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张家峁矿井初步设计（修改）第五章通风与安全中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司150第五章通风与安全5.1概况5.1.1瓦斯本井田补充勘探利用解吸法采集各煤层瓦斯样品24个。其中：4-2号煤层4个，4-4号煤层6个，5-2号煤层8个，5-3号煤层6个。经测试，区内各可采煤层属瓦斯逸散带。煤中自然瓦斯成分中，氮气（N2）高达75.62～100%，二氧化碳（CO2）仅占0～23.24%，甲烷（CH4）为零或微量。井田内瓦斯成分分带划归为“二氧化碳～氮气带”。近年来，邻区（柠条塔井田）发生了H2S气体伤害事故，新民区发生了CO中毒事故，为了进一步了解区内各煤层瓦斯、H2S气体和CO气体含量，在先期开采地段（一盘区）共采集4-2、4-4、5-2、5-3煤层瓦斯样共计17个（其中：4-2煤层3个，4-4煤层4个，5-2煤层5个，5-3煤层5个），主要了解有毒有害气体和含量变化情况。测试结果表明，煤层解吸瓦斯含量均为零或微量，测试结果与以往相同，H2S、CO气体未检出，钻探施工时无H2S气体逸出。自然瓦斯成份以氮气为主，二氧化碳少量或微量，甲烷微量或零。瓦斯分带仍然属二氧化碳～氮气带。另外，据区内小煤矿的调查资料，各矿采煤期间均未发生过瓦斯爆炸事故。但是煤层瓦斯的赋存与运移条件、围岩特征、埋藏深度等因素都有密切关系，在空间上分布极不均匀，尽管本井田测试结果瓦斯含量为零，但在煤矿生产过程中，仍需加强对瓦斯和H2S气体的监测，确保安全生产。根据以上资料，本矿井按低瓦斯矿井设计。根据以上资料，本矿井按低瓦斯矿井设计。5.1.2煤尘本井田补充勘探各煤层共采集煤尘爆炸性实验样21个，实验结果表明区内各可采煤层均有煤尘爆炸危险，未来在矿山开采中应予以足够重视。5.1.3煤的自燃倾向性张家峁矿井初步设计（修改）第五章通风与安全中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司151补充勘探各可采煤层共采集样品55个，均进行了煤的自燃倾向测定。并按“煤的自燃倾向等级分类”标准，对各可采煤层自燃倾向进行分类。根据测定结果，各煤层均属自然发火和有可能自然发火的煤层，不同的是自然发火的难易程度有所差异。4-3、4-4、5-2煤层易自然发火的样品数较多；2-2、3-1、4-2煤层虽不具或很少具易自然发火的特征，但因井田内各层煤煤类大部分为长焰煤，变质程度低，故仍具有很大的自然发火可能。另外，据邻区资料（井田东约18km的黄羊城沟内沙坡煤矿，开采3-1号煤层，煤类为长焰煤）。1987年11月沙坡煤矿将300t粉碎到3cm以下粒级的煤堆放露天煤场，时隔3个月，自1988年2月开始自燃，至1988年4月燃烧未尽。综上所述，井田内各可采煤层均有可能自然发火，在生产中应引起足够重视。5.1.4地温补充勘探采用数字测井方法以连续记录曲线的方式，在9-1、11-2两钻孔进行了简易测温工作，简易测温数据与以往成果接近，说明多年来地温无明显变化。区内地温梯度最大为3.47℃/100m，最小为1.92℃/100m，平均地温梯度为2.70℃/100m。多年平均恒温带的深度为20～40m，温度为13.2℃，属无热害异常区。5.2矿井通风5.2.1通风方式和通风系统矿井采用机械抽出式通风方式。根据矿井开拓布置，矿井移交时共布置主、副平硐及回风斜井共3个井筒，其中主、副平硐布置在工业场地，担负矿井进风任务。回风斜井布置在井田东部4-2号煤层火烧区边界、后姚家峁附近（距工业场地约4.5km），担负矿井回风任务，形成中央分列式通风系统。后期在井田西部二盘区布置一对进、回风斜井，采用分区式通风系统。5.2.2风井数目、位置、服务范围及服务时间如上所述，本矿井移交生产时，回风斜井在工业场地以西约4.5km的风井场地。根张家峁矿井初步设计（修改）第五章通风与安全中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司152据井下采区接替安排情况，由主、副平硐、回风斜井所形成的通风系统主要服务于一盘区，服务时间约30年。主平硐、副平硐、回风斜井井筒净断面分别为11.9m2、21.9m2、16.8m2。