V吉寧煤礦的礦井阻力計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u20942第一章礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征 2117021.1礦區(qū)概述 293141.1.1基本情況及自然地理 2112361.1.2井田位置及交通 2293681.2井田地質(zhì)特征 3262061.2.1礦井地質(zhì)構(gòu)造 3211151.2.2煤質(zhì) 368291.2.3瓦斯 4141841.2.4煤塵與煤的自然 4287841.2.5河流水系 425881.2.6水文地質(zhì) 422401第二章礦井阻力計算 597342.1采區(qū)準備工作量 5175432.2礦井最大阻力路線及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖 5732.3計算的原則 699592.3.1礦井通風(fēng)容易、困難時期的確定 716182.3.2礦井通風(fēng)總阻力 1029282.3.3總等積孔 11313362.3.4礦井總風(fēng)阻： 11146482.4礦井主要通風(fēng)機選型 1214182.4.1自然風(fēng)壓 12170242.4.2主要通風(fēng)機工作風(fēng)壓 12126172.4.3主要通風(fēng)機的實際通過風(fēng)量 1345082.4.4主要通風(fēng)機工況點 14208782.4.5主要通風(fēng)機的特征值 14312752.4.6掘進通風(fēng)設(shè)備的選擇 16259572.4.7電動機的選擇 17礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征1.1礦區(qū)概述1.1.1基本情況及自然地理井田的自然地理坐標為：東經(jīng)：121°23′76″～121°42′53″，北緯：39°41′23″～39°53′06″。井田北邊的邊界旁有中煤華晉有限責(zé)任公司，井田東南邊的邊界是天潤集團，西面為黃河，黃河以西為陜西。地質(zhì)報告資料中寫道，2#13651萬噸的煤資源儲量,8298.7萬噸可采儲，可采年限為19.8年。礦井于2010年7月23日開啟建設(shè)工程，2015年1月2日開啟試運營階段，2016年12月7日吉寧煤礦從基建礦成為生產(chǎn)礦，山西煤礦安全監(jiān)察局核定生產(chǎn)能力252萬t/a，359萬噸/年是礦井核定通風(fēng)能力。1.1.2井田位置及交通吉寧礦井的位置是在離鄉(xiāng)寧縣城南西方向大約30km路程的位置，是棗嶺鄉(xiāng)的行政區(qū)劃。井田位于209國道以東12公里處，井田以北30公里至咸寧縣，209國道以南15公里至河津市中心，108國道和南同蒲鐵路至吉寧礦，臨汾市距井場110公里。臨汾市在距井田110km的地方，運城市則在煤礦南方的的130km處，交通十分便利。圖1.1井田交通及位置1.2井田地質(zhì)特征1.2.1礦井地質(zhì)構(gòu)造河?xùn)|煤田南邊，呂梁山的南邊是吉寧煤礦。東北向構(gòu)造帶對它造成影響，北東方向偏向北西方向的傾斜的單斜構(gòu)造是井田的總體走向，地層的傾斜角度為6-10°。1.2.2煤質(zhì)井田內(nèi)可采煤層為2#煤，地質(zhì)情況及煤質(zhì)特性如下：2#煤的位置在山西的南方,所有煤層是穩(wěn)定的、可以開采的。5.69-7.20m是煤層全部的厚度，平均是6.29m，含0層夾矸或1層夾矸或者2層夾矸，大多數(shù)煤層區(qū)域含1層夾矸。60%左右的構(gòu)成是泥巖，泥巖的長度大都是1.70-3.20m，泥巖是底板的主要構(gòu)成組織，厚度是2.20-3.50m。1.2.3瓦斯1、礦井瓦斯情況在2018年當中。2.56立方米每噸是相對二氧化碳涌出量，是CO2的絕對涌出量是1.62m3/min，為相對瓦斯涌出量是41.38m3/t，是礦井絕對瓦斯涌出量是26.18m3/min，是高瓦斯礦井。2、2#煤層瓦斯壓力及透氣性2011年5月中國礦業(yè)大學(xué)礦山開采重點實驗室煤層基礎(chǔ)參數(shù)測定結(jié)果為：瓦斯壓力（絕對壓力）0.42MPa的2#煤層，并根據(jù)實測瓦斯壓力和推算瓦斯壓力計算煤層透氣性系數(shù)值為0.054m2/（MPa2.d），煤層透氣性系數(shù)經(jīng)計算得出均小于0.1m2/（MPa2.d），，根據(jù)《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》中條款可知，原煤中瓦斯含量8.5m3/t是較難抽放。所以2#煤層抽放難度是較難抽放。1.2.4煤塵與煤的自然19.29%是2號煤塵爆炸指數(shù)，具有爆炸性危險的是2#煤層產(chǎn)生的煤塵。1.2.5河流水系地表水所屬于黃河水系，在井田內(nèi)。寧河位于井田西北邊緣是區(qū)內(nèi)的主要水系，及南部邊緣的較大沖溝，平時是溪流，雨季出現(xiàn)洪水注入黃河，其他為沖溝，雨季水流直接匯入黃河。