
12.3.3阻化剂防灭火............................................................64
12.3.4其它防灭火方法及措施....................................................65
12.4井下外因火灾防治..............................................................67
12.4.1电气事故引发的火灾防治措施.............................................67
12.4.2带式输送机着火的防治措施...............................................72
12.4.3其它火灾的防治措施......................................................72
12.5井下防火构筑物................................................................73
第一章矿井概况及通风设计依据
1.1矿井通风设计编制的依据
1.新疆地矿局第九地质大队2004年1月编制的《新疆呼图壁县西沟煤炭
有限公司二煤矿生产地质报告》及新疆国土资源厅以新国土资储评[2004]
016号文对该地质报告的评审意见书;
2.《采矿许可证》(新疆维吾尔自治区国土资源厅2008年2月颁发);
3.《煤矿井工开采通风技术条件》(国家安全生产监督管理总局发,
AQ1028-2006);
4.《关于呼图壁县西沟煤炭有限公司煤矿等八对矿井的瓦斯等级鉴定结
果的批复》;(新煤行管发[20111384号)(附件)
5.《煤矿安全规程》及其它相关安全生产法律、法规;
6.《新疆呼图壁县西沟煤炭有限公司"9万t/a”矿井改扩建初步设计说
明书》;
7.《新疆呼图壁县西沟煤炭有限公司煤矿煤层自然倾向性试验报告》;
8.《新疆呼图壁县西沟煤炭有限公司煤矿煤尘爆炸性试验报告》。
9.《矿井瓦斯等级鉴定规范》(AQ1O25—2006)
1.2矿井概况
1.2.1矿区位置与交通
新疆呼图壁县西沟煤炭有限公司煤矿位于呼图壁县城西南78km处的西
沟河以东,行政区划属新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州呼图壁县雀尔沟
镇管辖,西距玛纳斯县城33km,从井田往北行驶10km到甘沟石门为简易砂
石路,从甘沟石门往北行驶50km到312国道的大丰镇,从大丰镇东到呼图壁
县18km均为沥青路面,交通较方便。
地理坐标:东经86°19'23〃
北纬43。48'12〃
1.2.2自然经济地理
井田位于天山北麓的中山区,处于小西沟东、甘沟西的西沟两侧,为
两山夹一沟的井田基本地貌,西沟是井田进出煤矿的唯一通道。海拔高程
+1670m〜+2080m,相对高差在300m左右,总体地形为西、北略低,东、南
稍高的山区,东、西两侧为山岭,地形切割强烈。
井田属中温带大陆性干旱气候,井田内东西两侧广布针叶林,气候比
较湿润,每年5〜8月多雨,常成暴雨降落,形成山洪,年平均降水量
371.79mm,年平均蒸发量1881.65mm,年平均气温6℃,6〜8月为高温季节,
最高气温达36.4匕,10月至翌年3月为低温季节,最低气温为-28.8℃,冻
土深度达2.0m。风向多西风、西南风,风力小。
井田位于天山北麓地震带,地震频繁,根据《中国地震动峰值加速度
区划图》(GB18306-2001),该区基本地震动峰值加速值为0.20g,地震动
反应谱特征周期为0.40s,对应的地震基本烈度为皿度。
1.2.3矿井现状
L矿井开采现状
矿井开拓方式为斜井开拓方式,原有生产能力9万吨/年,首采工作面
+1650m水平B6煤层采煤工作面已于2010年7月回采完毕后,矿井一直处于停
产状态,2013年4月开始90万吨/年技改工程,至2017年底,矿井技改工程
进入收尾阶段。按照矿井采掘衔接计划,2018年矿井完成技改工程、通过
验收进入正常生产后,矿井维持一采二掘的生产模式。
2.设计条件
矿山生产、生活设施及供水、供电;
矿山主斜井为单钩串车提升,提升绞车型号为JPT—1.6XL2,电机功
率160kW,钢丝绳绳径为618.5mm。风井地表安装有2XHOkW轴流式风机2
台,其中1台运行,1台备用,主扇型号为FBCDZNQ:20B/2X110型。
矿区范围内有地表水源,生产、生活用水可从西沟河上游由管道引至
生活区及工业广场。
供电电源:矿井目前供电系统为单回路供电,一回路由西沟变电所供
给。电压等级为10KV。另一回路由县政府统一安排建设雀尔沟110变电所正
在建设中。矿井建有发电机房,自备两组2X200KW柴油发电机组作为备用
电源。能满足矿井通风、排水需要。
1.3通风设计范围
根据国土资源厅颁发采矿许可证,各拐点坐标为:
