龙王沟煤矿主通风机投运后矿井通风系统方案89.docx
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龙王沟煤矿主通风机投运后矿井通风系统方案89
编号：
TF-2016-02
龙王沟煤矿主要通风机投运和通风
系统调整技术方案
通防工区
2016年8月
按照燕总指示,编制本技术方案：
龙王沟煤矿主要通风机投运和
通风系统调整技术方案
一、矿井（临时）通风系统现状
龙王沟矿井建设一期工程基本结束，已进入二、三期工程，为保证安全生产，预计8月中旬矿井主通风系统将投入运行。
二、矿井通风系统及方式
根据矿井开拓部置，三个井筒（主斜井、副斜井、回风斜井）均布置于工业场地之中，初步设计本矿井通风系统为中央并列式，副斜井（井筒规格6×4.8m，井筒倾角5.5°）与主斜井（井筒规格6×4.8，井筒倾角16°）进风、回风斜井回风（井筒规格6×4.8，井筒倾角19°）。
通风方式采用机械抽出式，风机为矿用对旋轴流通风机：
FBCDZNO35/2×450kw，两台。
通风系统主要风流路线为：
副斜井→井底车场→辅助运输大巷→风井措施巷→回风斜井。
副斜井→煤仓上口检修巷→副斜井-1#号回风巷联巷→6煤西翼1#回风大巷→回风斜井。
主斜井→主斜井二联巷→6煤西翼运输大巷→运输大巷与回风大巷联巷→6煤西翼1#回风大巷→回风斜井。
主斜井→辅助运输大巷→风井措施巷→回风斜井。
附：
通风系统图。
三、矿井风量计算
（一）、矿井风量计算的前提条件和原则
前提条件
根据工程部矿井办公室编制的工期网络计划（2016.7.12），矿井主要通风机启用后，井下布置5个全煤巷道综掘工作面和1个岩巷综掘工作面。
硐室2个。
原则
矿井需风量，按下列要求分别计算，并采取其中最大值。
1.按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3;
2.按采煤（该时期还未形成采煤工作面，采煤工作面需风量暂不考虑）、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。
3.备用工作面按工作面来计算后取其50%（未形成不做考虑）。
4.由于井田属于地温正常带，无地热危害，所以将不进行工作面温度对需风量的计算。
（二）、矿井需风量计算
1、按井下同时工作的最多人数计算：
Q=4×N×K=4×216×1.2=1036.8m3/min（17.28m3/s）
式中：
Q—风量，m3/s
4—每人每分钟需风量，m3/min·人
N—井下同时工作的最多人数，取216人。
掘进工作面施工人员144人，煤仓施工人员24人，副斜井地坪施工24人，泵房及变电所砌碹施工24人。
K—矿井通风系数，K=1.2
2、按掘进、硐室及其它地点需要风量的总和进行计算：
按掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和作为矿井设计风量，能较好的适应各类生产能力、各类瓦斯等级矿井的通风要求，更接近类似生产矿井实际。
本设计按掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和来计算矿井所需风量。
Q总需=（∑Q掘+∑Q硐+∑Q胶+∑Q其它）×Km
式中：
Q总需—矿井风量，m3／s；
∑Q掘—掘进工作面所需风量之和，m3／s；
∑Q硐—独立通风硐室所需风量之和，m3／s；
∑Q胶—无轨胶轮车需风量之和，m3／s；
∑Q其它—其它行人和维护巷道所需风量之和，m3／s；
Km—矿井通风（包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素）系数，可取1.15—1.25，由于建井初期，漏风较小，取1.2
（1）煤巷掘进面需风量计算
<1>、6煤西翼辅助运输大巷（综）掘进工作面（综掘）
1）、按稀释掘进工作面瓦斯（二氧化碳）浓度所需风量计算：
Q=100×k×q
=100×1.6×0.005
=0.8m3/min
式中：
Q——掘进工作面按瓦斯涌出量计算所需要的风量，m3/min；
k——掘进工作面瓦斯涌出不均匀系数，一般取1.6（根据龙王沟矿井及选煤厂初步设计，取1.6）；
q——掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min。
按每月进尺130米，煤的密度1.42t/m3,巷道断面为25m3，相对瓦斯涌出量0.051m3/t来计算，得平均绝对瓦斯涌出量为0.005m3/min。
2）、按工作面最多人数所需风量计算：
Q=4×N
=4×24
=96m3/min
式中：
Q——掘进工作面按人数计算所需要的风量，m3/min；
4——每人每分钟需要的标准风量，4m3/人；
