煤礦礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算級(jí)要求（例題）

(2011-03-0510:05:46轉(zhuǎn)載標(biāo)簽：

雜談

.礦井概述

1.1井田開(kāi)采范圍

井田位于某省某城市境內(nèi)，南北長(zhǎng)4.8km,東西平均寬12.4km,面積約為60km2。

1.2煤層賦存地質(zhì)條件

本井田屬華北上古生界聚煤區(qū)，為新生界沉積物所掩蓋。礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，無(wú)突水危險(xiǎn)。地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，礦區(qū)內(nèi)無(wú)斷層、褶皺等特殊地質(zhì)構(gòu)造。

1.3煤層埋藏概述

本井田共含煤35層，平均總厚8.77m，含煤系數(shù)為5.8%，埋深在-50至-350m之間?？刹擅簩訛?號(hào)、5號(hào)煤層，平均厚度為9.0米，3號(hào)煤埋深為-150m左右，5號(hào)煤層埋深在-250m附近，為近水平單斜構(gòu)造，傾角以3°~8°為主，平均6°，傾向南或南西。

1.4頂?shù)装鍘r性

兩層煤均屬較穩(wěn)定的主采煤層。煤層頂板巖性大部分為砂巖，粉砂巖和泥巖則為零星分布，底板巖性主要為粉砂巖，次為泥巖或砂泥巖互層。

1.5瓦斯、煤塵及自燃

礦井屬低瓦斯礦井，總絕對(duì)瓦斯涌出量為8.0

（其中每個(gè)采煤工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為2

每個(gè)掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為1.0

），相對(duì)瓦斯涌出量為4.67

煤塵均無(wú)爆炸危險(xiǎn)；

煤層自燃傾向性為不易自燃。

1.6生產(chǎn)能力和服務(wù)年限

根據(jù)《煤炭安全規(guī)程》及其他相關(guān)規(guī)定和礦井實(shí)際情況，確定年產(chǎn)量為90萬(wàn)噸，服務(wù)年限為50年。

1.7井田再劃分，掘進(jìn)采煤工作面數(shù)目及其他

根據(jù)《煤炭安全規(guī)程》及其他相關(guān)規(guī)定和礦井實(shí)際情況，將井田沿東西走向近似平均的劃分為四個(gè)采區(qū)，采用立井多水平開(kāi)拓方式，設(shè)兩個(gè)采煤工作面，兩個(gè)準(zhǔn)備工作面，四個(gè)掘進(jìn)工作面。采煤工作面位置處于-150m水平附近，準(zhǔn)備工作面與采煤工作面在同一水平，掘進(jìn)工作面位置處于-250m水平附近。

2.礦井通風(fēng)系統(tǒng)

2.1通風(fēng)機(jī)采用抽出式工作方式

由于抽出式通風(fēng)風(fēng)量比壓入式大，抽出式主要通風(fēng)機(jī)安裝在回風(fēng)井口，在抽出式主要通風(fēng)機(jī)的作用下，整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ呢?fù)壓狀態(tài)。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下風(fēng)流的壓力提高，比較安全。并且抽出式通風(fēng)應(yīng)用無(wú)需在主要進(jìn)風(fēng)道安設(shè)控制風(fēng)流的通風(fēng)構(gòu)筑物，便于運(yùn)輸，行人和通風(fēng)管理工作，采場(chǎng)炮煙也易于排出。

2.2采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)

兩翼對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于風(fēng)流在井下的流動(dòng)線路是直向式，風(fēng)流線路短，阻力小。內(nèi)部漏風(fēng)少中。安全出口多，抗災(zāi)能力強(qiáng)。便于風(fēng)量調(diào)節(jié)，礦井風(fēng)壓比較穩(wěn)定。工業(yè)廣場(chǎng)不受回風(fēng)污染和通風(fēng)機(jī)噪聲的危害。而且本礦井屬于煤層走向較長(zhǎng)，產(chǎn)量較大的低瓦斯礦井，因此采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)方式。

2.3通風(fēng)系統(tǒng)圖和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖見(jiàn)附件。

3.礦井風(fēng)量計(jì)算和風(fēng)量分配

3.1礦井風(fēng)量計(jì)算原則

礦井需風(fēng)量，按下列要求分別計(jì)算，并采取其中最大值。

①按井下同時(shí)工作最多人數(shù)計(jì)算，每人每分鐘共計(jì)風(fēng)量不得少于4

；

②按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他實(shí)際需要風(fēng)量的總和進(jìn)行計(jì)算。

