華盛萬杰煤業(yè)礦井風量及通風阻力計算

　　華盛萬杰煤業(yè)礦井風量及通風阻力計算

　　二0一一年九月

　　根據(jù)礦井生產(chǎn)部署實際情況、礦井初步設(shè)計及礦井主要通風機選型的需要，對礦井風量和通風阻力進行計算。

　　第一部分 礦井風量計算

　　一、 礦井風量計算原則

　　根據(jù)規(guī)定，礦井所需風量，按下列要求計算，并必須采用最大數(shù)值。

　　1、按井下同時工作最多人數(shù)計算，每人每分鐘供給風量不得小于4m3;

　　2、按采煤、掘進、硐室及其它實際需風量的總和進行計算。

　　二、礦井達產(chǎn)時所需風量計算

　　根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第103條規(guī)定，礦井總需風量計算如下：

　　1、按井下同時工作的最多人數(shù)計算

　　Q總=4·N·K礦通

　　=4×100×1.20=500m3/min=8.0m3/s

　　式中：

　　Q——礦井總風量，m3/min;

　　4——每人每分鐘供風標準;m3/min;

　　N——井下同時工作最多人數(shù)(根據(jù)初設(shè)取定)，100人;

　　K礦通——礦井通風(包括內(nèi)部漏風和配風不均勻等因數(shù))系數(shù)，可取1.15-1.25，根據(jù)礦井實際情況取1.20。

　　2、按采煤、掘進、硐室及其它用風地點實際需要風量的總和計算

　　Q總=(ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其它)×K礦通

　　式中：

　　ΣQ采——采煤工作面實際需要風量的總和，m3/s;

　　ΣQ掘——掘進工作面實際需要風量的總和，m3/s;

　　ΣQ硐——硐室實際需要風量的總和，m3/s;

　　ΣQ其它——礦井除了采煤、掘進和硐室地點外的其它井巷需要進行通風的風量總和，m3/s。

　　(1)采煤工作面實際需要風量計算

　　采煤工作面需要風量應(yīng)按瓦斯、二氧化碳涌出量、工作面氣溫、風速、人數(shù)和爆破后的有害氣體產(chǎn)生量等規(guī)定要求分別計算，取最大值。

　?、侔椿夭晒ぷ髅嫱咚?、二氧化碳涌出量計算

　　根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，按回采工作面回風流中瓦斯?jié)舛炔怀^1﹪;二氧化碳濃度不超過1.5﹪的的要求計算：

　　本次計算根據(jù)2#煤層掘進過程中巷道實際瓦斯絕對涌出量及本年度瓦斯等級鑒定數(shù)據(jù)進行參考計算，礦井2011年度瓦斯鑒定結(jié)果，2#煤層絕對瓦斯涌出量0.78m3/min, 二氧化碳絕對涌出量0.92 m3/min，考慮到回采工作面絕對瓦斯、二氧化碳涌出量大于掘進工作面涌出量，此次計算絕對瓦斯涌出量1.2m3/min, 二氧化碳絕對涌出量1.5 m3/min。

　　采煤工作面實際需要風量：

　　Q采=100·q采·K采通 ， Q采=67·q采二氧化碳·K采通

　　=100·1.2·2.5 =67·1.5·2.5

　　=5 m3/s =4.2 m3/s

　　式中：Q采——采煤工作面實際需要風量，m3/s

　　q采——回采工作面回風巷瓦斯、二氧化碳絕對涌出量，m3/min

　　K采通——采面瓦斯涌出不均衡通風系數(shù)(根據(jù)同煤集團通風管理規(guī)定，取值不小于2.5)

　　則Q采= 5m3/s

　?、?按工作面溫度選擇適宜的風速進行計算

　　根據(jù)礦井現(xiàn)2#煤層開掘巷道溫度來看，井下巷道溫度一般不超過19℃，回采工作面加上設(shè)備的散熱，環(huán)境溫度不超過20℃。按氣溫與風速的對應(yīng)關(guān)系，采煤工作面適宜風速取1.0m/s。

