煤矿活鸡兔井通风系统能力核算.doc

第一章 矿井通风概况活鸡兔井采用平硐开拓方式，共有主采煤层4层：1-2煤、1-2上煤、2-2煤、5-1煤，现开采一水平（平硐），采掘工作面全部在1-2煤和1-2上煤，5-2煤尚未开拓。矿井为低瓦斯矿井，煤尘具有强爆炸性。矿井工作面巷道布置方式采用大巷条带式、盘区式。1、通风方式、方法矿井通风方式为混合式，通风方法为压入式。2、进、回风井数量及风量矿井共有1个进风井（进风立井）、3个回风井（回风立井、回风斜井和乏风立井）。进风立井进风15472m3/min，总回风14947 m3/min。3个回风井分别回风：回风立井9660m3/min；回风斜井1520m3/min；乏风立井3767m3/min。3、矿井瓦斯等级本矿区煤层埋藏浅，上覆基岩较薄，地表松散层覆盖，瓦斯释放容易，属低瓦斯矿井。根据2009年矿井瓦斯等级鉴定结果，活鸡兔井瓦斯相对涌出量为0.08m3/t，绝对涌出量为1.56m3/min；二氧化碳相对涌出量为0.19m3/t，绝对涌出量为3.69m3/min，为低瓦斯矿井。4、主通风机运行参数活鸡兔井进风立井安装两台同等能力的上海鼓风机厂生产的GAF33.5-15-1FB轴流式主要通风机，电机型号为YKK630-8，额定功率为560KW，额定电压10KV，叶片调节范围-65º+5º。现叶片运行角度为-8º，总进风量为15472m3/min，矿井全风压1156Pa，等积孔为9.03m2。现主要通风机风量还有可调的空间。5、分区通风情况活鸡兔井各采掘面均实现了独立通风，现主采煤层在1-2煤和1-2上煤。活鸡兔井目前主要用风地点有：2个综采工作面（12上309综采面和12309综采面），1个备用综采工作面（12上310备用综采工作面），6个掘进工作面（12上309运顺2、12上309运顺2、12311回顺、12312运顺、12311回顺、12312运顺），硐室5个（1-2煤中央变电所、1-2煤主皮带变电所、三盘区变电所、2-2煤变电所、12煤集中辅运巷18联巷变电所），其它巷道7条（1-2煤集中皮带巷、1-2煤集中辅运巷、三盘区辅运巷、三盘区皮带巷、2-2煤主皮带巷、副一平硐、副二平硐）。 第二章 矿井需要风量计算活鸡兔井主要用风地点有：2个综采工作面（12上309综采面和12309综采面），1个备用综采工作面（12上310备用综采工作面），6个掘进工作面（12上309运顺2、12上309运顺2、12311回顺、12312运顺、12311回顺、12312运顺），硐室5个（1-2煤中央变电所、1-2煤主皮带变电所、三盘区变电所、2-2煤变电所、12煤集中辅运巷18联巷变电所），其它巷道7条（1-2煤集中皮带巷、1-2煤集中辅运巷、三盘区辅运巷、三盘区皮带巷、2-2煤主皮带巷、副一平硐、副二平硐），均为独立通风。一、矿井需要风量计算生产矿井需要风量按各采煤、备用采煤、掘进工作面、硐室及其它巷道等用风地点分别进行计算，全矿井实际需要风量按下式计算：式中： Q矿全矿井实际需要风量，m3/min；Q采采煤工作面实际需要风量之和，m3/min；Q掘掘进工作面实际需要风量之和，m3/min；Q硐硐室实际需要风量之和，m3/min；Q备备采工作面实际需要风量之和，m3/min；Q胶轮车井下采用胶轮车运输的矿井，尾气排放稀释需要的风量，m3/min；Q其它其它通风巷道实际需要风量之和，m3/min；K矿通矿井通风系数，活鸡兔井为压入式通风，取1.25。二、采煤工作面需要风量计算活鸡兔井有2个综采工作面，分别为：12上309综采面、12309综采面。由于该矿为低瓦斯矿井，回采工作面实际需要风量，按气象条件、工作面温度、风速和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值。（1）12上309综采面需要风量计算 低瓦斯矿井采煤工作面按气象条件确定需要风量式中: Q采采煤工作面需要风量，m3/min；Q基本不同采煤方式工作面所需的基本风量，m3/min；Q基本=工作面控顶距×工作面实际采高×70%×适宜风速（不小于1m/s）；Q基本=（5.343+4.478）/2×3.0×0.7×1.0×60=619（m3/min）K采高回采工作面采高调整系数，采高3.0m，K采高取1.2；K采面长回采工作面长度调整系数，采面长340m，K采面长取1.4；K温回采工作面温度调整系数，实测工作面温度16.8，小于20，风速取1.0m/s，K温取1.0。