矿井通风安全情况.docx

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矿井通风安全情况

矿井通风安全情况

1、瓦斯

根据山西省煤炭工业局晋煤安发[2009]88号文“关于吕梁市2008年度30万吨/年及以上煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复”，永宁煤业有限公司4号煤层绝对瓦斯涌出量为0.46m3/min，相对瓦斯涌出量为0.83m3/t；二氧化碳绝对涌出量为0.53m3/min，二氧化碳相对涌出量为0.95m3/t，为低瓦斯矿井。

2010年8月，永宁煤业委托山西省煤炭工业局综合测试中心对该矿矿井瓦斯涌出量进行预测，瓦斯涌出量预测如下表：

表6-1-1矿井瓦斯涌出量预测结果表

生产

时期

日产量

（t/d）

瓦斯涌出量

生产采区（m3/t）

已采采区

系数

合计

（m3/t）

（m3/min）

初期

2727

2.14

1.15

2.46

4.66

中期

2727

3.17

1.15

3.65

6.91

后期

2727

3.14

1.20

3.77

7.14

根据预测结果，矿井属于低瓦斯矿井。

2、煤尘爆炸性

据山西煤矿矿用安全产品检验中心煤样检验报告：

4号煤层火焰长度15mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量55﹪，煤尘有爆炸性；

综上所述，井田内4号煤层煤尘均有爆炸性危险性，因此，在今后开拓、生产中应注意洒水防尘，定期清理巷道壁浮尘，以杜绝煤尘爆炸事故的发生。

3、煤的自燃倾向

据山西煤矿矿用安全产品检验中心煤样检验报告：

4号煤层吸氧量0.6978cm3/g，属Ⅱ级自燃煤层。

4、地温

据该矿多年的开采记录和井下调查，未发现地温、地压异常现象，本井田属地温、地压正常区。

6.2矿井通风

6.2.1通风方式及通风系统

1、通风方式

根据开拓部署，矿井采用中央分列式通风方式。

主扇的工作方式采用抽出式。

2、通风系统

4号煤通风系统如下：

新鲜风流→主斜井（副立井）→4号煤轨道大巷（运输大巷）→工作面运输顺槽→回采工作面→回风顺槽→4号煤回风大巷→集中回风巷→回风立井→地面。

6.2.2井筒数目、位置、服务范围及服务时间

由于本矿井井田面积较小，煤层比较薄，矿井达产时为一井两面，井筒数目为3个，其中主斜井、副立井进风，回风立井为专用回风井。

三个井筒服务于全矿井，服务年限21.6a。

6.2.3掘进通风及硐室通风

达到设计产量时，4号煤层配备一个炮掘面和一个综掘面，为独立通风。

掘进工作面通风采用局扇，压入式通风，双巷掘进时局扇型号为FBD№5.6/2×7.5，功率为15kW。

井下硐室除爆破材料发放硐室、采区变电所、消防材料库采用独立通风外，其余均采用新风并联或扩散通风。

6.2.4矿井风量、通风阻力及等积孔计算

根据山西省煤炭工业局综合测试中心提供的永宁煤业矿井瓦斯涌出量预测报告，对该矿矿井瓦斯涌出量进行预测，瓦斯涌出量预测如表6-2-1、6-2-2。

表6-2-1各采区回采工作面瓦斯涌出预测结果表

开采时期

煤层

采区

瓦斯

含量

（m3/t）

日产量

（t）

瓦斯涌出量

开采层

（m3/t）

邻近层

（m3/t）

合计

相对涌出量（m3/t）

绝对涌出量

初期

4号

一采区

3.58

1727

0.86

0.25

1.11

1.33

6号

二采区

4.20

864

1.50

0.35

1.85

1.11

中期

6号

二采区

4.20

864

1.50

0.35

1.85

1.11

10号

二采区

4.50

1727

1.82

0.29

2.11

2.53

后期

10号

一采区

4.50

2590

1.82

0.29

2.11

3.80

表6-2-2生产采区瓦斯涌出量预测结果

生产

时期

日产量

（t/d）

煤层

采区瓦斯涌出量

回采

（m3/t）

产量

（t）

掘进

（m3/min）

采空区

系数

合计

（m3/t）

（m3/min）

初期

2727

4号

1.11

1727

0.21

1.25

2.14

4.05

6号

1.85

864

0.19

中期

2727

6号

1.85

864

0.19

1.25

3.17

6.00

10号

2.11

1727

0.39

后期

2727

10号

2.11

2590

0.39

1.30

3.14

5.95

一、风量计算

矿井生产分为三个时期，分别为投产初期4号煤生产0.6Mt/a，6号煤生产0.3Mt/a；生产中期6号（5号）煤生产0.3Mt/a，10号煤生产0.6Mt/a；生产后期10号煤生产0.9Mt/a。