直角坐标
拐点号
X坐标Y坐标
1485350029446065
2485350029447500
3485100029447500
4485100029445580
5485192529445875
6485221529446065
采矿证核准
开采深度:标高由1610—1670m。
标高
主要设计内容:
1.通风系统的的拟定;
2.矿井总需风量计算及分配;
3.矿井通风总阻力计算;
4.通风设备的选择;
5.矿井空气调节;
6.矿井通风费用概算;
7.矿井瓦斯防治措施;
8、矿井防尘措施;
9、矿井防火措施
第二章地质概况
2.1井田地质
2.1.1井田地层
井田处于乌鲁木齐山前坳陷带的西段,宁家河一一三屯河单斜构造带的
中部,地质构造较为简单。
井田内出露的地层主要有由侏罗系中统西山窑组(J2X)、头屯河组(Lt)
及第四系全新统冲洪积层和残积层。自下而上分述如下:
头屯河组(J2t)
分布于井田北部,由一套半干旱的湖泊相碎屑岩组成,岩层总体呈近东
西向展布,倾向北,倾角一般为20°〜25°,主要岩性为杂色细砂岩、泥
质粉砂岩、粉砂质泥岩等,其底部为厚层状粗砂岩,夹透镜状含砾粗砂岩,
局部夹煤线及植物化石,厚度大于112m。
西山窑组CLx)
在井田内零星出露,岩层总体呈近东西向展布,向北缓倾,倾角一般为
11°〜24。,根据岩性组合及含煤情况将其划分为3个含煤段,其中下部为
该区的主要含煤段,煤层露头靠地表浅部均已火烧。
(1)第四系残坡积层(Q-):
主要分布于山顶及山坡处,分布面积较广,主要由砂岩角砾、砂、亚砂
土等组成,一般厚1〜20m不等。
(2)第四系洪冲积层@同):
主要沿河沟及冲沟分布,主要由卵砾石、砾石、砂及亚砂土等组成,一
般厚2〜10m不等。
2.1.2井田构造
井田内构造较为简单,总体表现为一向北缓倾的单斜构造,局部发育有
北东向的压性小断层,该单斜构造呈东西向展布,倾向北北西至北北东向,
浅部地层较缓,一般11°〜18°,深部倾角变陡18°〜24。,该单斜构造
整体较完整,岩层起伏变化不大。
在井田内发现一条相对较大的f断层,位于井田中南部,呈北东走向
45°〜225°,延深长约1100m,在井下有四处巷道可见,其断面倾向南东,
倾角约70°,切割了Bi、B2、B”B4,B5层煤,经生产井调查断距由中段向两
侧及深部逐渐缩小,最大断距为20m,属正断层,对煤层开采未造成太大的
影响,经生产井调查除f正断层外在井田西北部还有断层切割了B6、B,两层
煤。
总的来说该井田构造较简单,但次级小断层对煤层走向和倾向有一定程
度的影响,本区属地质构造较简单类型。
2.1.3煤层
根据9万吨/生产地质报告,井田内侏罗系中统西山窑组上、下段含煤段
为主要含煤地层,共含可米煤层7层,自下而上编号为Bi、B2、Bs>B4、B5、
Be,B7,其中&、B2煤层为下含煤段煤层,B3、B4、B5、Bf,>B7为上含煤段煤层。
纯煤总厚度42.97m,含煤系数17.0%。各煤层均为全区可采煤层。
2.1.4煤质
井田内煤层的物理性质基本相同,煤呈黑色,条痕为黑褐色一一黑棕色,
沥青光泽。贝壳状、参差状断口,节理不发育,易燃。煤层呈条带状结构,
水平层理状构造。
B-B2煤层为暗煤型、B6煤层为暗亮煤型、B.„B,煤层为亮暗煤型。
井田煤层的原煤灰分在5.59%〜9.62%之间;原煤水分在2.77%〜5.49%
之间,平均为3.78%,一般在3.26%〜3.54%之间;挥发份25.78%〜36.50%,
平均为31.93%;粘结指数多在0〜15%之间;发热量为31.36~33.88MJ/kg。
原煤中全硫含量0.18%〜0.60%;磷含量在0.009%〜0.134%,平均为
0.038%o
煤质及工业用途:井田内煤层主要为不粘煤及弱粘煤,所开采的煤为特
低灰、特低硫、特低磷〜中磷、高发热量,含油〜富油等特点,可作为优
质的工业动力用煤和民用煤,也可作为炼油及气化用煤。
2.1.5瓦斯、煤尘及自燃
由新疆煤炭工业管理局批复的新煤行管发[20111384号文件20n年在该
矿井中进行的瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定报告资料,相对瓦斯涌出量
为1.44m3/t,绝对瓦斯涌出量为0.43m3/min,相对二氧化碳涌出量为
1.51m7t,绝对二氧化碳涌出量为0.45m3/min,鉴定结论为低瓦斯等级矿井。
从矿目前生产实践来看,矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井,但仍应加强防范,避
免事故的发生。
矿井瓦斯等级为低沼气矿井.煤层爆炸性指数均大于10%,煤尘具有爆炸
性.B6煤层为自燃煤层。
2.2矿产资源储量
采用平行断面法进行储量估算,除去水平隔离煤柱、井筒保护煤柱、工
业广场和边界保护煤柱,经估算333级资源量:14.79万t,按回采率80%计算
可采煤量为11.83万t.