所以： Q采1Q基本×K采高×K采面长×K温=619×1.2×1.4×1.0=1040（m3/min） 按回采工作面回风流中瓦斯的浓度不超过1的要求计算：Q采2式中：Q采2回采工作面实际需要风量，m3/min；q采回采工作面回风巷风流中瓦斯的平均绝对涌出量，m3/min；KCH4采面瓦斯涌出不均衡通风系数。（正常生产条件下，连续观测1个月，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值，低瓦斯取1.2）。 Q采2=100×0.69×1.2=83m3/min 按回采工作面回风流中或二氧化碳的浓度不超过1.5的要求计算：Q采3=67×q采×kco2式中：Q采3回采工作面实际需要风量，m3/min；q采回采工作面回风巷风流中二氧化碳的平均绝对涌出量，m3/min；KCH4采面二氧化碳涌出不均衡通风系数。（正常生产条件下，连续观测1个月，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值，低瓦斯取1.2）。 Q采3=67×1.11×1.2=89m3/min 按回采工作面同时作业人数计算需要风量每人供风4m3/min， Q采4N （m3/min）式中： N工作面最多人数，人；按40人计算（加检查及其它人员）；所以： Q采4=4×N4×40160（m3/min） 按风速进行验算采面风速：60×0.25×S大Q采60×4.0×S小S大工作面最大有效断面积，11.22m2。S小工作面最小有效断面积，9.4m2。其中：60×0.25×S大=15×11.22=168（m3/min）60×4×S小=240×9.4=2257（m3/min）即： 168m3/minQ采2257m3/min经过上述计算，Q采1、Q采2、Q采3 、Q采4均符合风速要求，取其最大值为综采工作面的实际需风量，即Q12上309综采面=1040m3/min。（2）12309综采面需要风量计算 低瓦斯矿井采煤工作面按气象条件确定需要风量式中: Q采采煤工作面需要风量，m3/min；Q基本不同采煤方式工作面所需的基本风量，m3/min；Q基本=工作面控顶距×工作面实际采高×70%×适宜风速（不小于1m/s）；Q基本=（5.818+4.953）/2×4.2×0.7×1.0×60=950（m3/min）K采高回采工作面采高调整系数，采高4.2m，K采高取1.2；K采面长回采工作面长度调整系数，采面长310.3m，K采面长取1.3；K温回采工作面温度调整系数，实测工作面温度16.8，小于20，风速取1.0m/s，K温取1.0。所以： Q采1Q基本×K采高×K采面长×K温=950×1.2×1.3×1.0=1482（m3/min） 按回采工作面回风流中瓦斯的浓度不超过1的要求计算：Q采2式中：Q采2回采工作面实际需要风量，m3/min；q采回采工作面回风巷风流中瓦斯的平均绝对涌出量，m3/min；KCH4采面瓦斯涌出不均衡通风系数。（正常生产条件下，连续观测1个月，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值，低瓦斯取1.2）。 Q采2=100×0.69×1.2=83m3/min 按回采工作面回风流中或二氧化碳的浓度不超过1.5的要求计算：Q采3=67×q采×kco2式中：Q采3回采工作面实际需要风量，m3/min；q采回采工作面回风巷风流中二氧化碳的平均绝对涌出量，m3/min；KCH4采面二氧化碳涌出不均衡通风系数。（正常生产条件下，连续观测1个月，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值，低瓦斯取1.2）。 Q采3=67×1.11×1.2=89m3/min 按回采工作面同时作业人数计算需要风量每人供风4m3/min， Q采4N （m3/min）式中： N工作面最多人数，人；按40人计算（加检查及其它人员）；所以： Q采4=4×N4×40160（m3/min） 按风速进行验算采面风速：60×0.25×S大Q采60×4.0×S小S大工作面最大有效断面积，17.1m2。