瓦斯预测也是根据各个生产时期个煤层的产量进行的预测，因此风量需要根据不同时期分别计算。

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

Qkj＝4NK＝4×99×1.25＝495（m3/min）＝8.25m3/s

式中：

4──每人每分钟供风标准m3/min，人；

N──井下同时工作的最多人数，99人（交接班）；

K──矿井通风系数，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

Q＝（ΣQ采+ΣQ备+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其它）×K矿通

式中：

∑Q采——采煤工作面实际需要风量的总和；

∑Q备——备用工作面实际需要风量的总和，取0.5ΣQ采；

∑Q掘——掘进工作面实际需要风量的总和；

∑Q硐——硐室实际需要风量的总和；

∑Q其它——其它井巷需要进行通风的风量总和；

K矿通——矿井通风系数，取1.2。

（1）4号煤层采煤工作面实际需要风量的计算

①按照工作面的气象条件确定需要风量，其计算公式为：

Q采4＝Q基本×K采高×K采面长×K温

式中：

Q采4—4号煤采煤工作面需要风量，m3/min；

Q基本—不同采煤方式工作面所需的基本风量，m3/min；

Q基本＝60×工作面平均控顶距×工作面实际采高×70%×适宜风速，（不小于1.0m/s）

=60×5.5×1.62×70%×1.0=374.21.0m/min=6.24m3/s

K采高—回采工作面采高调整系数，取1.0；

K采面长—回采工作面长度调整系数，取1.0；

K温—回采工作面温度与对应风速调整系数，取1.0；

Q采4＝6.24×1.0×1.0×1.0=6.24m3/min

②按瓦斯涌出量计算

Q采4=100×q采4×Kc=100×1.33×1.4=186.2m3/min=3.10m3/s

式中：

q采4──4号煤采煤工作面绝对瓦斯涌出量，根据预测取1.33m3/min；

Kc──采煤工作面瓦斯涌出量不均匀的风量备用系数，取1.4。

③按回采工作面温度计算：

Q采4=60×Vc×Sc×Ki

式中Vc──与计算工作面的温度相对应的风速，取1.0m/s；

Sc──工作面的平均断面积，为8.77m2；

Ki──工作面长度系数，取1.1

Q采4=60×1.0×8.77×1.1=578.8m3／min=9.65m3／s

④按人数计算

Q采4=4×N

式中N—采煤工作面内同时工作的最多人数，为34人；

Q采4=4×34=136m3／min=2.27m3／s

经计算，按回采工作面温度计算的风量最大，故回采工作面风量取最大值：

Q采4=9.65m3/s。

4号煤备用工作面的风量取回采工作面风量的一半，则Q备4=4.83m3/s。

⑤按风速进行验算

采用最低风速验算：

Q采4≥15×S采大=15×9.28=139.2m3／min

采用最高风速验算：

Q采4≤240×S采小=240×8.26=1982.4m3／min

满足风速要求。

（2）4号煤层掘进工作面实际需要风量的计算

①按瓦斯涌出量计算：

Q掘4＝100×q掘4×kd

式中：

q掘4──掘进工作面绝对瓦斯涌出量，根据预测取0.21m3/min；

kd──掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，取Kj＝1.7；

Q掘4＝100×q掘4×Kj＝100×0.21×1.7＝35.7m3/min＝0.60m3/s

②按人数计算

Q掘4＝4N

式中：

N──掘进工作面内同时工作的最多人数，15人。

Q掘4＝4×15＝60m3/min＝1.0m3/s

③每个掘进工作面配备一台FBD№5.6/7.5×2型局部扇风机，其风量180-300m3/min，本设计取300m3/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，断面最大的掘进工作面配风量按下式计算：

