+150水平通风设计.doc

第 章 通 风 第一节 概 况一、瓦斯（一）矿井瓦斯等级据历年该矿井的瓦斯鉴定结果，矿井均为低瓦斯矿井，详见表5-1-1。该矿无瓦斯事故，矿山在生产过程中，按低瓦斯矿井管理。表5-1-1 各年度矿井瓦斯检测结果表年绝对瓦斯涌出量（m3/min）相对瓦斯涌出量（m3/t）20053.154.220062.152.7620073.074.1920082.684.5620093.325.56据该矿资源储量核实报告：以往地质勘探工作中未做瓦斯地质研究工作，故无瓦斯成分和瓦斯参数。但仍可看出随着采空区面积增大，开采深度增大，瓦斯呈明显增大趋势，瓦斯仍是矿井主要灾害之一。（二）矿井瓦斯涌出量预测1、矿山统计法预测a值确定，根据上述资料分析，现南江煤矿开采煤层标高均在+550m以下，地面标高为+700m以上，开采平均深度在122m以上，都处于瓦斯风化带以下，故按下式确定a值：a=（H2H1）/(q2q1)式中：H2瓦斯带内+320m水平一采区+375m区段的开采深度为405m（地表对应标高+780m）；H1瓦斯带内+320m水平一采区484.5m区段的开采深度为325.5m（地表对应标高约+810m）；a相对瓦斯涌出量随着开采深度的变化梯度，q2在H2深度开采时的相对涌出量，m3/t，2009年为5.56m3/t；q1在H1深度开采时的相对涌出量，m3/t，2008年为4.56m3/t；代入数据得：a=（405325.5）/(5.564.56)=79.5m/（m3/t）。确定瓦斯风化带深度H0H0= H1a( q12) =325.579.5( 4.562) =121.98 m预测1621采区瓦斯预计矿井开采1621采区时，开采最大深度为630m（对应地表标高+792m），预计矿井相对瓦斯涌出量为：q初= q=(HH0) / a+2 =（630121.98）/79.5+2=8.39m3/t。预计1621采区的绝对瓦斯涌出量q绝=qQ/1440Q平均日产量开采+162m亚水平上山1621采区时q绝=8.391364/1440=7.947m3/min经预测矿井开采+162m亚水平为低瓦斯矿井，本设计按低瓦斯矿井设计。在改建工程竣工投产时，以当年瓦斯鉴定结果采取相应措施治理瓦斯。（5）瓦斯涌出量的确定考虑各区域瓦斯涌出的不均衡性，利用分源预测法预测1621采区瓦斯。调查统计矿井采煤工作面瓦斯涌出量约占矿井瓦斯涌出量的50左右，掘进工作面约占瓦斯涌出量的40左右，其他地点瓦斯涌出量占10左右。鉴于矿井投产时布置两个采煤工作面，四个掘进工作面，据此预测矿井分源瓦斯涌出量，见表表5-1-2 瓦斯涌出量预测结果表采 区 编 号采 掘 工 作 面工作面涌出量绝对量（m3/min）相对量（m3/t）1521采区采区采面1.987采区皮带机巷掘面或轨道平巷掘面各为：0.795其 它0.795合 计4.3728.39注：1、1621采区投产时为+320m水平与+162m亚水平1621采区交替时期，故1621采区布置1个炮采面，2个掘面，（其中1个机掘面），+320m水平四采区布置1个普采面，1个炮掘面；2、+320m水平采完后，在该采区内布置2个采面（其中1个16211机采面，1个16214炮采面），4个掘面（其中1个为1622采区岩石底板运输大巷掘面），承担矿井全部生产任务；后期为1621采区与1622采区配采。二、煤尘据国家安全生产重庆矿用设备检测检验中心煤尘爆炸性鉴定检验报告Y2煤层煤尘爆炸指数为17.98%，煤尘有爆炸性。三、煤的自燃倾向性据国家安全生产重庆矿用设备检测检验中心煤自燃倾向性等级检验报告。Y2煤层煤的自燃倾向性等级为级,属不易自燃煤层。四、地温根据该矿储量核实报告：区内为正常地温区，地温梯度0.64/100m。五、冲击地压据该矿储量核实报告：井田内形成冲击地压的条件不足，发生冲击地压的可能性较小。第二节 通 风一、通风方式及通风系统根据矿井瓦斯涌出量，矿井生产能力，煤层赋存条件，井田面积及煤层自燃倾向等情况，矿井采用中央分列式通风方式，抽出式通风方法，根据采区地质条件，设计采用轨道上山进风，采区回风上山回风，采煤工作面采用“U”型通风，掘进工作面采用局部通风机压入式通风。