风量分配方案

矿井风量分配方案一、通风概况山西柳林王家沟煤业有限公司现开采(4+5)#煤层，矿井采掘布置为“一采一掘”；即：一个采煤工作面，即5201综采工作面；一个掘进工作面即：4201胶顺掘进；四个独立通风硐室即：采区变电所、瓦斯抽放泵站、泵站配电室、采区避难硐室；九联络巷即：瓦斯泵站蓄水池、5204无极绳硐室、5204运输绕道、5204抽放管路安装巷、5201轨顺运输绕道、外U联络巷、南皮下山联络巷、南轨下山底部、南皮下山底部。矿井设计生产能力90万吨/年，我矿现使用三个井筒供风，其中王家沟主、副立井进风、车家沟回风立井，回风立井口安装有FBCDZNO.24-2×250Kw轴流式对旋风机两台（一用一备）。矿井通风方式为中央分列式，通风方法为抽出式，根据山西联盛能源投资有限公司（联投发）〔2016〕121号文件《关于2016年度矿井瓦斯等级鉴定的批复》，我矿绝对瓦斯涌出量为4.05m3/min，相对瓦斯涌出量为2.03m3/t，绝对二氧化碳涌出量为1.01m3/min，相对二氧化碳涌出量为0.51m3/t，属瓦斯矿井；现开采的(4+5)#煤层为Ⅱ级自然煤层，煤尘有爆炸性，自然发火期为90天。煤层赋存条件良好，地质构造及水文地质为简单。二、矿井所需风量计算（一）矿井总风量计算矿井风量按以下方法计算，取其中最大值。1、按当班井下最多允许作业人数计算按山西省［2005］226号文规定，该矿当班允许最多入井人数为69人，考虑30％的交接班交叉人数，井下最多人数按99人计算，按下式计算：Q矿＝4N.K矿式中：Q矿——矿井总风量，m3/min；4——每人每分钟供风量，m3/min；N——井下同时工作最多人数，99人；K矿——矿井通风备用系数（我矿为抽出式通风，取1.2）Q矿＝4×99×1.2＝455.4m3/min。2、按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和计算Q矿≥（∑Q采＋∑Q掘＋∑Q硐＋∑Q备＋∑Q其它）*K矿式中：∑Q矿——全矿井实际需要风量，m3/min；∑Q采——采煤工作面实际需要风量的总和，m3/min；∑Q掘——掘进工作面实际需要风量的总和，m3/min；∑Q硐——硐室实际需要风量的总和，m3/min；∑Q备——备用工作面实际需要风量的总和，m3/min；∑Q其它——其它地点需要通风的风量总和，m3/min；K矿——矿井通风备用系数，我矿为抽出式通风，取1.2。1）5201综采工作面需要风量计算1、按回采工作面的气象条件Q采=60×70%×V采×S采×K采高×K采面长式中：Q采——回采工作面实际所需风量V采——回采工作面风速，m/s（根据标准AQ1056-2008中，20℃回采工作面进风流的温度23℃，根据标准AQ1056-2008中，5201综采取1.2m/s，见表1）S采——采煤工作面的平均有效断面（5201工作面最大控顶距为4.735，最小控顶距为4.135，采高3.37m，平均有效面积为{（4.735+4.135）×3.37}/2=14.94595㎡）K采高——回采工作面采高调整系数取（根据标准AQ1056-2008；5201采高3.37m，取1.2，见表2）K采面长——回采工作面长度调整系数（根据标准AQ1056-2008，5201综采工作面长为175m、长度调整系数取1.2，见表3）Q5201风量=60×70%×1.2×14.94595×1.2×1.2=1084.717≈1085m3/min表1采煤工作面进风流气温与对应风速（AQ1056-2008）采煤工作面进风流气温，℃采煤工作面风速，m/s201.020-231.0-1.523-261.5-1.8表2采煤工作面采高调整系数（AQ1056-2008）采高，m2.02.0-2.52.5及放顶煤面系数1.01.11.2表3采煤工作面长度调整系数（AQ1056-2008）采煤工作面长度，m长度风量调整系数150.815-800.8-0.980-1201.0120-1501.1150-1801.21801.30-1.402、按瓦斯涌出量计算Q采=125×q绝×KCH4式中：q绝——矿井绝对瓦斯涌出量，5201取2.79m3/min、（根据5202综采瓦斯报表日最大绝对瓦斯涌出量）KCH4——回采工作面瓦斯涌出不均衡系数，（根据5202瓦斯报表日最大绝对瓦斯涌出量，瓦斯涌出不均衡系数，取最大值1.05）125——按采煤工作面回风流中瓦斯浓度不应超过0.8%的换算系数。