Q掘4＝Q局I+60×0.15S掘

式中：

Q局──局部通风机吸风量，m3/min；

I──局部通风机的台数，I＝1；

S掘──掘进工作面巷道过风断面，平均S掘＝9.6m2。

Q掘4=300+0.15×60×9.6=386.4m3/min=6.44m3／s

经计算，按局扇的实际吸风量计算的风量最大，故4号煤掘进工作面风量取最大值：

Q掘4=6.44m3／s

本次4号煤设计掘进工作面2个，每个工作面配风量6.44m3/s。

则：

∑Q掘4＝12.88m3/s；

考虑到矿井采掘接替时掘进巷道停掘不停风的原则，4号煤考虑一个接替掘进工作面，Q备掘4=6.44m3/s

④按风速进行验算

采用最低风速验算：

Qcm≥15×S掘大＝15×9.6＝144m3/min＝2.4m3/s

采用最高风速验算：

Qcm≤240×S掘小＝240×9.6＝2304m3/min＝38.4m3/s

满足风速要求。

（3）6号煤层采煤工作面实际需要风量的计算

①按照工作面的气象条件确定需要风量，其计算公式为：

Q采6＝Q基本×K采高×K采面长×K温

式中：

Q采6—6号煤采煤工作面需要风量，m3/min；

Q基本—不同采煤方式工作面所需的基本风量，m3/min；

Q基本＝60×工作面平均控顶距×工作面实际采高×70%×适宜风速，（不小于1.0m/s）

=60×4.8×1.15×70%×1.0=231.84m/min=3.86m3/s

K采高—回采工作面采高调整系数，取1.0；

K采面长—回采工作面长度调整系数，取1.0；

K温—回采工作面温度与对应风速调整系数，取1.0；

Q采6＝3.86×1.0×1.0×1.0=3.86m3/min

②按瓦斯涌出量计算

Q采6=100×q采6×Kc=100×1.11×1.4=155.4m3/min=2.59m3/s

式中：

q采6──6号煤采煤工作面绝对瓦斯涌出量，根据预测取1.11m3/min；

Kc──采煤工作面瓦斯涌出量不均匀的风量备用系数，取1.4。

③按回采工作面温度计算：

Q采6=60×Vc×Sc×Ki

式中Vc──与计算工作面的温度相对应的风速，取1.0m/s；

Sc──工作面的平均断面积，为6.23m2；

Ki──工作面长度系数，取1.1

Q采6=60×1.0×6.23×1.1=411.2m3／min=6.85m3／s

④按人数计算

Q采6=4×N

式中N—采煤工作面内同时工作的最多人数，为30人；

Q采6=4×30=120m3／min=2.0m3／s

经计算，按回采工作面温度计算的风量最大，故回采工作面风量取最大值：

Q采6=6.85m3/s。

6号煤备用工作面的风量取回采工作面风量的一半，则Q备6=3.43m3/s。

⑤按风速进行验算

采用最低风速验算：

Q采6≥15×S采大=15×6.59=98.9m3／min

采用最高风速验算：

Q采6≤240×S采小=240×5.87=1408.8m3／min

满足风速要求。

（4）6号煤层掘进工作面实际需要风量的计算

①按瓦斯涌出量计算：

Q掘6＝100×q掘4×kd

式中：

q掘6──6号煤掘进工作面绝对瓦斯涌出量，根据预测取0.19m3/min；

kd──掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，取Kj＝1.7；

Q掘6＝100×q掘6×Kj＝100×0.19×1.7＝32.3m3/min＝0.54m3/s

②按人数计算

Q掘6＝4N

式中：

N──掘进工作面内同时工作的最多人数，15人。

Q掘6＝4×15＝60m3/min＝1.0m3/s

③每个掘进工作面配备一台FBD№5.6/7.5×2型局部扇风机，其风量180-300m3/min，本设计取300m3/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，断面最大的掘进工作面配风量按下式计算：

