MTT 634—2019 煤矿矿井风量计算方法.pdf

中华人民共和国煤炭行业标准 MT /T6 3 42 0 1 9 代替MT/T6 3 41 9 9 6 煤矿矿井风量计算方法 C a l c u l a t i o nm e t h o do f c o a lm i n ea i rq u a n t i t y 2 0 1 8 - 1 2 - 2 9发布2 0 1 9 - 0 7 - 0 1实施 国家煤矿安全监察局发 布 目 次 1 范围1 2 规范性引用文件1 3 术语和定义1 4 总则1 5 矿井需风量的计算2 6 矿井有效风量的计算8 7 计算结果表述9 Ⅰ MT/T6 3 42 0 1 9 前 言 本标准是按照G B/T1 . 12 0 0 9 标准化工作导则 第一部分 标准的结构和编写 进行编写。 本标准对MT/T6 3 41 9 9 6 煤矿矿井风量计算方法 进行了修订, 并代替MT/T6 3 41 9 9 6标准。 本标准与MT/T6 3 41 9 9 6标准相比主要变化如下 增加了术语和定义 见3 . 2、3 . 3、3 . 4、3 . 5 ; 增加了“ 煤矿用防爆型柴油动力装置机车需风量” 见5 . 5 ; 增加了矿井有效风量、 矿井有效风量率、 矿井外部漏风量、 矿井外部漏风率的计算方法 见第6 章 ; 修订了采 煤 工 作 面 的 需 风 量 按 工 作 面 进 风 流 温 度 的 计 算 方 法 见5 . 1 . 3,1 9 9 6年 版 的 4 . 4 . 1 . 2 ; 修订了采煤工作面和掘进工作面的需风量按使用炸药量的计算方法 见5 . 1 . 4、5 . 2 . 3,1 9 9 6年 版的4 . 4 . 1 . 3、 4 . 4 . 2 . 2 ; 修订了按局部通风机实际吸风量计算掘进工作面需风量的计算方法和掘进工作面需风量按风 速验算的计算方法 见5 . 2 . 5、 5 . 2 . 6,1 9 9 6年版的4 . 4 . 2 . 4 ; 修订了采区需风量的计算方法 见5 . 6,1 9 9 6年版的4 . 4 . 5 修订了矿井总需风量的计算方法 见5 . 7,1 9 9 6年版的4 . 4 . 6 . 1 ; 对“ 总则” 第4章 等标准结构进行了必要的调整。 请注意本标准的某些内容可能涉及专利, 本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国煤炭工业协会科技发展部提出。 本标准由煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会通风技术及设备分会归口。 本标准主要起草单位 煤科集团沈阳研究院有限公司、 国家能源投资集团有限责任公司、 抚顺矿业 集团有限责任公司。 本标准主要起草人 梁运涛、 李东、 张光德、 贺明新、 杨波、 周勇、 姚尔义、 王刚、 张卫亮、 李国宏、 杨 发武。 本标准的历次版本为MT/T6 3 41 9 9 6。 Ⅱ MT/T6 3 42 0 1 9 煤矿矿井风量计算方法 1 范围 本标准规定了煤矿矿井风量计算方法的总则、 矿井需风量的计算、 矿井有效风量的计算和计算结果 表述。 本标准适用于煤矿的新井设计、 生产矿井的改扩建和新采区的作业规程的风量计算, 以及矿井通风 管理中的风量分配与调节。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件, 仅所注日期的版本适用于本 文件。凡是不注日期的引用文件, 其最新版本 包括所有的修改单 适用于本文件。 煤矿安全规程 2 0 1 6年版 。 3 术语和定义 本标准采用下列术语和定义。 3 . 1 需风量 r e q u i r e da i rq u a n t i t y 矿井生产过程中, 为供人员呼吸、 稀释和排出有害气体、 浮尘, 以创造良好气候条件所需要的 风量。 3 . 2 矿井有效风量 e f f e c t i v ea i rq u a n t i t y 送到采掘工作面、 硐室和其他用风地点的风量之总和。 3 . 