1.2.6水文地質(zhì)正常的礦井的涌水量為82m3/h，最大涌水量為107m3/h。該礦曾在2008年10月29日，透水初期涌水量為600m3/h，20天后涌水量為200m3/h，2009年6月至今涌水量為8.3m3/h左右，為目前礦井涌水主要來源，礦井內(nèi)主要水災(zāi)是礦井內(nèi)采空區(qū)積水。水文地質(zhì)屬于是中等類型。礦井阻力計算2.1采區(qū)準備工作量表2.1采區(qū)準備工作量巷道名稱支護形式斷面大小凈斷面周長/m凈/m2掘/m2皮帶大巷錨噴13.814.215.7軌道大巷錨噴13.814.215.7回風(fēng)大巷錨噴15.716.716.93皮帶順槽錨噴13.814.215.85回風(fēng)順槽錨噴13.814.215.852.2礦井最大阻力路線及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖1、通風(fēng)容易時期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖（具體見通風(fēng)容易時期）圖2.1通風(fēng)容易時期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖2、通風(fēng)困難時期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖（具體見通風(fēng)困難時期）圖2.2通風(fēng)困難時期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖2.3計算的原則通風(fēng)設(shè)備的選型是主要依據(jù)礦井通風(fēng)阻力的數(shù)據(jù)大小來進行選型，所以首先需計算井巷內(nèi)通風(fēng)總阻力。計算原則：1）在總阻力的計算中，主扇能克服礦井的最大阻力（兩個困難通風(fēng)期），同時保證礦井達到額定產(chǎn)量時，最小阻力（兩個容易通風(fēng)期）情況下的風(fēng)機效率不低于0.70，因此，應(yīng)計算兩個時期的總阻力。2）確定礦井通風(fēng)的兩個時期，當產(chǎn)量到額定產(chǎn)量，主扇運轉(zhuǎn)的這段時間為容易期;主扇運轉(zhuǎn)期的后半段為困難期。3）如果礦井壽命較長，只計算投產(chǎn)后0-25年輕重期的井筒總通風(fēng)阻力。主風(fēng)機的選擇是為了使工作氣壓與最大阻力相匹配，所以應(yīng)首先確定輕重時期的最大阻力路徑。2.3.1礦井通風(fēng)容易、困難時期的確定礦井中經(jīng)過工作面的風(fēng)流線路最長的阻力是最大的，通風(fēng)容易時期及通風(fēng)困難時期的最大阻力線路都經(jīng)過這條線。1、通風(fēng)最大阻力路線確定阻力路線具體節(jié)點通風(fēng)容易時期最大阻力路線（見通風(fēng)容易時期礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖）地面→3→5→6→7→8→9→4→10→11→12→20→21→22→23→24→25→地面通風(fēng)困難時期最大阻力路線（見通風(fēng)困難時期礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖）地面→3→5→6→7→8→9→4→10→11→12→18→19→20→21→22→23→地面2、容易和困難時期阻力計算摩擦阻力可由下式計算：H=α×L×U×式中：H——摩擦阻力，Pa；α——摩擦阻力系數(shù)，Kg/m3；L——巷道長度，m；S——巷道凈斷面面積，m2；U——巷道凈斷面周長，m；R——井巷摩擦風(fēng)阻，N·s2/m8；Q——通過巷道的風(fēng)量，m3/s；R=α×L×表2.2容易時期阻力計算表區(qū)段序號井巷名稱支護形式α/N?S2/m4L/mU/mS/m2R/N?S2/m8Q/m3/sH/PaV/m/S3—7行人斜井錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.015409.8213.815.70.0219118.03305.092.527—8井底車場錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.015271.9113.815.70.0145112.65184.012.188—12軌道大巷錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.0088672.7113.815.70.0211118.37295.782.5412—工作面皮帶順槽錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.00881665.3613.815.850.050840.4383.022.55工作面液壓支架0.03320016.212.30.020740.4333.752.34工作