20901运输巷长距离局扇的选择与计算

掘进工作面局扇的选择与计算2.2.3肖家洼煤矿主斜井施工通风设计概况：肖家洼煤矿主斜井倾角6°，斜长：3404m，断面为直墙半圆拱，净宽：5.0m，净断面积：17.3m2，基岩段岩石硬度f＞6时，采用中深孔光面爆破，一次爆破最多炸药消耗量为65kg，采用ZL-50型装载机装岩，采用胶轮自卸车排矸。2.2.3.1通风方案一2.2.3.1.1通风方式与风筒选择：为适应主斜井井筒施工需要，该井筒采用压入式通风，即在井口附近20米处安设二台局部对旋轴流通风机，布置两路Φ1000㎜胶质风筒，向井下工作地点输入新鲜空气，直至主斜井施工完毕。2.2.3.1.2井筒工作面所需风量计算(1)按井筒工作面同时工作的最多人数计算Qr＝4×N＝4×30＝120m3/min式中Qr――井筒工作面所需风量N――井筒工作面最多人数，取30人(2)按井筒工作面爆破排除炮烟计算（或Q=25×AA---掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量）式中Q――掘进工作面所需风量，m3/min；t――通风时间，一般取20—30min，取25min；A——一次起爆炸药量，取65kg；b――每kg炸药产生的CO当量，岩巷爆破取40L/kg；S――井筒净断面，取17.3m2；L――井筒通风长度，既排炮烟长度取500m；Pq――风筒始、末端风量之比，即漏风系数，取1.7；CP――氧化碳浓度的允许值，%，CP=0.02。Q=279m3/min备注：立井施工爆破排除炮烟计算：《煤矿建设安全规范》6.2.1.5矿井施工所需风量应按下列要求计算：（煤矿安全规程第103修改、建井手册公式）ａ）立井人工开挖时所需风量可按每人每分钟不少于4m3的标准计算；ｂ）立井爆破作业所需风量必须保证井筒的平均风速不小于0.15m/s，确保有效排除炮烟。同时立井爆破作业所需风量必须使该地点风流中瓦斯、二氧化碳和其他有害气体的浓度及温度，符合本规范的有关规定；立井爆破作业所需风量，通常按排炮烟方法计算：Q＝7.8[KA(S·L)2]1/3/T式中：Q——工作面配风量，单位为立方米每分钟（m3/min）；K——淋水系数，按表3（0.15—0.8）取值；A——一次起爆炸药量，单位为千克（kg）；S——巷道净断面，单位为平方米（m2）；T——排炮烟时间，单位为分钟（min）（一般取40～60min）；L——掘进井筒(巷道)通风长度，单位为米（m）。c）其他施工地点的实际需要风量，必须使该地点风流中的瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气体的浓度，风速以及温度，每人供风量符合本规范的有关规定；d）矿井施工总风量应按下列要求分别计算，并取其中的最大值：１）按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供风量不得少于4m3；２）按掘进巷道、硐室及其他地点实际需要风量的总和进行计算。表3淋水系数K取值表涌水特征K涌水量小于1m3/h的各种深度的干燥井筒或深度小于200m的含水井筒。0.8井深大于200m，且涌水量为1～6m3/h的含水井筒0.6井深大于200m，且涌水量为6～15m3/h的含水井筒0.3井深大于200m，且涌水量大于15m3/h的含水井筒0.15(3)有柴油设备运行的矿井，为有效稀释柴油设备排放的尾气，所需风量可按照以下公式进行计算：∑Q胶轮车=4×Pi×Ki（m3/min）式中：∑Q胶轮车——主斜井胶轮车的需风量，m3/min；4——每马力（Hp）每分钟供给的最低风量，m3/min；Pi——主斜井柴油运输设备同时运行时的总功率，KW；一台ZL-50型装载机功率为92kw，每台柴油胶轮自卸车