3.2礦井風(fēng)量計(jì)算

3.2.1回采工作面需風(fēng)量的計(jì)算

采煤工作面的實(shí)際需要風(fēng)量應(yīng)按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害氣體產(chǎn)生量以及工作面氣溫。風(fēng)速和人數(shù)等規(guī)定分別計(jì)算，然后取其中的最大值。

①按氣象條件計(jì)算確定需要風(fēng)量：

參量參量所代表意義各參數(shù)賦值

不同采煤方式工作面所需要的基本風(fēng)量由（1）式，

=604.8

回采工作面采高調(diào)整系數(shù)由表2，采用放頂采煤方式，

=1.5

回采工作面長(zhǎng)度調(diào)整系數(shù)由表3，回采工作面長(zhǎng)度為1500m，取

=1.5。

回采工作面對(duì)應(yīng)風(fēng)速調(diào)整系數(shù)由表4，回采工作面溫度為22℃，取

=1.00。

表2

工作面采高調(diào)整系數(shù)

采高<2.02.0～2.52.5～5.0及放頂煤面

系數(shù)（

）

1.0

1.1

1.5

表3

回采工作面長(zhǎng)度調(diào)整系數(shù)

回采工作面長(zhǎng)度（m）80～150150～200>200

長(zhǎng)度調(diào)整系數(shù)（

）

1.01.0～1.31.3～1.5

表4

回采工作面對(duì)應(yīng)風(fēng)速調(diào)整系數(shù)

回采工作面空氣溫度（℃）采煤工作面風(fēng)速（

）

配風(fēng)調(diào)整系數(shù)（

）

>180.3～0.80.90

18～200.8～1.01.00

20～231.0～1.51.00～1.10

23～261.5～1.81.10～1.25

26～281.8～2.51.25～1.4

28～302.5～3.01.4～1.6

（1）

參量參量所代表意義各參量賦值

a工作面控頂距根據(jù)采煤機(jī)的相關(guān)參數(shù)，取a=4.0m

b工作面實(shí)際采高放頂煤采高3.0m，b=3.0m。

v適宜風(fēng)速回采工作面氣溫為22℃，取v=1.2

②用瓦斯涌出量計(jì)算所需風(fēng)量：

參量參量所代表意義各參量賦值

回采工作面瓦斯絕對(duì)涌出量

=2

采面瓦斯涌出不均衡通風(fēng)系數(shù)通常機(jī)采工作面取1.2～1.6

炮采工作面取1.4～2.0,水采工作面取2.0～3.0，本礦為機(jī)采，取

=1.2。

③按工作面風(fēng)速選擇適宜的風(fēng)速進(jìn)行計(jì)算：

參量參量所代表意義各參量賦值

采煤工作面風(fēng)速根據(jù)表4，工作面溫度為22℃，取

=1.2

采煤工作面平均斷面積。

=12

④按工作人員同時(shí)作業(yè)人數(shù)計(jì)算需要風(fēng)量：

參量參量所代表意義各參量賦值

4每人每分鐘應(yīng)供給的最低風(fēng)量4

N工作面同時(shí)作業(yè)最多人數(shù)綜合采煤取N=40

⑤按炸藥量計(jì)算需要風(fēng)量：

13.5=337.5

參量參量所代表意義各參量賦值

25每使用1kg炸藥的供風(fēng)量25

A采煤工作面一次炸破使用的最大炸藥量每個(gè)工作面需要30個(gè)炮眼,每個(gè)炮眼所需最少炸藥量為0.45Kg,A=13.5㎏

綜上①②③④⑤計(jì)算結(jié)果，取最大值

=1360.8

。

⑥按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：

15S<

<240S

S——工作面斷面積12

采煤工作面的最小風(fēng)量：15×12=180

采煤工作面的最大風(fēng)量：240×12=2880

根據(jù)風(fēng)速驗(yàn)算采煤工作面的風(fēng)量符合要求。

3.2.2準(zhǔn)備工作面風(fēng)量計(jì)算

，取

=680.4

。

3.2.3掘進(jìn)工作面風(fēng)量計(jì)算

掘進(jìn)工作面風(fēng)量，應(yīng)按下列因素分別計(jì)算，取其最大值。

①按瓦斯涌出量計(jì)算：

參量參量所代表意義各參量賦值

掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中瓦斯絕對(duì)涌出量

=1

瓦斯涌出不均衡通風(fēng)系數(shù)