二、风井数目、位置、服务范围及服务时间矿井生产容易期（+162m亚水平1621采区、+320m水平交替期）为4个进风井，1个回风井，困难期为3个进风井，1个回风井。进风井：+542.29m主斜井位于牛项颈原工业广场受煤仓西侧，顶板岩层穿层布置。原+543.68m平硐位于井田中部，作为副平硐副暗斜井。原+543.398m平硐位于井田中部，作为行人平硐行人暗斜井。另外，容易期即水平交替期还要利用+543.68m主平硐为+320m水平服务，配进安全风。+572.667回风平硐，该风井位于井田北部，其工业场地利用现南江煤矿风井工业场地，为全矿井服务，1621采区服务年限为3.36年。采区投产时，新鲜风流从+542.29m主斜井、+543.68m副平硐和+543.398m行人平硐进入，经采区轨道上山到达各采掘工作面，乏风经采区回风上山汇集至总回风上山，到达+572.667m回风平硐，由风井抽出地表。矿井容易时期、困难时期通风系统图见：s1001-171-1和s1001-171-2。原+543.68m主平硐现为+320m水平服务，待+320m水平以上资源采完后，随即报废封闭。三、矿井总需风量、总阻力计算矿井需风量计算方法依据煤矿安全规程和煤矿井工开采通风技术条件，按照生产能力450kt/a进行。（一）总需风量计算1、按整体法计算按井下同时工作的最多人数需要风量计算 Q=4NK式中：N井下同时工作的最多人数，人； 4每人每分钟供风标准，m3/min； K风量备用系数，取1.20；Q=4991.20 =475.2m3/min =7.92m3/s2、按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量进行计算Q=（Q采+Q掘+Q硐+Q它）K式中：Q采、Q掘、Q硐、Q它分别为采煤工作面、掘进工作面、独立通风硐室及其它行人、维修巷道所需风量的总和，m3/ min；K矿井通风系数，采用中央分列式通风方式，取1.20。（1）采煤工作面需风量计算据采区投产时，在1621采区内布置一个炮采工作面，+320m水平四采区布置一个普采工作面。待+320m水平采完后，在该采区内布置2个采面（其中一个16211机采面，一个16214炮采面），4个掘面（其中一个为1622采区岩石底板运输大巷掘面），承担矿井全部生产任务；后期为1621采区与1622采区配采。 按瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算Q采=100q采Kc式中：Q采采煤工作面供风量，m3/min；q采采煤工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min。+162m亚水平1621采区为1.987 m3/min，+320m水平四采区为1.316 m3/min。Kc 工作面瓦斯涌出不均衡系数,取1.5。经计算，采区采煤工作面Q采299m3/min，+320m水平四采区采煤工作面Q采198m3/min； 按炸药使用量计算该矿井配一个高档普采工作面，一个炮采工作面。炮采工作面需风量为: Q=25A=255= 125m3/min。 按工作人员数量计算Q采=4 nc式中：4每人每分钟供风标准，m3/min；nc每个采煤工作面同时工作的最多人数，取34人；经计算，每个采煤工作面Q采为136m3/min； 按工作面温度计算Q采=60VcSc Ki式中：Vc回采工作面适宜风速，取1.2m/s；Sc回采工作面平均有效断面，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，普采为5.98m2，炮采为4.94m2；Ki 工作面长度系数，取1.0；经计算，每个工作面Q普采431m3/min，Q炮采=356m3/min 按风速验算 15ScQ采240Sc式中：Sc回采工作面平均有效断面，有效断面普采为5.98m2，炮采为4.94m2。每个采煤工作面取以上计算风量的最大值，高档普采工作面取431m3/min，炮采工作面取356m3/min。