2.3工程及水文地质条件
2.3.1工程地质条件
B5煤层:煤层顶板为粉砂质泥岩,底板为中砂岩,顶、底板饱和状态下
单向抗压强度分别为27.2MPa、24.4MPa,天然状态下单向抗压强度分别为
33.5MPa、31.5MPa,软化系数为0.83、0.77,属软质的不易软化岩石。
B6煤层:煤层顶板为泥质粉砂岩,干燥状态下的直剪强度为6.5MPa,其
饱和状态下的单向抗压强度为13.6MPa,软化系数0.14,属软质的易软化岩
石。
从岩石物质成分、胶结物、胶结方式和结构构造可知,岩石内部聚合力
较强,层间结合力中等。故井田内煤层顶、底板岩石属于抗压强度较低、
易软化、易变形、稳定性较差的岩石,因此应加强顶、底板的管理。
2.3.2水文地质条件
(-)井田含(隔)水层
井田内主要出露的地层有中侏罗统西山窑组、头屯河组及地四系冲洪
积、残坡积层。
井田含(隔)水层(段)自上而下分述如下:
1.第四系洪冲积透水不含水层(I):
2.中侏罗统头屯河组极弱含水层(H)
3.中侏罗统西山窑组孔隙裂隙弱含水层(III):
不含煤段孔隙裂隙弱含水段(in—1)
上含煤段孔隙裂隙弱含水段(III—2)
上含煤段孔隙裂隙弱含水段(III—3)
4.烧变岩孔隙裂隙弱含水层(W)
(二)地下水与地表水的水力联系
由于西沟河纵穿井田,其流量为32789m7d,渗入岩石水量2575m7d,
夏季洪水期流量有所增加,使地下水的补给有明显增大,矿井排水量增加,
而在煤层靠近河床地段有渗水现象,煤层低于河床水位(最低水位+1672m),
河水与地下水联系密切,河水成为地下水的补给水源。
(三)各含水层(段)之间的水力联系
在井田内第四系透水不含水层分布广泛,在地形、地貌特征上有利于接
受大气降水的补给,并渗透至下伏侏罗系地层头屯河组弱含水层、西山窑
组孔隙裂隙含水层及火烧层的孔隙裂隙含水层,或补给河水。在二号主斜
井东360m处、三号平碉南560m处见断层裂隙带,地下水呈线流顺裂隙流出,
说明B2煤层与上伏地层地下水联系密切。B2煤层的地下水主要由南部的降水
和河水顺层补给、迳流和排泄形成具有承压性质。
(四)地下水补给、迳流、排泄条件
井田气候潮湿,雨水充沛,森林植被茂密,是地下水的良好补给、迳流
区,西沟河床是井田最低侵蚀基准面,是煤矿地表水和矿井抽排水的主要
排泄通道。
井田基岩层主要以接受大气降水和冰雪融化水为主,河水的补给面积
小,坡降大,流速较快补给量次之,洪水期河床水位增高补给量也增大。
由于基岩以泥岩、粉砂岩、砂岩层夹煤层互层出现,地下水渗透缓慢,迳
流不畅、排泄也滞缓,地下水以垂向或顺层补给。
井田东西两侧火烧岩石裸露,易接受大气降水补给,由于岩石被火烘烤
裂隙极发育,地下水迳流好,火烧区的地下水在生产井中有工程揭露,其
涌水量有限,随着生产水平的深入,抽排水成为疏导地下水的唯一途径。
(五)矿床充水因素分析
1.现有生产井充水情况
四号井位于西沟河西侧,主采&〜B6煤层,井下运输巷靠近河床底部有
滴水现象,矿井排水量37m7h,每天排水3.5h,排水量为129.5m7d。
2.矿床充水因素分析
由于西山窑组孔隙裂隙水及层间承压含水层处,三工河隔水层一一头屯
河组极弱含水层之间,不具有邻界层地下水的补给和排泄关系,矿床地下
水的补给主要是大气降水补给,其次是西沟河水的的直接渗漏及小西沟河
的侧向渗透补给,因地表水一->河床潜水一->火烧层—->西山窑组含水层
之间构成有机的联系,构成对矿床充水的影响。
根据上述各因素分析,矿床主要含水层(段)富水性中等,为间接充水
的有压流水的矿床,水文地质条件属中等类型的矿床。
(六)矿井涌水量预计
根据井田内的地层、构造、岩性、水文地质条件,以未来矿井开采B7号
煤层的开采水平+1550m,采用富水系数法预计该矿井正常涌水量为
611.5m3/d,最大涌水量为917n?/d。
2.4地温
经过对原生产矿井资料调查,矿井里的最高温度一般为19t左右,尚
未发现地温异常。
第三章矿井通风系统
3.1通风系统的拟定
3.1.1拟定矿井通风系统的基本要求
拟定矿井通风系统应严格按照《煤矿安全规程》要求,做到安全可靠、
