矿井压风系统设计方案

登封市xx煤业有限责任公司矿井压风系统设计方案为深入贯彻落实《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发[2010]23号文）和《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》（安监总煤装[2010]146号文），进一步提高矿井安全防护水平和灾害防范能力，结合我矿实际情况，特意对矿井压风系统进行设计。一、基本情况xx煤业有限责任公司开采二1煤层，倾角8°-24°，平均煤厚4.7m，属缓倾斜煤层。矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性。矿井设计生产能力15万吨/年。采用立井式开拓，采煤方法为手镐落煤，全部垮落式管理顶板。目前，井下有1个采煤工作面：为11020采煤工作面。为了提高我矿安全防护水平，根据国家安监总局有关文件指示精神和通知要求，在我矿井下安装压风自救系统，在井下各采掘工作面、机电硐室及人员密集处安装压风自救装置，为灾害预防和人员自救提供可靠保障。我矿空气压缩机房位于工业广场北部，距主斜井口约90m，建筑结构形式为两层砖混结构，占地面积300m2，建筑面积600m2。一楼安装有JG75HA-16型和FHOG-250F型空气压缩机各一台，DN200型主压风管路经主斜井敷设至各用风地点。二、压风自救系统设计编制依据1、《煤炭工业矿井设计规范》GB50215—20052、《煤矿安全规程》2011年版3、《防治煤与瓦斯突出规定》2009年版4、国家安全监管总局国家煤矿安监局关于《建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》（监总煤装【2010】146号）5、煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本要求及检查验收暂行办法。7、巷道布置图8、井口及各开采水平标高；9、最远采区距离；10、井下工作人员数量；11、其它相关资料。三、井下在用风动工具井下在用风动工具一览表表3-1四、设备选型（一）空压机排气量计算1、按最大作业班人员需风量计算矿井生产规模为15万t/a，目前我矿单班下井最多人数为100人。根据郑州市煤炭管理局要求所有煤矿必须立即安装和完善井下安全避险六大系统的文件通知”的要求和有关规定：压缩空气的供给量，每人不得小于0.1m3/min。故按最大作业班人员需风量计算空压机排气量如下：设备名称主要参数型号工作压力pg耗气量qi总台数ni同时使用系数ki总系数qiniki风镐FG-8.30.4Mpa1.2m3/min20.852.04风动水泵FQW15-70/C-K0.4Mpa1.5m3/min20.51.5风钻76550.4Mpa4m3/min114喷浆机0.4Mpa6m3/min116Q排=N×Q×R=100×0.10×1.2=12m3/min式中Q排——矿井总耗风量，m3/min；N——当班最多人数，取164人；Q——每人需风量，取0.10m3/min；R——安全系数，取1.2。2、井下在用风动工具的型号、台数及压气消耗量的计算：经计算，2台风镐2台风泵1台风钻同时工作时的耗风量为23.4m3/min。计算空压机必需的排气量Q排：Qarnkq排=1.15×1.1×1.04×(2×1.2×0.85+1.5×2×0.5+4)＝9.919m3/min式中Q排——矿井总耗风量，m3/min；——管路漏网系数，全长小于2km时，α=1.15；——风动机械磨损使耗风量增加的系数，取1.1；——高原修正系数（表4-2），海拔每提高100m系数增加1%，这里取1.04；n——同型号风动机具使用数量；k——同型号风动机具同时使用系数，凿岩机同时使用系数见表2-3-1，这里取0.85；q——风动工具耗风量，m3/min凿岩机和风镐同时使用系数表表4-1使用台数/台≤1011～3031～6060以上同时使用系数1.0～0.850.84～0.750.74～0.650.64高原修正系数表表4-2海拔高度/m0500600700800900100011001200130014001500修正系数1.001.051.061.071.081.091.101.111.121.131.141.15沿管路全长漏气系数表4-3管路长度（km）＜11-2＞3a11.101.151.20经过以上计算，按井下同时工作的风动工具计算的空压机需风量小于按最大作业班人员计算的需风量，故空压机需风量取最大需风量19.68m3/min。