榆树泉矿通风设计新版.doc

榆树泉煤矿矿井通风设计二OO九年八月目 录一、 矿井生产概况二、 矿井通风系统三、 采掘工作面及硐室风量计算四、 矿井通风能力核定五、 矿井风压、风阻、等积孔计算六、 矿井通风设备及反风七、 矿井供热风系统设计八、 矿井通风电费的计算九、通风系统的合理性、可靠性及抗灾能力分析一、矿井生产概况榆树泉煤矿原设计井型为9万吨/年，由于原设计采煤方法（悬移支架放顶煤采煤法）不适合我矿煤层的赋存条件,再因 9万吨/年井型已不能适应煤矿发展的需要,为此公司在2008年已上报90万吨矿井技改,在矿井技改的同时首先将东翼+1756+1771米水平剩余35万吨煤量采用综合机械化采煤方法进行布置回采，后期西翼+1720+1756水平90万吨工作面采用综合机械化采煤方法进行布置回采。矿井原来的通风设计已不能满足通风的需要，所以对矿井的通风系统及通风风量重新进行调整,按调整情况重新编制该设计。矿井现有工作面全部布置在下10煤层，回采工作面1个（东翼综采工作面），备用回采工作面1个（西翼+1720+1756水平90万吨备用工作面），掘进工作面4个（+1756水平西翼回风顺槽综掘面、+1720水平西翼运输顺槽综掘面、副斜井延深炮掘面、+1720水平东翼炮掘面）。矿井采用的采煤方法是综合机械化后退式一次采全高采煤法，掘进方式是综掘机和炮掘两种方式前进式掘进。二、矿井通风系统 矿井采用中央分列式通风方式，主扇工作方法为抽出式负压通风，回采工作面布置U型负压通风，掘进工作面局扇压入式通风。主斜井和副斜井是矿井进风井、+1756水平东翼大巷和+1760水平运输巷作为东翼综采面的进风巷、+1756水平西大巷作为西翼+1756水平回风顺槽综掘面和+1720水平运输顺槽综掘面的进风巷，东翼+1771水平回风巷道和+1774水平巷道作为东翼综采面的回风巷，西翼+1771水平回风巷作为西翼+1756水平回风顺槽综掘面和+1720水平运输顺槽综掘面的回风巷。风井作为矿井回风井，位于主斜井以南300米处。新鲜风流由主，副斜井进入、经+1756水平车场由东西两翼运输大巷东、西采区配风。(一)东采区：新鲜风流：+1756水平东翼运输大巷一部分风流+1756水平轨道运输巷采区上山+1760水平皮带运输巷进入综采工作面。还一部分风流直接采区上山+1760水平皮带运输巷进入综采工作面。乏风流：综采工作面+1771水平回风巷和+1774水平回风巷+1771水平东翼回风巷总回风上山风井主扇风机地面。(二)西采区：1、+1720水平运输顺槽综掘面：新鲜风流：+1756水平西翼进风大巷局扇风筒+1720水平西翼运输顺槽掘进工作面。乏风流：工作面+1720水平运输顺槽掘进巷+1720-1756水平伪斜上山1756水平西翼回风巷1756-1771水平回风上山+1771水平西翼回风巷总回风上山风井主扇风机地面。2、+1756水平回风顺槽综掘面：新鲜风流：+1756水平西翼进风大巷局扇风筒+1756水平回风顺槽掘进工作面。乏风流：工作面+1756水平回风顺槽掘进巷+1756水平西翼回风巷1756-1771水平回风上山+1771水平西翼回风巷总回风上山风井主扇风机地面。3、副斜井延深炮掘面新鲜风流：副斜井局扇风筒副斜井延深掘进工作面。乏风流：工作面副斜井+1756水平交叉巷东翼+1756水平轨道巷1756-1760水平上山1760-+1771水平综采面上山+1771水平东翼回风巷总回风上山风井主扇风机地面。4、+1720水平东翼炮掘面新鲜风流：西翼转载巷局扇风筒+1720水平东翼掘进工作面。乏风流：工作面+1720水平东翼掘进巷+1720-1756水平伪斜上山1756水平西翼回风巷1756-1771水平回风上山+1771水平西翼回风巷总回风上山风井主扇风机地面。全矿井通风网络为并联式，分区通风结构，各用风地点均为独立通风，采煤工作面为U型负压通风方式，掘进面为局扇压入式通风方式。