第4章 矿井通风.docx
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第4章矿井通风
第四章矿井通风
第一节矿井通风
一、通风方式及通风系统
初期5-2煤层系统共有四条井筒，分别为主斜井、副斜井、回风立井和管子井。
后期在井田中部另开凿一条后期回风立井。
主斜井、管子井及副斜井为进风井，回风立井回风。
初期通风系统为：
主斜井/管子井、副斜井→5-2煤带式输送机煤门/辅助运输煤门→5-2煤西翼带式输送机大巷/西翼辅助运输大巷→工作面辅助运输巷/带式输送机巷→工作面→工作面回风巷→5-2煤西翼回风大巷→5-2煤回风煤门→回风立井。
后期通风系统为：
主斜井/管子井、副斜井、管子井→5-2煤带式输送机煤门/辅助运输煤门→5-2煤西翼带式输送机大巷/西翼辅助运输大巷→5-2煤中央辅助运输大巷/5-2煤中央带式输送机大巷→工作面辅助运输巷/带式输送机巷→工作面→工作面回风巷→5-2煤中央回风大巷→后期回风立井。
初期通风系统为中央并列式，后期为分列式。
通风方式均为机械抽出式。
矿井通风系统容易时期和困难时期示意图见图4-1-1、图4-1-2。
二、井筒数目及位置、服务范围及时间
矿井移交时利用工业场地内主斜井、副斜井及管子井为进风井，回风立井回风，通风系统简单。
四条井筒服务于51、52盘区，回风立井服务年限13.3年；后期开采53盘区时在井田中部另开凿一条后期回风立井回风，服务年限为7.7年。
三、矿井风量、风压及等积孔
本矿井井下布置一个综采工作面、一个综掘工作面和一个炮掘工作面，以保证矿井1.20Mt/a的生产能力。
矿井井下用风地点较多，根据现行《煤矿安全规程》的规定，设计分别按井下同时工作的最多人数和按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需风量的总和进行风量计算。
图4-1-1矿井通风系统容易时期示意图
图4-1-2矿井通风系统困难时期示意图
㈠按井下最大班人员计算风量
Q＝4×N×K备
＝4×65×1.25
＝325m3/min
＝5.4m3/s
式中：
Q――矿井总风量，m3/min；
4――每人每分钟供风标准，m3/min·人；
N――最大班下井人数，人；
K备――风量备用系数，取1.25。
㈡按井下采煤、掘进、硐室及其他地点实际需风量的总和计算
Q矿＝（ΣQ采＋ΣQ掘＋ΣQ硐＋ΣQ胶轮车＋ΣQ其他）×K通
式中：
ΣQ采――回采工作面风量之和，m3/min；
ΣQ掘――掘进工作面需风量之和，m3/min；
ΣQ硐――独立回风硐室需风量之和，m3/min；
ΣQ胶轮车――井下无轨胶轮车所需风量之和，m3/min；
ΣQ其他――除了采煤、掘进和硐室外其他井巷需风量之和，m3/min；
K通――矿井通风系数，取1.25。
5-2煤层系统装备了一个综采面、一个综掘面和一个炮掘工作面。
采用独立通风的硐室有盘区变电所。
1.采煤工作面风量计算
⑴按回风巷瓦斯浓度CH4﹤1％计算风量
Q采＝（100Tq1k1k2）/（24×60）
式中：
T—综采工作面平均日产量，1.20×106/330＝3636t；
q1—沼气相对涌出量，取q1＝0.48m3/t（2010年鉴定数据）；
k1—工作面瓦斯涌出系数，取k1取1.0；
k2—工作面瓦斯涌出不均衡系数，1.2～1.6，取k2取1.6。
Qcj＝（100×3636×0.48×1.0×1.6）/（24×60）
＝193.9（m3/min）
⑵按回风巷瓦斯浓度CO2﹤1.5％计算风量
Q采＝（100Tq2k1k2）/（24×60×1.5）
式中：
q2—CO2相对涌出量，取q2＝1.08m3/t（2010年鉴定数据）；
式中其它符号的意义同上。
Qcj采＝（100×3636×1.08×1.0×1.6）/（24×60×1.5）
＝290.9（m3/min）
⑶按工作面温度计算工作面需风量
Q采＝60×VC×SC×ki