N——掘进工作面同时工作的最多人数。
按交接班时的人数，取24人。
3）、按风速验算
根据《煤炭安全规程规定》规定，掘进中的煤巷最小风速为0.25m/s,最大风速为4m/s。
按最低风速验算：
Q低=V低×S×60
=0.25×25×60
=375m3/min
式中：
Q低—按最低风速计算的风量；
V低---允许最低风速；
S---实际断面，取25m2。
按最高风速验算：
Q高=V高×S×60
=4×25×60
=6000m3/min
式中：
Q高—按最高风速计算的风量；
V高---允许最高风速；
S---实际断面，取25m2。
综上计算，掘进工作面迎头允许最低风量为375m3/min，最高风量为6000m3/min，实际风量Q实应小Q高，大于Q低，（Q高≤≥Q低）取Q实=380m3/min。
4）根据局扇吸风量进行计算
根据矿井（初步设计）的（巷道）开拓布署，巷道（掘进供风）掘进距离700米考虑，拟定选用的风机的局部通风机型号为FBD.N07.1/2×30KW（风量：
370-620m3/min,全风压600-6624pa），采用直径为（φ）1000mm的柔性胶质风筒压入式供风，即可满足供风需要。
1、风筒漏风系数
即：
风筒有效风量率的倒数
Φ＝1/（1-nη接）＝1÷（1-70×0.002）＝1.16
式中：
Φ---柔性风筒漏风备用系数；
n—风筒接头数，70个；
η接—每个接头的漏风率，插接时η接=0.01～0.02；螺圈反边接头时η接=0.002。
2、百米漏风率为2%，满足设计要求。
3、局部通风机吸风量
Q扇=Φ×Q
=1.16×380
=442m3/min
式中：
Q扇---局部通风机吸风量。
5）全风压配风量计算
Q配=Q扇×Kf
=441×1.2
=529m3/min
式中：
Q配---局扇安装点配风量
Q扇---局部通风机吸风量；
Kf---为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，取1.2；
6）局扇全风压计算
H全＝R风×Q×Q扇＋h动＝R风×Q×Q扇＋0.811×ρ×Q2/D4＝44.37×（380÷60）×（442÷60）＋0.811×1.29×（380÷60）2÷14＝2172.03Pa或
H全＝R风×Q2×（1+0.15）＋0.811×ρ×Q2/D4=2380.032＋102.45=2482.48Pa
式中R风──压入式风筒的总风阻；44.37Ns2/m8
Q扇──局部通风机的吸风量，441m3/min；
h动──风筒出口动压损失，Pa；
ρ──空气密度，1.29kg/m3；
D──风筒直径，1m。
H全=2482.48Pa为局部通风机全风压，满足风机要求。
<2>、根据以上计算方法，计算其他掘进工作面风量及风压情况如下表：
巷道名称
断面
（㎡）
通风距离
（m）
百米漏风率
（%）
局部通风机型号
全风量
（M³/min）
全风压
（pa）
6煤西翼辅运大巷
25
700
2
FBD.N07.1/2×30KW
529
2772.98
6煤西翼回风大巷
17.5
1000
2
FBD.N06.3/2×30KW
405
569.15
6煤西翼胶带大巷
16.1
1000
2
FBD.N06.3/2×30KW
375
487.95
管子道检修巷
16.8
200
2
FBD.N06.3/2×18.5KW
302.5
90.39
管子道下口
14.3
200
2
FBD.N06.3/2×18.5KW
268.7
227.8
副水仓
16.1
400
2
FBD.N06.3/2×18.5KW
195.05
214
（2）、硐室需风量计算
在该段时期内井下主要的硐室有中央变电所、中央水泵房、机头硐室、组装硐室、临时排水泵房，各硐室需风量将按规程规定及以往经验需风量进行分配：
中央变电所：
180m3/min，中央水泵房：
180m3/min，机头硐室变电所180m3/min，组装硐室：
180m3/min，临时水仓：
180m3/min。
其中，中央变电所、机头硐室和水泵房都非独立通风硐室，且通风主要用于调节温度，所以只作分配风量考虑，不计算在矿井总需风量中。
（3）、其他风量计算
按掘进、硐室需风量的5%计算
Q其=0.05×（2077.14+360）=121.68m3/min
（4）、稀释防爆无轨胶轮车（装载机）排放尾气需风量
机车数量：
公司目前已采购柴油皮卡三辆，功率72kw，井下各施工单位预计使用四辆防爆装载机（3台额定功率92）。
六辆无轨胶轮车（额定功率为46kw）
配风方式：
按4m3/min·kW配风，按同时运行最多车辆数配风：
Q胶=（72×3+92×3+46×6）×4
=3120m3/min
（5）、矿井总需风量计算
Q总需=（∑Q掘+∑Q硐+∑Q胶+∑Q其它）×Km