Q掘6＝Q局I+60×0.15S掘

式中：

Q局──局部通风机吸风量，m3/min；

I──局部通风机的台数，I＝1；

S掘──掘进工作面巷道过风断面，平均S掘＝9.6m2。

Q掘6=300+0.15×60×9.6=386.4m3/min=6.44m3／s

经计算，按局扇的实际吸风量计算的风量最大，故6号煤掘进工作面风量取最大值：

Q掘6=6.44m3／s

本次6号煤设计掘进工作面2个，每个工作面配风量6.44m3/s。

则：

∑Q掘4＝12.88m3/s。

考虑到矿井采掘接替时掘进巷道停掘不停风的原则，6号煤考虑一个接替掘进工作面，Q备掘6=6.44m3/s

④按风速进行验算

采用最低风速验算：

Qcm≥15×S掘大＝15×10.92＝163.8m3/min＝2.7m3/s

采用最高风速验算：

Qcm≤240×S掘小＝240×9.6＝2304m3/min＝38.4m3/s

满足风速要求。

（5）10号煤层采煤工作面实际需要风量的计算

①按照工作面的气象条件确定需要风量，其计算公式为：

Q采10＝Q基本×K采高×K采面长×K温

式中：

Q采10—10号煤采煤工作面需要风量，m3/min；

Q基本—不同采煤方式工作面所需的基本风量，m3/min；

Q基本＝60×工作面平均控顶距×工作面实际采高×70%×适宜风速，（不小于1.0m/s）

=60×5.5×4.1×70%×1.0=947.1m/min=15.79m3/s

K采高—回采工作面采高调整系数，取1.3；

K采面长—回采工作面长度调整系数，取1.0；

K温—回采工作面温度与对应风速调整系数，取1.0；

Q采10＝15.79×1.3×1.0×1.0=20.52m3/min

②按瓦斯涌出量计算

Q采10=100×q采10×Kc=100×2.53×1.4=354.2m3/min=5.90m3/s

式中：

q采10──10号煤采煤工作面绝对瓦斯涌出量，根据预测取2.53m3/min；

Kc──采煤工作面瓦斯涌出量不均匀的风量备用系数，取1.4。

③按回采工作面温度计算：

Q采10=60×Vc×Sc×Ki

式中Vc──与计算工作面的温度相对应的风速，取1.0m/s；

Sc──工作面的平均断面积，为20.9m2；

Ki──工作面长度系数，取1.1

Q采10=60×1.0×20.9×1.1=1379.4m3／min=22.99m3／s

④按人数计算

Q采10=4×N

式中N—采煤工作面内同时工作的最多人数，为30人；

Q采10=4×30=120m3／min=2.0m3／s

经计算，按回采工作面温度计算的风量最大，故回采工作面风量取最大值：

Q采10=22.99m3/s。

10号煤备用工作面的风量取回采工作面风量的一半，则Q备10=11.5m3/s。

⑤按风速进行验算

采用最低风速验算：

Q采10≥15×S采大=15×23.49=352.4m3／min

采用最高风速验算：

Q采10≤240×S采小=240×20.91=5018.4m3／min

满足风速要求。

（6）10号煤层掘进工作面实际需要风量的计算

①按瓦斯涌出量计算：

Q掘10＝100×q掘4×kd

式中：

q掘10──掘进工作面绝对瓦斯涌出量，根据预测取0.39m3/min；

kd──掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，取Kj＝1.7；

Q掘10＝100×q掘10×Kj＝100×0.39×1.7＝66.3m3/min＝1.11m3/s