3、空压机必需的排气压力空压机必需的排气压力按下式计算5gppp110,PaV=0.5+1500×35×10-6+1×105=gp——风动工具的最大额定工作压力，取0.5MPa;pV——输气管路各部分压力损失之和，pLV；——单位长度的压力损失值，取35Pa/m；L——管路全长，考虑最远线路，取1500m。计算得p=0.6525MPa。五、空压机的选择根据必需的排气量和排气压力的计算结果，和各种空气压缩机优缺点比较（见表5-1），使用立式风冷空气压缩机最有利矿井的生产。初选两台FHOGD—250F型空气压缩机,一台使用，一台备用，主要技术参数见表5-2。常用空气压缩机优缺点对照表表5-1类型优点缺点立式结构紧凑、占地面积少、动平衡性能好、机体重量小、效率高、磨损均匀高度大，拆装、维护、监视均不方便卧式高度小操作维修方便动平衡差，转速低、机体笨重、占地面积大垂直高度、维修不方便，中小型产品多，占地面积略大两个机身安装时比较困难，功率消耗、运转时噪音大、制造工艺要求高L式运转平稳兼备卧式及立式空气压缩机的优点对称平衡式平衡性能、惯性力矩小，具有卧式压缩机优点螺杆式外形尺寸小，重量轻，供气均匀，安装简单，转子与机壳不接触，运动部分少，气体无脉冲现象，容积效率高离心式外形尺寸小，重量轻，供气均匀，振动小，结构简单、紧凑，易损件少，转速高，机体内不需润滑效率较低，冷却水消耗大，运转欠稳定，供气量小的压缩机站不能用FHOGD—250F型空气压缩机主要技术参数表表5-2项目型号FHOGD—250F排气量/排气压力(M3/min)/(Mpa)44.0/0.742.0/0.841.5/0.8538.8/1.0供气温度≤环境温度+10℃功率（KW）250转速（r/min）2980启动方式Y-△启动电压（V）380/6KV/10KV气体含油量（PPM）≤2外形尺寸长(mm)30003300宽(mm)21002200高(mm)21502150接口管径DN100（法兰联接）重量（kg）5140/53006150噪音[db(A)]74-76六、压风管路的选型及安装1、压风管管径的选择按《煤炭工业矿井设计规范》规定，压缩空气管道干管管径应按矿井服务年限内最远采区供气距离确定；采区管道管径可按矿井达到设计生产能力时，采区内供气最远距离计算。根据流体动力学的压力损失，压风管路内径计算如下：0.37040.26.51dQL式中Q—通过管路的供气量，m3/min；L—管路计算长度，取最远长度，为1500m；a—取12m3/mind=6.51×12×15000.2=91.8mm根据计算的管径及郑州市煤炭管理局下发文件规定压风主管道不能小于100mm规定，矿井实际的所需风量最大值为12m3/min。主供风管道暂时选用直径为108mm的普通焊接钢管。支管（指分支管路）选φ89×3.0的普通镀锌钢管。压风管由主斜井井筒敷设到井下。2、校验管路压力损失取最远一路管道进行验算，该管道中各段的压力损失ip按下式计算：121.85510iiiilpQd式中id——该管径的标准管径，m；il——考虑局部损失在内的该管段折算长度，il=1.15l，m；l——该管段实际管长，m；iQ——通过管段的空气流量，m3/min；总压力损失p为各管段压力之和，即：2niipp灾变时，一台空压机即可满足要求，最远的供风位置为31091回采工作面，距离为1150m，该路线上共有4段管路，各管段上压力损失计算如下表6-1所示：各管段上压力损失计算表表6-1管段代号管段实际长度（m）通过压气量（m3/min）管径（m）压力损失（Mpa）1-2680400.1520.008872-3300200.10.00883-4100100.050.026054-57030.050.00197合计11500.04569由上表计算可知，p0.04569（MPa）根据《煤炭工业矿井设计规范》的要求，用风地点的供气压力要比风动机械工作压力高0.1Mpa，即H0.1eppp式中Hp——压缩机额定排气压力，Mpa；ep——风动机械排气压力，Mpa。经验算，0.8-0.04569=0.7543＞0.6，压力损失符合要求。3、压风管路系统内必须安装安全阀、释压阀、风冷闭锁等安全保护装置，另设气水分离器,每500m设一台。空气压缩机房管路出口总阀门处安装有空气过滤净化器。根据《煤矿安全规程》第459条有关规定，为防雷电波及到井下，由地面入井的压风管，在井口附近将金属体进行良好的集中接地，或采用地埋管的形式进入井筒。七、压风机供电根据《煤炭工业矿井设计规范》中的有关规定，主要空气压缩机属于二级负荷，其供电电源宜由两回路供电，且接于不同的母线段上，所以，空压机站的两回路电源线路接于矿井地面变电所的不同母线段上，以保证负荷对矿井供电可靠性的要求。设计空压机两回路供电电源分别引自矿井工业场地变电所不同母线段，一回路电源停止供电时，另一回路能够保证空压机全部负荷的运行。