3 矿井有效风量率 v e n t i l a t i o ne f f i c i e n c y; v o l u m e t r i ce f f i c i e n c y;e f f e c t i v e r a t eo fa i rq u a n t i t y 矿井有效风量占矿井总进风量的百分数。 3 . 4 矿井外部漏风量 s u r f a c e l e a k a g ea i rq u a n t i t y 主要通风机装置及其风井附近地表漏风的风量总和。 3 . 5 矿井外部漏风率 s u r f a c e l e a k a g e r a t e 矿井外部漏风量占通风机风量的百分数。 4 总则 4 . 1 风量计算依据 4 . 1 . 1 供给煤矿井下任何用风地点的新鲜风量, 应依照4 . 1 . 2、4 . 1 . 3进行计算, 并取其最大值, 作为该 用风地点的供风量。 4 . 1 . 2 按该用风地点同时工作的最多人数计算, 每人每分钟供给风量不得少于4m 3。 4 . 1 . 3 按该用风地点的风流中瓦斯、 二氧化碳、 氢气和其他有害气体的浓度、 风速及温度等都符合 煤 矿安全规程 的有关各项规定要求, 分别计算, 取其最大值。 1 MT/T6 3 42 0 1 9 4 . 2 风量计算原则 矿井或采区的供风量, 均按矿井或采区各个实际用风地点, 按照风量计算依据, 分别计算出各个用 风地点的实际最大需风量, 从而求出矿井或采区的风量总和, 再考虑一定的备用风量系数后, 作为矿井 或采区的供风量。即“ 由里往外” 的计算原则, 由采掘工作面、 硐室和其他用风地点计算出各个采区需风 量, 最后计算出全矿井总风量。 4 . 3 矿井风量计算的基础资料 4 . 3 . 1 新井设计、 生产矿井的改、 扩建和新水平延深时的采、 掘工作面、 硐室和其他用风地点的配置数 量、 工程设计、 平面布置图和地质说明书。 4 . 3 . 2 矿井和采、 掘工作面瓦斯涌出量预测资料。瓦斯涌出量可按煤层瓦斯含量预测资料、 瓦斯来源 和开采条件等因素进行计算; 或按矿井实际瓦斯涌出量和瓦斯梯度进行计算。当设计新井瓦斯资料不 足时, 也可参照邻近生产矿井的瓦斯资料进行计算。 4 . 3 . 3 采、 掘工作面和通风巷道风流温度预测资料。按矿井当地的气温、 地温、 井下机械设备等热源、 其他热源和岩石的热物理性能, 计算井下各通风巷道和采、 掘工作面的风流温度。 4 . 3 . 4 每个机电硐室的装机容量和运转的电动机总功率、 爆炸物品库的空间总容积、 充电硐室中蓄电 池机车同时充电的台数和吨数, 煤矿用防爆型柴油动力装置机车功率和台数。 5 矿井需风量的计算 5 . 1 采煤工作面需风量 5 . 1 . 1 采煤工作面的风量应按瓦斯涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气象条件、 风速和人 数等规定分别进行计算, 取其最大值。 5 . 1 . 2 按照瓦斯涌出量计算 根据 煤矿安全规程 规定, 按 采 煤 工 作 面 回 风 流 中 瓦 斯 的 浓 度 不 超 过1的 要 求, 按 式1 计算 Qf i1 0 0qg f ikg f i 1 式中 Qf i 第i个采煤工作面需要风量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; qg f i 第i个采煤工作面瓦斯的平均绝对涌出量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n 。可根据该采煤 工作面的煤层埋藏条件、 地质条件、 开采方法、 顶板管理、 瓦斯含量、 瓦斯来源等因素进行计 算。抽采矿井的瓦斯涌出量, 应扣除瓦斯抽采量进行计算; 生产矿井可按条件相似的工作面 推算或按实际涌出量计算; kg f i 第i个采煤工作面瓦斯涌出不均衡的备用风量系数, 它是该采煤工作面瓦斯绝对涌出 量的最大值与平均值之比。生产矿井应在工作面正常生产条件下, 连续观测1个月, 取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。新矿井设计可参考表1 选取。 