面—20回風(fēng)順槽錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.00881665.3613.815.850.050840.4383.022.5520—21回風(fēng)大巷錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.0088209.4515.716.930.0060124.692.582.3621—22回風(fēng)大巷錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.0088343.0615.716.930.0098122.6159.032.5422—23回風(fēng)大巷錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.0088281.8915.716.930.0080131.56138.912.7723—25回風(fēng)大巷錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.0088431.3915.716.930.0123139.13232.758.2225—地面地面砌碹0.035301.212.2823.750.0140114.05182.104.8總計1612.95表2.3困難時期阻力計算表區(qū)段序號井巷名稱支護形式α/N?S2/m4L/mU/mS/m2R/N?S2/m8Q/m3/sH/PaV/m/S3—7行人斜井錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.015409.8213.815.70.0219118.43305.399.477—8井底車場錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.015271.9113.815.70.0145113.05184.579.048—12軌道大巷錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.00882355.1013.815.70.0739118.771035.519.5012—工作面皮帶順槽錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.00882541.5513.815.850.077540.43126.703.15工作面液壓支架0.03320016.212.30.020740.4333.753.31工作面—18回風(fēng)順槽錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.00882541.5513.815.850.077540.43126.703.1518—19回風(fēng)大巷錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.00881872.0315.716.930.0533125.02822.498.6719—20回風(fēng)大巷錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.0088343.0615.716.930.0098128.02159.038.8820—21回風(fēng)大巷錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.0088281.8915.716.930.0080131.77138.919.1421—23回風(fēng)大巷錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護0.0088431.3915.716.930.0123139.55232.759.6823—地面地面砌碹0.035301.212.2823.750.0140114.05182.104.8總計3175.80表4.10井巷風(fēng)速驗算表礦井通風(fēng)阻力見表4.11。表4.11風(fēng)路總阻力時期容易時期困難時期阻力/Pa1612.953175.802.3.2礦井通風(fēng)總阻力容易時期通風(fēng)總阻力：困難時期通風(fēng)總阻力：式中：1.2、1.15——局部阻力的系數(shù)；hrmin、則：hrhr礦井通風(fēng)總風(fēng)阻見表4.12。表4.12礦井通風(fēng)總阻力時期容易時期困難時期總阻力/Pa1935.543652.172.3.3總等積孔等積孔反映了礦井的通風(fēng)難易程度。這里計算不包括外部漏風(fēng)時的等積孔。全礦井總等積孔A=1.18961.1896Q式中：Qhr故，容易時期的等積孔為3.76m2困難時期的等級孔為2.74m2，等積孔均大于2m2，屬于通風(fēng)容易礦井。2.3.4礦井總風(fēng)阻：RR故：Rmin=0.10Ns2/m8；Rmax兩個時期的總等積孔均大于2m2，總風(fēng)阻均小于0.35Ns2/m8，屬于通風(fēng)容易礦井。