(新标准)矿井通风能力核定

1矿井通风能力核定一、矿井通风概况矿井通风方式为中央边界式，通风方法为抽出式，新、老副井两个井筒进风，老副井净直径4.5米，新副井净直径6.0米；上、下组煤两座风井回风，上组煤风井直径3米，垂深87.54米，下组煤风井直径4米，垂深83米。矿井通风系统合理，矿井采用两个进风井(老、新副井)进风，两个回风井(上、下组煤风井)回风；老副井主要服务于上组煤-120m水平的六采区、-400m水平的八采区，新副井主要服务于下组煤-280m水平的西三、西四、东三采区及-480m水平延深的西五采区，上、下组煤分别有独立的回风系统，故矿井上、下组煤通风系统相对独立；矿井各采区内无不符合《煤矿安全规程》规定的串联通风、扩散通风、老塘通风，各用风地点无角联通风线路，进回风线路干、支清晰，通风网络合理、稳定。2009年8月矿井总进风量7983m3/min，总排风量8376m3/min，计算需要风量7573m3/min，矿井有效风量7335m3/min，有效风量率87.6%；其中：上组煤总进风2440m3/min，总排风量2558m3/min，有效风量2233m3/min，计算需要风量2342m3/min；下组煤总进风量5543m3/min，总排风量5818m3/min，有效风量5102m3/min，计算需要风量5231m3/min。矿井分三个水平开采，第一水平为-120m水平(现生产水平)，第二水平为-280m水平(现生产水平)；为提高矿井提升及抗灾能力，矿井于1997年进行了技术改造，矿内施工一座新副井(立井)，井底标高为-280m，第三水平为-480m水平，即矿井下组煤主要延深水平，现正在开拓施工。2矿井及生产采区实现了分区通风，无风量不足的生产作业地点，2009年8月全矿井共有生产采区6个，其中：上组煤2个生产采区(1个生产，1个准备)，布置有1个采煤工作面，4个掘进工作面，5个机电硐室,1个井下爆炸材料库，1个其它工作地点；下组煤6个采区(3个生产，2个准备，1个开拓)，布置有2个采煤工作面，1个备用工作面，8个掘进工作面，5个机电硐室，1个井下爆炸材料库，3个其它工作地点。历年瓦斯鉴定均为低瓦斯、低二氧化碳矿井，2009年鉴定结果为：矿井CH4绝对涌出量为1.05m3/min，CH4相对涌出量为0.47m3/t，CO2绝对涌出量为20.73m3/min，CO2相对涌出量为9.18m3/t。上组煤（单电机，双风叶）风井主、备通风机型号均为2K56-3№18型，配套电机型号JSQ148-6，额定功率310kW，风机叶片安装角35（南）°～45°（北）；下组煤原有风机及配套电机于上组煤相同，2008年矿井对下组煤风机进行了更换，现下组煤（双电机，双风叶）主、备通风机均为BDK-8-№24型，配套电机型号为YBF560S1-8，额定功率为2×250kW，风机叶片安装角25°（靠反风道侧）～30°（靠电机侧）；上组煤风井采用反风道反风，下组煤风井采用风机反转反风。曹庄煤矿于2009年4月，由山东省煤碳技术服务公司对矿井上、下组煤主通风机进行了扇风机性能鉴定，4台风机均具有良好的运转性能，符合稳定性运转的条件，其运转工况点均在稳定工作区。2009年5月委托山东省煤碳技术服务公司进行了矿井通风阻力测定。矿井负压上组煤为1421Pa，下组煤为1715Pa。矿井通风等积孔为4.12m2,其中：上组煤为1.34m2，下组煤为2.78m2；3矿井通风最大流程上组煤为4420m，下组煤为6450m；全矿井同时最多工作人数880人。截止2007年底,矿井累计探明资源储量11200.1万t,保有资源储量6854.8万t,基础储量4491.1万t,资源量2363.7万t,可采储量2250.4万t。矿井2008年生产原煤115万吨，矿井设计能力为60万吨，经改扩建后核定生产能力为120万吨。二、矿井需要风量计算（一）矿井需要风量计算原则根据《煤矿生产能力核定标准》AQ1056—2008要求：对矿井需要风量进行计算，2009年8月全矿井共布置有4个采煤工作面，14个掘进作工作面，13个机电硐室，2个井下爆炸材料库，4个其它工作地点。