第8章通风与安全

-120-第八章通风与安全第一节概况本矿各可采煤层瓦斯含量沿煤层倾向、走向以及上下各煤层均没有明显的变化，煤层瓦斯含量较低。根据积家井矿区第一个开发建设的银星一井矿井瓦斯分析的资料可知，该矿井属于低瓦斯矿井。煤中自然瓦斯成分，甲烷为0.00～0.22%，二氧化碳为2.45～13.30%，氮气（N2）为86.70～97.37%。可采煤层自然瓦斯分带均为二氧化碳--氮气带。本矿各煤层瓦斯含量较低，但煤炭产量很大。为确保矿安全生产，综合考虑矿井首采煤层埋藏深度及赋存条件、矿井开拓方式、开采工艺、生产规模及通风方式等因素，设计根据瓦斯含量最大的五煤的最大瓦斯含量值0.05ml/g·燃，来预测本矿井开采时的最大瓦斯涌出量，并以此作为矿井瓦斯等级、通风系统设计及瓦斯管理的依据。根据勘探报告，本井田各煤层煤的自燃倾向性为容易自燃。本井田煤为不粘煤，变质程度低、挥发分高，特别是惰质组分高达50%左右，易吸氧氧化，使着火点降低引起煤的自燃。宁东地区各矿区许多煤矿都发生过井下自燃发火现象，地面煤堆、井下煤柱与封闭老巷的残留煤，经氧化均能引起自燃，宁东煤的自燃发火期为一个月。在掘进和回采过程中做好煤层自燃预测预报和防灭火工作，以确保安全生产。本矿井可采煤层进行了煤尘爆炸性测试，试验结果表明：煤的火焰长度一般大于400mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量为88～93%，煤尘爆炸性指数为34.77～45.74%，属有爆炸性危险的煤。因此，矿井必须加强井下通风，采取有效的综合防尘、降尘措施，并建立完善的防尘、喷雾、洒水管路系统。第二节局部通风设备选型-121-本着“安全可靠、技术可行、经济合理”的原则，在矿井巷工程施工期间，选择矿用压入式防爆对旋局部通风机，对旋局部通风机两级运转。一、主斜井施工时通风设备选型1、工作面需风量的计算①按瓦斯涌出量计算：Q掘＝100×q掘×kd＝100×0.04×1.8=7.2m3/min=0.12m3/s式中Q掘——掘进工作面实际需风量，m3/min；q掘——掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量，m3/min，则q掘为0.04m3/min；kd——掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数。通常，炮掘工作面取kd＝1.8～2.0，本矿取kd＝1.8。②按井下同时工作的最多人数计算：Q掘=４×nj=4×15=60m3/min=1m3/s式中：nj——掘进工作面同时工作的最多人数，本矿nj=15人。③按工作面一次放炮的最大炸药量计算：Q掘＝Ａj·b/(t·c)式中：Ａj——掘进工作面一次使用最大炸药量，10kg；b——每公斤炸药爆破后生成的当量CO的量，根据炸药爆破后的有毒气体国家标准取b=0.1m3/kg；t——通风时间，一般取20～30min；c——爆破经通风后，允许工人进入工作面的CO浓度，一般取c=0.02%。将各参数取值代入上式后，简化为：Q掘=25Aj=25×10＝250m3/min=4.16m3/s④按风速进行验算：9S掘≤Q掘≤240S掘-122-9×18.5≤Q掘≤240×18.5167m3/min≤Q掘≤4440m3/min式中：S掘—掘进巷道的断面积，取21.2m2根据以上计算，取Q掘=250m3/min为工作面所需风量。2、选择风筒，确定有效风量率：选用φ800mm，每节长10m无缝柔性风筒，采取双反边接头，根据对柔性风筒百米漏风率的要求，供风距离为850m，百米漏风率3%，则P有效=74.5%。3、局部通风机供风量的计算：Q局部通风机=Q/P有效=250/0.74=337m3/min4、局部通风机的选择选用FBD№6.7/74型矿用防爆对旋轴流式局部通风机，电机功率为2×37KW,额定风量为410～700m3/min，风筒直径800mm。