系统稳定、风量充足,技术经济合理,通风基建赛用和经营费用之总和最低
以及便于管理的原则。
1、矿井通风网络结构合理:集中进回风路线要短、通风总阻力要小,
多阶段同时作业时,主要人行运输巷道和工作点上的污风不串联;
2、内外部漏风少;
3、通风构筑物和风流调节设施及辅助通风机要少用;
4、通风动力消耗小,通风费用低;
5、生产水平和采区必须实行分区通风。
6、进风井口必须布置在粉尘、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体不能
侵入的地方。
7、充分利用一切可用的通风巷道,使专用通风井巷工程量最小;
8、必须确保通风系统技术先进、安全可靠、经济合理。
9、既要符合采区通风和掘进通风的若干要求,又要满足防治瓦斯、煤
尘、火灾及水害对矿井的特殊要求。
10、矿井通风系统不但要满足安全生产合理的要求,还要满足发生灾
变时抢险救灾安全的需要。
11、内外部漏风少;
12、通风动力消耗小,通风费用低;
3.1.2矿井通风系统的选择
一般情况下,矿井主要有五种通风方两式:中央并列式、中央分列式、
两翼对角式、分区对角式和混合式通风。但一般来说新建矿井多在前四种
方式中选择。因此,我们只对前4种通风方式作一个粗略的比较,见表3.1
表3.1各类型矿井通风系统的优缺点及适用条件
通风方式适用条件优缺点
中新建矿井,煤层倾角初期投资少,出煤快,采区产量集中,
央大,走向长度小于4km,便于管理;节省风井工业广场占地,压
并而且瓦斯、自燃发火不煤少,便于井筒延伸,为深部通风提供
列严重的矿井有利条件;风流折返流动路线长,通风
式阻力大,通风费用高;工业广场有风机,
噪音大。
中煤层倾角较小,埋藏较与并列式相比,这种方式较安全,建井
央浅,走向长度不大而且期两井深部延伸,通风不困难,风流不
分瓦斯、自燃发火较严重折返,阻力小,内部漏风小,有利于防
冽的矿井火。工业广场没有噪音和污风的污染,
式回风井系统设备防尘管理比较方便。
两适用于走向长度大于由于风流线路较短,阻力和漏风小,所
翼4km,井田面积大,产以各采区风阻比较稳定,工业广场不受
对量高,煤层距地表浅,污染,比中央分列式安全性更好;但它
箱瓦斯、自燃发火严重的的初期投资较大,管理相对分散,发生
式矿井。事故时反风较困难。
分适用于煤层距地表浅,各分区有独立的通风线路,互相不影响
区因地表高低起伏较大,而且通风阻力小,建井工期短,安全生
对无法开掘浅部总回风产好,分区风井多,占场地多,通风机
角巷,而且表土层没有沙管理分散。
式层,便于开掘小风井。
另外,煤层走向长,多
煤层开采,高温矿井也
可以采用这种方式。
参考表3.1并结合本矿实际条件:本矿属低瓦斯矿井,井田范围面积
不大,工业广场面积小,瓦斯涌出量小,根据井田内进、回风井的实际位
置,确定矿井通风系统采用中央并列式。
3.2主扇工作方法
主扇的工作方法有抽出式和压入式两种。
本矿井主扇工作方法为机械抽出式,采用抽出式通风,沿通风路线漏风
少,通风管理工作比较容易,并且新旧水平过度容易。与压入式通风方式
相比较而言整个通风系统处在低于当地大气压力的负压状态,当主要通风
机因故停止运转时,井下风流压力提高,井下瓦斯不会大量涌出,比较安
全,抽出式通风无需在主要进风道安设控制风流的通风构筑物,便于运输,
行人和通风管理工作,因此,综合以上因素,确定主通风机的工作方法为
抽出式。
第四章矿井总风量计算及分配
4.1矿井需风量计算
矿井总进风量按下列方法分别计算,并取其中最大值作为矿井总进风
量。
(一)按井下同时工作的最多人数计算
Q矿井=4XNXK
式中:N——井下同时工作的最多人数150人;
K——矿井通风系数,取1.2。
33
Q矿井=4X150X1.2=720m/min=12m/s
(二)按采煤、掘进、碉室及其它地点实际需风量总和计算。按照矿井
设计2018年用风最大时期为:一个综采工作面,二个掘进工作面同时作业
时期,对此时进行风量计算。
Q矿井=(XQ采+XQ拂+£Q硝+XQ其它)义K矿通
1、采煤面实际需风量
(1)按瓦斯涌出量计算
Q来=100XqXK采通
式中:Q采一一采煤面实际需风量;