S小工作面最小有效断面积，14.56m2。其中：60×0.25×S大=15×17.1=168（m3/min）60×4×S小=240×14.56=2257（m3/min）即： 257m3/minQ采3495m3/min经过上述计算，Q采1、Q采2、Q采3、Q采4均符合风速要求，取其最大值为综采工作面的实际需风量，即Q12309综采面=1482m3/min。（3）采煤工作面需要风量计算结果该矿共安排2个综采面（12上309综采面和12309综采面），所以，综采面需要风量之和Q采为：Q采=Q12上309综采面+Q12309综采面=1040+1482=2522（m3/min）三、备用采煤工作面需要风量计算活鸡兔井有1个备用综采工作面，即：12上310备用综采工作面。备用工作面也应满足瓦斯、二氧化碳、气温等规定计算的风量，且至少不低于采煤工作面的50%。12上310备用综采面需风量计算公式为：Q备1/2×Q采由于12上310备用综采面采煤方式及通风参数与12309综采面相同，而12309综采工作面需风量为1482m3/min。故：12上310备用综采面需风量Q备按下式计算：Q备=0.5×1040=520（m3/min）该矿有1个备用采煤工作面，所以备用采煤工作面实际需要风量之和：即： Q备=Q备=520m3/min四、掘进工作面需要风量计算活鸡兔井有6个掘进工作面，分别是：12上309运顺2、12上309运顺2连采掘进面，12311回顺、12312运顺连采掘进面，12311回顺、12312运顺连采掘进面。每个掘进工作面需要风量，按瓦斯、二氧化碳涌出量及工作面气温、风速、人数以及局部通风机的实际吸风量等分别进行计算，取其中最大值作为掘进工作面的需风量。（1）12上309运顺2、12上309运顺2连采掘进面需风量计算12上309运顺2、12上309运顺2均为煤巷掘进工作面。 按照瓦斯涌出量计算Q采1=100×q掘×k掘通即： Q掘100×q掘×K掘通100×0.13×1.216（m3/min）式中： Q掘单个掘进工作面需要风量，m3/minq掘掘进工作面回风流中瓦斯的平均绝对涌出量，经计算q掘0.13m3/min；K掘通瓦斯涌出不均匀系数（正常生产条件下，连续观测1个月，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值），K掘通1.2。 按照二氧化碳涌出量计算Q采2=67×q掘×k掘通即： Q掘100×q掘×K掘通67×0.4×1.223（m3/min）式中： Q掘单个掘进工作面需要风量，m3/mi .nq掘掘进工作面回风流中二氧化碳的平均绝对涌出量，经计算q掘0.4m3/min；K掘通二氧化碳涌出不均匀系数（正常生产条件下，连续观测1个月，日最大绝对二氧化碳涌出量与月平均日二氧化碳绝对涌出量的比值），K掘通1.2。 按局部通风机实际吸风量计算需要风量其中：Q扇局部通风机实际吸风量，m3/min。安设局部通风机的巷道中的风量，除了满足局部通风机的吸风量外，还应保证局部通风机吸入口至掘进工作面回风流之间的风速岩巷不小于0.15m/s，煤巷和半煤岩巷不小于0.25m/s。12上309运顺2、12上309运顺2均为煤巷掘进，取0.25m/s。这两个连采掘进面均采用型号为DBKJ6/2×18.5局部通风机供风，吸风量为360m3/min；供给12上309运顺2、12上309运顺2两个掘进面的风机安装在同一地点。Si掘进巷道断面积，m2。Si=17.3m2（供给12上309运顺2、12上309运顺2两个掘进面的风机安装在同一地点，掘进巷道断面相同）；Ii掘进工作面同时通风的局部通风机台数，根据上面的分析取2台。因此： Q掘3=360×2+60×0.25×17.3=720+260=980（m3/min） 按掘进工作面同时作业人数计算需要风量Q掘4×N m3/min其中：N掘进工作面最多人数，30人。