二、副斜井施工时通风设备选型1、工作面需风量的计算①按瓦斯涌出量计算：Q掘＝100×q掘×kd＝100×0.04×1.8=7.2m3/min②按井下同时工作的最多人数计算：Q掘=４×nj=4×15=60m3/min③按工作面一次放炮的最大炸药量计算：Q掘=25Aj=25×8＝200m3/min④按风速进行验算：15S掘≤Q掘≤240S掘15×14.6≤Q掘≤240×14.6219m3/min≤Q掘≤3504m3/min根据以上计算，取Q掘=219m3/min为工作面所需风量。2、选择风筒，确定有效风量率：-123-选用φ800mm，每节长10m无缝柔性风筒，采取双反边接头，根据对柔性风筒百米漏风率的要求，掘进到第一中车场时，供风距离为624m，百米漏风率3%，则P有效=81.28%。3、局部通风机供风量的计算：Q局部通风机=Q/P有效=219/0.81=270m3/min4、局部通风机的选择根据以上计算，决定选用FBD№6.3/37型矿用防爆对旋轴流式局部通风机，电机功率为2×18.5KW,额定风量为300～500m3/min。三、斜风井施工时通风设备选型1、工作面需风量的计算①按瓦斯涌出量计算：Q掘＝100×q掘×kd＝100×0.04×1.8=7.2m3/min②按井下同时工作的最多人数计算：Q掘=４×nj=4×15=60m3/min③按工作面一次放炮的最大炸药量计算：Q掘=25Aj=25×10＝250m3/min④按风速进行验算：15S掘≤Q掘≤240S掘15×16.3≤Q掘≤240×16.3245m3/min≤Q掘≤3912m3/min根据以上计算，取Q掘=250m3/min为工作面所需风量。2、选择风筒，确定有效风量率：选用φ800mm，每节长10m无缝柔性风筒，采取双反边接头，根据对柔性风筒百米漏风率的要求，供风距离为990m，百米漏风率3%，则P有效=70.3%。3、局部通风机供风量的计算：Q局部通风机=Q/P有效=250/0.70=357m3/min-124-4、局部通风机的选择根据现场实际和以上的计算，决定选用FBD№6.3/60型矿用防爆对旋轴流式局部通风机，电机功率为2×30KW，额定风量为350～650m3/min。以上三个井筒掘进工作面风量的计算是按照从地面到第一中车场的位置选取的参数,考虑到井筒向下延伸的长度,选择了比用工作面实际用风量富余系数较大的局部通风机.以满足下一步的供风需求.第三节各施工作业线的通风系统一、通风方式在主斜井、副斜井、斜风井掘进施工阶段，通风方式为压入式通风。所以为主斜井、副斜井、斜风井掘进工作面供风的局部通风机均设于地面，待副斜井掘到位，与主斜井、斜风井通风的联络巷贯通以后，立即启用地面主扇，在各个联络巷构筑通风设施，形成全矿井的通风系统。在首采工作面形成后，矿井新鲜风流经主、副斜井→第二中车场→运输顺槽（辅助运输巷）→综采工作面→回风顺槽→第一中车场→回风斜井→地面。二、主扇运转前各个作业线的通风方式1.主斜井井筒采用压入式通风，局部通风机设在距主斜井口10m外的地点，严禁吃循环风，通过φ800mm柔性风筒引导风流至掘进工作面，风筒出口至掘进工作面距离符合作业规程规定；乏风由工作面经主斜井井筒排至地面。2.副斜井井筒采用压入式通风，局部通风机设在距副斜井口10m外的地点，严禁吃循环风，通过φ800mm柔性风筒引导风流至掘进工作面，风筒出口至掘进工作面距离符合作业规程规定；乏风由工作面经副斜井井筒排至地面。3.副斜井第一中部车场-125-采用压入式通风，局部通风机设在距副斜井井口10m外的地点，严禁吃循环风，通过φ800mm柔性风筒引导风流至掘进工作面，风筒出口至掘进工作面距离符合作业规程规定；乏风由工作面经副斜井井筒排至地面。4.斜风井井筒采用压入式通风，局部通风机设在距斜风井井口10m外的地点，严禁吃循环风，通过φ800mm柔性风筒引导风流至掘进工作面，风筒出口至掘进工作面距离符合作业规程规定；乏风由工作面经斜风井井筒排至地面。5．斜风井第一中部车场采用压入式通风，局部通风机设在距斜风井井口10m外的地点，严禁吃循环风，通过φ800mm柔性风筒引导风流至掘进工作面，风筒出口至掘进工作面距离符合作业规程规定；乏风由工作面经斜风井井筒排至地面。