=1.5。

②按局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量計(jì)算需要風(fēng)量：

參量參量所代表意義各參量賦值

掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量根據(jù)表12，局部風(fēng)機(jī)型號(hào)為JBT-51，

=150

。

掘進(jìn)工作面同時(shí)通風(fēng)的通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)掘進(jìn)工作面一臺(tái)通風(fēng)機(jī)工作，故

=1.0

S掘進(jìn)工作面的斷面積掘進(jìn)工作面高3m，寬3m，S=9

表12

各種局部通風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量

風(fēng)機(jī)型號(hào)額定風(fēng)量（

）

JBT-51(5.5KW150

JBT-52(11KW

200

JBT-61(14KW

250

JBT=62(28KW

300

③按工作人員同時(shí)作業(yè)人數(shù)計(jì)算需要風(fēng)量：

40=160

參量參量所代表意義各參量賦值

4每人每分鐘應(yīng)供給的最低風(fēng)量4

N工作面同時(shí)作業(yè)最多人數(shù)綜合采煤取N=40

④按炸藥量計(jì)算需要風(fēng)量：

9=225

參量參量所代表意義各參量賦值

25每使用1kg炸藥的供風(fēng)量25

A采煤工作面一次炸破使用的最大炸藥量每個(gè)工作面需要20個(gè)炮眼,每個(gè)炮眼所需最少炸藥量為0.45Kg,A=9㎏

綜上，?、佗冖邰苤械淖畲笾担?/p>

⑤按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：

巖巷掘進(jìn)工作面最小風(fēng)量：

——掘進(jìn)工作面巷道的面積，m2。

根據(jù)風(fēng)速驗(yàn)算掘進(jìn)工作面的風(fēng)量符合要求。

3.2.3硐室需風(fēng)量的計(jì)算：

采區(qū)各硐室的風(fēng)量可按經(jīng)驗(yàn)值（表15）來(lái)確定，又結(jié)合本礦為低瓦斯礦的實(shí)際情況確定為：采區(qū)絞車房Q=60

，變電室Q=60

,

爆破器材庫(kù)Q=80

。

表15

各硐室經(jīng)驗(yàn)風(fēng)量

硐室名稱經(jīng)驗(yàn)風(fēng)量范圍

爆破材料庫(kù)大型100～150

，中小型60～100

變電室60～80

采區(qū)絞車房60～80

充電硐室100～200

3.2.4其他井巷實(shí)際需要風(fēng)量

其他井巷實(shí)際需要風(fēng)量可按經(jīng)驗(yàn)值來(lái)確定，又結(jié)合本礦為低瓦斯礦的實(shí)際情況確定為：

。

3.2.5礦井總風(fēng)量計(jì)算

參量參量所代表意義各參量賦值

采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和兩個(gè)采煤工作面同時(shí)工作，且需要風(fēng)量大體相等，

=1360.8

，

=2721.6

掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和四個(gè)掘進(jìn)工作面同時(shí)工作，且需要風(fēng)量大致相同，

=231

，

=924

。

硐室實(shí)際需要風(fēng)量的總和兩個(gè)絞車房，兩個(gè)采區(qū)變電室，兩個(gè)爆破器材庫(kù)

=400

。

備用工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和兩個(gè)準(zhǔn)備工作面，用風(fēng)量大致相等。

=680.4

，

=1360.8

。

其他巷道需風(fēng)量的總和

=140

礦井通風(fēng)系數(shù)抽出式通風(fēng)兩翼對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)，取

=1.1

3.3礦井風(fēng)量的分配

3.3.1分配原則

礦井總風(fēng)量確定后，分配到各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量，應(yīng)不得低于其計(jì)算的需風(fēng)量；所有巷道都應(yīng)分配一定的風(fēng)量；分配后的風(fēng)量，應(yīng)保證井下各處瓦斯及有害氣體濃度、風(fēng)速等滿足《煤礦安全規(guī)程》的各項(xiàng)要求。

3.3.2分配的方法

首先按照采區(qū)布置圖，對(duì)各采煤、掘進(jìn)工作面、獨(dú)立回風(fēng)硐室按其需風(fēng)量配給風(fēng)量，余下的風(fēng)量按采區(qū)產(chǎn)量、采掘工作面數(shù)目、硐室數(shù)目等分配到各采區(qū)，再按一定比例分配到其它用風(fēng)地點(diǎn)，用以維護(hù)巷道和保證行人安全。