即： Q掘=4×N=4×30=120（m3/min）按照工作面同时作业人数计算，它们需要风量Q掘4：Q掘4=120m3/min 按风速进行验算煤巷掘进最低风量：Q掘>60×0.25×S掘，（m3/min）；煤巷掘进最高风量：Q掘<60×4.0×S掘，（m3/min）；即：60×0.25×S掘Q掘60×4.0×S掘（m3/min）其中：S掘进工作面断面积，S=17.5m2故：60×0.25×17.3Q掘60×4.0×17.3即：260（m3/min）Q掘4152（m3/min）因此，综合分析取其最大值为21上310运顺、21上311运顺等2个掘进工作面实际需风量之和：即： Q12上309运顺2+12上309运顺2=980（m3/min）（2）12311回顺、12312运顺连采掘进面需要风量计算12311回顺、12312运顺连采掘进面均为煤巷掘进。 按照瓦斯涌出量计算Q采1=100×q掘×k掘通即： Q掘100×q掘×K掘通100×0.11×1.213（m3/min）式中： Q掘单个掘进工作面需要风量，m3/minq掘掘进工作面回风流中瓦斯的平均绝对涌出量，经计算q掘0.13m3/min；K掘通瓦斯涌出不均匀系数（正常生产条件下，连续观测1个月，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值），K掘通1.2。 按照二氧化碳涌出量计算Q采2=67×q掘×k掘通即： Q掘100×q掘×K掘通67×0.32×1.226（m3/min）式中： Q掘单个掘进工作面需要风量，m3/minq掘掘进工作面回风流中二氧化碳的平均绝对涌出量，经计算q掘0.32m3/min；K掘通二氧化碳涌出不均匀系数（正常生产条件下，连续观测1个月，日最大绝对二氧化碳涌出量与月平均日二氧化碳绝对涌出量的比值），K掘通1.2。 按局部通风机实际吸风量计算需要风量其中：Q扇局部通风机实际吸风量，m3/min。安设局部通风机的巷道中的风量，除了满足局部通风机的吸风量外，还应保证局部通风机吸入口至掘进工作面回风流之间的风速岩巷不小于0.15m/s，煤巷和半煤岩巷不小于0.25m/s。12311回顺、12312运顺均为煤巷掘进，取0.25m/s。这两个连采掘进面均采用型号为DBKJ6/2×18.5局部通风机供风，吸风量为360m3/min；供给12311回顺、12312运顺两个掘进面的风机安装在同一地点。Si掘进巷道断面积，m2。Si=20.9m2（供给12上309运顺2、12上309运顺2两个掘进面的风机安装在同一地点，掘进巷道断面相同）；Ii掘进工作面同时通风的局部通风机台数，根据上面的分析取2台。因此： Q掘3=360×2+60×0.25×20.9=720+314=1034（m3/min） 按掘进工作面同时作业人数计算需要风量Q掘4×N m3/min其中：N掘进工作面最多人数，30人。即： Q掘=4×N=4×30=120（m3/min）按照工作面同时作业人数计算，它们需要风量Q掘4：Q掘4=120m3/min 按风速进行验算煤巷掘进最低风量：Q掘>60×0.25×S掘，（m3/min）；煤巷掘进最高风量：Q掘<60×4.0×S掘，（m3/min）；即：60×0.25×S掘Q掘60×4.0×S掘（m3/min）其中：S掘进工作面断面积，S=20.9m2故：60×0.25×20.9Q掘60×4.0×20.9即：314（m3/min）Q掘5016（m3/min）因此，综合分析取其最大值为12311回顺、12312运顺2个掘进工作面实际需风量之和：即： Q12312运顺+12312回顺=1034（m3/min）（3）12311回顺、12312运顺掘面需要风量计算该掘进工作面与12311回顺、12312互为反掘，巷道断面相同所以，12311回顺、12312运顺掘面需要风量为： Q12312运顺+12312回顺= Q12312运顺+12312回顺=1034（m3/min）（4）掘进工作面需要风量计算结果该矿有6个掘进面（12上309运顺2、12上309运顺2、12311回顺、12312运顺、12311回顺、12312运顺），所以掘进工作面实际需要风量之和：Q掘=1034×2+980=3048（m3/min）五、硐室需要风量计算活鸡兔井现井下独立通风硐室5个（1-2煤中央变电所、1-2煤主皮带变电所、三盘区变电所、2-2煤变电所、1-2煤延伸大巷变电所）。