煤矿矿井风量计算方法.docx

矿井风量计算方法 一、 总则 1.风量计算依据 （1）供给煤矿井下任何用风地点的新鲜风量，应依照本计算方法进行，并取其最大值，作为该用风地点的供风量。 （2）按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4m3。 （3）按用风地点的风流中瓦斯、二氧化碳、氢气和其它有害气体的浓度，风速以及温度等都必须符合煤矿安全规程及煤矿井工开采通风技术条件（AQ1028）中有关条文的规定要求，分别计算，取其最大值。 2.风量计算原则 无论矿井或采区的供风量，均按该地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，从而求出该地区的风量总和，再考虑一定的备用风量系数后，作为该地区的供风量。即“由里往外”的计算原则，由采掘工作面、硐室和其它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，既要确保安全生产的需要，又要符合经济合理的原则。 3.风量计算的基础资料 （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、硐室和其它用风地点的配置数量、工程设计、平面布置图和地质说明书。 （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。 （3）矿井瓦斯等级鉴定报告、生产矿井瓦斯地质资料及通风报表等资料。 （4）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、其它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。 （5）每个机电硐室的装机容量和运转的电动机总功率、爆破材料库的空间总容积、充电硐室中蓄电池机车同时充电的台数和吨数和煤矿用防爆型柴油动力装置机车功率和台数。 4.风量计算周期 （1）每年在通风能力核定时进行矿井风量计算。 （2）每月根据采掘计划进行矿井风量计算。 （3）当矿井地质条件和生产条件发生较大变化时，应按本计算方法重新进行计算。 5.其它要求 1.新建、改扩建矿井投产前的风量计算可根据实际情况参照本方法执行。 2.特殊地点和时段的供风量（如灾变处理、有害气体异常涌出地点、新技术应用等）由矿总工程师确定，但不得违反煤矿安全规程及煤矿井工开采通风技术条件（AQ1028）的规定，同时修改相应的作业规程。 3.进行矿井采区及工作面通风设计、编制采掘工作面作业规程等，风量计算参照本方法执行。 4.矿井在风量计算在符合本方法的同时，还应符合属地煤管部门的规定要求。 二、矿井需风量计算方法 1.采煤工作面需风量 采煤工作面的风量应按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、工作面气象条件、风速和人数、爆破后有害气体产生量（工作面有爆破作业的）等规定分别进行计算，取其最大值。 （1）按照瓦斯涌出量计算 按采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不超过0.8的要求，按式（1）计算 Qfi 125qgfi kgfi ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（1） 式中 Qfi–––第i个采煤工作面需要风量，单位为立方米每分钟（m3／min）； qgfi –––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（m3／min）。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。抽放矿井的瓦斯涌出量，应扣除瓦斯抽放量进行计算。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； kgfi –––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。 125–––按采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不超过0.8的换算系数。 新井设计、新采区等可参考表1取值。 表1 各种采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数 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 1.2～1.6 炮采工作面 1.4～2.0 （2）按照二氧化碳涌出量计算 按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不超过1.5的要求，按式（2）计算 Qfi 67qcci kcci ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（2） 式中 Qfi–––第i个采煤工作面需要风量，单位为立方米每分钟（m3／min）； qcci –––第i个采煤工作面二氧化碳的平均绝对涌出量，单位为立方米每分钟（m3／min）。 kcci –––第i个采煤工作面二氧化碳涌出不均衡的备用风量系数，它是该采煤工作面二氧化碳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，取日最大绝对二氧化碳涌出量与月平均日二氧化碳绝对涌出量的比值。 67–––按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不超过1.5的换算系数。 当采煤工作面有其它有害气体涌出时，也应按有害气体涌出量和不均匀系数，使其稀释到煤矿安全规程规定的最高允许浓度进行计算。 （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（3）计算 Qfi 60νSν kfhi kfli70 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（3） 式中 Qfi–––第i个采煤工作面需要风量，单位为立方米每分钟（m3／min）； ν–––采煤工作面适宜风速（见表2）； Sν–––采煤工作面平均断面积，为最大和最小控顶断面的平均值； kfhi–––采煤工作面采高风量系数（见表3）； kfli–––采煤工作面长度风量系数（见表4）； 70–––采煤工作面有效通风断面系数。 60–––单位换算产生的系数。 