三、矿井风量、风压计算（一）矿井风量计算及分配1、按井下同时工作最多人数计算： Q=4N=4*80=320 m3/min2、按采煤、掘进、独立通风硐室及其它用风点实际需风量： 1）采煤工作面所需风量 矿井属于低瓦斯矿井所以用低瓦斯矿井风量计算公式来计算风量A、东翼综采工作面风量Q采1、低瓦斯矿井的采煤工作面按气象条件或瓦斯涌出量确定需要风量，其计算公式为：Q采Q基本×K采高×K采面长×K温式中：Q采采煤工作面需要风量，m³/minQ基本不同采煤方式工作面所需的基本风量，m³/minQ基本工作面最大控顶距×工作面实际采高×70（工作面有效断面）×适宜风速K采高回采工作面采高调整系数1.5。K采面长回采工作面长度调整系数0.8。K温回采工作面温度调整系数0.9。Q采=4.45×3.8×0.7×1×1.5×0.8×0.9×60=767m3/min2、按瓦斯或二氧化碳的绝对涌出量计算:该工作面计划平均日产量为1794吨，根据矿井瓦斯鉴定结果，瓦斯、二氧化碳的相对涌出量分别为：0.96和1.92m3/t。QCH4QCH4×T日产/1440 0.96×1794/1440 =1.196 m3/minQCO2QCO2×T日产/14401.92×1794/1440=2.392 m3/min所以，该工作面的瓦斯和二氧化碳的绝对涌出量为：qCH4=1.196 m3/minQco2=2.392 m3/min则所需要风量为QCH4=100×q×K=100×1.196×1.45=173.42m3/minQCO2=100×q×K=100×2.392×1.45=346.84 m3/min式中，K工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，此工作面取1.453、按工作面温度选择适宜的风速进行计算Q采60×V采×S采 （m³/min）式中：V采工作面温度1518度时，采煤工作面合适风速为0.8 m/sS采采煤工作面的平均有效断面积，11.84 m²Q采60×0.8×11.84568.3m³/min4、按工作面工作最多人数计算每人供风4 m³/minQ采4N(m³/min)式中：N工作面最多人数Q4N=4×40=160 m³/min5、按风速进行验算：1）工作面风速验算工作面风量：Q=767 m³/min，工作面有效断面：S=11.84 m²工作面风速：V=Q/60*S=767/60*11.84=1m/s则：0.25 m/s1 m/s4 m/s 满足通风要求2）进风巷风速验算工作面风量：Q=767 m³/min，进风巷断面：S=12.9 m²进风巷风速：V=Q/60*S=767/60*12.9=0.99m/s则：0.25 m/s0.99 m/s4 m/s 满足通风要求3）回风巷风速验算工作面风量：Q= 767m³/min，回风巷断面：S=5.25 m²进风巷风速：V=Q/60*S=767/60*5.25=2.44m/s则：0.25 m/s2.44 m/s4 m/s 满足通风要求6、工作面确定选取风量为Q=767 m³/minB、西翼备用综采工作面风量Q备采Q备采=767/2=383.5 m³/min（备用工作面风量取生产工作面风量的一半）2）掘进工作面风量计算A、+1720水平西翼首采工作面运输顺槽掘进工作面风量1、按CH4，CO2涌出量计算Q CH4 =100×qCH4×k=100×0.33×1.6=52.8m3/minQ CO2 =100×qCO2×k=100×0.66×1.6=105.6m3/min式中：Q掘进工作面需要风量。qCH4为掘进工作面瓦斯绝对涌出量。qCO2工作面二氧化碳绝对涌出量。K为瓦斯涌出量不均衡系数1.6。2、按工作面最多人数计算Q人数=4N=4×30=120m3/min式中：Q为工作面风量，N为同时作业最多人数3、按局部通风机的实际风量计算QJI=QJJI×II=245×1=245 m3/min式中：QJJI工作面局部通风机的实际风量（实测）II掘进工作面同时通风的局部通风机台数，取，1台4、局部通风机、风筒规格选型按上述计算可得最大风量为245 m3/min，需要风量选取245 m3/min。