井下硐室需要风量，应按矿井各个独立通风硐室实际需要风量的总和来计算，如下式：式中： Q硐所有独立通风硐室需要风量总和，m3/min；Q硐1、Q硐2、Q硐3、Q硐n不同独立供风硐室需要风量，m3/min。其中：Q硐1、Q硐2、Q硐3、Q硐4、Q硐51-2煤三盘区变电所、1-2煤延伸大巷变电所需风量，取80m3/min；所以，该矿5个硐室需要风量之和Q硐室计算如下：Q硐5×80400（m3/min）六、其它巷道实际需要风量计算其它用风巷道7条，分别为：1-2煤集中皮带巷、1-2煤集中辅运巷、2-2煤一号副平硐、2-2煤二号副平硐、2-2煤皮带大巷、三盘区皮带巷、三盘区皮带巷。其它用风巷道实际需要风量，应按矿井各个其它巷道用风量的总和计算，如下式：式中： Q其它所有独立通风巷道需要风量总和，m3/min；Q其它1、Q其它2、Q其它3、Q其它n不同独立通风巷道需要风量，m3/min。因无瓦斯按风速满足规程要求，每条巷道需风量为：皮带巷：Q巷>60×0.25×S巷人行巷：Q巷>60×0.15×S巷式中： S巷独立通风巷道的断面积。所以：Q其它=(60×0.15×18.3)×3+(60×0.25×18.3)×4=494+1098=1592（m3/min）七、井下胶轮车需要风量计算根据“中国神华神东煤炭分公司文件（神东【2006】226号）”，神东煤炭分公司“一通三防”管理实施细则第57条（煤矿通风能力核定办法）规定：普通胶轮车配风标准为20m3/min，特种胶轮车配风标准为60m3/min。本次核定每台胶轮车配风按40m3/min计。交接班时，井下使用的胶轮车台数最多为82台。胶轮车需要风量计算结果为：Q胶轮车40×82=2720（m3/min）八、矿井总需风量的计算结果通过上面的计算与分析，矿井总需风量为：Q矿井（Q采+Q掘+Q硐+Q备+Q胶轮车+Q其它）×K矿通=（2522+3048+400+520+2720+1592）×1.25=13503（m3/min）因此，矿井总需要风量为：13503m3/min。第二节 矿井通风能力计算大柳塔煤矿活鸡兔井当前总进风量为15472m3/min。根据上述矿井需风量计算可知：矿井可安排2个综采工作面（分别布置在1-2上煤、1-2煤），1个备用工作面，6个掘进工作面。总进风量能够满足上述采掘工作面用风地点安全、合理生产的要求。由于活井年产量大于30万t。根据煤矿生产能力核定标准第三十条，采用由里向外核算法。 采煤工作面能力计算式中： P采i第i个回采工作面正常生产条件下的年产量，万t；l采综采工作面长度，340m、310.3m；h采综采工作面平均采高，3.0m、4.2m；r采煤的容重（原煤视密度），1.29t/m3；b采工作面日推进度，12.3m、15.3m；n采年工作日数，330d；N采正规循环作业系数，85；c采回采工作面回采率，95；a采回采工作面个数，1个。所以： P采1l采1×h采1×r采1×b采1×n采1×N采1×c采1×a采1340×3.0×1.29×12.2×330×0.85×0.95×1427.8（万t/a）P采2l采2×h采2×r采2×b采2×n采2×N采2×c采2×a采2310.3×4.2×1.29×13.8×330×0.85×0.95×1618.2（万t/a） 连采工作面能力计算式中： P掘j第j个掘进工作面正常条件下年进尺，换算成原煤产量，万t；r掘连采工作面煤的容重（原煤视密度），1.29t/m3；S掘连采巷道断面积，20.9m2；L掘正常生产年总进尺换算为日进尺，55m；n掘年工作日数，330d；a掘连采工作面个数，（1-2煤两个掘进工作面）。所以： P掘3r掘j×S掘j×L掘j×n掘j ×a掘j 1.29×20.9×55×330×3136.6（万t/a） 生产能力计算式中： A矿井通风能力，万t/a。A采i第i个回采工作面正常生产条件下的年产量，为427.8+618.2=1046万t/a（2个综采面）。A掘j第j个掘进工作面正常掘进条件下的年进尺换算成煤的产量，为取136.6万t/a（3个连掘进工作面合计产量）。m1回采工作面的数量，2个。m2连采工作面的数量，3个。故： (万ta)=1046+136.6=1182.6（万ta）根据由里向外核算法计算矿井通风能力为1182.6万t/a。