煤矿采区通风系统设计

82采区通风系统设计袁店一井井田范围：西以袁店断层为界，与袁店二井毗邻；东至32煤层-1000m的水平投影线和39467500经线；南从杨柳~五沟断层（与五沟煤矿相邻）及10煤层露头线；北到32煤层-1000m的水平投影线和区块登记边界。东西长约6.9~13.6km，南北宽1.2~3.4km，井田面积约37.22km2。本矿井目前有主井、副井、中央风井、西风井和北风井5个井筒，矿井主采煤层为32、72、8、10煤层。矿井采用走向长壁后退式采煤法，一次采全高综采或综采放顶煤回采工艺，全部垮落法管理顶板。袁店一井煤矿采用两翼对角式通风方式，各采区实行分区通风，有主井、副井、新主井（原中央风井，目前仅做进风井用）、南风井、东风井5个井筒。其中主井、副井、新主井进风，南风井、东风井回风。82采区的通风由南风井担负通风任务。南风井装备两台GAF25-13.1-1型轴流式风机，电机型号YR500-6，额定功率900kw，转速950rpm。一、采区需风量计算原则矿井用风地点风流中的瓦斯、二氧化碳、一氧化碳、氢气及其他有害气体浓度符合《煤矿安全规程》、《煤矿井工开采通风技术条件》（AQ1028-2006）及安徽省有关规定；用风地点的风量、风速、温度、粉尘浓度等符合规定要求。采区需风量应按照“由里往外”的计算原则，由采、掘工作面、硐室和其它用风地点的实际最大需风量总和，再考虑一定的备用风量系数后，计算出采区所需总风量。按井下同时工作的最多人数计算，每人供风量不少于4m3/min；井下作业地点实际供风量不小于所需风量；矿井通风系统阻力合理。确保无违反《煤矿安全规程》规定的扩散通风、采空区通风；无不合理的串联通风，局部通风机无循环风。82采区置2个岩巷掘进工作面、2个煤巷掘进工作面、1个采煤工作面。二、采区需风量的计算方法采区所需风量按以下方法计算，并取其中最大值。㈠按采区同时工作最多人数计算采区所需风量：Q总=4NK式中：Q总——矿井需要的总风量，m3/minK——矿井通风系数，取1.2。N——采区同时工作最多人数，取150人。则：Q=4×150×1.2=720m3/min㈡按采煤、掘进、独立通风硐室及其它用风地点实际需风量总和的计算采区所需总风量：Q总＝（∑Q采＋∑Q备+∑Q掘＋∑Q硐+∑Q其他）×K矿通m3/min式中：Q总——矿井需要的总风量，m3/min∑Q采——采煤工作面需风量总和，m3/min；∑Q备——备用(收作)工作面需风量总和，m3/min；∑Q掘——掘进工作面需风量总和，m3/min；∑Q硐——硐室需风量总和，m3/min；∑Q其他——其他巷道需风量总和，m3/min；K矿通——矿井通风系数，包括矿井内部漏风和配风不均衡等因素，取1.20。1、采煤工作面需风量工作面风量计算（1）、按气象条件计算Q=60×70%×Vef×Scf×Kch×Kri=60×70%×1.4×15.72×1.2×1.2=1331m3/min式中：Q采——采煤工作面需要风量，m3/min；60——为单位换算产生的系数；70%——有效通风断面系数；Vef——第i个采煤工作面风速，m/s，按采煤工作面进风流的气温选取，m/s；见表1Scf——第i采煤工作面的平均有效断面积，可按最大和最小控顶断面积的平均值计算，m2；Kch——第i采煤工作面采高调整系数，见表2；Kri——第i采煤工作面长度调整系数，见表3；K温——采煤工作面进风流气温与对应工作面风速调整系数，见表1。表1K温采煤工作面进风流气温与对应工作面风速及调整系数采煤工作面气温（℃）采煤工作面风速（m/s）调整系数K温201.01.0020～231.0～1.51.00～1.1023～261.5～1.81.10～1.2526～281.8～2.51.25～1.4028～302.5～3.01.40～1.60表2Kch采煤工作面采高调整系数采高（m）22～2.52.5以上及放顶煤工作面系数Kch1.01.11.2表3Kri采煤工作面长度调整系数采煤工作面长度（m）长度风量调整系数（Kri）＜1201.0120～1501.1150～1801