風(fēng)量分配后，應(yīng)對(duì)井下各通風(fēng)巷道的風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算，使其符合《煤礦安全規(guī)程》對(duì)風(fēng)速的要求。

3.3.3

表17

風(fēng)量分配表

東翼

西翼

數(shù)量

（個(gè)）單位配風(fēng)量

配風(fēng)量

數(shù)量（個(gè)）單位配風(fēng)量

配風(fēng)量

回采工作面

1

1360.8

1360.8

1

1360.8

1360.8

準(zhǔn)備工作面

1

680.4

680.4

1

680.4

680.4

掘進(jìn)工作面

2

231

462

2

231

462

采區(qū)變電所

1

60

60

1

60

60

絞車房

1

60

60

1

60

60

炸藥庫(kù)

1

80

80

1

8080

其他

70

70

有效風(fēng)量

2773.2

2773.2

總進(jìn)風(fēng)量

5546.4×1.1=6101.0

4.通風(fēng)總阻力計(jì)算

4.1礦井通風(fēng)總阻力的計(jì)算原則

①如果礦井服務(wù)年限不長(zhǎng)（10~20年），選擇達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量后通風(fēng)容易和困難兩個(gè)時(shí)期分別計(jì)算其通風(fēng)阻力；若礦井服務(wù)年限較長(zhǎng)（30~50年），只計(jì)算頭15~25年左右通風(fēng)容易和困難兩個(gè)時(shí)期的通風(fēng)阻力。

②通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個(gè)時(shí)期總阻力的計(jì)算，應(yīng)沿著這兩個(gè)時(shí)期的最大通風(fēng)阻力風(fēng)路，分別計(jì)算各段井巷的通風(fēng)阻力，然后累加起來(lái)，作為這兩個(gè)時(shí)期的礦井通風(fēng)總阻力。最大通風(fēng)阻力風(fēng)路可根據(jù)風(fēng)量和巷道參數(shù)（斷面積、長(zhǎng)度等）直接判斷確定，不能直接確定時(shí)，應(yīng)選幾條可能最大的路線進(jìn)行計(jì)算比較。

3、礦井通風(fēng)總阻力不應(yīng)超過(guò)2940

Pa。

4、礦井井巷的局部阻力，新建礦井（包括擴(kuò)建礦井獨(dú)立通風(fēng)的擴(kuò)建區(qū)）宜按井巷摩擦阻力的10%計(jì)算；擴(kuò)建礦井宜按井巷摩擦阻力的20%計(jì)算。

4.2礦井通風(fēng)總阻力的計(jì)算方法

沿礦井通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個(gè)時(shí)期通風(fēng)阻力最大的風(fēng)路（入風(fēng)井口到風(fēng)硐之前），分別用下式計(jì)算各段井巷的摩擦阻力：

，

α值可以查得，或選用相似礦井的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。將各段井巷的摩擦阻力累加后并乘以考慮局部阻力的系數(shù)即為兩個(gè)時(shí)期的井巷通風(fēng)總阻力。即：

，

=（1.1~1.15）∑

，

表18

通風(fēng)容易時(shí)期通風(fēng)阻力計(jì)算表

序號(hào)巷道名稱斷面形狀支護(hù)形式

αU

(mS

(m2L

(mQ

(m3/sh

(Pav

（m/s）

1進(jìn)風(fēng)立井圓砌碹0.034317.7225360101.7144.84.07

2進(jìn)風(fēng)石門半圓拱錨噴0.00817.44206592.449.694.62

3進(jìn)風(fēng)上山半圓拱錨噴0.00817.442080092.44119.24.62

4運(yùn)輸大巷一段半圓拱錨噴0.00917.442095046.2239.822.31

5進(jìn)風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷半圓拱錨噴0.00914138046.229.803.56