表1 各种采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数 采煤工作面采煤方法采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数 综采工作面 1 . 21 . 6 炮采工作面 1 . 42 . 0 水采工作面 2 . 03 . 0 当采煤工作面有其他有害气体涌出时, 也应按有害气体涌出量和不均匀系数, 使其稀释到 煤 2 MT/T6 3 42 0 1 9 矿安全规程 规定的最高允许浓度进行计算。 5 . 1 . 3 按气象条件计算 根据采煤工作面空气温度选取适宜风速按式 2 计算 Qf i6 00 . 7viSv ikf h ikf l i 2 式中 vi 第i个采煤工作面风速, 按采煤工作面空气温度从表2中选取, 单位为米每秒 m/s ; Sv i 第i个采煤工作面平均有效断面积, 按最大和最小控顶有效断面的平均值计算, 单位 为平方米m 2 ; kf h i 第i个采煤工作面采高风量调整系数, 取值见表3; kf l i 第i个采煤工作面长度风量调整系数, 取值见表4; 0 . 7 采煤工作面有效通风断面系数。 表2 采煤工作面空气温度与风速对应表 采煤工作面温度 ℃ 采煤工作面风速 m/s 2 01 . 0 2 02 31 . 01 . 5 2 32 61 . 51 . 8 2 62 81 . 82 . 5 2 83 02 . 53 . 0 表3 采煤工作面采高风量调整系数 采煤工作面采高 m 采煤工作面采高风量调整系数 2 . 5及放顶煤工作面1 . 2 表4 采煤工作面长度风量调整系数 采煤工作面长度 m 采煤工作面长度风量调整系数 2 5 01 . 51 . 7 3 MT/T6 3 42 0 1 9 5 . 1 . 4 按使用炸药量计算 a 每千克一级煤矿许用炸药爆破后稀释炮烟所需的新鲜风量最小为2 5 m 3/ m i n, 按式3 计算 Qf i2 5Ai 3 b 每千克二、 三级煤矿许用炸药爆破后稀释炮烟所需的新鲜风量最小为1 0 m 3/ m i n, 按式 4 计算 Qf i1 0Ai 4 式中 Ai 第i个采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量, 单位为千克 k g 。 5 . 1 . 5 按工作人员数量计算 每人每分钟应供给4m 3 新鲜风量, 按式 5 计算 Qf i4Ni 5 式中 Ni 第i个采煤工作面同时工作的最多人数。 5 . 1 . 6 按风速进行验算 a 按最小风速用式6 验算 Qf i≥6 00 . 70 . 2 5lc b ihc f i 6 b 按最大风速7 验算 Qf i≤6 00 . 74lc s ihc f i 7 c 综合机械化采煤工作面, 在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后, 其最大风量用式 8 验算 Qf i≤6 00 . 75lc s ihc f i 8 式中 lc b i 第i个采煤工作面最大控顶距, 单位为米m ; hc f i 第i个采煤工作面实际采高, 单位为米m ; lc s i 第i个采煤工作面最小控顶距, 单位为米m ; 0 . 2 5 采煤工作面允许的最小风速, 单位为米每秒m/s ; 0 . 7 有效通风断面系数; 4 采煤工作面允许的最小风速, 单位为米每秒m/s ; 5 采煤工作面允许的最小风速, 单位为米每秒m/s 。 5 . 1 . 7 备用工作面需风量一般不得低于其采煤时需风量的5 0, 且满足稀释瓦斯、 其他有害气体 和风速等 煤矿安全规程 规定的要求。 5 . 2 掘进工作面需风量 5 . 2 . 1 煤巷、 半煤岩巷和岩巷掘进工作面的需风量, 应按5 . 2 . 5计算, 按5 . 2 . 6验算。 5 . 2 . 2 按瓦斯涌出量按式9 计算需风量 Qd i1 0 0qg d ikg d i 9 式中 Qd i 第i个掘进工作面的需风量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; qg d i 第i个掘进工作面回风流中的瓦斯的平均绝对瓦斯涌出量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n 。