式中：
Q采――采煤工作面需风量，m3/min；
VC――回采工作面适宜风速，按1.5～1.8m/s，取1.6m/s；
SC――回采工作面平均有效断面，按最大和最小控顶断面的平均值计算，取10.5m2；
ki――工作面长度系数，取1.3。
Q采＝60×1.6×10.5×1.3
＝1310（m3/min）
⑷按工作面最多人员数量计算
采煤工作面的需风量
Q采＝4×nc
式中：
4――每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；
nc――采煤工作面同时工作的最多人数。
Q采＝4×19
＝76m3/min
按⑴、⑵、⑶项中取最大值原则，取Q采＝22（m3/s）
⑸按风速验算
根据现行《煤矿安全规程》的规定，综采工作面的最低风速不得小于0.25m3/s，最大风速不得大于4m/s的要求进行验算，即综采工作面风量应满足。
0.25×Sc≤Q采≤4.0×Sc
式中：
Sc——回采工作面平均有效面积，m2
0.25×9.0≤Q采≤4.0×9.0即Q采∈[2.25，36]
根据以上计算结果，工作面风量取22m3/s。
2.掘进工作面风量计算
⑴按局部通风机吸风量计算
根据现行《煤矿安全规程》，为保证局部扇风机不发生循环风，按局部扇风机地点（巷道）的供风量必须大于局部扇风机吸风量的1.34倍，即Q巷>1.34Q局。
综掘工作面局部通风机额定风量为300m3/min；炮掘工作面局部通风机额定风量为260m3/min。
按局部通风机吸风量计算，综掘工作面需要的风量为：
Q掘＝1.34×300
＝402（m3/min）即6.7m3/s，取7.0m3/s
炮掘工作面需要的风量为：
Q掘＝1.34×260
＝348.4（m3/min），即5.8m3/s，取6.0m3/s
⑵按掘进工作面最大人员数量计算
Q掘＝4×nj式中：
Q掘——掘进工作面实际需风量，m3/min；
nj——掘进工作面同时工作的最多人数，综掘工作面13人，炮掘工作面13人；
按工作人员数量计算，
综掘工作面与炮掘工作面需要的风量均为：
Q掘＝4×nj＝4×13＝52（m3/min）
⑶按炸药使用量计算
Q掘＝Ab／tC
＝9×0.1/（25×0.02%）
＝180（m3/min）=3.0m3/s
式中：
A——掘进面一次使用最大炸药量，取6kg；
b——每公斤炸药爆破后生成的当量CO的量，取b=0.1m3/kg；
t——爆破后通风时间，一般20～30min，取25min；
C——爆破通风后允许工人进入工作面的CO浓度，一般C＝0.02%。
⑷按风速进行验算
根据现行《煤矿安全规程》的规定，煤巷、半煤巷掘进工作面的风量应满足：
0.25×Sj≤Q掘≤4.0×Sj
式中，Sj——掘进工作面巷道过风断面积，m2
0.25×12≤Q掘≤4.0×12即Q采∈[3.0,48]
根据以上计算结果炮掘工作面风量取6.0m3/s；综掘工作面风量取7.0m3/s。
3.井下硐室配风
井下需独立通风的硐室有盘区变电所配风3m3/s。
ΣQ硐＝3m3/s
4.稀释柴油机车尾气配风量
根据《煤矿用防爆柴油机无轨胶轮车安全使用规范》规定：
行驶车辆的巷道，应按同时运行的最多车辆数增加巷道配风，配风量应不小于4m3/min·kW。
⑴柴油机车型号及数量
①运送井下工人：
WC24RE型运人胶轮车3台，功率50kW；
②运送井下零散工作地点人员及管理人员：
WC2J运人胶轮车2台，功率45kW；
③运送设备，材料（包括水泥、砂、石及少量掘进煤）WC3E防爆无轨胶轮车3台，功率50kW。
⑵风量计算
根据机车运行实际情况，柴油机车配风量按以下2种组合方式计算。
①上下班时间
3台WC24RE型运人胶轮车同时运行
ΣQ柴＝50×3×4＝600m3/min＝10（m3/s）
②其它时间段
3台WC3E型无轨胶轮车和2台WC2J（A）型生产指挥车同时运行
ΣQ柴＝50×3×4＋45×2×4