.2180以上1.3～1.4（2）、按瓦斯涌出量计算Q采i＝125q瓦采i×K采通i＝125×4.5×1.6=900m3/min式中：Q采i——第i个采煤工作面需要风量，m3/min；125——按采煤工作面回风流中的瓦斯浓度不应超过0.8%的换算系数；q瓦采i——第i个采煤工作面风巷风流中的瓦斯涌出量（不包括瓦斯抽放量）；工作面涌出量分别为4.5m3/min；K采通i——第i个采煤工作面瓦斯涌出不均衡的备用风量系数，须在正常生产条件下连续观测一个月，日最大和月平均日绝对瓦斯涌出量的比值；综采工作面取1.2～1.6，炮采工作面取1.4～2.0，放顶煤工作面取1.5～2.2。（3）、按二氧化碳涌出量计算Q采i＝67qcgi×Kcgi＝67×0.4×1.1=33m3/minQ采i——第i个采煤工作面需要风量，m3/min；67—按采煤工作面回风流中的二氧化碳浓度不应超过1.5%的换算系数；qcgi——第i个采煤工作面风巷风流中的平均绝对二氧化碳涌出量，m3/min；Kcgi——第i个采煤工作面二氧化碳涌出不均衡的备用风量系数，须在正常生产条件下连续观测一个月，日最大和月平均日绝对二氧化碳涌出量的比值。（4）、按一次爆破使用的最大炸药量计算三级煤矿许用炸药计算公式：Q采i≥10AiQ采i＝10×25＝250m3/min式中：Q采i——第i个采煤工作面需要风量，m3/min；10——每公斤三级煤矿许用炸药需风量，m3/min；Ai——第i个采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg。（5）、按同时工作的最多人数计算Q采i≥4NiQ采i＝4×60＝240m3/min式中：Q采i——第i个采煤工作面需要风量，m3/min；Ni——第i个采煤工作面同时工作的最多人数，人。（6）按最多同时运行矿用防爆柴油机车功率计算Q柴油车＝4.0×P柴油车＝4×130=520m3/min式中：Q柴油车——使用矿用防爆柴油机车地点的需风量，m3/min；4.0——每千瓦每分钟供给的最低风量，m3/min；P柴油车——最多同时运行矿用防爆柴油机车的功率，kw。则采煤工作面需风量为1860m3/min；∑Q采＝1860m3/min。2、掘进工作面需要风量计算掘进工作面需要风量计算每个掘进工作面需要风量，应按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、一次爆破使用的最大炸药量、同时工作的最多人数等分别进行计算，取其中最大值。1、机巷掘进工作面需要风量计算每个掘进工作面需要风量，应按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、一次爆破使用的最大炸药量、同时工作的最多人数等分别进行计算，取其中最大值。（1）、按瓦斯涌出量计算Q掘i＝100qhgi×Khgi.=125×0.74×1.5=138.75m³/min。式中：Q掘i——第i个掘进工作面需风量，m3/min；125——按掘进工作面回风流中的瓦斯浓度不应超过0.8%的换算系数；qhgi——第i个掘进工作面风排瓦斯绝对涌出量，m3/min。Khgi——掘进工作面瓦斯涌出不均衡的备用风量系数，须在正常生产条件下连续观测一个月，日最大和月平均日绝对瓦斯涌出量的比值；一般取1.5～2.0。（2）、按照二氧化碳涌出量计算Q掘i＝67qhci×Khci=67×0.25×2=33.5m3/min=33.5m3/min。Q掘i——第i个掘进工作面需风量，m3/min；67——按掘进工作面回风流中的二氧化碳浓度不应超过1.5%的换算系数；qhci——第i个掘进工作面风流中的二氧化碳涌出量，m3/min；Khci——第i个掘进工作面二氧化碳涌出不均衡的备用风量系数，须在正常进尺条件下连续观测一个月，日最大和月平均日绝对二氧化碳涌出量的比值。