备用工作面风量容易时期取178m3/min，困难时期取178m3/min。经验算，所配风量符合要求。（2）掘进工作面需风量计算容易期（水平交替期），+320m水平四采区1个掘进工作面，+162m亚水平1621采区3个掘进工作面；困难期1621采区3个掘进工作面以及开拓巷道+162m亚水平东大巷掘进工作面。 按瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算Q采=100q掘kd式中：Q掘掘进工作面供风量，m3/min；q掘掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量，m3/min，+320m水平四采区为0.5266m3/min，1621采区为0.795m3/min；kd 掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，取2；经计算，+320m水平四采区掘进工作面Q掘=105.3 m3/min，+162m亚水平1621采区每个掘进工作面Q掘159m3/min； 按炸药使用量计算Q掘=25 Aj式中：Aj一个炮掘工作面一次使用最大炸药量，取8； 另一个掘进工作面采用掘进机，不使用炸药经计算，每个工作面Q掘200 m3/min。 按局部通风机吸风量计算Q掘=QfIkf=2001.43=286m3/min式中：Qf掘进工作面选用FBDNo5.6型（211kw）或风程短时选用FBNo5.6型（11kw）局部通风机额定风量，取200 m3/min I掘进工作面同时运转的局部通风机台数，取1台； kf风量备用系数，取1.43。经计算，每个掘进工作面Q掘286m3/min 按工作人员数量计算Q掘=4 nj式中：4每人每分钟供风标准，m3/min.人；nj掘进工作面同时工作的最多人数，取9人。经计算，每个工作面Q掘为36m3/min。 按风速验算 15SjQ掘240Sj式中：Sj掘进工作面巷道过风断面，m2。掘进工作面取以上计算风量的最大值286m3/min，经验算，所配风量符合要求。（3）硐室配风量确定井下采区变电所、绞车房为独立通风硐室,按经验值取1.6m/s。（4）其它巷道配风量确定矿井主要通风机服务范围内，其它巷道风量的配风量根据巷道的断面、用途不同按经验值取： 其它巷道取100m/min,硐室 取80m/min.矿井通风容易期总需风量为：Q容 =（431+356286423028021003250）1.2=3721.2m3/min =62.02m3/s 取62.1m3/s矿井困难期总需风量为：Q困 =（431+35628641003240）1.2=2965.2m3/min =49.42m3/s 取49.5m3/s3、矿井风量分配矿井主要通风机服务范围内，通风容易时期（开采+162m亚水平1621采区和+320m四采区），2个采煤工作面（其中+162m亚水平1621采区一个炮采工作面，+320m四采区一个普采工作面）、4个掘进工作面（其中+162m亚水平1621采区3个掘进工作面，+320m四采区一个掘进工作面），根据用风地点的实际需要配风如下：普采工作面配风8.6 m3/s，炮采工作面配风7.1m3/s，采煤工作面共配风15.7m3/s；每个掘进工作面配风5.7m3/s，4个掘进工作面共配风22.8m3/s，硐室3.2m3/s，其它巷道配风20.4.4m3/s。矿井总风量容易期为62.1m3/s。矿井风量分配见表5-2-1。