＝960m3/min＝16（m3/s）
5.接续工作面配风量
接续工作面配风量按综采工作面配风量的50％考虑，取11m3/s。
6.其它配风按以上各项配风总量的5％考虑。
经过上述计算，风量应按井下采煤、掘进、硐室、稀释无轨胶轮车（柴油机车）废气及其他地点实际需要风量计算，矿井总风量：
Q矿＝（ΣQ采＋ΣQ掘＋ΣQ硐＋ΣQ胶轮车）×K通
Q矿＝［（22＋11）＋（7＋6）+3＋16］×1.05×1.25
＝85.3（m3/s），取86（m3/s）。
㈢负压及等积孔计算
根据开采计划及工业场地回风立井的服务年限，设计利用计算机通风网络解算软件，分别计算出工业场地回风立井服务年限内开采区容易时期和困难时期各类巷道的风量及负压。
容易时期为5-2煤系统移交时，回采工作面及掘进工作面均位于51盘区；困难时期为回采工作面及掘进工作面均位于52盘区。
局部通风阻力按矿井负压的10％计算，矿井通风容易时期和困难时期示意图分别见图4-1-1、4-1-2，网络原始数据及计算结果分别见表4-1-1、表4-1-2、表4-1-3和表4-1-4。
风量、负压及等积孔见表4-1-5。
从上表4-1-5可以看出，容易时期等积孔为3.4m2，属于通风容易矿井；困难时期等积孔为2.0m2，通风难易程度属容易。
表4-1-1 网络原始数据表
5-2煤通风：
容易时期
巷道
编号
名称
支护
方式
始节
点号
末节
点号
摩擦阻力（N.s2/m4）
周长（m）
长度（m）
断面积（m2）
有效断面系数
巷道类型
固定
风量
（m3/s）
1
主斜井
砌碹
1
2
0.0012
14.3
124
14.2
0.85
一般巷道
2
5-2煤带式输送机煤门
锚喷
2
3
0.0012
13
75
10
0.85
一般巷道
3
5-2煤带式输送机煤门
锚喷
3
6
0.0012
13
35
10
0.85
一般巷道
4
主变电所、主泵房通道
锚喷
3
4
0.0014
6
20
4.4
0.85
一般巷道
5
主变电所、主泵房
砌碹
4
5
0.0014
10.8
35
10.5
1
一般巷道
6
主变电所、主泵房通道
锚喷
5
6
0.0014
6
20
4.4
0.85
一般巷道
7
5-2煤带式输送机煤门
锚喷
6
7
0.0014
13
25
10
0.85
一般巷道
8
5-2煤带式输送机煤门
锚喷
7
8
0.0014
13
1168
10
0.85
一般巷道
9
5-2煤西翼带式输送机大巷
锚喷
8
9
0.0012
13
100
10
0.85
一般巷道
10
5-2煤西翼带式输送机大巷
锚喷
9
10
0.0014
13
409
10
0.85
一般巷道
11
5-2煤西翼带式输送机大巷
锚喷
10
11
0.0012
13
125
10
0.85
一般巷道
12
5-2煤西翼带式输送机大巷
锚喷
11
12
0.0012
13
105
10
0.85
一般巷道
13
5-2煤西翼带式输送机大巷
锚喷
12
13
0.0012
13
100
10
0.85
一般巷道
14
管子井
砌碹
1
14
0.0012
10.7
201
8
1
固定风量巷
5.0
15
联络巷
锚喷
14
4
0.0012
10.7
45
8
1
一般巷道
续表4-1-1 网络原始数据表
5-2煤通风：
容易时期
巷道
编号
名称
支护
方式
始节
点号
末节
点号
摩擦阻力（N.s2/m4）
周长（m）
长度（m）
断面积（m2）
有效断面系数
巷道类型
固定
风量
（m3/s）
16
副斜井
砌碹
1
15
0.0009
17.1
264
20
0.95
一般巷道
17
5-2煤辅助运输煤门
锚喷
15
16
0.0009
16.4
74
15.1
0.95
一般巷道
18
联络巷
锚喷
7
16
0.0012
8.6
92
4.6
1
一般巷道
19
5-2煤辅助运输煤门
锚喷
16
18
0.0009
16.4
1103
15.1
0.95