6運(yùn)輸機(jī)上山下部半圓拱錨噴0.015141325046.2251.053.56

7運(yùn)輸機(jī)上山中部半圓拱錨噴0.015141325038.5235.462.96

8區(qū)段運(yùn)輸平巷矩形錨桿0.015141257522.6735.911.89

9工作面矩形液壓支架0.0251412150022.67156.11.89

10區(qū)段回風(fēng)平巷矩形錨桿0.01141257522.6723.941.89

11采區(qū)上部車場(chǎng)半圓拱錨噴0.0081311.28022.673.042.02

12回風(fēng)石門半圓拱錨噴0.00814136522.671.701.74

13總回風(fēng)巷半圓拱錨噴0.008141357546.2262.623.48

14回風(fēng)立井圓砌碹0.03417.722526046.2221.421.85

15局部阻力713.68×20%=142.74

16

合計(jì)713.68+118.21=856.42

表19

通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)阻力計(jì)算表

序號(hào)巷道名稱斷面形狀支護(hù)形式

αU

(mS

(m2L

(mQ

(m3/sh

(Pav

（m/s）

1進(jìn)風(fēng)立井圓砌碹0.034317.7225360101.7144.84.07

2進(jìn)風(fēng)石門半圓拱錨噴0.00817.44206592.449.694.62

3進(jìn)風(fēng)上山半圓拱錨噴0.00817.442080092.44119.24.62

4運(yùn)輸大巷一段半圓拱錨噴0.00917.442095046.2239.822.31

5進(jìn)風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷半圓拱錨噴0.00914138046.229.803.56

6運(yùn)輸機(jī)上山下部半圓拱錨噴0.015141325046.2251.053.56

7運(yùn)輸機(jī)上山中部半圓拱錨噴0.015141325038.5235.462.96

8區(qū)段運(yùn)輸平巷矩形錨桿0.015141257522.6735.911.89

9工作面矩形液壓支架0.025141225022.6726.021.89

10區(qū)段回風(fēng)平巷矩形錨桿0.01141257522.6723.941.89

11采區(qū)上部車場(chǎng)半圓拱錨噴0.0081311.28022.673.042.02

12回風(fēng)石門半圓拱錨噴0.00814136522.671.701.74

13總回風(fēng)巷半圓拱錨噴0.0081413187546.22204.23.48

14回風(fēng)立井圓砌碹0.03417.722526046.2221.421.85

15局部阻力725.18×20%=145.04

16

合計(jì)725.18+145.04=870.22

5.礦井通風(fēng)設(shè)備的選擇

5.1礦井通風(fēng)設(shè)備的要求：

①礦井必須設(shè)計(jì)兩套同等能力的主要通風(fēng)設(shè)備，其中一套備用。

②選擇通風(fēng)機(jī)應(yīng)滿足第一開(kāi)采水平各個(gè)時(shí)期工況變化，并使設(shè)備長(zhǎng)期高效率運(yùn)行，當(dāng)工況變化較大時(shí)，根據(jù)礦井分期時(shí)間及節(jié)能情況，應(yīng)分期選擇電動(dòng)機(jī)。

③通風(fēng)機(jī)能力應(yīng)留有一定的余量，軸流式通風(fēng)機(jī)在最大設(shè)計(jì)負(fù)壓和風(fēng)量時(shí)，輪葉運(yùn)轉(zhuǎn)角度應(yīng)比允許范圍小5o;離心式風(fēng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速不宜大于允許最高轉(zhuǎn)速的90%；

④進(jìn)、出風(fēng)井井口的高差在150米以上，或進(jìn)，出風(fēng)井井口標(biāo)高相同，但井深400米以上時(shí)，宜計(jì)算礦井的自然風(fēng)壓。

5.2主要通風(fēng)機(jī)的選擇

5.2.1．通風(fēng)機(jī)風(fēng)量

由于外部漏風(fēng)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量

大于礦井風(fēng)量

。

=k×

=1.1×101.7=111.87m3/s

參量參量所代表意義各參量賦值

礦井需風(fēng)量

=101.7

m3/s

K漏風(fēng)損失系數(shù)取K=1.1

5.2.2計(jì)算風(fēng)機(jī)風(fēng)壓

①軸流式通風(fēng)機(jī)（提供的大多是靜壓曲線）

通風(fēng)機(jī)靜壓

和礦井自然風(fēng)壓

共同作用克服礦井通風(fēng)系統(tǒng)的總阻力

和通風(fēng)機(jī)附屬裝置的阻力

。

通風(fēng)機(jī)在容易的時(shí)期自然風(fēng)壓值最大，通風(fēng)機(jī)有較高效率的，故從通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)阻力中減去自然風(fēng)壓的最大值。

=856.42+90-40=906.42

Pa

參量參量所代表意義各參量賦值

礦井通風(fēng)系統(tǒng)的總阻力