　　采煤工作面實際需要風量：

　　Q采=60·V采·S采

　　=60×1.0×10.5

　　=630m3/min=10.5 m3/s

　　式中：

　　S采——回采工作面平均有效斷面，2號煤層回采工作面有效斷面為10.5m2;

　　V采——采煤工作面風速，取1.0m/s。

　　則Q采 =10.5 m3/s

　?、?按工作同時工作人員數(shù)量計算

　　Q采≥4N=4×25=1.7m3/s

　　式中：

　　4――每人每分鐘應(yīng)供給的最低風量，m3/min;

　　N――采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，取交接班時25人。

　　以上計算法取最大值，即Q采=10.5m3/s。

　　礦井移交生產(chǎn)及達到設(shè)計生產(chǎn)能力時，共布置一個生產(chǎn)綜采工作面和一個備用生產(chǎn)綜采工作面，根據(jù)規(guī)定備用工作面實際需風量不得低于正常生產(chǎn)工作面的50﹪。

　　則Q采備=Q采×50﹪

　　=10.5×50﹪

　　=5.25 m3/s

　　所以礦井采煤工作面需風量ΣQ采=Q采+Q采備

　　=10.5+5.25

　　=15.75m3/s。

　　(2)掘進實際需要風量計算

　　掘進工作面需要風量應(yīng)按瓦斯、二氧化碳涌出量、工作面氣溫、風速、人數(shù)、爆破后的有害氣體產(chǎn)生量及局部通風機實際吸風量等規(guī)定要求分別計算，取最大值。

　?、?按瓦斯(二氧化碳)涌出量計算

　　掘進工作面實際需要風量：

　　Q掘=100·q掘·K掘通 ， Q掘=67·q掘二氧化碳·K掘通

　　=100·0.8·2.5 =67·1.0·2.5

　　=3.33 m3/s =2.79 m3/s

　　式中：Q掘——掘進工作面實際需要風量，m3/s

　　q掘——掘進工作面回風巷瓦斯、二氧化碳絕對涌出量，m3/min

　　K掘通——采面瓦斯涌出不均衡通風系數(shù)(根據(jù)同煤集團通風管理規(guī)定，取值不小于2.5)

　　則Q掘= 3.33m3/s

　?、?按局部通風機的實際風量計算

　　根據(jù)礦井現(xiàn)掘進實際情況，預計掘進工作面配備一臺FBD№6.0/2×15型局部通風機，吸風量為260m3/min，

　　掘進工作面實際需要風量：

　　Q掘=Q扇×I+60×0.25×S掘

　　=260×1+60×0.25×8.58

　　=388.7m3/min=6.47m3/s

　　式中：

　　Q掘——掘進工作面實際需要風量，m3/min

　　Q扇——局部通風機實際吸風量，m3/min;

　　I ——局部通風機臺數(shù);

　　S掘 ——局部通風機安放地點的到回風口的巷道最大斷面積，m2。

　?、?按工作人員數(shù)量計算

　　Q掘=≥4N=4×15=1.0m3/s

　　式中：

　　Q掘――掘進工作面需風量，m3/min;

　　N――工作面交接班時最多人數(shù)，15人;

　　4――每人每分鐘最低供風風量，m3/min;

　　以上三種計算法取最大值，即Q掘=6.47m3/s。

　　設(shè)計在礦井達產(chǎn)時井下共布置6個掘進工作面。因此掘進工作面總需風量

　　ΣQ掘=6×6.47=38.82m3/s。

　　(3)硐室實際需要風量計算

　　根據(jù)礦井初步設(shè)計井下無獨立通風的硐室，則ΣQ硐=0m3/s，但根據(jù)實際生產(chǎn)情況，可能出現(xiàn)獨立通風的硐室，按一個爆破材料庫、一個采區(qū)配電室、一個機電硐室考慮硐室需風量。

　　硐室獨立通風需風量一般采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，所以硐室實際需風量如下：

　　爆破材料庫取80 m3/min;