（3）、按一次爆破使用的最大炸药量计算三级煤矿许用炸药计算公式：Q掘i≥10AiQ掘=10A=10×30=300m3/min式中：Q掘i——第i个掘进工作面需风量，m3/min；10——每公斤三级煤矿许用炸药需风量，m3/min；Ai——第i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg。（4）、按人数计算Q掘=4×Ni=4×50=200m3/min式中：Q掘i——第i个掘进工作面需风量，m3/min；Ni—第i个掘进工作面同时工作最多人数，人。（5）按局部通风机型号核定按上述5种方法分别计算后，取Qh＝300m3/min作为该工作面的实际需风量；然后根据实际需风量、百米漏风率、通风距离、风筒出口断面等计算出局部通风机的风量和风压。具体计算方法如下：（1）局部通风机风量计算公式：Qa＝Qh/(1-L/100×Le100)=100eh1001LLQ=%6.110010001300=357.1m3/min；实际需风量取Qa=360m3/min式中：Qa——局部通风机的风量，m3/min；Qh——掘进工作面的需风量，m3/min；L——掘进工作面的最远通风距离，m；Le100——柔性风筒的百米漏风率，可实测确定，如无实测数据，按表4选取。表4柔性风筒的百米漏风率通风距离(m)200200～500500～10001000～2000＞2000Le100(%)15＜10＜3＜2＜1.5通风阻力计算R＝100x100RL=100.56x1000=65N.S2/m8（2）局部通风机风压计算公式：Ht＝RQaQh/3600+hv＝RQaQh/3600+ρ×[Qh÷（S0×60)]2/2＝65×360×300/3600+1.2×[300÷（0.5×60）]2/2＝1950+60=2010Pa式中：Ht——局部通风机风压，Pa；R——风筒通风阻力，N·S2/m8；Qa——局部通风机的风量，m3/min；Qh——掘进工作面的需风量，m3/min；ρ——空气密度，取值1.2kg/m3；S0——风筒出口断面积，m2。（3）通风阻力计算公式：R＝R100×L/100式中：R——风筒通风阻力，N·S2/m8；L——掘进工作面的最远通风距离，m；R100——风筒的百米风阻，N·S2/m8。根据实测确定，无实测数据可参考表5。表5胶布风筒的百米风阻值风筒直径(mm)3004005006007008009001000R100(N·S2/m8)412314943414.76.53.32.0根据风量、风压选择相应型号的局部通风机，其实际吸风量以实测为准，且不少于表6取值。表6局部通风机吸风量（m3/min）参考表功率（KW）吸风量功率（KW）吸风量备注：风量必须满足瓦斯、风速等各项要求且不少于本表数据。5.5×2对旋2107.5×2对旋23011×2对旋27015×2对旋32022×2对旋36030×2对旋43045×2对旋50055×2对旋600机巷掘进工作面需要风量：Q=360m3/min；同样方法计算风巷掘进工作面需要风量：375m3/min；两个岩巷掘进工作面的风量分别为265m3/min，250m3/min（7）、按风速进行验算按最低风速验算公式：Q岩掘i≥9×S岩掘i（岩巷）Q岩掘i≥9×16.8=151.2m3/minQ煤掘i≥15×S煤掘i（煤、半煤巷）≥15×16.8=252m3/min按最高风速验算公式：Q掘i≤240×S掘iQ掘i≤240×16.8=4032m3/min式中：Q岩掘i——第i个岩巷掘进工作面应配风量，m3/min；S岩掘i——第i个岩巷掘进工作面断面积，m2；Q煤掘i——第i个煤（半煤）巷掘进工作面应配风量，m3/min；S煤掘i——第i个煤（半煤）巷掘进工作面的断面积，m2；Q掘i——第i个掘进工作面应配风量，m3/min；S掘i——第i个掘进巷道的断面积，m2。3、硐室实际需要风量计算（1）采区硐室主要有采区变电所、瓦斯泵站、瓦斯泵站、采区避难硐室。采区变电所：100m3/min；瓦斯泵站：100m3/min；采区避难硐室：100m3/min。（2）、其他机电硐室需要风量应根据不同硐室内设备的降温要求进行配风，选取硐室风量，须保证机电硐室温度不超过30℃。一般可