2.4礦井主要通風(fēng)機選型風(fēng)機是礦井通風(fēng)的絕大多數(shù)動力的總來源，事關(guān)重大。因此，風(fēng)機的選擇的合理有否有工作人員的生命安全有關(guān)也與整個礦井的經(jīng)濟有關(guān)。則選擇通風(fēng)機首先要明確主風(fēng)機在通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個工作時間段的兩個工況點。2.4.1自然風(fēng)壓風(fēng)機壓力與當時所處的天氣中的自然風(fēng)壓有很大一部分關(guān)系。在主選擇風(fēng)機的時候，計算風(fēng)機的壓力大小時主動應(yīng)考慮到礦井所處地的當時氣候的自然風(fēng)壓。在夏季時，夏季產(chǎn)生的自然風(fēng)壓壓強與主扇的風(fēng)壓壓強相對抗，hn計算得為負值，最后所得的礦井風(fēng)量相減所減少；在冬季時，冬季所產(chǎn)生的自然風(fēng)壓壓強對主扇的運行有加強的正面作用，hn為正值，最后所得的礦井風(fēng)量相加增加。本礦井的自然風(fēng)壓值可根據(jù)本地的氣象資料按經(jīng)驗取值。夏季自然風(fēng)壓取-100Pa，冬季自然風(fēng)壓取90Pa。2.4.2主要通風(fēng)機工作風(fēng)壓通風(fēng)容易時期：在通風(fēng)容易時期主通風(fēng)機工作時為了不讓工作時期的夠做效率的大小變得十分的小，所以從通風(fēng)容易時期通風(fēng)系統(tǒng)中減去各個季節(jié)的自然風(fēng)壓h，最后得到通風(fēng)容易時期的靜風(fēng)壓為：H式中：hrhh故，Hfmin通風(fēng)困難時期：同上，與通風(fēng)容易時期相反，則困難通風(fēng)期的靜風(fēng)壓如下。H式中：hrhh故，Hfmax通過以上計算，得出兩個時期所產(chǎn)生的靜風(fēng)壓如表4.13。表4.13兩個時期風(fēng)機靜風(fēng)壓時期容易時期困難時期風(fēng)壓/Pa2005.543932.172.4.3主要通風(fēng)機的實際通過風(fēng)量因為在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中外部漏風(fēng)是不可避免的，所以通過主要通風(fēng)機的風(fēng)量Qr必須比礦井總風(fēng)量要稍大一點，并且對于抽出式通風(fēng)應(yīng)選用下式計算：Q式中：Qr——實際風(fēng)量，m3Q——風(fēng)井總風(fēng)量，m3/s；1.05——抽出式礦井通風(fēng)外部漏風(fēng)系數(shù)。故，容易時期：Qr=1.05×139.162=146.12m3困難時期：Qr=1.05×115.97=121.77m3/s通風(fēng)機實際風(fēng)量Qr見表4.14。表4.14通風(fēng)機實際風(fēng)量時期容易時期困難時期風(fēng)量m8349.726958.1時期容易時期困難時期風(fēng)量m3/s139.16115.972.4.4主要通風(fēng)機工況點由通風(fēng)機特性曲線選擇的主要通風(fēng)機：容易時期：；R困難時期：R兩個時期的風(fēng)阻見表4.15。表4.15兩個時期的風(fēng)阻時期容易時期困難時期數(shù)值/N·s2·m-80.1030.2032.4.5主要通風(fēng)機的特征值容易時期與困難時期主要通風(fēng)機的參考值見表4.16。表4.16主要通風(fēng)機的風(fēng)量與風(fēng)壓表時期Qf/m3·min-1qf/m3·s-1H/PaR/N·s2·m-8容易時期8349.72139.162005.540.103困難時期6958.1115.973932.170.203兩個時期的風(fēng)阻特性點見表4.17及表4.18。表4.17通風(fēng)容易時期和的風(fēng)阻曲線表時期容易時期風(fēng)量/m3·s-1110120130139.162140150H/Pa1246.31483.21740.71994.452018.82312.5表4.18通風(fēng)困難時期和的風(fēng)阻曲線表時期困難時期風(fēng)量/m3·s-190100110115.97120130H/Pa1644.320302456.32730.162923.23430.7在通風(fēng)機實際工作當中的風(fēng)壓，不能不超過最大通風(fēng)機風(fēng)壓的0.9倍，風(fēng)機的工作點并不能落在馬鞍形的面積當中，并且礦井通風(fēng)機的靜壓力的工作效率低于0.6；通風(fēng)機動輪轉(zhuǎn)數(shù)不超過額定轉(zhuǎn)數(shù)；軸流式扇風(fēng)機最大θ為45°；一級動輪軸流式通風(fēng)機θ≥10°，二極動輪θ≥15°。綜上所述，確定選擇，即可滿足通風(fēng)的要求。表4.19通風(fēng)機參數(shù)時期葉片安裝角度Q/m3·s-1Hs/PaN/kWηs/%通風(fēng)容易期46139.162