　　機電硐室取60 m3/min;

　　采區(qū)配電室取100 m3/min

　　則：硐室實際需風量ΣQ硐=80+60+100=4m3/s。

　　(4)其它巷道需要風量

　　根據(jù)采區(qū)巷道布置形式，其它風量按采掘和硐室需風量之和的5%備用，并考慮礦井10#煤層通風巷道其需風量，取8m3/s。

　　則ΣQ其它=8m3/s。

　　(5)礦井需要總風量

　　Q總=(ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其它)·K礦通

　　=(15.75+38.82+4+8)×1.20

　　=79.88 m3/s ，取80m3/s，

　　則Q總=80m3/s。

　　綜合上述計算結(jié)果，礦井總需風量為80m3/s(4800 m3/min)

　　(二)風速驗算

　　(1)回采工作面風速驗算

　　根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，回采工作面最低風速為0.25m3/s，最高風速為4m3/s的要求進行驗算。即回采工作面風量應(yīng)滿足：

　　0.25×S采≤Q采≤4×S采

　　0.25×S采=0.25×10.5=2.6m3/s

　　4×S采=4×10.5=42m3/s

　　2.6m3/s≤10.5m3/s≤42m3/s，符合風速要求。

　　(2)掘進工作面風速驗算

　　根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，按掘進工作面最低風速0.25m/s，最大風速4.0m/s的要求按風速驗算，煤巷、半煤巷掘進工作面的風量應(yīng)滿足：

　　0.25S掘≤Q掘≤4S掘

　　0.25×S掘=0.25×12=3m3/s

　　4×S掘=4×12=48m3/s

　　3m3/s≤6.47m3/s≤48m3/s，符合風速要求。

　　(三)礦井風量分配

　　礦井風量分配

　　總進風風量：80 m3/s

　　主斜井進風量32m3/s，

　　副斜井進風量38m3/s，

　　行人斜井進風量10m3/s，

　　2#煤層回風立井回風量72m3/s。

　　回采工作面(一采一備)：15.75m3/s;

　　掘進工作面(六個)：6×6.47m3/s;

　　硐室配風(三個)：4m3/s;

　　其它巷道配風(10#煤層配風)：8m3/s。

　　第二部分 礦井通風阻力計算

　　當風量分配到用風地點后，選擇礦井達產(chǎn)時通風最容易及最困難兩個時期的風路分別進行阻力計算。

　　一、計算方法

　　1、計算各區(qū)段井巷的摩擦阻力

　　

 

　　式中：

　　h——礦井阻力，Pa;

　　α——井巷磨擦阻力系數(shù)，N·s2/m4;

　　L——井巷長度，m;

　　P——井巷凈斷面周長，m;

　　S——井巷凈斷面，m2;

　　Q——通過井巷的風量，m3/s;

　　2、確定風峒通風阻力

　　對風峒的要求，通風阻力一般不超過100—200 Pa，故風峒通風阻力h硐可不必計算，直接取200 Pa。

　　3、計算礦井總阻力，可不必計算風路沿途漏風和局部阻力，礦井局部阻力一般為摩擦總阻力的10﹪—15﹪。

　　由上式計算結(jié)果之和即為礦井通風總阻力。

　　二、通風最容易及最困難時期通風阻力計算

　　計算過程見附表

　　經(jīng)計算，礦井通風容易時期和困難時期通風阻力分別為853.5Pa和1270Pa。

　　三、礦井等積孔計算

　　礦井等積孔采用下式計算：

　　A=1.19/√—R— R=h/Q2

　　式中：

　　A——等積孔，m2;

　　R——礦井的總風阻，N·s2/m8

　　H——礦井總通風阻力，Pa

　　Q——礦井總風量，m3/s

　　通風容易時期等積孔：A1=1.19/√—0.42—=2.97m2

　　通風困難時期等積孔：A2=1.19/√—0.27—=2.33m2

　　本礦通風容易時期和困難時期均為通風容易礦井。