选用FBDNO7.1/2×30KW风机能够满足安全生产的要求，800mm的阻燃风筒供风（FBDNO7.1×2×30KW局扇吸风量200-600m3/min）5、工作面风量验算（1）风速验算15×S净<Q掘<240×S净，得15 *13.5<245 m3/min<240×13.5202.5 m3/min <245 m3/min<3240 m3/min式中：S净为巷道净断面取13.5m2满足最低、最高风速要求（2）工作面选取风量定为245 m3/min。满足最低、最高风速要求B、+1756水平西翼回风顺槽掘进工作面风量1、按CH4，CO2涌出量计算Q CH4 =100×qCH4×k=100×0.33×1.6=52.8m3/minQ CO2 =100×qCO2×k=100×0.66×1.6=105.6m3/min式中：Q掘进工作面需要风量。qCH4为掘进工作面瓦斯绝对涌出量。qCO2工作面二氧化碳绝对涌出量。K为瓦斯涌出量不均衡系数1.6。2、按工作面最多人数计算Q人数=4N=4×30=120m3/min式中：Q为工作面风量，N为同时作业最多人数3、按局部通风机的实际风量计算QJI=QJJI×II=198×1=198 m3/min式中：QJJI工作面局部通风机的实际风量（实测）II掘进工作面同时通风的局部通风机台数，取，1台4、局部通风机、风筒规格选型按上述计算可得最大风量为198 m3/min，需要风量选取198 m3/min。选用FBDNO6×2×15KW风机能够满足安全生产的要求，800mm的阻燃风筒供风（FBDNO6×2×15KW局扇吸风量150-350m3/min）5、工作面风量验算（1）风速验算15×S净<Q掘<240×S净，得15 *10.5<198 m3/min<240×10.5157.5 m3/min <198 m3/min<2520 m3/min式中：S净为巷道净断面取10.5m2满足最低、最高风速要求（2）工作面选取风量定为198 m3/min。根据作业规程及实测数据，可得：C、+1720水平东翼炮掘面风量1、按CH4，CO2涌出量计算Q CH4 =100×qCH4×k=100×0.33×1.6=52.8m3/minQ CO2 =100×qCO2×k=100×0.66×1.6=105.6m3/min式中：Q掘进工作面需要风量。qCH4为掘进工作面瓦斯绝对涌出量。qCO2工作面二氧化碳绝对涌出量。K为瓦斯涌出量不均衡系数1.6（掘进面一般取1.62）。2、按炸药量计算QJI=25×AI=25×4.125=103.2 m3/minAI-掘进工作面一次爆破的最大炸药用量（4.125kg）3、按工作面最多人数计算Q人数=4N=4×15=60m3/min式中：Q为工作面风量，N为同时作业最多人数4、按局部通风机的实际风量计算QJI=QJJI×II=210×1=210 m3/min式中：QJJI工作面局部通风机的实际风量（实测）II掘进工作面同时通风的局部通风机台数，取，1台5、局部通风机、风筒规格选型按上述计算可得最大风量为210 m3/min，需要风量选取210 m3/min。选用YBTNO11KW风机能够满足安全生产的要求，600mm的阻燃风筒供风（YBTNO11KW局扇吸风量130-240m3/min）6、工作面风量验算1）风速验算15×S净<Q掘<240×S净，得15 *13.5<245 m3/min<240×13.5202.5 m3/min <210 m3/min<3240 m3/min式中：S净为巷道净断面取13.5m2满足最低、最高风速要求2）工作面选取风量定为210 m3/min。D、副斜井延深炮掘面风量1、按CH4，CO2涌出量计算Q CH4 =100×qCH4×k=100×0.33×1.6=52.8m3/minQ CO2 =100×qCO2×k=100×0.66×1.6=105.6m3/min式中：Q掘进工作面需要风量。qCH4为掘进工作面瓦斯绝对涌出量。qCO2工作面二氧化碳绝对涌出量。K为瓦斯涌出量不均衡系数1.6（掘进面一般取1.62）。