功率为96kw；排矸期间，一台ZL-50型装载机和3台柴油胶轮自卸车同时运行；Ki——配风系数，（使用1台胶轮车时Ki为1.0；使用2台胶轮车时Ki为0.75；使用3台及以上胶轮车时Ki为0.5）∑Q胶轮车=4×Pi×Ki=4×（92+96×3）×0.5=760m3/min（4）按瓦斯涌出量计算Q=100qk式中q——掘进工作面的绝对瓦斯涌出量，m3/min；K——掘进工作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量系数，一般可取1.5-2.0或Q=100Kq/（CP-Ci）式中CP——最高允许瓦斯浓度，%；Ci——进风流中的瓦斯浓度，%(5)按风速计算井筒最低风速取0.15m/s，最高风速取4m/s（煤巷、半煤岩巷最低风速0.25m/s）Qmax＝4×S×60＝4×17.3×60＝4152m3/minQmin＝0.15×S×60＝0.15×17.3×60＝156m3/min式中S――井筒净断面，取17.3m2根据以上计算，主斜井井筒施工时，工作面最低需风量为760m3/min。2.2.3.1.3局扇工作风压计算(1)风筒风阻计算因为该主斜井长度为3404米，考虑到风机至井口及拐弯，风筒最长按3420米计算，采用Φ1000㎜胶质风筒，每节风筒长为10米。采用两路风筒，两台同等能力的局扇供风，即采用两路供风系统。①一路风筒摩擦风阻R摩＝6.48×α×L/D5式中R摩－－风筒摩擦风阻，N﹒s2﹒m-8α――胶质风筒的摩擦阻力系数，N﹒s2﹒m-4，取0.0029N﹒s2﹒m-4D――风筒直径，取1.0mL――风筒总长，取3420mR摩＝6.48×0.0029×3420/1.05＝64N﹒s2﹒m-8胶布风筒的摩擦阻力系数风筒直径/mm3004005006007008009001000a×104/NS2m-45349454138323029金属风筒的摩擦阻力系数风筒直径/mm200300400500600800a×104/NS2m-44944.139.234.329.424.5JZK系列玻璃钢风筒摩擦阻力系数：a=19.6—21.6×10-4②一路风筒局部风阻R局＝0.15×R摩R局=0.15R摩=0.15×64=9.6N﹒s2﹒m-8一路风筒总风阻R总R总=R摩﹢R局=64﹢9.6=73.6N﹒s2﹒m-8(2)漏风系数计算式中L――风筒长度，L=3420mP100――百米漏风率，P100=1.2%P=1.7柔性风筒的百米漏风率通风距离/m＜200200—500500—10001000—2000＞2000L100/%＜15＜10＜3＜2＜1.5(3)每台通风机的工作参数计算根据以上分析计算，取其中最大值，主斜井掘进工作面需风量Q取760m3/min，每路风筒出口风量取380m3/min，能完全满足施工要求。一路风筒出口风量QhQh＝380m3/min，即6.3m3/s每台通风机的工作风量：Qa＝P×Qh＝1.7×6.3＝10.7m3/s通风机全压：Ht＝RQaQh＋hvo＝RQaQh＋0.811ρQh2/D4式中Ht――一台通风机全压，PaR――一路风筒的总风阻，取73.6N﹒s2﹒m-8Qh－－一路风筒出口风量，取6.3m3/sQa－－一台通风机的工作风量，取10.7m3/shvo――风筒出口动压损失ρ――空气密度取1.2kg/m3D――风筒直径取1.0mHt＝73.6×10.7×6.3＋0.811×1.2×6.32/1.04Ht＝5000Pa通风困难时期，一台通风机设计工况点：Qa＝642m3/minHt＝5000Pa2.2.3.1.4选择地面压入式对旋轴流通风机根据需要的Qa、Ht值在各类轴流通风机特性曲线上，确定轴流通风机的合理工作范围，选择长期运行效率较高的通风机。