通风方式的确定及风量计算.doc

第二章 通风方式的确定及风量计算 第一节 通风方式的选择 根据阳煤政发[2005]254号文件，跃进煤矿五号井瓦斯相对涌出量为15.28m3／t.d，瓦斯绝对涌出量为21.19m3／min；CO2相对涌出量为1.78m3／t.d，CO2绝对涌出量为3.07m3／min。跃进煤矿二号井瓦斯相对涌出量为12.48m3／t.d，瓦斯绝对涌出量为2.66m3／min；CO2相对涌出量为0.75m3／t.d，CO2绝对涌出量为0.13m3／min。按照山西省及阳泉市的批复，矿井为高瓦斯矿井。设计按照最大值考虑。 随着井田煤层的开采，开采深度之增加，开采面积的增大，开采规模的增大，矿井瓦斯含量会逐渐增加，有可能出现瓦斯局部富集现象，因此在建设和生产中应加强对瓦斯的防治工作。 根据山西省煤炭工业局综合测试中心2003年10月14日提供测试结果，15号煤层煤尘有爆炸危险性和自燃发火危险性，自燃等级为I级，为容易自燃煤层。 据生产矿井调查，该矿区地温无异常现象。 一、通风方式和通风系统的选择 1、通风方式根据开拓部署，矿井采用副、主斜井进风，回风斜井回风的中央并列通风方式。主扇的工作方式采用抽出式。 2、通风系统 地面新鲜风流→副（主）斜井→井底车场→皮带、轨道大巷→南北皮带、轨道大巷→工作面运输顺槽→15号煤层综放工作面→工作面回风顺槽（工作面尾巷）→南北回风大巷→回风大巷→回风斜井→地面。 二、风井数目、位置、服务范围及服务年限 根据井田开拓部署，位于井田北部的副斜井进风，主斜井辅助进风，回风斜井回风。回风斜井服务于整个井田，服务年限为16年。 三、掘进通风及硐室通风 根据矿井开拓部署和采区巷道布置，该矿首采面位于15号煤层第四采区15401回采工作面，配有两个掘进工作面。采掘面采用独立通风。 各掘进工作面均采用YBT-11型局部扇风机通风，电机功率11kW。 火药发放硐室、主水泵房和变电所，以及采区变电所均采用独立通风。 四、矿井风量计算 1、矿井风量计算 根据煤矿安全规程，矿井需要的风量按下列要求分别计算，并选取其中的最大值 （1）按井下同时工作的最多人数所需风量计算 Qkj4NK4691.25345（m3/min）5.75 m3/s 式中4每人每分钟供风标准m3/m.人； N井下同时工作的最多人数，取69人； K风量备用系数，取1.25。 （2）、按采煤工作面、掘进工作面、硐室及其它地点实际需要风量的总和进行计算 Qkj＝∑Qcj十∑Qjj十∑Qdj十∑QqtKkt 式中Qkj矿井总风量，m3／s； ∑Qcj采煤工作面实际需要的风量总和，m3／s； ∑Qjj掘进工作面实际需要风量的总和，m3／s； ∑Qdj硐室实际需要风量的总和，m3／s； ∑Qqt其它用风地点所需风量的总和，m3／s； Kkt矿井通风系数，取1.25。 1）、15号煤层采煤工作面实际需要风量的计算 ①按瓦斯相对涌出量计算 矿井15号煤层瓦斯工作面相对涌出量为15.26 m3／t.d，设计瓦斯抽放系统，抽放率为36，抽放后瓦斯绝对对涌出量为8.36m3／min。回采工作面瓦斯绝对涌出量按下式计算 qc回采工作面日产量瓦斯相对涌出量／60工作面生产时间 式中qc工作面瓦斯绝对涌出量，m3／min； 15号煤层一个回采工作面日产量为2000t；按每日两班生产，工作面生产时间取16h； 则qc＝8.36 m3／min； 则Qcj＝100qcKc＝1008.361.6＝1337.6 m3／min＝22.29 m3／s。 式中Qcj采煤工作面所需风量，m3／s； Kc采煤工作面瓦斯涌出不均衡系数，取Kc＝1.6。 ②按CO2相对涌出量计算 矿井15号煤层CO2相对涌出量为1.78 m3／t.d，则回采工作面CO2绝对涌出量按下式计算 qc回采工作面日产量CO2相对涌出量／60工作面生产时间 式中qc工作面CO2绝对涌出量，m3／min； 15号煤层一个回采工作面日产量为2000t；按每日两班生产，工作面生产时间取16h； 则qc＝20001.786016＝3.71 m3／min； 则Qcj＝100qcKc/1.5＝1003.711.5/1.5 ＝371 m 3／min＝6.18 m3／s。 式中Qcj采煤工作面所需风量，m3／s； Kc采煤工作面CO2涌出不均衡系数，取Kc＝1.5。 ③按回采工作面温度计算 Qcj60VcScKi 式中Vc与计算工作面的温度相对应的风速，为1.0m/s； Sc工作面的平均断面积，为8.822m2； Ki工作面长度系数，为1.1； Qcj601.08.8221.1582.25 m3／min9.7 m3／s ④按人数计算 Qcj4N 式中N采煤工作面内同时工作的最多人数，为60人； Qcj460240 m3／min 经计算，按瓦斯相对涌出量计算的风量最大，Qcj1963.5 m 3／min＝32.73 m3／s，取回采工作面风量Qcj＝1980 m3／min33 m3／s。 ⑤按风速进行验算 采用最低风速验算Qcj≥0.2560S采158.822132.33m3／min 采用最高风速验算Qcj≤4.060S采2408.8222117.28m3／min 满足风速要求。 2）15号煤层掘进工作面实际需要风量的计算 ①按瓦斯相对涌出量计算 Qjj＝100qjKj 式中qj掘进工作面绝对涌出量，m3／min； Kj掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，取Kj2.0； qj＝1.33m3／min； 式中参数意义与回采工作面计算相同。 则Qjj＝100qjKj1001.332.0＝266.0m3／min； ②按炸药量计算 Qjj25A 式中25每kg炸药爆破后，需要供给的风量，m3／min； A工作面一次爆破的最大炸药用量，8kg； Qjj258200 m3／min ③按人数计算 Qjj4N 式中N掘进工作面内同时工作的最多人数，10人； Qjj41040 m3／min ④按局扇的实际吸风量计算 每个掘进工作面配备一台JBT-61型局部扇风机，其风量本设计取250m3/min。为保证局部扇风机吸入口至掘进工作面回风道口之间的最低风速为0.15m/s，掘进工作面配风量按下式计算 Qjj2501.3325m3/min5.42m3／s 经计算，按局扇的实际吸风量计算的风量最大，故掘进工作面风量取最大值∑Qjj5.42210.84 m3／s 经风速验算，掘进工作面风速满足要求。 3硐室实际需要风量和其它用风地点所需风量的总和 火药发放硐室所需风量按1 m3／s考虑，采区变电所按1 m3／s考虑。主水泵房和变电所按2 m3／s考虑。则∑Qdj4 m3／s；其它用风地点所需风量的总和按2 m3／s考虑。 则矿井扩建投产后 Qkj＝22.29＋5.422＋4＋21.25＝48.92m3／s，取49m3／s。 根据以上两种计算方法计算出的矿井初期和后期总风量结果，取其最大者，故确定矿井总风量为49 m3／s。 五、矿井风量分配 将矿井总风量分配到井下各用风地点 则矿井初期投产各用风地点配风 15号煤层综放工作面24 m3／s； 15号煤层掘进工作面62＝12 m3／s； 主水泵房和变电所4 m3／s； 火药发放硐室2 m3／s； 采区变电所2 m3／s； 其它用风地点5 m3／s 第三章 矿井通风阻力及等积孔 一、负压计算 矿井负压采用下式计算 h＝∑α.L.P.Q2／S3十h局 式中h矿井通风总阻力，mmH20； α井巷摩擦阻力系数，kg.s2／m4； L井巷长度，m； P巷道断面净周长，m； S井巷净断面面积，m2； Q通过井巷的风量，m3／s； h局局部通风阻力，按摩擦阻力的10％计。 根据矿井生产初期和后期回采工作面及掘进工作面的井下具体位置及风机合理的服务年限，经计算，矿井通风容易时期通风总阻力为110.4mmH2O（121.3935Pa），矿井通风困难时期的通风总阻力为146.221mmH2O（1432.965Pa）。 通风容易时期和通风困难时期的通风总阻力计算详见表附表。 二、等积孔 矿井等积孔根据下式计算 A1.19Q/H1/2 式中A矿井等积孔，m2； Q矿井风量，m3／s； H矿井负压，Pa。 经计算，通风容易时期矿井等积孔Al＝1.69m2 通风困难时期矿井等积孔A2＝1.54m2 本矿属于中等阻力矿井，通风难易程度为中等。 