2、按炸药量计算QJI=25×AI=25×5.25=131.25 m3/minAI-掘进工作面一次爆破的最大炸药用量（5.25kg）3、按工作面最多人数计算Q人数=4N=4×15=60m3/min式中：Q为工作面风量，N为同时作业最多人数4、按局部通风机的实际风量计算QJI=QJJI×II=220×1=220 m3/min式中：QJJI工作面局部通风机的实际风量（实测）II掘进工作面同时通风的局部通风机台数，取，1台5、局部通风机、风筒规格选型按上述计算可得最大风量为220 m3/min，需要风量选取220 m3/min。选用FBDNO6×2×15KW风机能够满足安全生产的要求，800mm的阻燃风筒供风（FBDNO6×2×15KW局扇吸风量150-350m3/min）6、工作面风量验算1）风速验算15×S净<Q掘<240×S净，得15 *12.28<220 m3/min<240×12.28184.2 m3/min <220 m3/min<2947.2 m3/min式中：S净为巷道净断面取12.28m2满足最低、最高风速要求2）工作面选取风量定为220 m3/min。上述计算东综采工作面： Q采=767 m3/min西备用综采工作面 Q备采=383.5 m³/min+1720W掘进面： Q综掘=245 m3/min+1756W掘进面： Q综掘=198 m3/min+1720E炮掘面 Q炮掘=210 m3/min副斜井延深炮掘面 Q炮掘=220 m3/min3）硐室及其它风量：根据矿井的实际需要及硐室，其它用风地点风量合计为：分配井下变电所(水泵房同一路线)风量Q硐室=180 m3/min东西两个联络上山风量和回风石门风量合计180m3/min4）矿井实际需风量：Q总=（Q采+Q掘+Q硐室+Q其它）*K（矿井风量备用系数） =（767+383.5+245+198+210+220+180+120）*1.2=2788.2 m3/min四、矿井通风能力核定：我矿于2009年10月对主扇进行了更换（FBCZ-8-NO21型对旋式轴流风机，风机功率为132*2kw，风量为48-107m3/s；负压为670-2600pa）。当风闸提至最高位置，转速为740转/分，叶片角度40°时，矿井总进风量为4800 m3/min，核定通风能力109万吨，满足了我矿达产91万吨/年的生产要求。P=Qt/q×K×104 =4800×300/1.1×1.2×104=109万吨式中： P-矿井通风能力（万吨）Q-矿井总进风量 ：4800m3/min；t-全年生产天数，300天；q-日产一吨煤所需风量取1.1 m3/t；k-矿井通风系数取1.2五、矿井风压、等积孔计算：一)矿井通风负压计算：1、根据我矿采面的布置，西翼综采工作面的进、回风路线比较长，通风阻力最大，东翼综采工作面进、回风路线短，通风阻力小。2、根据磨擦阻力公式：hfr=LPQ2/s3，Pa式：L、P、S分别是各井巷的长度（m），周边长（m），净断面积（m2）Q分配给各井巷的风量，m3/s井巷通风磨擦阻力系数，N.S2/m4矿井局部通风阻力系数取15%，经计算，矿井通风负压容易时期为693.68Pa，困难时期为1619.66 Pa（计算数据看附表5-1和5-2）二)矿井等积孔矿井总风量为4860 m3/min =81m3/s等积孔A=1.19Q/h- 式中：A等积孔， m2 Q矿井总风量， m3/s h矿井通风负压， Pa 矿井通风等积孔容易时期为3.66 m2，困难时期为2.39 m2三）通风难易程度评价矿井通风难易程度容易时期及困难时期均属容易。六、通风设备及反风1、概述：我矿现使用的主扇为（FBCZ-8-NO21型对旋式轴流风机，风机功率为132*2kw，风量为48-107m3/s；负压为670-2600pa）。当风闸提至最高位置，转速为740转/分，叶片角度40°时，矿井总进风量为4800 m3/min电动机型号YBFe355S2-8。2、反风系统反风方式利用扇风机反转，即调换电动机电源的两相按钮，改变扇风机动轮的旋转方向，使井下风流反向。反风系统及设施反风时，关闭+1771西翼回风石门反向风门和东，西各采区上山巷道反向风门，当改变电流方向，扇风机反转以达到矿井反风目的。2008年，在反风演习中，我矿反风时风量是正常风量的60%，符合安全规程要求。