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通风及安全1整合前原矿井通风方式原各矿井所属矿区瓦斯相对涌出量在4.00-6.46m3/t，矿区属低瓦斯区。整合前各小型矿井均为片盘斜井，均采用抽出式通风结合局部通风机的通风方式。2整合后矿井通风方式2.1概述根据邻近矿井的数据及实际勘探资料，可以推算出本设计矿井瓦斯相对涌出量在4.00-6.46m3/t，绝对瓦斯涌出量在6.73-10.87m3/min矿井属瓦斯矿井。煤尘有爆炸危险性，井田范围内煤有自燃倾向，自然发火期为6个月左右，依据煤尘爆炸指数及瓦斯鉴定表和邻近矿井的实际开采情况，瓦斯含量由浅到深逐渐增加。2.1矿井通风系统1.矿井通风方法的选择通风方式即通风方法，即矿井主通风机的工作方法。其可分为自然通风和机械通风。矿井通风方法基本上分为抽出式与压入式两种。现将两种工作方法的优缺点对比如下：（1）抽出式主扇使井下风流处于负压状态，当一旦主扇因故停上运转时，井下风流的压力提高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全。（2）压入式主扇使井下风流处于正压状态，当主扇停转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加，比较危险。（3）采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干构筑物，使通风管理工作比较困难，漏风较大。（4）在地面小窑塌陷区分布较广，并和采区相沟通的条件下，用抽出式通风，会把小窑积存的有害气体抽到井下，同时使通过主扇的一部分风流短路，总进风量和工作面有效风量都会减少。用压入式通风，则能用一部分回风流把小窑塌陷区的有害气体带到地面。（5）如果能够严防总进风路线上的漏风，则压入式主扇的规格尺寸和通风电力费用都较抽出式为小。（6）在由压入式通风过渡到深水平抽出式通风时，有一定困难，过渡时期是新旧水平同时产生，战线较长，有时还须额外增掘一些井巷工程，使过渡期限拉得过长。如果用抽出式通风，就没有这些缺点。从以上比较看出，抽出式通风具有明显的优点，抽出式通风方式在安全生产、方便管理等诸多方面都优于压入式通风方式，根据本设计矿井的实际情况，采用抽出式通风方式。2.矿井通风系统的基本要求矿井通风系统包括：通风方式（进、出风井的布置方式）；通风方法（矿井主通风机的工作方法）；通风网路。选择任何通风系统，都要符合投产较快、出煤较多、安全可靠、技术经济指标合理等总原则。具体地说，要适应以下基本要求。（1）矿井至少要有两个通地面的安全出口。（2）进风井口要有利于防洪，不受粉尘等有害气体污染。（3）北方矿井，冬季井口需装供暖设备。（4）总回风巷不得作为主要行人道。（5）工业广场不得受扇风机的噪音干扰。（6）装有皮带机的井筒不得兼作回风井。（7）装有箕斗的井筒不得作为主要进风井。（8）可以独立通风的矿井，采区尽可能独立通风。（9）通风系统要为防瓦斯、火、尘、水及高温创造条件。（10）通风系统要有利于深水平式或后期通风系统的发展变化。3.矿井通风方式的选择选择矿井通风方式时，应考虑以下两种因素：（1）自然因素：煤层赋存条件、埋藏深度、冲击层深度、矿井沼气等级。（2）经济因素：井巷工程量、通风运行费、设备装备费。常见的通风系统有中央式、对角式、混合式和分区式，以下将这三种形式分析比较：（1）中央式风源与井下的流动路线是折迫的，其优点是地面建筑和供电集中。，便于管理，建井期短，井筒延深时通风比较方便；缺点是井底车场漏风大，风路长，风阻大，采空区漏风大，并且工业广场受扇风机噪音影响。（2）分区式在各采区分别设通风上山直贯地面，优点是风流在井下是直向式的。因此漏风小，阻力小，各采区阻力也较平均，矿井风压也较稳定，工业广场不受回风污染及噪音危害，且安全出口多；缺点是管理较分散，反风较困难。混合式这种通风方式是几种通风方式混合组成的，通常适于地形复杂、温度高、走向距离很长以及老矿井改扩建和深部开采等条件下的矿井，系统较复杂，管理较困难。本矿井整合后走向及倾向范围皆较大，通风线路长，根据煤层赋存状态、埋藏深度、矿井瓦斯等级、矿井地形条件、井田尺寸及矿井开拓方式等因素，通风系统采用混合式通风系统。