（二）采煤工作面需要风量计算全矿井采煤工作面实际需要风量为：∑Qcf＝Qcf1＋Qcf2＋Qcf3＋Qcf4＝403+323+229.3+229.3＝1184.6(m3/min)单个采煤工作面需要风量的计算公式为：Qcf＝60×70%×Vcf×Scf×Kch×Kcl式中：Vcf——采煤工作面的风速，按采煤工作面进风流的温度从表4中选取，m/s，Scf——采煤工作面的平均有效断面积，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，m;Kch——采煤工作面采高调整系数，具体取值见表2；Kcl——采煤工作面长度调整系数，具体取值见表3；470%—有效通风断面系数；60—为单位换算产生的系数K采高—回采工作面采高调整系数表表2采高(m)＜2.02.0～2.52.5～5.0及放顶面系数(K采高)1.01.11.5K采面长—回采工作面长度调整系数表表3回采工作面长度(m)80～150150～200＞200长度调整系数(K采面长)1.01.0～1.31.3～1.5K温—回采工作面温度与对应风速调整系数表表4回采工作面空气温度(℃)采煤工作面风速(m/s)配风调整系数(K温)＜201.01.020～231.0～1.51.00～1.1023～261.5～1.81.10～1.25据此，每个采煤工作面需要风量计算如下：一、31200煤柱工作面需要风量(1)、基本参数工作面长(米)采高(米)最大控顶距(米)最小控顶距(米)平均控顶距(米)瓦斯涌出量(m3/min)952．44.653.654.150二氧化碳涌出量(m3/min)采煤方法每班最多工作人数工作面环境温度(℃)一次乳化炸药消耗量(Kg)0.77机采25202.45(2)、计算每个采煤工作面实际需要风量，应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定5分别进行计算，然后取其中最大值。①、低瓦斯矿井的采煤工作面按气象条件确定需要风量：Qcf＝60×70%×Vcf×Scf×Kch×Kcl＝60×0.7×1.0×8.72×1.1×1.0＝403(m3/min)式中：Vcf——采煤工作面的风速，按采煤工作面进风流的温度从表4中选取，1.0m/s，Scf——采煤工作面的平均有效断面积，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，8.72m2;Kch——采煤工作面采高调整系数，1.1,具体取值见表2；Kcl——采煤工作面长度调整系数，1.0,具体取值见表3；70%—有效通风断面系数；60—为单位换算产生的系数②、按瓦斯或二氧化碳涌出量计算需要风量根据煤矿安全规程规定，按回采工作面风流中瓦斯或二氧化碳浓度不超1.0％的要求计算：Qcf＝67×qCC×KCC=67×0.77×1.5=115.5(m3/min)qCC——采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量，m3/minKCC—采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数，取1.567－按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5％的换算系数。③、炸药量计算需要风量：Qcf≥10Acf6＝10×2.45＝24.5(m3/min)式中：Acf—采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量，2.45kg；10—每千克二、三级煤矿许用炸药需风量，m3/min。④、按回采工作面同时作业人数验算需要风量：每人供风≮4m3/min:Qcf≥4Ncf(m3/min)式中：Ncf—工作面最多人数按交接班期间计算，2Ncf＝25×2；依上式计算得：Qcf＝4×50＝200(m3/min)取以上计算结果中最大值，31200煤柱工作面需要风量为403m3/min。