按该工作面煤层的地质条件、 瓦斯含量和掘进方法等因素进行计算, 抽采矿井 的瓦斯涌出量, 应扣除瓦斯抽采量。生产矿井可按条件相似的掘进工作面进行计算; kg d i 第i个掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数, 其含义和观测计算方法与采煤工 作面的瓦斯涌出不均匀的备用风量系数相似。通常, 综掘工作面取kg d i1 . 52 . 0。 4 MT/T6 3 42 0 1 9 炮掘工作面取kg d i1 . 82 . 5。 当有其他有害气体时, 应根据 煤矿安全 规程 规 定的允许浓度 按上式计算 的原则计算 所需 风量。 5 . 2 . 3 按使用炸药量计算 a 每千克一级煤矿许用炸药爆破后稀释炮烟所需的新鲜风量最小为2 5m 3/ m i n, 按式1 0 计算 Qd i2 5Ai 1 0 b 每千克二、 三级煤矿许用炸药爆破后稀释炮烟所需的新鲜风量最小为1 0 m 3/ m i n, 按式 1 1 计算 Qd i1 0Ai 1 1 式中 Ai 第i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量, 单位为千克 k g 。 5 . 2 . 4 按工作人员数量计算 每人每分钟应供给4m 3 新鲜风量, 按式 1 2 计算 Qd i4Ni 1 2 式中 Ni 第i个掘进工作面同时工作的最多人数。 5 . 2 . 5 取5 . 2 . 25 . 2 . 4结果的最大值来确定局部通风机的型号选型及台数, 考虑局部通风机安 装点至掘进工作面回风口之间巷道的最低风速要求, 按局部通风机的实际吸风量计算掘进工作面 的需风量 a 无瓦斯涌出的岩巷按式1 3 计算 Qd iQs iIi6 00 . 1 5Sf 1 3 b 有瓦斯涌出的岩巷、 半煤岩巷和煤巷按式1 4 计算 Qd iQs iIi6 00 . 2 5Sf 1 4 式中 Qs i 第i个掘进工作面单台局部通风机实际吸风量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; Ii 第i个掘进工作面同时通风的局部通风机台数; 0 . 1 5 无瓦斯涌出岩巷的允许最低风速, 单位为米每秒m/s ; 0 . 2 5 有瓦斯涌出的岩巷、 半煤岩巷和煤巷允许的最低风速, 单位为米每秒m/s ; Sf 掘进工作面局部通风机安装点至掘进工作面回风口之间巷道的最大净断面面积, 单 位为平方米m 2 。 5 . 2 . 6 掘进工作面风速验算 a 验算最小风量 无瓦斯涌出的岩巷按式 1 5 计算 Qs iIi≥6 00 . 1 5Si 1 5 有瓦斯涌出的岩巷、 半煤岩巷和煤巷按式 1 6 计算 Qs iIi≥6 00 . 2 5Si 1 6 b 按式1 7 验算最大风量 Qs iIi≤6 04Si 1 7 式中 Si 第i个掘进工作面巷道的净断面积,单位为平方米m 2 。 5 . 3 硐室需风量 5 . 3 . 1 各个独立通风硐室的需风量, 应根据不同类型的硐室分别计算。 5 MT/T6 3 42 0 1 9 5 . 3 . 2 机电硐室 应根据硐室内设备的降温要求进行配风, 应保证机电硐室温度不超过3 0 ℃。 小型机电硐室, 按经验值确定需风量或取6 0m 3/ m i n 8 0m 3/ m i n; 发热量大的机电硐室, 按硐室中 运行的机电设备发热量按式 1 8 计算风量 Qr i 3 6 0 0∑W θ ρCp6 0Δt 1 8 式中 Qr i 第i个机电硐室的需风量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; ∑W 机电硐室中运转的电动机 或变压器 总功率 按全年中最大值计算 , 单位为千瓦 kW ; θ 机电硐室的发热系数, 可根据实际考察由机电硐室内机械设备运转时的实际热量转 换为相当于电气设备容量作无用功的系数确定, 也可按表5选取; ρ 空气密度, 单位为千克每立方米 k g /m 3 , 一般取ρ1 . 2; Cp 空气的定压比热, 单位为千焦每千克开尔文一般取Cp1 . 0 0 0 6; Δt 机电硐室进、 回风流的温度差,K。 