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 20 1.0 20～23 1.0～1.5 23～26 1.5～1.8 26～28 1.8～2.5 28～30 2.5～3.0 表3 采煤工作面采高风量系数 采煤工作面采高（m） 采煤工作面采高风量系数 2.0 1.0 2.0～2.5 1.1 2.5～5.0及放顶煤工作面 1.2 表4 采煤工作面长度风量系数 采煤工作面长度（m） 采煤工作面长度风量系数 250 1.5～1.7 （4）按使用炸药量计算 1）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25m3/min，按式（4）计算 Qfi 25Ai ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（4） 2）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10m3/min，按式（5）计算 Qfi 10Ai ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（5） 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（kg）。 （5）按工作人员数量计算 每人每分钟应供给4m3新鲜风量，按式（6）计算 Qfi 4Ni ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（6） 式中 Ni –––第i个采煤工作面同时工作的最多人数，人。 （6）按风速进行验算 按煤矿安全规程规定的最低和最高风速，按式（7）验算需风量 15Si≤Qfi≤ 240Si ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（7） 式中 Si –––第i个采煤工作面的平均有效断面面积，单位为平方米（m2）； （7）采煤工作面有串联通风时，应满足煤矿安全规程的要求，并按上述规定分别进行计算取其最大值。 （8）备用工作面需风量一般不得低于其采煤时需风量的 50，且满足稀释瓦斯、其它有害气体和风速等煤矿安全规程规定的要求。 （9）行驶防爆柴油车的采煤工作面还应按同时运行的最多车辆数增加巷道配风量，配风量应不小于4m3/minkW。 2.掘进工作面需风量 每个掘进工作面实际需要风量，应按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、工作人员、爆破后的有害气体产生量以及局部通风机的实际吸风量等规定分别进行计算，然后取其中最大值。 （1）按照瓦斯涌出量计算 按掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不超过0.8的要求，按式（8）计算 Qdi 125qgdi kgdi ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（8） 式中 Qdi–––第i个掘进工作面需要风量，单位为立方米每分钟（m3／min）； qgdi–––第i个掘进工作面回风流中瓦斯的平均绝对涌出量，单位为立方米每分钟（m3／min）。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，抽放矿井的瓦斯涌出量，应扣除瓦斯抽放量进行计算。生产矿井可按条件相似的掘进工作面进行计算； kgdi–––第i个掘进工作面瓦斯涌出不均衡的备用风量系数，它是该掘进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。通常，综掘工作面取kgdi＝1.5～2.0。炮掘工作面取kgdi＝1.8～2.5。当有其它有害气体时，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。 125–––按掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不超过0.8的换算系数。 （2）按照二氧化碳涌出量计算 按掘进工作面回风流中二氧化碳的浓度不超过1.5的要求，按式（9）计算 Qdi 67qhci khci ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（9） 式中 Qdi–––第i个掘进工作面需要风量，单位为立方米每分钟（m3／min）； qhci–––第i个掘进工作面二氧化碳的平均绝对涌出量，单位为立方米每分钟（m3／min）。 khci–––第i个掘进工作面二氧化碳涌出不均衡的备用风量系数，它是该掘进工作面二氧化碳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，取日最大绝对二氧化碳涌出量与月平均日二氧化碳绝对涌出量的比值。 67–––按掘进工作面回风流中二氧化碳的浓度不超过1.5的换算系数。 当掘进工作面有其它有害气体涌出时，也应按有害气体涌出量和不均匀系数，使其稀释到煤矿安全规程规定的最高允许浓度进行计算。 （3）按使用炸药量计算 1）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25m3/min，按式（10）计算 Qdi25Ai ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（10） 2）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10m3/min，按式（11）计算 Qdi 10Ai ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（11） 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（kg）。 （4）按工作人员数量计算 每人每分钟应供给4m3新鲜风量，按式（12）计算 Qdi4Ni ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（12） 式中 Ni –––第i个掘进工作面同时工作的最多人数，人。 （5）安装局部通风机巷道按岩巷、煤巷和半煤巷掘进计算需要风量 1）岩巷掘进按式（13）计算 Qdi QsIi＋9Si ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（13） 2）煤巷和半煤巷掘进按式（14）计算 Qdi QsIi＋15Si ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（14） 式中 Qs–––第i个掘进工作面局部通风机实际吸风量，单位为立方米每分钟（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 工作面之间的风速岩巷不小于0.15m/s、煤巷和半煤巷不小于 0.25m/s，以防止局部通风机吸入循环风和此段距离内风流停滞，造成瓦斯积聚； Ii–––第i个掘进工作面同时通风的局部通风机台数； Si–––第i个掘进工作面局部通风机至掘进工作面回风口之间巷道的净断面面积，单位为平方米（m2）。 （6）按风速进行验算 1）按煤矿安全规程规定的最低风速，分别按（15）、（16）验算最小风量 无瓦斯涌出的岩巷 Qdi ≥ 9Si ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（15） 有瓦斯涌出的岩巷、半煤岩巷和煤巷 Qdi ≥ 15Si ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（16） 2）按煤矿安全规程规定的最高风速，按式（17）验算最大风量 Qdi ≤ 240Si ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（17） 式中 Si–––第i个掘进工作面巷道的净断面积，单位为平方米（m2）。 （7）行驶防爆柴油车的掘进工作面巷道还应按同时运行的最多车辆数增加巷道配风量，配风量应不小于4m3/minkW。 3.硐室需风量 各个独立通风硐室的供风量，应根据不同类型的硐室分别进行计算。 （1）机电硐室 采区小型机电硐室，按经验值确定需风量可取60m3／min～80m3／min；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（18）计算风量。 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（18） 式中 Qri–––第i个机电硐室的需风量，单位为立方米每分钟（m3／min）； ∑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器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（kg／m3），一般取 ρ＝1.2； Cp–––空气的定压比热，一般可取Cp＝1.0006kJ／kgK； △t–––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 0.20～0.23 水泵房 0.01～0.03 变电所、绞车房 0.02～0.04 （2）爆破材料库 大型爆破材料库不得小于100m3／min，中小型爆破材料库不得小于60m3／min，且按库内空气每小时更换四次，按式（19）计算风量 Qri 4V/60 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（19） 式中 Qri–––第i个爆破材料库的需风量，单位为立方米每分钟（m3／min）； V–––库房容积，单位为立方米（m3）。 （3）充电硐室 按其回风流中氢气体积浓度不大于0.5, 按式（20）计算但供风量不得小于100m3／min Qri 200qri ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（20） 式中 Qri–––第i个充电硐室的需风量，单位为立方米每分钟（m3／min）； qri–––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（m3／min）。 （4） 其它硐室 绞车房等其它独立通风硐室的需风量可取 60m3／min～80m3／min，或按经验值选取。 4.其它用风巷道需风量 其它用风巷道的需风量，应根据瓦斯涌出量、风速和煤矿用防爆型柴油动力装置机车功率分别进行计算，采取其最大值。 （1）按照瓦斯涌出量计算 按其它用风巷道风流中瓦斯浓度不超过0.75，按式（21）计算 Qei 133qgei kgei ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（21） 式中 Qei–––第i个其它用风巷道需要风量，单位为立方米每分钟（m3／min）； qgei–––第i个其它用风巷道的平均瓦斯绝对涌出量，单位为立方米每分钟（m3／min）。 kgei–––第i个其它用风巷道瓦斯涌出不均衡的备用风量系数。一般可取1.2～1.3。 133–––其他用风巷道中风流瓦斯浓度不超过0.75所换算的常数。 （2）按风速验算 一般巷道风量按式（22）验算 Qei ≥ 600.15Sei ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（22） 式中 Sei–––第i个其它用风巷道净断面积，单位为平方米（m2）。 （3）按煤矿用防爆型柴油动力装置机车功率验算 煤矿用防爆型柴油动力装置机车行驶巷道的风量应当不小于 4m3/minkw，按（23）式验算 Qei 4Pi ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（23） 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.采区需风量 采区所需的总风量是采区内各用风地点需风量之和，并考虑适当的备用系数，按式（24）进行计算 Qp Qpfi＋Qpdi＋Qpri＋Qpei Kp ∙∙∙∙（24） 式中 Qp–––采区所需总风量，单位为立方米每分钟（m3／min）； Qpfi–––该采区内各采煤工作面和备用工作面所需风量之和，单位为立方米每分钟（m3／min）； Qpdi–––该采区内各掘进工作面所需风量之和，单位为立方米每分钟（m3／min）； Qpri–––该采区内各硐室所需风量之和，单位为立方米每分钟（m3／min）； Qpei–––该采区内其它用风巷道风量之和，单位为立方米每分钟（m3／min）； 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1.1～1.2。 6.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量系数，按式（25）进行计算 Qm Qmfi＋Qmdi＋Qmri＋Qmei Km ∙∙∙∙（25） 式中 Qm–––矿井所需总风量，单位为立方米每分钟（m3／min）； Qmfi–––各采煤工作面和备用工作面所需风量之和，单位为立方米每分钟（m3／min）； Qmdi–––各掘进工作面所需风量之和，单位为立方米每分钟（m3／min）； Qmri–––各硐室所需风量之和，单位为立方米每分钟（m3／min）； Qmei–––其它用风巷道风量之和，单位为立方米每分钟（m3／min）； Km–––矿井内部漏风和调风不均匀等因素的备用风量系数，通常可取1.15～1.25。 15