通风困难时期，一台通风机设计工况点：Qa＝642m3/minHt＝5000Pa风机选型：通过以上计算，施工后期，即通风困难时期，通风距离1800m以后，可选用BDJNo8.0型矿用防爆对旋轴流通风机。性能参数：额定功率：55×2kw，风量：600~950m3/min，全压：8000~1000pa，效率：≥81%，噪声：≤84dB。频率：50hz，电压：380/660v。通过Φ1000mm胶质风筒导风主斜井施工后期，采用压入式通风，双路风筒独立送风，每路风筒均采用Φ1000mm胶质风筒，每路风筒供风局扇均采用BDJNo8.0型矿用防爆对旋轴流通风机，产生的风压和风量能满足主斜井通风困难时期的通风要求。BDJNo8.0型煤矿用防爆对旋轴流通风机主要技术参数序号型号规格功率kW风量m3/min全压Pa电压V最高全压效率%噪声dBa1BDJNo8.055×2600～9501000～8000380/660≥81≤84通风容易时期：施工前期，即通风距离1800m以内，选用FBD-2×30型煤矿用防爆压入式对旋轴流通风机，其主要技术参数：功率：2×30kw，风量：420～630m3/min，全压：1000～5800Pa主斜井施工前期，采用压入式通风，双路风筒独立送风，每路风筒均采用Φ1000mm胶质风筒，每路风筒供风局扇均采用FBD-2×30型矿用防爆对旋轴流通风机，产生的风压和风量能满足主斜井通风容易时期的通风要求。施工期间，采取综合防尘措施，定期冲刷巷道浮尘。井筒内每隔200m设一道净化水幕，工作面设风水喷雾器，水中加适量降尘剂，将粉尘控制在10mg/m3以下。2.2.3.2通风方案二主斜井施工长度1800米之前，采用压入式通风，将供风局扇安装在地面距主斜井井口20米处。主斜井施工长度1800米之后，采用抽出式负压通风，因主、副斜井同时并列施工，施工期间，两斜井之间有联络巷横贯，当斜井施工1800米左右时，主、副斜井之间施工一条联络巷横贯，将地面局扇移到主（或副）斜井联络巷口上方20米处，为掘进工作面施工供风，副（或主）斜井地面井口安装临时轴流式抽风机，使主（或副）斜井进风，副（或主）斜井出风，主斜井掘进工作面导风风筒最长1800米，采用直径1000㎜的胶质风筒，每节风筒长为10米。临时轴流式抽风机性能参数：型号：FBCZNo16，风量：1140—2820m3/min，风压：200—1050Pa，额定功率：55KW，转速：980r/min。临时轴流式抽风机选型计算略。掘进工作面供风局扇选用BDJNo8.0型矿用防爆对旋轴流通风机，其性能参数：额定功率：55×2kw，风量：600~950m3/min，全压：8000~1000pa，效率：≥81%，噪声：≤84dB。频率：50hz，电压：380/660v。采用一台局部通风机通过一路直径1000㎜胶质风筒为主斜井掘进工作面施工供风。掘进工作面供风局扇做到“三专两闭锁”，主、备局部通风机实现自动切换。禹花煤矿20901运输巷掘进工作面局扇的选择计算（FBD7.1/2×37KW）一、概况：禹花煤矿20901运输巷，全长：760m，切眼130米，通风长度1200米，机巷断面为不规则矩形断面，锚网支护。净宽：3.6m，净断面积：8.08m2，采用中深孔爆破，一次爆破最多炸药消耗量为12kg，采用刮板机配皮带机装岩运输，根据沈阳煤科院抚顺所提供数据正常情况下工作面绝对瓦斯涌出量为0.395m3/min，通过近期分析局部在地质变化带瓦斯涌出量达到3.5m3/min（175m3/min×2%）为适应20901运输巷施工需要，该机巷采用压入式通风，即在10403轨道下山井底往里20米处全负压安设二台局部对旋轴流通风机，并且在现有的情况下充分考虑巷道断面和通风风阻的实际情况，在现在防突风门以外仍然保持直径为600mm的风袋，在里头1100米通风距离挂设⌀800风筒，以减少通风阻力，提高局部通风机风筒末端风量。