表5 机电硐室发热系数 θ 表 机电硐室名称发热系数 空气压缩机房 0 . 2 00 . 2 3 水泵房 0 . 0 10 . 0 3 变电所、 绞车房 0 . 0 20 . 0 4 5 . 3 . 3 爆炸物品库 按库内空气每小时更换4次用式1 9 计算 Qr i4V/6 0 1 9 式中 Qr i 第i个爆炸物品库的需风量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; V 库房容积, 单位为立方米m 3 。 大型爆炸物品库需风量不应小于1 0 0m 3/ m i n, 中小型爆炸物品库不应小于6 0m 3/ m i n。 5 . 3 . 4 充电硐室 以其回风流中氢气体积浓度不大于0 . 5按式2 0 计算 Qr i2 0 0qr i 2 0 式中 Qr i 第i个充电硐室的需风量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; qr i 第i个充电硐室在充电时产生的氢气量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n 。 但供风量不得小于1 0 0m 3/ m i n。 5 . 3 . 5 其他硐室 其他独立通风硐室的需风量可取6 0m 3/ m i n 8 0m 3/ m i n, 或按经验值选取。 5 . 4 其他用风巷道的需风量 5 . 4 . 1 其他用风巷道指矿井采掘工作面、 独立通风硐室之外, 应配备一定风量才能满足安全生产 需要的巷道, 一般设置有调节风量设施。其他用风巷道的需风量, 应根据瓦斯涌出量和风速分别 进行计算, 采用其最大值。 5 . 4 . 2 按瓦斯涌出量计算 a 采区内的其他用风巷道风量按式2 1 计算 Qe i1 0 0qg e ikg e i 2 1 6 MT/T6 3 42 0 1 9 b 采区外的其他用风巷道风量按式2 2 计算 Qe i1 3 3qg e ikg e i 2 2 式中 Qe i 第i个其他用风巷道需风量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; qg e i 第i个其他用风巷道的平均瓦斯绝对涌出量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; kg e i 第i个其他用风巷道瓦斯涌出不均匀的风量备用系数, 一般可取1 . 21 . 3。 5 . 4 . 3 按风速验算 a 一般巷道风量按式2 3 验算 Qe i≥6 00 . 1 5Se i 2 3 b 有瓦斯涌出的架线电机车行走的巷道风量按式2 4 验算 Qe i≥6 01 . 0Se i 2 4 c 无瓦斯涌出的架线电机车行走的巷道风量按式2 5 验算 Qe i≥6 00 . 5Se i 2 5 d 架线电机车行走的巷道最高风量按式2 6 验算 Qe i≤6 08Se i 2 6 式中 Se i 第i个其他用风巷道净断面积, 单位为平方米m 2 。 5 . 5 煤矿用防爆型柴油动力装置机车需风量 使用煤矿用防爆型柴油动力装置机车运输的矿井, 行驶车辆巷道的供风量还应当按同时运行 的最多车辆数增加巷道配风量, 配风量不小于4m 3/ m i nkW , 按式2 7 计算 Q j i 4 ∑Pi 2 7 式中 Pi 每台煤矿用防爆型柴油动力装置机车功率, 单位为千瓦kW 。 5 . 6 采区需风量 采区所需总风量是采区内各个用风地点需风量之和, 并考虑漏风和配风不均匀等的备用风量 系数, 按式 2 8 进行计算 Qp∑Qp f i∑Qp d i∑Qp r i∑Qp e i∑Q p j i kp 2 8 式中 Qp 采区需风量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; ∑Qp f i 该采 区 内 各 采 煤 工 作 面 和 备 用 工 作 面 需 风 量 之 和, 单 位 为 立 方 米 每 分 钟 m 3/ m i n ; ∑Qp d i 该采区内各掘进工作面需风量之和, 单位为立方米每分钟 m 3/ m i n ; ∑Qp r i 该采区内各硐室所需风量之和, 单位为立方米每分钟 m 3/ m i n ; ∑Qp e i 该采区内其他用风巷道所需风量之和, 单位为立方米每分钟 m 3/ m i n ; ∑Q p j i 该采区内煤矿用防爆型柴油动力装置机车需风量之和, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; kp 包括采区的漏风和配风不均匀等因素的备用风量系数。