井筒通风能力见表5.2-1。矿井移交井筒通风能力表表5.2-1井筒名称净断面(m2)允许风速(m/s)允许通风量(m3/s)备注主平硐11.9671.4副平硐21.98172.2回风斜井16.815252.05.2.3掘进通风和硐室通风井下各掘进工作面采用HOWDENBUFFALO-42-55型局部通风机供风，供风量10～25m3/s，全风压3000Pa。根据《煤矿安全规程》规定，井下爆炸材料发放硐室设专用回风道直接与5-2煤回风大巷连通，实行独立通风。5-2煤大巷机头变电所及盘区变电所与回风大巷连接的通道，均设置调节风门控制风量。5.2.4矿井风量、负压和等积孔计算5.2.4.1风量计算根据《煤矿安全规程》和《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2005）规定，矿井总风量应按井下同时工作的最多人数每人每分钟供给风量不得少于4m3和按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量总和分别计算，并选取其中的最大值。1．按井下同时工作的最多人数计算Q＝4NK式中：Q——矿井总供风量，m3/min；N——井下同时工作的最多人数，按256人计算（最大班交接班时）；张家峁矿井初步设计（修改）第五章通风与安全中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司1534——每人每分钟供风标准，m3/min；K——矿井通风系数，包括矿井内部漏风和分配不均匀等因素，取1.20。则：Q＝4×256×1.20＝1228.8m3/min=20.48m3/s。2．按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需风量计算Q=（ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐室+ΣQ其它）K式中：Q—矿井总风量，m3/s；ΣQ采—回采工作面所需风量之和，m3/s；ΣQ掘—掘进工作面所需风量之和，m3/s；ΣQ硐室—独立通风的硐室所需风量之和，m3/s；ΣQ其它—其它用风地点所需风量之和，m3/s；K—矿井通风系数，取1.20。因本井田煤层中沼气（CH4）含量很低，所以矿井各用风地点的风量计算只考虑排除粉尘和满足良好气候条件即可。结合神府矿区高产高效矿井实际的配风情况，设计确定各用风地点配风标准如下：（1）采煤工作面需风量（ΣQ采）计算根据井下盘区及工作面布置，矿井初期共布置1个5-2煤层一次采全高综采工作面。4年后在3-1煤层和4-2煤层各布置1个回采工作面。1）按工作面适宜风速计算S＝3(M－0.3)式中：S——工作面有效通风断面，m２；M——工作面采高，m。按上式计算，5-2煤层综采工作面有效通风断面为17.1m２，3-1煤层综采工作面有效通风断面为7.5m２、4-2煤层综采工作面有效通风断面为9.0m２。根据国内高产高效低瓦斯工作面配风经验，工作面适宜风速一般在1.5～2.5m/s左右。设计工作面适宜风按1.85m/s计算，则5-2煤层综采工作面配风量为31.64m3/s，3-1煤层综采工作面配风量为13.88m3/s，张家峁矿井初步设计（修改）第五章通风与安全中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司1544-2煤层综采工作面配风量为16.65m3/s。结合神府矿区高产高效矿井实际的配风情况，5-2煤层综采工作面配风量确定为32m3/s，3-1煤、4-2煤综采工作面配风量确定均为20m3/s。2）备用工作面配风矿井正常生产期间，初期5-2煤生产时考虑有1个准备（正在进行设备安装或撤除）工作面，3-1煤、4-2煤配采时考虑有1个准备工作面。按生产工作面配风量的50%计算配风量，则备用工作面配风量分别取16m3/s和10m3/s。则采煤工作面所需风量为：初期5-2煤生产时：ΣQ采＝32＋16＝48m3/s3-1煤、4-2煤配采时：ΣQ采＝20×2＋10×1＝50m3/s（2）掘进工作面风量（ΣQ掘）计算设计矿井初期5-2煤生产时，配备了2个综掘工作面，其中1个大巷综掘工作面，1个顺槽综掘工作面，另考虑1个普掘工作面的配风。后期3-1煤、4-2煤配采时再增加2个连续采煤机工作面。