一般巷道
20
5-2煤西翼辅助运输大巷
锚喷
18
19
0.0009
16.4
96
15.1
0.95
一般巷道
21
联络巷
锚喷
19
8
0.0012
12
46
10.1
1
固定风量巷
3.0
22
5-2煤西翼辅助运输大巷
锚喷
19
20
0.0009
16.4
84
15.1
0.95
一般巷道
23
消防材料库
锚喷
9
20
0.0012
12
60
10.1
1
固定风量巷
3.0
24
5-2煤西翼辅助运输大巷
锚喷
20
21
0.0009
16.4
435
15.1
0.95
一般巷道
25
5-2煤西翼辅助运输大巷
锚喷
21
22
0.0009
16.4
75
15.1
0.95
一般巷道
26
5-2煤西翼辅助运输大巷
锚喷
22
23
0.0009
16.4
205
15.1
0.95
一般巷道
27
5101工作面带式输送机巷
锚杆
10
25
0.0014
14.6
1623
12
0.85
一般巷道
28
5101工作面辅助运输巷
锚杆
21
24
0.0012
16.4
1683
15.1
0.85
一般巷道
29
5101工作面联络巷
锚杆
24
25
0.001
16.6
25
15.7
1
一般巷道
30
5101工作面开切眼
锚喷
25
26
0.004
19.4
200
18
1
固定风量巷
22.0
31
5101工作面回风巷
锚杆
26
32
0.001
15
1723
10
1
一般巷道
32
盘区水泵房
锚喷
22
11
0.0014
9
60
8.8
1
一般巷道
33
盘区变电所
锚喷
22
31
0.0014
10.8
40
10.5
1
固定风量巷
3.0
34
5103工作面辅助运输巷
锚杆
12
27
0.0012
16.6
100
15.7
0.85
一般巷道
35
5103工作面
锚杆
27
28
0.0012
16.6
25
15.7
0.85
一般巷道
36
5103工作面带式输送机巷
锚杆
28
30
0.001
14.6
200
12
1
固定风量巷
7.0
37
横川1
锚喷
13
23
0.0012
15.8
60
13.5
1
一般巷道
38
横川2
锚喷
23
29
0.0012
15.8
40
13.5
1
一般巷道
39
5-2煤西翼回风大巷
锚喷
29
30
0.0008
15
50
12.5
1
一般巷道
40
5-2煤西翼回风大巷
锚喷
30
31
0.0008
15
115
12.5
1
一般巷道
41
5-2煤西翼回风大巷
锚喷
31
32
0.0008
15
370
12.5
1
一般巷道
42
5-2煤西翼回风大巷
锚喷
32
33
0.0008
15
212
12.5
1
一般巷道
43
永久避难硐室
砌碹
20
33
0.0012
12
60
10.1
1
固定风量巷
3.0
44
5-2煤西翼回风大巷
锚喷
33
34
0.0008
15
138
12.5
1
一般巷道
45
5-2煤2号回风煤门
锚喷
34
39
0.0008
15
1446
12.5
1
一般巷道
46
回风立井
砌碹
39
40
0.0008
25
34
12.6
1
一般巷道
47
风硐
砌碹
40
1
0.0008
9.1
25
10.2
1
固定风量巷
86.0
表4-1-2网络计算结果表
5-2煤通风：
容易时期
巷道
编号
名称
支护
方式
始节
点号
末节
点号
巷道风阻（N.s2/m8）
巷道
风量（m3/s）
巷道
负压
（mmH20）
巷道
风速（m/s）
调整后
风阻（N.s2/m8）
备注
1
主斜井
砌碹
1
2
0.0007
27.4
0.6
2.3
2
5-2煤带式输送机煤门
锚喷
2
3
0.0012
27.4
0.9
3.2
3
5-2煤带式输送机煤门
锚喷
3
6
0.0005
22.6
0.3
2.7
4
主变电所、主泵房通道
锚喷
3
4
0.002