=（2077.14+360+3120+121.68）×1.2
=6814.8m3/min
综合上述计算结果，确定主要通风机试运转后矿井总的进风量为：
Q总进=Q总需=6814.8m3/min（113.58m3/s）。
（3）、矿井风量计算结果
表一：
矿井风量计算结果汇总表
时期
用风地点
风量分配m3/min
（矿井主要通风启用后）
6煤西翼辅助运输大巷
529
6煤西翼一号回风大巷
405
6煤西翼胶带大巷
375
管子道检修巷
302.5
管子道下口
268.7
副水仓
195.05
临时排水硐室
180
组装硐室
180
稀释胶轮车尾气
3120
其他用风量
121.68
合计
Q总需×km
6814.8
四、矿井各巷道风量分配及风速验算
（一）、风量分配原则
1.硐室风量和开拓掘进用风，按计算需风量或给定值不作重新分配；
2.各采煤工作面风量按计算需风量×工作面长度风量系来进行分配。
3.备用工作面的风量按其在生产时所需风量的50％配风，不作重新分配。
（二）、巷道风速验算
根据《煤矿安全规程》的相关规定，各巷道风速要求见下表
表二：
井巷中的允许风流速度
井 巷 名 称
允许风速（m/s）
最低
最高
无设备的风井和风硐
15
专为升降物料的井筒
12
风桥
10
升降人员和物料的井筒
8
主要进、回风巷
8
架线电机车巷道
1.0
8
运输机巷、采区进、回风巷
0.25
6
采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷
0.25
4
掘进中的岩巷
0.15
4
其他通风人行巷道
0.15
（三）、风量分配及风速验算表
表三：
矿井通风巷道风量分配及风速验算表
巷道名称
类型
分配风量
m3/min
风速m/s
验算结果
副斜井
井筒
2940
1.96
符合要求
主斜井
井筒
3875
2.70
符合要求
立眼通道
拱形巷道
300
0.2
符合要求
西翼辅助大巷
矩形巷道
2410
1.61
符合要求
西翼胶带大巷
矩形巷道
1087
1.13
符合要求
西翼回风大巷（西）
矩形巷道
1609
1.53
符合要求
西翼回风大巷（东）
矩形巷道
1812
1.73
符合要求
回风斜井
拱形巷道
6815
4.65
符合要求
（根据《煤矿安全规程》的规定，巷道风速均符合要求。
）
五、井下通风设施布置、风流线路及各巷道风量分配
见附图：
矿井通风系统图
六、矿井通风总阻力
（一）、矿井通风总阻力
根据通风系统图，选择具体数据风量较大，巷道总长度较长的路线分别计算最大阻力，选取其中最大的阻力，加上该路线上各处局部阻力及自然风压，计算出矿井通风（的）总阻力。
（二）、计算方法及计算结果
1、矿井摩擦通风阻力计算方法：
式中：
hf—井巷摩擦阻力，Pa；
—某段巷道的摩擦风阻，单位Ns2/m8；
a—井巷摩擦阻力系数，N·s2／m4；
L—井巷长度，m；
S—巷道净断面积，m2；
Q—井巷中通风的风量，m3／s
—井巷的周长，单位m；
—断面形状系数（梯形
=4.16，半圆拱
=3.90，圆形
=3.54）；
2、矿井摩擦通风阻力计算结果：
表四：
矿井基建时期通风系统阻力计算结果汇总表
巷道名称
面积（m2）
长度（m）
周长
（m）
阻力系数（104Ns2/m4）
风阻（Ns2/m8）
风量（m3/s）
阻力（Pa）
主斜井
24.9
1191.78
19.02
0.015
0.022
64.58
91.58
主斜井
24.9
143.91
19.02
0.015
0.0027
46.47
5.74
副斜井
24.9
828.39
19.02
0.0085
0.0087
49
20.83
副斜井
24.9
3212.65
19.02
0.0085
0.0336
45.2
68.73
煤仓上口检修巷
16.05
52.326
15.17
0.0085
0.0016
30.2
1.49
副井-回风巷联巷
15.75
166.914
16
0.0085
0.0058
30.2
5.3
煤仓上口检修巷
16.05
78.503
15.17
0.0085
0.0024
18.11
0.8
运输大巷
16.1
475
16.2
0.0085
0.0157
18.11
5.14
运输巷与回风巷联巷
14
40
15
0.0085
0.0019
22.31
0.93
一号回风巷
17.5
253.407
17
0.0085
0.0068
26.81
4.91
一号回风巷
17.5
278
17
0.0085
0.0075
30.2
6.84
进风立眼
1.13
299
3.768
0.0085
6.6369
3.8
95.84
副斜井
24.9
213.47
19.02
0.0085
0.0022