二、20901工作面所需风量计算1.后期按局部瓦斯瓦斯涌出量计算：（二氧化碳涌出量低于瓦斯涌出量，矿井以瓦斯涌出量计算为主）Q掘=100×q瓦斯×K掘通=100×3.5×1=350m3/min。式中Q掘---工作面实际需要风量，m3/min；100---单位瓦斯涌出量，以回风流瓦斯浓度不超过1%的换算值；q瓦斯---工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min；（根据矿近期实测数据）K掘通---工作面的瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，已经考虑最大值，故取K值为1。2.按炸药量计算：Q炸=Aj.b/t.c式中Aj---工作面同时起爆的最大炸药量，Kg取12.0Kg,b每公斤生成的CO当量，取0.1m3/Kg，t-通风时间，一般不少于30min； C值允许工人进入工作面CO浓度取0.02%Q炸=12×0.1/30×0.02%=200m3/min。3.按人数进行计算：Q掘=4×N=4×15=60m3/min。式中Q掘---工作面实际需要风量，m3/min；4---每人每分钟不低于4m3/min的配风量；N---工作面同时工作的最多人数；k---备用系数，一般取1.2。局部通风机的选型及风量验算：（20901运输巷配风以最大断面8.08㎡作为计算依据）1、按最低风速验算：Q煤掘≥15×S煤掘=15×8.08=121m3/min2、按最高风速进行验算：Q掘≤240×S掘=240×8.08=1939m3/min20901运输巷工作面出口需最低风量在地质变化带高峰期风量为350m3/min。2.2.3.1.3局扇工作风压计算(1)风筒风阻计算①风筒摩擦风阻R摩＝6.48×α×L/D5式中R摩－－风筒摩擦风阻，N﹒s2﹒m-8α――胶质风筒的摩擦阻力系数，N﹒s2﹒m-4，取0.0041N﹒s2﹒m-4D――风筒直径，取1.0mL――风筒总长，⌀600mm为100m，⌀800mm为1100mR摩1＝6.48×0.0041×100/0.65＝34.16N﹒s2﹒m-8（风筒直径为600mm区段100m）R摩2＝6.48×0.0032×1100/0.85＝69.60N﹒s2﹒m-8（风筒直径为800mm区段1100m）胶布风筒的摩擦阻力系数风筒直径/mm3004005006007008009001000a×104/NS2m-45349454138323029②风筒局部风阻R局＝0.15×R摩R局1=0.15R摩=0.15×34.16=5.12N﹒s2﹒m-8（风筒直径为600mm区段100m）R局2=0.15R摩=0.15×69.60=10.44N﹒s2﹒m-8（风筒直径为800mm区段1100m）风筒总风阻R总R总1=R摩﹢R局=34.16﹢5.12=39.29N﹒s2﹒m-8（风筒直径为600mm区段100m）R总2=R摩﹢R局=69.60﹢10.44=80.05N﹒s2﹒m-8（风筒直径为800mm区段1100m）(2)漏风率取值根据实际取柔性风筒的百米漏风率10%局扇风机吸入风量为470m3/min。(3)局扇通风机的工作参数计算根据以上分析计算，取其中最大值，20901运输巷掘进工作面最大需风量Q取350m3/min，考虑百米漏风率为10%，风机吸入风量取470m3/min，完全满足施工要求。通风机全压：分开计算：⌀600mm直径风筒100米，末端风量为460m3/min；⌀800mm直径风筒1100米，末端风量为350m3/min；⌀600mm直径风筒100米时风筒阻力：Ht＝RQaQh＋hvo＝RQaQh＋0.811ρQh2/D4直径为600mm段全压：H1=39.