4.8
0
1.3
5
主变电所、主泵房
砌碹
4
5
0.0005
9.8
0
0.9
6
主变电所、主泵房通道
锚喷
5
6
0.002
9.8
0.2
2.6
7
5-2煤带式输送机煤门
锚喷
6
7
0.0005
32.4
0.5
3.8
8
5-2煤带式输送机煤门
锚喷
7
8
0.0213
28
16.7
3.3
9
5-2煤西翼带式输送机大巷
锚喷
8
9
0.0011
31
1.1
3.6
10
5-2煤西翼带式输送机大巷
锚喷
9
10
0.0081
28
6.4
3.3
11
5-2煤西翼带式输送机大巷
锚喷
10
11
0.0019
18.7
0.7
2.2
12
5-2煤西翼带式输送机大巷
锚喷
11
12
0.0016
21.4
0.7
2.5
13
5-2煤西翼带式输送机大巷
锚喷
12
13
0.0016
14.4
0.3
1.7
14
管子井
砌碹
1
14
0.005
5
1.4
0.6
.0580
15
联络巷
锚喷
14
4
0.0007
27.4
0.6
2.3
续表4-1-2网络计算结果表
5-2煤通风：
容易时期
巷道
编号
名称
支护
方式
始节
点号
末节
点号
巷道风阻（N.s2/m8）
巷道
风量（m3/s）
巷道
负压
（mmH20）
巷道
风速（m/s）
调整后
风阻（N.s2/m8）
备注
16
副斜井
砌碹
1
15
0.0005
53.6
1.5
2.8
17
5-2煤辅助运输煤门
锚喷
15
16
0.0003
53.6
0.9
3.7
18
联络巷
锚喷
7
16
0.0098
4.4
0.2
0.9
19
5-2煤辅助运输煤门
锚喷
16
18
0.0047
58
15.9
4
20
5-2煤西翼辅助运输大巷
锚喷
18
19
0.0004
58
1.4
4
21
联络巷
锚喷
19
8
0.0006
3
-0.8
0.3
-0.0911
22
5-2煤西翼辅助运输大巷
锚喷
19
20
0.0002
55
0.6
3.8
23
消防材料库
锚喷
9
20
0.0008
3
0.3
0.3
0.0375
24
5-2煤西翼辅助运输大巷
锚喷
20
21
0.002
55
6.1
3.8
25
5-2煤西翼辅助运输大巷
锚喷
21
22
0.0003
42.3
0.6
2.9
26
5-2煤西翼辅助运输大巷
锚喷
22
23
0.0009
36.6
1.2
2.6
27
5101工作面带式输送机巷
锚杆
10
25
0.0192
9.3
1.7
0.9
28
5101工作面辅助运输巷
锚杆
21
24
0.0096
12.7
1.5
1
29
5101工作面联络巷
锚杆
24
25
0.0001
12.7
0
0.8
30
5101工作面开切眼
锚喷
25
26
0.0027
22
0.1
1.2
0.002
31
5101工作面回风巷
锚杆
26
32
0.0258
22
12.5
2.2
32
盘区水泵房
锚喷
22
11
0.0011
2.7
0
0.3
33
盘区变电所
锚喷
22
31
0.0005
3
5.2
0.3
0.5728
34
5103工作面辅助运输巷
锚杆
12
27
0.0005
7
0
0.5
35
5103工作面
锚杆
27
28
0.0001
7
0
0.5
36
5103工作面带式输送机巷
锚杆
28
30
0.0017
7
2
0.6
0.0406
37
横川1
锚喷
13
23
0.0005
14.4
0.1
1.1
38
横川2
锚喷
23
29
0.0003
51
0.8
3.8
39
5-2煤西翼回风大巷
锚喷
29
30
0.0003
51
0.8
4.1
40
5-2煤西翼回风大巷
锚喷
30
31
0.0007
58
2.4
4.6
41
5-2煤西翼回风大巷
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