第一水平利用原有矿井井口作为风井进行通风，在向斜轴南部再开两个新风井进行对向斜轴南部的采区进行通风。在开采第二水平时，留下四个风井作为第二水平的风井，向斜轴南北各两个，东西翼个两个，其中两个新风井、原永吉矿副井和原恒达矿副井作为二水平风井，其余的都关闭。2.3矿井风量1.矿井风量计算的规定（1）《煤矿安全规程》规定，生产矿井的风量应该按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和进行计算。每一工作地点每人每分钟供给风量都不得少于4m3（2）《煤炭工业设计规范》规定，矿井风量备用系数为1.15～1.45。矿井风量按上述进行计算后，还应根据邻近或类似矿井经验按实际需要配风进校核。2.矿井风量计算（1）各用风地点需风量计算公式或经验数值部分：在本设计中矿井总风量按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和计算：()abcdtQQQQQK（6-1）式中aQ—采煤工作面实际需要风量的总和，m3/min；bQ—掘进工作面实际需要风量的总和，m3/min；cQ—硐室实际需要风量的总和，m3/min；dQ—矿井除了采煤、掘进和硐室地点外的其它井巷需要通风量之和，m3/min；tK—矿井通风系数，包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素，采用中央分列式或混合式通风时，可取1.15~1.20。①采煤实际需要风量，应按矿井各个采煤工作面实际需要风量的总和计算：各个采煤工作面实际需要风量，应按瓦斯、二氧化碳涌出量、爆破后的有害气体产生量、工作面的气温和风速以及人数等因素分别进行计算后，采取其中最大值。采煤工作面有串联通风时，应按其中一个采煤工作面实际需要的最大风量计算。备用工作面亦应满足瓦斯、二氧化碳、气温和风速等规定计算风量，且不得低于其采煤时的实际需要风量的50%。a.按瓦斯涌出量计算：c采采××100=KqQ（6-2）式中采Q—按瓦斯涌出量计算长壁工作面实际需要风量，m3/min；采q—采煤工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；cK—工作面因瓦斯绝对涌出不均匀的备用风量系数，即工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与其平均值之比。通常，机采工作面可取1.2～1.6；炮采工作面可取1.4~2.0。已知采q=2.7m3/min；cK=1.2；可得采Q=100×2.7×1.2=324m3/min。b.按工作面温度计算：采煤工作面应有良好的劳动气象条件，其温度和风速应符合表6-1的要求：长壁工作面实际需要风量（采Q），按下式计算：iccKSVQ×××60=采（6-3）式中采Q—按工作面温度计算长壁工作面实际需要风量，m3/min；cV—回采工作面适宜风速，m/s；cS—回采工作面的平均有效断面，可按最大和最小控顶断面积的平均值计算，m2；iK—工作面长度系数，按表6-2选取。采煤工作面实际需要风量，可按良好的劳动气象条件计算。已知cV=1.5m/s；cS=10m2；可得采Q=60×1.5×6×1.1=594m3/min表6-1采煤工作面空气与风速对应表采煤工作面空气温度，C°采煤工作面风速，m/s150.3-0.515-180.5-0.818-200.8-1.020-231.0-1.523-261.5-2.026-282.0-2.5表6-2采煤工作面长度风量系数表采煤工作面长度，m工作面长度风量系数500.850-800.980-1201.0120-1501.1150-1801.21801.3-1.4c.按人数计算实际需要风量（采Q）c采4=nQ（6-4）式中采Q—按人数计算实际需要风量，m3/min；4—每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；cn—采煤工作面同时工作的最多人数，人；已知cn=70；可得采Q=4×70=280m3/min取三者中最大值594m3/min。d.