②按人数计算

Q掘10＝4N

式中：

N──掘进工作面内同时工作的最多人数，15人。

Q掘10＝4×15＝60m3/min＝1.0m3/s

③每个掘进工作面配备一台FBD№5.6/7.5×2型局部扇风机，其风量180-300m3/min，本设计取300m3/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，断面最大的掘进工作面配风量按下式计算：

Q掘10＝Q局I+60×0.15S掘

式中：

Q局──局部通风机吸风量，m3/min；

I──局部通风机的台数，I＝1；

S掘──掘进工作面巷道过风断面，平均S掘＝18m2。

Q掘10=300+0.15×60×18=462m3/min=7.7m3／s

经计算，按局扇的实际吸风量计算的风量最大，故10号煤掘进工作面风量取最大值：

Q掘10=7.7m3／s

本次10号煤设计掘进工作面2个，每个工作面配风量7.7m3/s。

则：

∑Q掘10＝15.4m3/s；

考虑到矿井采掘接替时掘进巷道停掘不停风的原则，10号煤考虑一个接替掘进工作面，Q备掘10=7.7m3/s

④按风速进行验算

采用最低风速验算：

Qcm≥15×S掘大＝15×18＝270m3/min＝4.5m3/s

采用最高风速验算：

Qcm≤240×S掘小＝240×18＝4320m3/min＝72m3/s

满足风速要求。

（7）硐室需要风量

4号煤层独立通风硐室2个，采区变电所配风量2m3/s，爆破材料发放硐室配风量2m3/s，Q硐4＝4m3/s。

6号煤层独立通风硐室2个，采区变电所配风量2m3/s，消防材料库配风量2m3/s，Q硐6＝4m3/s。

10号煤层独立通风硐室2个，采区变电所配风量2m3/s，消防材料库配风量2m3/s，Q硐10＝4m3/s。

（8）其他需风量

其他用风地点包括大巷和硐室之间的联络巷以及巷道维护风量。

ΣQ其它=4m3/s

经过以上各煤层风量计算，则矿井总风量为：

（1）矿井初期（4号、6号煤保证矿井设计生产能力）

Q=（ΣQ采+ΣQ备+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其它）×K矿通

=（9.65+6.85+12.88+12.88+4.83+3.43+6.44+6.44+4+4+4）×1.2

=90.48m3／s，取91m3／s

（2）矿井中期（6号、10号煤保证矿井设计生产能力）

Q=（ΣQ采+ΣQ备+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其它）×K矿通

=（6.85+22.99+12.88+15.4+3.43+11.5+6.44+7.7+4+4+4）×1.2

=119.0m3／s，取119m3／s

（3）矿井后期（10号煤保证矿井设计生产能力）

Q＝（ΣQ采+ΣQ备+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其它）×K矿通

=（22.99+11.5+15.4+7.7+4+4）×1.2＝76.3m3／s，取77m3／s

需要说明的是：

以上生产中期计算10号煤产量为0.6Mt/a，矿井开采后期10号煤产量为0.9Mt/a。

由于10号煤层为低瓦斯矿井，工作面风量计算主要依据的是工作面温度和局扇的吸风量，若按工作面0.9Mt/a计算时工作面所需风量小于按温度计算的风量，故矿井后期开采时10号煤产量达0.9Mt/a时矿井所需风量也为77m3/s。