七、供热风系统设计：冬季气温较低，如不采取措施，造成井风井筒结冰，会对工人身体健康、提升工作和工业设施、装置造成危害，因而，遵照安全规程的有关规定，必须在进风井口安装预热设备，保持进风口以下空气温度经常在2摄氏度以上。矿井空气的预热方法：根据我矿的实际情况和自身特点，我矿选用的是空气加热器预热方法。此种方法是通过煤的燃烧，使用饱和蒸汽预热一部分空气，然后送入井下。我矿使用的是带风机的井筒内冷热空气混合式，将矿井总入风量的一部分（15%-40%）空气加热至60-70后用风机经由风道热风口送入井筒。矿井空气预热量的计算1、冷热风计算温度冷风计算温度，取-25热风温度的计算，502、热风量的确定MR=M。（t0-tc）/ （th-tc）(kg/s)式中 t0-冷热风混合后温度，取2 tc-冷风计算温度， th- 热风温度， M-矿井总进风质量流量，M=QPMR=4800*1.2*2-(-25)/50-(-25) =2073.6kg/s3、预热量的计算Q=1.005kg.Mr(t0-tc),KW式中 1.005-空气的定压比热 Kg-附加热损耗系数，取1.1Q=1.005*1.1*2073.6/2-(-25)=84.9KW八、矿井通风电费的计算 吨煤通风电费的计算1、主扇运转的耗电量If=(N1+N2)*365*24/(ecvH),KW.h/aN1=N2=132 KWe-主扇电动机的效率，取0.9c-传动效率，取0.95v-变压器的效率，取0.95H-电线的输电效率，取0.95If=300.3万度，一台正常运转，一台备用，所以If=300.3/2万度If=150.15万度。2、局扇运转的耗电量按2台15KW 和2台30KW局扇耗电量If=（2*15+2*30）*24*365=78.84万度3、吨煤耗电量IL= （If +IL）/T=（150.15+78.84）/90=2.544元（KW.h/t）式中T-矿井计划年产量4、吨煤通风电费E= IC.D=2.544*0.6=1.53(y/t)式中：D-每度电费用，y/KW.h九、矿井通风系统的合理性、可靠性和抗灾能力分析 我矿采用中央分列式通风方式，主扇采用抽出式负压通风，在沿倾斜方向上，出风井和进风井相隔一段距离；出风井的井底标高（+1756）与进风井的井底标高相同（+1756），+1756水平底大巷和配风巷作为矿井的主要进风巷，+1771水平大巷作为矿井的主要回风巷；风井位于采区煤柱底板上，主扇布置在出风井井口。这种布置方式，满足了一井提煤、一井上、下人及提升器材的需要，构成了我矿独立完整的通风系统，通风网路较为合理，全矿井的供风量满足矿井安全生产的需要，矿井的有效风量率常年稳定在90%左右，符合安全规程的要求。2台轴流式主扇，一台运转，一台备用。经2008年的反风演习结果可知，能够在10min中内改变全矿井的风流方向，反风率为60%。一旦发生局部火灾事故，具备较强的抗灾能力，矿井的反风设施+1771回风石门和各采区上山的反向风门已全部完善，并安排专人进行管理，制定并逐步完善了主扇管理制度和通风设施管理制度。我矿的生产布局是简单一采两掘，但是通风距离比较远,“一通三防”管理工作难度较大，为此，按照煤矿安全规程的有关规定，制定并完善了矿井风量计算配风标准及管理制度和测风管理制度，并根据采掘工作变动和计划产量，每月末对矿井和各工作地点进行风量测算，做出配风计划，经矿总工程师批准后，认真执行。 矿 通 风 能 力 核 定 表 表 11A序号项 目单 位 井 文 字 说 明 1通风现状主要技术特征矿井通风方式抽出式负压通风 矿井总进风量 Qm3min4800矿井总出风量m3min4860 矿井总有效风量m3min3780矿井上年实际平均月产量t 月10412矿井上年平均采吨煤实际需要风量（即配风系数）m3min矿井等积孔m23.66，2.96矿井瓦斯等级低矿井瓦斯相对涌出量m3t0.96矿井漏风系数0.94主扇详细型号（FBCD-8-NO21B/132*2kw电机型号及功率132*2kw矿井总进风量Qm3min4800平均日产吨煤需要风量q1m3t平均日产吨煤瓦斯涌出量 qt矿井通风系数 K1.22年核定通风能力万吨109