应从实测中统计求得, 一 般可取1 .11 . 2。 5 . 7 矿井总需风量 矿井所需总风量是矿井井下各个用风地点需风量之和, 并考虑漏风和配风不均匀等的备用风 7 MT/T6 3 42 0 1 9 量系数, 按式 2 9 进行计算 Qm∑Qm f i∑Qm d i∑Qm r i∑Qm e i∑Qm j ikm 2 9 式中 Qm 矿井总需风量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; ∑Qm f i 各采煤工作面和备用工作面需风量之和, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; ∑Qm d i 各掘进工作面需风量之和, 单位为立方米每分钟 m 3/ m i n ; ∑Qm r i 各硐室需风量之和, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; ∑Qm e i 其他用风巷道需风量之和, 单位为立方米每分钟 m 3/ m i n ; ∑Qm j i 煤矿用防爆型柴油动力装置机车需风量之和, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; km 矿井内部 漏 风 和 调 风 不 均 匀 等 因 素 的 备 用 风 量 系 数。抽 出 式 通 风 矿 井 一 般 取 1 . 1 51 . 2 0, 压入式通风矿井一般取1 . 2 51 . 3 0。 6 矿井有效风量的计算 6 . 1 矿井有效风量 按式 3 0 计算 Q y x ∑Qa f i∑Qa d i∑Qa r i∑Qa e i 3 0 式中 Q y x 矿井有效风量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; Qa f i 各采煤工作面和备用工作面实测风量之和, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; ∑Q a d i 各掘进工作面实测风量之和, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; ∑Q a r i 各硐室实测风量之和, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; ∑Q a e i 其他用风巷道实测风量之和, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n 。 6 . 2 矿井有效风量率 按式 3 1 计算 C Qy x ∑Qt i 1 0 0 3 1 式中 C 矿井有效风量率,; Qt i 第i台主要通风机的实测风量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n 。 6 . 3 矿井外部漏风量 按式 3 2 计算 Qw l ∑Qt i-∑Qh i 3 2 式中 Qw l 矿井外部漏风量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n ; Qh i 第i个回 或进 风井的实测风量, 单位为立方米每分钟m 3/ m i n 。 6 . 4 矿井外部漏风率 按式 3 3 计算 8 MT/T6 3 42 0 1 9 L Qw l ∑Qt i 1 0 0 3 3 式中 L 矿井外部漏风率,。 7 计算结果表述 矿井风量计算结果应编写计算报告。报告内容应包括提供的地质、 瓦斯、 地温、 井型、 开拓、 开 采等方面的资料; 按本标准规定的采煤工作面、 掘进工作面、 硐室、 其他用风地点、 采区与全矿的需 风量计算和选用的风量备用系数; 以及其他有关说明。 9 MT/T6 3 42 0 1 9