按风速进行验算：根据《矿井安全规程》规定，采煤工作面最低风速为0.25m/s，最高风速为4m/s的要求进行验算。即回采工作面风量应满足：ccSQS×240≤≤×15采（6-5）式中采Q—按风速进行验算各个采煤工作面的最低风量，m3/min；cS—回采工作面的平均有效断面面积，m2；已知cS=6m2，采Q=594m3/min；可得90m3/min≤采Q≤1440m3/min。由风速验算可知，aiQ=584m3/min符合风速要求。②备用面需风量的计算按下式计算：ajQ=0.5×aiQ（6-6）式中ajQ—备用工作面所需风量，m3/min。所以备用工作面所需风量为：ajQ=0.5×594=297m3/min。③掘进工作面风量计算各掘进工作面所需风量计算如下：a.按瓦斯涌出量计算：根据《矿井安全规程》规定，按工作面回风风流中瓦斯的浓度不得超过1％的要求计算。即：d掘掘××100=kqQ（6-7）式中掘Q—掘进工作面实际需风量，m3/min；掘q—掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量，m3/min；dk—掘进工作面因瓦斯涌出不均的备用风量系数。即掘进面最大绝对瓦斯涌出量与平均绝对瓦斯涌出量之比。通常，机掘工作面取dk＝1.5～2.0；炮掘工作面取dk＝1.8～2.0。已知掘q=1.7m3/min，dk=1.6；可得掘Q=100×1.7×1.6=272m3/min。b.按炸药使用量计算：ctbAQj××=掘（6-8）式中掘Q—掘进工作面实际需风量，m3/min；jA—掘进面一次爆破所用的最大炸药量，kg；b—每公斤炸药爆破后生成的当量CO的量，根据炸药有毒气体国家标准，取b=0.1m3/g。t—通风时间，一般不少于20min；c—爆破经通风后，允许工人进入工作面工作的CO浓度，一般取c＝0.02％。将各参数取值带入上式后，简化为：（6-9）c.按人数计算：按每人每分钟所需风量和工作面的最多人数计算工作面所需风量。jnQ×4=掘（6-10）式中掘Q—按人数掘进工作面实际需要的风量，m3/min；4—每人每分钟供给的最低风量，m3/min；jn—掘进工作面同时工作的最多人数，人；可得biQ=4×15=60m3/min。d.按风速进行验算按《煤矿安全规程》规定煤巷、半煤岩巷掘进工作面的风量应满足：式中——掘进工作面巷道过风断面，。由以上三种方法计算的掘进工作面所需风量最大值为：biQ=687.5m3/min。硐室实际需要风量，应根据不同类型的硐室分别进行计算。因为本矿只有火药库、绞车房、变电所故可以不用计算可根据经验值取得：大型爆破材料库为100～150m3/min，中小型爆破材料库60～100m3/min，采区绞车房及变电所为60～80m3/min，充电硐室按经验给100～200m3/min。结合本矿实际，取火药库实际风量为130m3/min，绞车房实际风量为70m3/min，变电所实际风量为70m3/min，充电硐室为150m3/min。④其他巷道所需风量其他巷道所需风量由下式计算：tt它××133=kqQ（6-11）式中它Q—按瓦斯涌出量计算其他巷道所需风量，m3/min；tq—用风巷道绝对瓦斯涌出量，m3/min；tk—其他巷道因瓦斯涌出不均的备用风量系数，一般可取1k＝1.1～1.3。已知tq=0.68m3/min，tk=1.2；可得它Q=133×0.68×1.2=109m3/min。⑤矿井总风量综上，考虑到矿井通风系数tK，取tK=1.15，结合公式（6-1），通风容易、困难时期矿井总风量计算如下：容易时期：1Q=[584×2+687.5×6+109+（130×2+70×2+70×2+150）]×1.15=7005.8m3/min困难时期：1Q=[584×2+687.5×6+109+297×2+（130×2+70×2+70×2+150）]×1.2=8023.2m3/min根据矿井人数计算，按下式计算：4QNK（6-12）式中Q—根据矿井人数计算需风量，m3/min；N—井下同时工作的做多人数；K—风量备用系数；已知N=300人，K=1.5；可得N=4×300×1.5=1800m3/min。两种方法取最大值，则矿井总风量通风容易时期为7005.8m3/min（116.76m3/s），通风困