5 矿井通风容易时期负压计算表 巷道名称 巷道 断面 支护形式 摩阻系数a kgs2/m4 周长P m 长度L m 断面S m2 S3 Q m3/s Q2 h mmH2O R ku V m/s 副斜井 三心拱 料石砌碹 0.004 12.31 360 10.23 1070.599 27.5 756.25 12.52158 0.016557 2.688172 轨道大巷 三心拱 料石砌碹 0.00158 12.31 420 10.23 1070.599 26 676 5.158034 0.00763 2.541544 南北轨道 三心拱 料石砌碹 0.00061 12.31 195 10.23 1070.599 17 289 0.39527 0.001368 1.661779 运输顺槽 梯形 梯形工字钢 0.003822 12.23 650 8.64 644.9725 24 576 27.13387 0.047107 2.777778 工作面 梯形 综采工作面 0.0035 12.35 123 8.82 686.129 24 576 4.463308 0.007749 2.721088 回风顺槽 三心拱 梯形工字钢 0.003822 11.16 670 7.2 373.248 19 361 27.64009 0.076565 2.638889 南北回风 三心拱 锚喷支护 0.00084 12.31 65 10.23 1070.599 41 1681 1.055338 0.000628 4.00782 南北回风 三心拱 锚喷支护 0.00084 12.31 95 10.23 1070.599 43 1849 1.696567 0.000918 4.203324 回风大巷 三心拱 料石砌碹 0.0008 12.31 400 10.23 1070.599 45 2025 7.450856 0.003679 4.398827 回风斜井 半圆拱 料石砌碹 0.002 12.1 350 9.62 890.2771 49 2401 22.84285 0.009514 5.093555 小计 按摩擦阻力的10计算局部阻力 110.3578 合计 mmH2O 11.03578 Pa 121.3935 矿井通风困难时期负压计算表 巷道名称 巷道断面 支护形式 摩阻系数a kgs2/m4 周长P m 长度L m 断面S m2 S3 Q m3/s Q2 h mmH2O R ku V m/s 副斜井 三心拱 料石砌碹 0.004 12.31 360 10.23 1070.599 27.5 756.25 12.52158 0.016557 2.688172 轨道大巷 三心拱 料石砌碹 0.00158 12.31 420 10.23 1070.599 26 676 5.158034 0.00763 2.541544 南北轨道 三心拱 料石砌碹 0.00061 12.31 1360 10.23 1070.599 17 289 2.756752 0.009539 1.661779 运输顺槽 梯形 梯形工字钢 0.003822 12.23 650 8.64 644.9725 24 576 27.13387 0.047107 2.777778 工作面 梯形 综采工作面 0.0035 12.35 123 8.82 686.129 24 576 4.463308 0.007749 2.721088 回风顺槽 梯形 梯形工字钢 0.003822 11.16 670 7.2 373.248 19 361 27.64009 0.076565 2.638889 南北回风 三心拱 锚喷支护 0.00084 12.31 1313 10.23 1070.599 41 1681 21.31782 0.012682 4.00782 南北回风 三心拱 锚喷支护 0.00084 12.31 92 10.23 1070.599 43 1849 1.642991 0.000889 4.203324 回风大巷 三心拱 料石砌碹 0.0008 12.31 400 10.23 1070.599 45 2025 7.450856 0.003679 4.398827 回风斜井 半圆拱 料石砌碹 0.002 12.1 350 9.62 890.2771 49 2401 22.84285 0.009514 5.093555 小计 132.9282 按摩擦阻力的10计算局部阻力 13.29282 总计 mmH2O 146.221 Pa 1432.965 11 第四章 矿井通风设备选型 一、主要通风机的选择 1、矿井前后期风量，最大、最小负压和通风设备选型 矿井所需风量与负压 通风容易时期风量 Qmmin＝49m3／s 通风困难时期风量 Qmmax＝49 m3／s 通风容易时期负压 Hfmin＝121.3935 Pa Hme＝1.1 Hfmin＝1308.622Pa 通风困难时期负压 Hfmax＝1432.965 Pa Hmd＝1.1 Hfmax＝1576.262Pa 2、计算通风机风量Qf、Hf （1）由于外部漏风（即井口防爆门及主要通风机附近的反风门等处的漏风），风机风量Qf应大于矿井风量Qm Qf＝KQm＝1.1Qm＝491.1＝53.9 m3／s 式中主要通风机的工作风量，m3／s； 矿井需风量，m3／s； K漏风损失系数，风井不做提升用时取1.1，箕斗井兼作回风井时取1.15，回风井兼作升降人员时取1.2。 （2）通风机全压Ht和自然风压Hn共同作用克服矿井通风系统的总阻力Hm、通风机附属装置（风硐和扩散器）Hd以及扩散器出口动能损失Hvd。当自然风压与通风机风压作用相同时取“-”；自然风压与通风机负压作用反向时取“”。在这里，由于自然风压Hn、通风机附属装置（风硐和扩散器）Hd以及扩 散器出口动能损失Hvd都很小可暂时不计入其中。 根据全矿井通风需要，东北回风井主扇风机和西南回风井主扇风机都选用两台主扇为运城鼓风机厂生产BD№20型风机,一台工作，一台备用。 风机特性曲线 二、预选电机 N1Q1H1/1000η184.37kW N2Q2H2/1000η297.76kW NeN2*K/0.9ηc130.34 kW 式中K备用系数，取K1.2； ηc传动效率；直接传动时,ηc1； 通过计算可知，该矿选用两台BD№20型隔爆对旋轴流式扇风机，一台工作，一台备用。容易时期扇风机叶片角度为33/30，困难时期扇风机叶片角度为36/33。 选用YB系列隔爆型电动机，功率为1322kW，转速为980r/min，电压为380V，能够满足矿井通风要求。 三、反风方式及消音 通风机通过电动机直接反转实现反风。风机扩散塔内装有消音装置，以降低噪音对环境的污染。 四、扇风机房供电 扇风机房两回380V低压电源引自矿井工业场地6kV变电所。风机房内设JDL型低压配电箱，作为风机的起动控制设备。 五、局部通风机的选择 由两台局部通风机对掘进巷提供通风动力，系列局部通风机性能参数见下表 型号 风量/ m3/min 全风压/pa 功率/KW 转数/r/min 功能直径/m BKJ66-11№3.6 80-150 600-1200 2.5 2950 0.36 BKJ66-11№4.0 120-210 800-1500 5.5 2950 0.40 BKJ66-11№4.5 170-300 1000-1900 8.0 2950 0.45 BKJ66-11№5.0 240-420 1200-1300 15 2950 0.50 BKJ66-11№5.6 330-570 1500-2900 22 2950 0.56 BKJ66-11№6.3 470-800 2000-3700 42 2950 0.63 我矿选用两台BKJ66-11№5.0局部通风机为掘进巷通风，风量为240420 m3/min，基本满足掘进工作面用风要求。 第五章 概算矿井通风费用 一 、电费 通风容易时期与困难时期共用同一台电动机时 E8760Ne/K*ηV*ηW8760*97.76/1.2*0.95*0.95790745.71kWh EA8760Ne/K*ηV*ηW8760*15/1.2*0.95*0.95121329.64kWh 吨煤的通风电费为主要通风机年耗电费及井下辅助通风机、局部通风机电费之和除以年产量。 W1E EA*D/T790745.71121329.64*0.49/6000000.745元/t 式中 D电价，元/kWh T矿井年产量，t EA局部通风机和辅助通风机的年耗电量； ηV变压器效率，可取0.95 ηW电缆输电效率，可取0.90到0.95 二、折旧费 根据初期固定资产投资计算。其折旧办法执行煤规字1996第501号文的规定，通风设备按15年折旧，年总折旧费为277.88万元，吨煤折旧费为4.63元 三、材料耗用费用 包括各种通风构筑物的材料费，通风机和电动机润滑油料费，防尘等设施费用，共计124万元，吨煤材料耗用费为2.07元。 四、通风工作人员的工资 矿井通风工作人员，每年工资总额为192.5万元，吨煤工资费用为3.21元。 五、专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费 此部分费用共42万元，吨煤费用为0.7元。 六、每吨煤的通风仪表购置及维修费用 仪表购置及维修费用为125万，吨煤合2.08元。 矿井每采一吨煤的通风费用为W0.7454.632.073.210.72.0813.435元