Q——采煤工作面的瓦斯涌出量,取采煤工作面的瓦斯相对涌出量
1.44m>t进行计算;
KM——采煤面瓦斯涌出不均匀系数,1.5;
1671——回采工作面日产量,to
则工作面实际需风量为:
Q瓦斯=100Xq绝XK=100X[1.44X1671/(24X60)]XI.5
=250.65m7min=4.17m3/s
(2)瓦斯矿井的采煤工作面按气象条件确定需要风量
采煤工作面应有良好的劳动气象条件,温度和风速应符合表4-1-1的要
求。
采煤工作面空气温度与风速对应表
表4-1-1
采煤工作面空气温度(C)采煤工作面风速(m/s)系数K温
<201.01.00
20〜231.0〜1.51.00-1.10
23〜261.5〜1.81.10〜1.25
26〜281.8〜2.51.25〜1.40
28〜302.5~3.01.40-1.60
1、低瓦斯矿井的采煤工作面按气象条件确定需要风量,其计算公式为:
Qcf=60X70%XvcfXScfXkchXkci(m3/min)
=60X70%Xl.0X22.5X1,2X1.0
=1134m3/min=18.9m3/s
式中Vd—采煤工作面的风速,m/so按采煤工作面进风流的最高温度从
表1中选取;取1.0m/s;
Scf一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,m2;<22.5m2
km一采煤工作面采高调整系数,具体按表2取值;(取L1)
%一采煤工作面长度调整系数,具体按表3取值;(取1.0)
70%——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/(采煤工作面风速/(m-s-1)
<201.0
20〜231.0-1.5
23〜261.5-1.8
26〜281.8~2.5
28〜302.5-3.0
表2kh—采煤工作面采高调整系数
米高/m<2.02.0〜>2.5及放顶煤工作面
2.5
系数(kch)1.01.11.2
表3ki一采煤工作面长度调整系数
采煤工作面长度/m系数(kcl)
<150.8
15〜800.8~0.9
80〜1201.0
120-1501.1
150~1801.2
>1801.30-1.40
(3)按工作面温度选择适宜的风速进行计算
采煤工作面应有良好的劳动气象条件,温度和风速应符合表4TT的要
求。
采煤工作面风量按下式计算:
Q采二60XV采XS采
式中:V采一一采煤工作面风速,按其工作面温度从上表选取。根据井
下工作面温度不超过20℃,本设计取1.Om/s;
S采一一采煤工作面的平均断面积,根据该矿井下工作面平均控顶距情
况,取14.5m2;
Q=6OX1.0X16.2=972m7min=16.2m3/s
(4)按采煤工作面人数计算
Q采=4XNXk
式中:N-一采煤面同时工作的最多人数20人;
k风量备用系数:取1.45。
则:Q-=4X20XL45=116m3/min=l.93m7s
(5)按风速验算
最低风速
Q采20.25XS采
式中:S采一采煤面平均断面积16.2m2。
3
Q采20.25X16.2=4.05m/s
最高风速
Q采W4XS采
3
Q采W4X16.2=64.8m/s
根据上述计算取最大值,采煤工作面需风量为
Q采=18.9m/s
2、掘进工作面实际需要风量计算
一、综合机械化掘进工作面风量计算:
①按照瓦斯、二氧化碳涌出量计算:
a、按瓦斯涌出量计算:Q=100qK
式中:q掘—掘进工作面绝对瓦斯涌出量,根据《新疆呼图壁县西沟煤矿2011
年瓦斯涌出量报告》取0.43m7min
K-掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数一般取L5〜2
即:Q=100X0.43X2=86m3/min
b、按二氧化碳涌出量进行计算:Q=100qK/1.5
式中:q台掘进工作面绝对二氧化碳涌出量,根据《新疆呼图壁县西沟煤
矿2011年瓦斯涌出量报告》取0.45m7min
K-掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数一般取1.5〜2