表5-2-1 风量分配表用风类别用 风 地 点容易时期配风量（m3/s）困难时期配风量（m3/s）采煤16212采煤工作面（炮采）7.116214采煤工作面（炮采）7.13249采煤工作面（普采）8.616211采煤工作面（普采）8.6小 计15.7小 计15.7掘进32410轨平巷掘面5.716213皮带机巷5.716211皮带巷掘面5.716213轨道平巷5.716211轨道平巷掘面5.716216轨道平巷5.716214轨道平巷掘面5.71622运输大巷5.7小 计22.8小 计22.8硐室+320m四采区变电所1.6+320m四采区绞车房1.6小 计3.2小 计其它原+543.68m主平硐、运输上山及通风、行人巷20.4运输上山及通风、行人巷11小 计20.4小 计11合 计62.149.5矿井主要通风机服务范围内，通风困难时期生产都集中在1621采区内，布置2个采煤工作面和4个掘进工作面，根据用风地点的实际需要配风如下：普采工作面配风8.6 m3/s，炮采工作面配风7.1m3/S，采煤工作面共配风15.7m3/s；每个掘进工作面配风5.7m3/s，4个掘进工作面共配风22.8m3/s，其它维修行人地点共配风11m3/s。矿井困难期总风量为49.5m3/s。（二）风压计算根据矿井开拓布置情况，经过分析比较，本设计认为在主要通风机服务年限范围内，通风容易时期位于+162m亚水平上山1621采区开采初期，通风困难时期为开采+162m亚水平上山1621采区中期。沿着通风容易时期和通风困难时期的通风路线计算矿井通风总阻力。计算的风量、总阻力参数作为风井主要通风机选型的依据。参见通风总阻力计算表5-2-2、5-2-3。南煤煤矿通风摩擦阻力计算（容易时期）序号井 巷名 称断面形状支护形式a/N.S2.m-4L/mU/mS/m2S3/m6R/N.s.m8Q/m3.s-1Q2/m6.s-2hfi/pav/m.s-11副平硐半圆拱锚喷0.009005010.0136.8314.43 0.0143 48.70 2371.69 33.9883 7.16 2副暗斜井半圆拱锚喷0.0090052910.0136.8314.43 0.1516 48.70 2371.69 359.5967.16 3井底车场三心拱砌碹0.0050011812.1469.7912.67 0.0079 50.10 2510.01 19.7089 5.16 4 +50水平上部车场三心拱锚喷0.0090014412.1469.7912.67 0.0172 30.60 936.36 16.1504 3.15 51621轨道上山（1）半圆拱锚喷0.0090023810.4457.4405.22 0.0552 32.60 1062.76 58.6822 4.41 61621轨道上山（2）半圆拱锚喷0.009004610.4457.4405.22 0.0107 28.20 795.24 8.4869 3.81 716212轨平巷梯形金支0.0250012009.57705.3148.88 1.9299 7.10 50.41 97.2840 1.34 816212采面矩形单支0.045001789.20854.9117.65 0.6270 7.10 50.41 31.6047 1.45 916212回风平巷梯形金支0.02500 12009.57705.3148.88 1.9299 7.10 50.41 97.2840 1.34 1016212回风绕道半圆拱锚喷0.009007210.2317.1357.91 0.0185 7.10 50.41 0.9338 1.00 1150水平总回风上山半圆拱锚喷0.0090076510.4457.4405.22 0.1775 42.60 1814.76 322.0885.76 12总回风巷半圆拱砌碹0.00400 14511.1298.4592.70 0.0109 62.10 3856.41 41.9995 7.39 13风 硐半圆拱砌碹0.00400 6011.1298.4592.70 0.0045 62.10 3856.41 17.3791 7.39 14小 计1105.1815局部阻力按15%计165.778 16合 计hfi=hfi= pa 1270.96说明：按+320m水平四采区风程计算通风摩擦阻力为1221.3Pa，比按+162m亚水平1621采区风程计算通风摩擦阻力小49.66Pa，故本设计采用此表。