⑶、按风速进行验算：a)验算最小风量Qcf≥60×0.25ScbScb=lcb×hcf×70%=4.65×2.4×0.7=7.8m2403＞60×0.25×7.8=117b)验算最大风量Qcf≤60×4.0ScsScs=lcs×hcf×70%=3.65×2.4×0.7=6.1m2403＜60×4.0×6.1=1464式中：Scb—采煤工作面最大控顶有效断面积，m2；lcb—采煤工作面最大控顶距,m；7hcf—采煤工作面实际采高,m；Scs—采煤工作面最小控顶有效断面积，m2；lcs—采煤工作面最小控顶距,m；0.25—采煤工作面允许的最小风速，m/s；70%—有效通风断面系数；4.0—采煤工作面允许的最大风速，m/s；经过计算及验算后，确定31200采煤工作面需要风量为403m3/min。二、8600煤柱工作面需要风量计算(1)、基本参数工作面长(米)采高(米)最大控顶距(米)最小控顶距(米)平均控顶距(米)瓦斯涌出量(m3/min)781.755.43.44.40二氧化碳涌出量(m3/min)采煤方法每班最多工作人数工作面环境温度(℃)一次乳化炸药消耗量(Kg)0.86机采25203.6(2)、计算每个采煤工作面实际需要风量，应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值。①、低瓦斯矿井的采煤工作面按气象条件确定需要风量：Qcf＝60×70%×Vcf×Scf×Kch×Kcl＝60×0.7×1.0×7.7×1.0×1.0＝323(m3/min)式中：Vcf——采煤工作面的风速，按采煤工作面进风流的温度从表4中选取，1.0m/s，8Scf——采煤工作面的平均有效断面积，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，7.7m2;Kch——采煤工作面采高调整系数，1.0,具体取值见表2；Kcl——采煤工作面长度调整系数，1.0,具体取值见表3；70%—有效通风断面系数；60—为单位换算产生的系数②、按瓦斯或二氧化碳涌出量计算需要风量根据煤矿安全规程规定，按回采工作面风流中瓦斯或二氧化碳浓度不超1.0％的要求计算：Qcf＝67×qCC×KCC=67×0.86×1.5=86.4(m3/min)qCC——采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量，m3/minKCC—采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数，取1.567－按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5％的换算系数。③、炸药量计算需要风量：Qcf≥10Acf＝10×3.6＝36(m3/min)式中：Acf—采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量，3.6kg；10—每千克二、三级煤矿许用炸药需风量，m3/min。④、按回采工作面同时作业人数验算需要风量：每人供风≮4m3/min:Qcf≥4Ncf(m3/min)式中：9Ncf—工作面最多人数按交接班期间计算，2Ncf＝25×2；依上式计算得：Qcf＝4×50＝200(m3/min)取以上计算结果中最大值，8600煤柱工作面需要风量为323m3/min。⑶、按风速进行验算：a)验算最小风量Qcf≥60×0.25ScbScb=lcb×hcf×70%=5.4×1.75×0.7=6.6m2323＞60×0.25×6.6=99b)验算最大风量Qcf≤60×4.0ScsScs=lcs×hcf×70%=3.4×1.75×0.7=4.1m2323＜60×4.0×4.1=984式中：Scb—采煤工作面最大控顶有效断面积，m2；lcb—采煤工作面最大控顶距,m；hcf—采煤工作面实际采高,m；Scs—采煤工作面最小控顶有效断面积，m2；lcs—采煤工作面最小控顶距,m；0.25—采煤工作面允许的最小风速，m/s；70%—有效通风断面系数；4.0—采煤工作面允许的最大风速，m/s；经过计算及验算后，确定8600采煤工作面需要风量为323m3/min。三、7503工作面需要风量10(1)、基本参数工作面长(米)采高(米)最大控顶距(米)最小控顶距(米)平均控顶距(米)瓦斯涌出量(m3/min)1271.24.43.43.90二氧化碳涌出量(m3/min)采煤方法每班最多工作人数工作面环境温度(℃)一次乳化炸药消耗量(Kg)0.281机采26203.6(2)、计算每个采煤工