即:Q=100X0.45X2/1.5=60mVmin
②按掘进工作面同时工作的最多人数计算:
Q堀=4XNXK=4X25X1.25=125(m7min)
式中:4一每人每分钟4m,的风量
N一工作面同时工作的最多人数取25
K-备用系数;取1.25
③按炸药量计算:综掘机掘进破煤不需要使用炸药。
④按风速进行验算:
岩巷掘进最低风量:Q掘>60X0.15S撷
煤巷掘进最低风量:Q«>60X0.25Sit
巷道最高风量:Q堀<60X4.0S掘
式中:S规一掘进工作面的断面积,m2
掘进工作面的风量应满足:
60X0.25XS掘WQ掘W60X4XS掘
即:按最小风速验算,掘进工作面最小风量
Q握小>60X0.25X15=225m7min
按最高风速验算,掘进工作面最大风量
Q堀大V60X4.0X15=3600m7min
经验算掘进工作面的需风量选取最小风速要求225m;'/min即可满足要
求。
⑤安局扇位置风量计算
按照风量计算结果选择FBD6.0-2X15局扇满足要求。此局扇开单机
即可满足风量要求,取吸风量300/min,按照吸风量计算局扇所在位置最小
配风量
按局部通风机吸风量计算:
Q掘=。通XI+Q巷=300X1+225
=525m'7min=8.75m7S
式中:Q通一掘进工作面局部通风机额定风量(根据掘进工作面需风量计算
选取FBD6.0•2X15型对旋风机最小吸风量300m3/min)
I一掘进工作面同时运转的局部通风机台数,1台:
Q巷一所在巷道的最小风量(取最大巷道设计断面15nl2按照最低风速
要求Q巷=0.25XSm2=0.25X15X60=225m7min)
按照以上计算,综合机械化掘进需要风量8.75n)3/S
二、炮掘进工作面风量计算:
①按照瓦斯、二氧化碳涌出量计算:
a、按瓦斯涌出量计算:Q=100q«.K
式中:q掘一掘进工作面绝对瓦斯涌出量,根据《新疆呼图壁县西沟煤矿2011
年瓦斯涌出量报告》取0.43m7min
K-掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数一般取1.5〜2
即:Q=100X0.43X2=86m7min
b、按二氧化碳涌出量进行计算:Q=100q«.K/1.5
式中:q捉-掘进工作面绝对二氧化碳涌出量,根据《新疆呼图壁县西沟煤
矿2011年瓦斯涌出量报告》取0.45m3/min
K-掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数一般取1.5〜2
即:(2=100X0.45X2/1.5=60m7min
②按掘进工作面同时工作的最多人数计算:
Q堀=4XNXK=4X25X1.25=125(m3/min)
式中:4一每人每分钟4m,的风量
N一工作面同时工作的最多人数取25
K-备用系数;取1.25
③按炸药量计算:
Q堀=10A=10X30=300m7min
Q掴--爆破后工作面所需风量
A一同时爆破的炸药量;取22kg
10—三级煤矿许用炸药每公斤需风量
④按最低风速进行验算:
岩巷掘进最低风量:Q掘>60X0.15S提
煤巷掘进最低风量:Q掘>60X0.25S报
岩煤巷道最高风量:Q掘<60X4.OS提
式中:S掘一掘进工作面的断面积,m2巷道宽5m高3.3m
掘进工作面的风量应满足:
60X0.25XS掘WQ据W60X4XS提
即:按最小风速验算,掘进工作面最小风量
Q堀小>60X0.25X15=225m7min
按最高风速验算,掘进工作面最大风量
Q堀大<60X4.0X15=3600m7min
根据上述计算比较,炮掘进工作面的需风量选取炸药消耗风量
225m7min即为工作面所需风量。
⑤安局扇位置风量计算
按照风量计算结果选择FBD6.0^X15型号局扇(风量300〜440m3/min,
风压750〜4750Pa)即可满足要求。此局扇开单机吸风量300m:'/min满足风
量要求,按照需风量计算局扇所在位置最小配风量。
按局部通风机吸风量计算:
Q通XI+Q巷=300X1+225
=525m'7min=8.75m3/S
式中:Q通一掘进工作面局部通风机额定风量(根据掘进工作面需风量计算