南煤煤矿通风摩擦阻力计算（困难时期）序号井 巷名 称断面形状支护形式a/N.S2.m-4L/mU/mS/m2S3/m6R/N.s.m8Q/m3.s-1Q2/m6.s-2hfi/pav/m.s-1副平硐半圆拱锚喷0.009005010.0136.8314.43 0.0143 37.10 1376.41 19.7251 5.46 1副暗斜井半圆拱锚喷0.0090052910.0136.8314.43 0.1516 37.10 1376.41 208.6915.46 2井底车场三心拱砌碹0.0050016012.1279.67904.23 0.0107 40.50 1640.25 17.5994 4.19 3 +50水平上部车场三心拱锚喷0.0090014412.1279.67904.23 0.0174 38.50 1482.25 25.7647 3.98 41621轨道上山（1）半圆拱锚喷0.0090023310.4457.4405.22 0.0541 40.50 1640.25 88.6667 5.47 51621轨道上山（2）半圆拱锚喷0.009004110.4457.4405.22 0.0095 38.50 1482.25 14.0994 5.20 616214轨平巷梯形金支0.0250017009.5775.3148.88 2.7340 8.60 73.96 202.203 1.62 716214采面矩形单支0.0450015110.1896216.00 0.3206 8.60 73.96 23.7084 1.43 816214回风平巷梯形金支0.02500 17009.5775.3148.88 2.7340 8.60 73.96 202.203 1.62 916214回风绕道半圆拱锚喷0.0090011410.2317.1357.91 0.0293 8.60 73.96 2.1693 1.21 1050水平总回风上半圆拱锚喷0.00900 98711.1958.5614.13 0.1619 49.50 2450.25 396.7835.82 11总回风巷半圆拱砌碹0.00400 14511.1298.4592.70 0.0109 49.50 2450.25 26.6853 5.89 12风 硐半圆拱砌碹0.00400 6011.1298.4592.70 0.0045 49.50 2450.25 11.0422 5.89 13小 计1239.34 14局部阻力按15%计185.90115合 计hfi=hfi= pa 1425.241、通风摩擦阻力和局部阻力计算通风摩擦阻力计算公式如下：h=式中：h 通风摩擦阻力，Pa； 井巷摩擦阻力系数，N.S2/m4 L 井巷长度，m； P 井巷净断面周长，m； Q 通风井巷的风量，m3/s； S 井巷净断面面积，m2；通风局部阻力取同时期摩擦阻力的15。经计算，通风容易时期总阻力为1270.96Pa，通风困难时期总阻力为1425.24Pa。2、自然风压计算根据AQ1055规范3.3.2.1规定，进、出风井井口标高差在150m以上或进、出风井井口标高相间但井深在400m以上时应计算矿井自然风压。南江煤矿进、出风井标高差仅30余米，但+162m亚水平上山采区井深达630m，故按井深计算自然风压。由于矿井深度为630m，进风井平均温度180C，回风井平均温度220C，地面大气压力710Hg，采用下列公式计算自然风压：he=式中：He自然风压，Pa； H矿井开采深度，m； T1进风侧平均温度，K； T2回风侧平均温度，K； R矿井空气常数，干空气的常数为287J/（K）he=100.5446375Pa100.5Pa3、矿井通风总阻力容易时期：h静1= h阻1he=1270.96+（100.5）=1170.46Pa困难时期：h静2= h阻2he=1425.24100.5=1525.74Pa三、等积孔计算（一）矿井通风的总风阻 通风容易时期：R=0.3035N.S2/m8通风困难时期：R=0.6227N.S2/m8（二）矿井等积孔通风容易时期：A=1.19Q/=2.16 m2通风困难时期：A=1.19Q/=1.51m2经上述计算结果表明，该矿井在主要通风机服务年限范围内，通风容易时期为小阻力通风，通风难易程度为容易，困难时期为中阻力通风，通风难易程度为中等。矿井通风难易