1）按局部通风机吸风量计算Q掘＝Qf×I×kf式中：Qf——掘进面局部通风机额定风量，m3/s；选用HOWDENBUFFALO-42-55型局部通风机，Qf＝8m3/sI——掘进面同时运转的局部通风机台数，台；Kf——为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，取1.2。Q掘＝8×1×1.2＝9.6m3/s每台局部通风机配风量取10m3/s。综掘工作面及连续采煤机回采工作面分别配备2台局部通风机，岩普掘工作面配备1台局部通风机。参照邻近矿区及类似矿井实际经验综掘工作面配风量为15m3/s，连采工作面配风量为18m3/s，岩普掘工作面其配风量为10m3/s。则掘进工作面所需风量为：初期5-2煤生产时：ΣQ掘=15×2＋10＝40m3/s3-1煤、4-2煤配采时：ΣQ掘=15×2＋18×2＋10＝76m3/s张家峁矿井初步设计（修改）第五章通风与安全中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司1552）按风速进行验算按《煤矿安全规程》规定，煤巷、半煤巷掘进工作面的风量应满足：0.25×Sj≤Q掘≤4×Sj岩巷掘进工作面的风量应满足：0.15×Sj≤Q掘≤4×Sj式中：Sj——掘进工作面巷道过风断面，m2。工作面顺槽及大巷过风断面17.0～24.4m2经验算，按局部通风机吸风量计算的掘进工作面风量符合《煤矿安全规程》的规定。（3）独立通风硐室风量（ΣQ硐室）计算井下独立通风硐室初期为爆破材料发放硐室、大巷机头变电所、主排水泵房及配电室，其配风量分别为3m3/s、3m3/s、2m3/s；3-1煤、4-2煤配采时增加3煤组和4煤组盘区变电所，各配风2m3/s。则所需风量为：初期5-2煤生产时：ΣQ硐室＝3＋3＋2＝8m3/s3-1煤、4-2煤配采时：ΣQ硐室＝3＋3＋2＋2＋2＝12m3/s（4）其它用风地点风量（ΣQ其它）的确定其它用风地点所需风量，考虑巷道维护和最低风速的要求，按以上各用风地点需风量之和的5%计算。即：ΣQ其它＝（ΣQ采＋ΣQ掘＋ΣQ硐室）×0.05则所需风量为：初期5-2煤生产时：ΣQ其它＝（48＋40＋8）×0.05＝4.80m3/s3-1煤、4-2煤配采时：ΣQ其它＝（50＋76＋12）×0.05＝6.90m3/s（5）矿井总风量的确定根据以上计算，矿井总风量为：初期5-2煤生产时：Q矿＝（ΣQ采＋ΣQ掘＋ΣQ硐室＋ΣQ其它）×K＝（48＋40＋8＋4.80）×1.20＝120.96m3/s3-1煤、4-2煤配采时：Q矿＝（ΣQ采＋ΣQ掘＋ΣQ硐室＋ΣQ其它）×K张家峁矿井初步设计（修改）第五章通风与安全中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司156＝（50＋76＋12＋6.90）×1.20＝173.88m3/s综合考虑，设计取矿井初期总风量为125m3/s，达产时总风量为175m3/s。（6）矿井工作地点风量验算本矿井辅助运输系统采用无轨胶轮车，其尾气中的有害气体主要为：CO2、CO、NO2等。《煤矿安全规程》规定：采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%。有害气体的浓度不超过表5-2-2规定。无轨胶轮车所需风量详见表5-2-3。依据《现代矿井辅助运输设备选型及计算》中的统计：①美国、澳大利亚要求一般井下使用柴油机巷道风量不少于3m3/min·kW。美国矿业安全局规定：当多台柴油机车辆在同一巷道中运行时，第1台按上述规定值配风，第2台按75%，3台及更多时，按每台加50%配风。②英国要求不少于5.44m3/min·kW。③德国、日本要求使用柴油机的配风量不少于4～6m3/min·kW。所以单位功率配风量标准为：4m3/分/马力。按照《采矿工程设计手册》计算方法，若采用柴油机设备作辅助运输时，应按柴油设备说明书计算风量，如果有多台设备运行时通风量为：第一台柴油机设备风量按5.4m3/min·kW；第二台加单台的75%；第三台及以上各台分别加50%的风量进行计算。根据机车运行实际情况，柴油机车需风量如下：Q柴=1053×(1+0.75+0.5×3)+459×(1+0.75)+405×(1+0.75+0.5×8)