选取FBD-N0.6.3型对旋风机单机吸风量380m3/min)
I一掘进工作面同时运转的局部通风机台数,1台:
Q巷一所在巷道的最小风量(按照最低风速要求Q巷=0.15Xm=0.25X
15X60=225m7min)
按照以上计算,炮掘工作面需要风量8.75m3/S
3、井下碉室所需新鲜风流的风量
各个独立通风的碉室供风量,应根据不同的碉室分别计算。
①井下中央水泵房实际需要的风量可按机电设备运转的发热量计算,
即:Q水=49.97(0SW/At)=49.97(0.02X600/4.5)
=133.25m7min=2.22m:7S
式中:。一水泵房嗣室的发热系数,取0.02(表1)
2W一机电碉室内所有电动机总功率,Kw
△t一机电碉室进、回风气温差,。C
②井下中央变电所实际需要的风量可按机电设备运转的发热量计算,
即:Q水=49.97(。SW/At)=49.97(0.03X1512/4.5)
=503.7m3/min=8.4m3/S
式中:。一水泵房碉室的发热系数,取0.03(表1)
2W一机电碉室内所有电动机总功率,Kw
△t一机电碉室进、回风气温差,℃
机电碉室发热系数表(表1)
机电碉室名称发热系数(9)
空气压缩机房0.15〜0.23
水泵房0.01-0.04
变电所、绞车房0.02-0.04
井下碉室需风量合计:10.62m7s
4)其他巷道实际需风量:
《煤矿安全规程》第136条规定:其他通风和人行巷道的风量按最低
风速0.15m/s计算
①+1670m石门需风量:
Q#=0.15XS=0.15X15X60=135m3/mi=2.25m75
式中:S—Hl670m石门断面积
②+1610m石门需风量:
Q*=0.15XS=0.15X10.57X60=95.13m7min=l.59m3/S
式中:S-+1610m石门断面积
③+1650m石门需风量:
Qjt=0.15XS=0.15X11.15X60=100.35m7min=l.67m:7S
式中:S-+1650m石门断面积
@+1610m皮带搭接巷需风量:
Q*=0.15XS=0.15X19.29X60=173.61m7min=2.89m7S
式中:S-+1610m皮带搭接巷断面积
⑤+1650m皮带联络巷需风量:
Q#=0.15XS=0.15X11.86X60=106.74m7min=l.78m3/S
式中:S-+1650m皮带联络巷断面积
其他巷道风量合计:10.18n?/S
矿井总需风量为:
Q矿井=(18.9+8.75+8.75+10.62+10.18)XI.2
=68.64m3/s,取69m'/s。
4.2矿井风量分配
1、按照矿井设计2018年用风最大时期为:一个综采工作面,一个综
掘工作面,一个炮掘工作面同时作业时期,对此时进行风量分配
回采工作面:20m3/s;
综掘工作面:9m3/s;
炮掘工作面:9m3/s;
采区变电所:12m7s;
其它风量:llm'/s。
风量分配及风速详见表4-l-2o
矿井风量分配表
表4-1-2
用风地点配风量
回采工作面20m3/s;
综掘工作面9m3/s;
炮掘工作面9m3/s;
机电嗣室12m3/s;
其它巷道风量llm3/s;
合计61m3/s
第五章通风负压及等积孔计算
5.1负压计算
矿井采用分区式通风,按照各风井服务时期分别计算负压。通风总阻
力按下式计算:
h=h摩+h局+1%
式中:
h——矿井通风总阻力,Pa;
h摩一一井巷摩擦阻力,Pa;
h局——井巷局部阻力,Pa;
hn---自然风压,Pa。
井巷摩擦阻力按下式进行计算:
h^Za.XLiXPiXQVS31
式中:
24
a,——井巷摩擦阻力系数,N-s/m;
L——井巷长度,m;
Pi——井巷净周长,m;
Qi---井巷通风量,m7s;
2
Si——井巷通风净断面积,mo
该项目为改建项目,矿井通风局部阻力按井巷摩擦阻力的15%计算。
矿井开采深度未超过400m,无需计算自然负压。
矿井风井服务期内,容易时期、困难时期负压计算见插表4-1-3、4-1-4。
5.2等积孔
矿井等积孔(A)按下式计算:
A=lA9xQ/4h(*