15
0.5
副斜井车场
24.9
80
19.02
0.0085
0.0008
18.7
0.29
辅运大巷
24.9
89.418
19.02
0.0085
0.0009
22
0.45
辅运大巷
24.9
194.257
19.02
0.0085
0.0020
40.17
3.28
风井措施巷
20.8
60.442
18.4
0.0085
0.0011
46.47
2.27
回风斜井
24.9
24.138
19.02
0.0085
0.0003
46.47
0.55
回风斜井
24.9
1103.95
19.02
0.0085
0.0116
113.58
149.14
矿井的总摩擦阻力
hf=344.27pa
3、矿井通风局部阻力hj，设计按矿井井巷摩擦阻力的10%考虑。
hj=hf×10%=379pa
4、矿井自然风压计算
根据本区气温气象条件，矿井自然风压计算基础参数为：
夏季：
进风侧平均气温21℃，回风侧平均气温19℃。
冬季：
进风侧平均气温11℃，回风侧平均气温10℃。
回风斜井井口标高+1277m，大气压87165Pa。
采用经验公式（“科马洛夫”公式）（H=417m>100m）计算中央采区回风立井自然风压：
Hh=P0Hg/R×（1/T1－1/T2）×[1+（H/10000）]
式中：
Hh——自然风压；
P0——地面大气压力，Pa；
H——矿井开采深度，m；
T1——进风侧平均温度，K；
T2——回风侧平均温度，K；
g——重力加速度，m/s2；
R——矿井空气常数，干空气的常数287J/kg.K，水蒸气气体常数R=461J/kg.K
H夏=87165×417×9.8/287×{[1/（273+21）]－[1/（273+19）]}×[1+（417/10000）]=16.09Pa
H冬=87165×417×9.8/287×{[1/（273+11）]－[1/（273+10）]}×[1+（417/10000）]=30.12Pa
5、矿井通风总阻力：
h总=hf+hj+Hh=409.12pa（冬季）
=395.09pa（夏季）
七、矿井等积孔
通风等积孔采用以下公式计算：
A=
式中：
A—通风等积孔，m2
Q—风量，m3/s；
h—通风总阻力，Pa。
计算得A=1.19×113.58/
=6.68m2>2m2
由下表可知本矿井永久通风系统形成时的通风分级为容易
矿井通风难易程度
矿井总风阻Ns2/m-8
等积孔Am2
容易
0.355
2
中等
0.355～1.420
1～2
困难
1.420
1
八、矿井通风设备
（一）、主要通风机设备性能、型号、结构
装备两台矿用对旋轴流通风机：
FBCDZNO35/2×450KW，风量为340m3/s，静压为3276（当地）pa。
防爆电动机型号:
YBF710M1-12-450×2KW。
（二）、风机试运行时风机工况点，及风机特性
根据以上计算得：
矿井需风量为113.58m3/s，通风阻力（负压）为488.02pa，考虑外部漏风（防爆门和通风机附近的漏风）和风道局部阻力损失后，初期需要主通风机风量Q主风机必定大于矿井需风量Q总，然后用Q主风机计算得出风机静压Hs（用于克服矿井通风阻力及风道阻力）。
Q主风机=K×Q总
=1.15×113.58
=130.6m3/s
式中K—外部漏风系数，（在抽出式且风井有提升任务时，K=1.15）。
Hs=h总+150=559.12pa，（一般在通风阻力较小时取150pa左右）
风机应满足风量130.6m3/s，风压559.12pa。
（此值根据计算所得，可作为风机试运行的参考数据，实际风机工况需要在风机运行后现场实测得到）
九、主要通风机投运后井下通风设施（情况）
在主要通风机投入运行前井下需拆除的通风设施
副斜井北外环两道风门在通风调整期间需打开，系统调整完毕后拆除。
十、主要通风机投运后通风系统调整安全措施
1、矿成立主要通风机投运和通风系统调整指挥部，统一协调指挥工作。
2、通风系统调整期间，全矿井受调风影响的地区必须停止生产，只有在井下通风系统调整完毕，风流稳定，风量符合要求后，方可恢复生产。
3、通风系统调整期间，必须加强矿井各地点的瓦斯检查，并时刻检查风流变化情况，发现问题及时汇报到指挥部。
4、通风系统调整期间，必须加强各地点的测风工作，在指挥部的指挥下统一行动，并制定各测风小组明确的行动路线、任务和汇报时间。
5、通风系统调整期间，必须保持井下通讯线路畅通和安全监控系统完好使用。
6、在通风系统调整稳定后，两周时间内，井上下人员不得松懈，随时待命，确保系统彻底稳定运行。
7、具体安全技术措施见《龙王沟煤矿主要通风机投运初期调整矿井通风系统安全技术措施》。
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