二、风量分配

1、矿井初期（4号、6号煤保证矿井设计生产能力）共需风量91m3/s，分配如下：

（1）分配到4号煤层各用风地点：

回采工作面：

14m3/s；

掘进工作面：

2×8＝16m3/s；

采区变电所：

2m3/s；

爆破材料发放硐室：

2m3/s；

备用工作面：

7m3/s；

其它用风地点：

7m3/s。

（2）分配到6号煤层各用风地点：

回采工作面：

10m3/s；

掘进工作面：

2×8＝16m3/s；

采区变电所：

2m3/s；

消防材料库：

2m3/s；

备用工作面：

5m3/s；

其它用风地点：

8m3/s。

根据以上风量计算各井筒分配如下：

主斜井进40m3/s，副立井进51m3/s。

2、矿井中期（6号（5号）、10号煤保证矿井设计生产能力）共需风量119m3/s，分配如下：

（1）分配到6号煤层各用风地点：

回采工作面：

10m3/s；

掘进工作面：

2×8＝16m3/s；

采区变电所：

2m3/s；

消防材料库：

2m3/s；

备用工作面：

5m3/s；

其它用风地点：

8m3/s。

（2）分配到10号煤层各用风地点：

回采工作面：

30m3/s；

掘进工作面：

2×9＝18m3/s；

采区变电所：

2m3/s；

消防材料库：

2m3/s；

备用工作面：

15m3/s；

其它用风地点：

9m3/s。

根据以上风量计算各井筒分配如下：

主斜井进50m3/s，副立井进69m3/s。

3、矿井后期（10号煤保证矿井设计生产能力）共需风量77m3/s，分配如下：

回采工作面：

30m3/s；

综掘进工作面：

2×9＝18m3/s；

采区变电所：

2m3/s；

消防材料库：

2m3/s；

备用工作面：

15m3/s；

其它用风地点：

10m3/s。

根据以上风量计算各井筒分配如下：

主斜井进30m3/s，副立井进47m3/s。

三、负压及等积孔计算

1）矿井负压采用下式计算：

h＝∑（αLPQ2）/S3＋h局

式中：

h──矿井通风总阻力，Pa；

α──井巷摩擦阻力系数，N·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15％计。

根据以上计算可知，矿井中期回采6号、10号煤时风量、负压最大，本次通风计算依据矿井中期进行计算。

经计算，矿井前期通风容易时期通风总阻力为1307Pa，矿井通风困难时期的通风总阻力为1661Pa。

通风容易时期和通风困难时期的通风总阻力计算见表6-2-3和表6-2-4。

2）矿井等积孔根据下式计算：

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，矿井前期开采时通风容易时期矿井等积孔：

Al＝3.92m2，通风困难时期等积孔：

A2＝3.47m2，矿井前期开采通风难易程度属容易。

6.2.5通风设施、防止漏风和降低风阻的措施

1、通风主要设施

井下通风设施有风门、调节风门、密闭、风桥、风帘等，其结构和设置简述如下：

（1）风门：

在有人、车通行，但需隔断风流的巷道中，必须安设风门，其中进、回风井之间和主要进、回风巷之间的每个联络巷中，必须安设两道联锁的正向风门和两道反向风门。

根据使用条件不同，风门的建造材料有包铁皮木板结构，也有完全用金属材料制成的。

按风门的启动方式，分为普通风门和自动风门。

（2）调节风门：

木制，用于调节通过巷道的风流大小，安设在独立通风硐室的回风通道，大巷需要调节风流的巷道中。

（3）密闭：

分为永久密闭和临时密闭两种，用于隔绝风流。

永久密闭用实心砖或混凝土块砌成，砂浆抹缝，在进风巷一侧墙面抹上砂浆，主要设在进回风大巷之间的横贯中，封闭采空区。

临时密闭用实心砖或混凝土块砌成，不需砂浆抹缝，但要在进风巷一侧墙面抹上砂浆，主要设在临时不用的巷道口。

（4）风桥：

在进、回风巷道交叉地点，为了避免风流短路，应设置风桥，使进、回风巷隔开。

本矿风桥布置在采区工作面运输顺槽横穿回风大巷交岔处。

风桥上方巷道采用锚