根据上述计算,矿井风井服务时期通风容易时期最小负压、通风困难时
期最大负压结果详见表4-『5。
风机服务时期负压计算结果表
表4-1~5
项目容易时期困难时期
最小负压(Pa)等积孔(n?)最大负压(Pa)等积孔面)
斜风井493.672.78538.982.66
计算结果表明:经通风系统调整后,全矿井属通风容易矿井,即小阻
力矿井。
第六章矿井通风设备的选择
6、1矿井通风设备的要求
1、矿井通风设备是指主要通风机和电动机
2、矿井每个装备主要通风机的风井,必须在地面装设两套同等能力的
通风设备,其中一套工作,一套作备用,交替工作。
3、选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化,并使通风设
备长期高效率运行。当工况变化较大时,应根据矿井分期时间及节牟情况,
分期选择电动机。
4、风机能力应留有一定的余量。
5、进、回风井井口的高差在150nl以上,或进、回风井井口标高相同,
但井深400m以上时,宜计算矿井的自然风压。
6、主要通风机必须装有反风设备,必须能在lOmin内改变巷道中的风
流方向。
7、装有主要通风机的回风井口,应安装保护通风机的防爆门。
6.1选择主扇
现矿井选用两台FBCDZNo:20/2X110型同型号矿用隔爆型地面抽出式
轴流通风机,其中一台运转,一台备用,额定功率2X110kW,额定风量2580〜
5400m:7min,静压650〜2300Pa。
6.1.1计算风源(主扇)必须产生的风量和负压
1.风源产生的风量:
Qy=kQ
其中Q——矿井总需风量,m7s;
k——设备漏风系数,取1.05
=69X1.05=72.45m7s
2.风源产生的静压:
hfmax=1.15hrmax+h„=1.15X6.378+98.32=105.65Pa
其中h_一风源产生的最大静压,Pa;
hN——矿井通风困难时期的矿井负压,Pa;
6.1.2风机型号、台数及配套电机的选择
依据上述计算结果现安装FBCDZNQ:20/2X110型矿用隔爆轴流式风机,
配套电机型号为YBF2-315L2-8,电机功率为2义UOKw,风机风量范围2580〜
5400m7min,静压650〜2300Pa。,电机转速为740转/分钟,叶片安装角
15°~45°连续可调,叶轮最高全压效率为0.83,装置最高全压效率为
0.80,最高静压效率为0.75,反风量75%以上,完全符合矿井通风要求。
根据《煤矿安全规程》要求,低沼气矿井主要通风设备必须有两套,一
套运转,一套备用。
6.2对矿井主要通风设备的要求
1、矿井主扇必须装置两套同等能力的装置(包括电动机),其中一套运
转,一套备用,备用一套必须在10分钟内起动。
2、主扇要有灵活可靠、合乎要求的反风装置和防爆门,要有规格质量
符合要求的风碉和扩散器。
3、矿井主扇应有两路直接由变(配)电所的供电线路,线路上不得接
任何负荷。
4、主扇和电动机的机座必须牢固耐用,要设置在不受采动影响的稳定
地层上。
第七章矿井空气调节
本矿属大陆性干旱气候,冬季最低气温-30(根据《煤矿安全规程》要
求,矿井进风口气温不得低于2(。
1、空气加热方式:
本矿井通风方式采用抽出式通风,为保证矿井安全生产,使矿井井筒在
冬季不结冰,在矿井主副井井口附近均设置空气加热室。
井筒空气加热均采用冷热空气在井口房混合的有风机进风方式,室外冷
空气经进风百叶进入空气加热室,通过空气加热器加热后,由通风机送入
井口房与室外冷空气混合,利用井筒负压经井筒进入矿井。
2、计算条件
(1)主斜井井筒防冻
主井进风量:30m3/s
冬季极端最低平均温度:T8.5C
热风计算温度:25℃
井口冷热风混合温度:2℃
加热热媒:110℃高温乳化液;
主井筒防冻热负荷:
Ql=Gcp(t2-tl)=30Xl.248X1.01X(2+18.5)=775KW
考虑1.10的富余系数Q1=L10X775=852.5KW
(2)副斜井井筒防冻
副井进风量:39m3/s
冬季极端最低平均温度:T8.5℃
热风
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