三、主扇运转后各个作业线通风方式1.火药库采用压入式通风，局部通风机设在距副井第一中车场片口上部10m外的地点，严禁吃循环风，通过φ800mm柔性风筒引导风流至掘进工作面，风筒出口至掘进工作面距离符合作业规程规定；乏风由工作面—第一中车场--斜风井井筒排至地面。2.斜风井第二中部车场采用压入式通风，局部通风机设在主井与第一中车场通路片口上部10m外的地点，严禁吃循环风，通过φ800mm柔性风筒引导风流至掘进工作面，风筒出口至掘进工作面距离符合作业规程规定；乏风由工作面经斜风井井筒排至地面。3、副斜井+950m井底车场采用压入式通风，局部通风机设在距副井第二中车场片口上部10m外的地点，严禁吃循环风，通过φ800mm柔性风筒引导风流至掘进工作面，风筒出口至掘进工作面距离符合作业规程规定；乏风由工作面经副斜井井筒—第二中车场--斜风井排至地面。-126-4、副斜井水泵房施工通风方式采用压入式通风，局部通风机设在副井管子道片口向上10m以外，严禁吃循环风，通过φ800mm柔性风筒引导风流至掘进工作面，风筒出口至掘进工作面距离符合作业规程规定，乏风由掘进工作面经950车场回风通路，到斜风井井筒排至地面。5.副斜井变电所施工通风方式采用压入式通风，局部通风机设在副井管子道片口向上10m以外，严禁吃循环风，通过φ800mm柔性风筒引导风流至掘进工作面，风筒出口至掘进工作面距离符合作业规程规定，乏风由掘进工作面经950车场回风通路，到斜风井井筒排至地面。6．消防材料库施工通风方式采用压入式通风，局部通风机设在副井管子道片口向上10m以外，严禁吃循环风，通过φ800mm柔性风筒引导风流至掘进工作面，风筒出口至掘进工作面距离符合作业规程规定，乏风由掘进工作面经950车场回风通路，到斜风井井筒排至地面。7．综采工作面运输顺槽采用压入式通风，局部通风机设在副井第二中车场片口上部10m外的地方，严禁吃循环风，通过φ800mm柔性风筒引导风流至掘进工作面，风筒出口至掘进工作面距离符合作业规程规定，乏风由掘进工作面—第二中车场--经斜风井井筒排至地面。8．综采工作面回风顺槽采用压入式通风，局部通风机设在距副井第一中部车场片口上部10m外的地点，严禁吃循环风，通过φ800mm柔性风筒引导风流至掘进工作面，风筒出口至掘进工作面距离符合作业规程规定；乏风由工作面经第一中部车场至斜风井井筒排至地面。四、矿井第一中车场贯通以后风量、负压及等积孔的计算在主井、副井和风井在第一车场贯通以后，矿井形成一个小系统，根据矿-127-井工程计划，预计第一车场形成的时间，矿井主要风机不能正常投入使用，如果主要通风机能投入使用的情况下，由于风量、风压的因素影响，主要通风机也只能在低效区运行，（根据主要通风机运行特性曲线分析，效率为50%）对设备的使用寿命有很大的影响，为此，我矿计划在第一中车场形成之前，配置两台小型抽出式主要通风机，在第一中车场贯通以后形成通风系统。将井筒出口处的局部通风机向下移动到第一中车场附近，这样一方面减少局部通风机的通风距离，便于管理和维护，另一方面也不影响井口的基建工程。不利的方面是回风井口要砌筑风门，会影响风井的运输提升,同时也会造成漏风影响通风系统的稳定性。下面计算的是在这个通风系统形成以后的矿井用风量、风阻等数据，测算一下选用哪种型号的主要通风机能够满足这个阶段矿井的风量需求.一）、风量计算按照《煤矿安全规程》及《煤炭工业矿井设计规范》的规定，矿井所需风量应按下列要求分别计算，并取其中最大值：1、矿井风量计算1）按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供风量不少于4m3。Q总=4NK=4×80×1.25=400m3/min=6.67m3/s式中：Q总——矿井总风量，m3/s；4——每人每分钟供风标准，4m3/min；N——同时下井人数，按80人考虑；K——通风系数，取1.25。2）按采、掘工作面、硐室及其它地点实际需风量计算Qkj=（∑Qcj+∑Qjj+∑Qdj+∑Qqt）Kkt式中：Qkj——矿