Q5201风量=125×2.79×1.05≈366m3/min3、按二氧化碳涌出量计算Q采=67×q绝×Kco2式中：q绝——回风风流中二氧化碳绝对涌出量，5201取0.29m3/min；（根据5202综采瓦斯报表日最大二氧化碳绝对涌出量）Kco2——回采工作面二氧化碳涌出不均衡系数，（根据5202综采瓦斯报表日最大绝对二氧化碳涌出不均衡系数均取1，）67——按采煤工作面回风流中二氧化碳浓度不应超1.5%的换算系数。Q5201风量=67×0.29×1≈20m3/min4、按回采面同时工作人数计算Q采=4N式中：N—回采工作面最多工作人数，5201最大每班人数为80人计算（根据作业规程，每班最多人数为35人，考虑到交接班和检查人员，取80）4—每人需风量，m3/min。Q5201风量=4×80=320m3/min5、按照风速进行验算○1验算最小风量Q风量≥60×0.25S大（S大＝最大控顶距×工作面采高×70%）Q5201风量＝1085≥60×0.25×4.735×3.37×0.7=167.55m3/min○2验算最大风量Q风量≤60×4.0S小（S小＝最小控顶距×工作面采高×70%）Q5201风量＝1085≤60×4×4.135×3.37×0.7=2341.07m3/min式中：S大——采煤工作面的最大控顶距有效断面积，㎡S小——采煤工作面的最小控顶距有效断面积，㎡0.25—采煤工作面允许的最小风速，m/s4.0—采煤工作面允许的最大风速，m/s3.37—采煤工作面采高，m70%—有效通风断面积系数上述计算取最大值，即5201综采工作面需风量取1085m3/min。2）、4201胶顺掘进风量计算：⑴按瓦斯涌出量计算Q4201胶顺掘进=125×q绝×KCH4式中：q绝——矿井绝对瓦斯涌出量（根据瓦斯报表平均绝对瓦斯涌出量为0.24m3/min）KCH4——掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，（日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值，根据瓦斯报表，瓦斯涌出不均衡系数取矿井掘进最大值均为1.3）125——按掘进工作面回风流中瓦斯浓度不应超0.8%的换算系数。Q4201胶顺掘进=125×0.24×1.3=39m3/min（2）按二氧化碳涌出量计算Q4201胶顺掘进=67×q绝×Kco2式中：q绝—回风风流中二氧化碳绝对涌出量（根据报表平均二氧化碳绝对涌出量为0.11m3/min）Kco2——掘进工作面二氧化碳涌出不均衡系数，（日最大绝对二氧化碳涌出量与月平均日二氧化碳绝对涌出量的比值，根据瓦斯报表，二氧化碳涌出不均衡系数，取矿井掘进最大值均为1）67——按掘进工作面回风流中二氧化碳浓度不应超1.5%的换算系数。Q4201胶顺掘进=67×0.11×1=7.37m3/min⑶局部通风机选型：根据上述风量计算，4201胶顺掘进选用FBDNo6.0/2×15Kw型局部通风机，其额定吸风量为380m3/min，满足掘进工作面的需要。（4）按选用局部通风机额定风量计算：Q4201胶顺掘进=Q扇×I1+60×0.25S式中：Q扇——局部通风机额定最大吸风量，380m3/minI1——顺槽内同时通风的局部通风机台数，1台S——局部通风安装地点至回风口间最大断面积，取9.88㎡（风机均安装在4201胶顺进风绕道内，距掘进回风口不小于10m）即：Q4201胶顺掘进=380+60×0.25×9.88=528.2m3/min（取值530m3/min）(5)按人数计算Q4201胶顺掘进=4×N=4×40=160m3/min式中：N——掘进工作面同时工作的最多人数，N取40人（交接班和检查人员）4—每人需风量，m3/min。（6）风速验算○1验算最小风量Q风量≥60×0.25S530＞60×0.25×9.88=148.2m3/min○2验算最大风量Q风量≤60×4.0S530＜60×4×9.88=2371.2m3/min式中：S—掘进工作面的净断面积，㎡0.25—掘进工作面允许的最小风速，m/s4.0—掘进工作面允许的最大风速，m/s根据以上计算符合《煤矿安全规程》要求。上述计算取最大值，4201胶顺掘进风机前计划配风530m3/min，掘进风机安装在南轨下山（4201胶顺全风压进风口），距回风大于10m。3）硐室风量计算○1我矿现井下需独立配风的机电硐室有采区变电所、瓦斯抽放泵站、瓦斯抽放泵站配电室、采区避难硐室4个，属于矿井有效需风量，根据AQ1056-2008标准按机电硐室的发热量进行计算，即Q硐室=3600∑Wθ/ρCP×60Δt，具体计算如下：Q采区变电所=3600∑Wθ/ρCP×60Δt=（3600×2200×0.01）/（1.2×1.0006×60×5）=220m3/min；Q瓦斯泵站=3600∑Wθ/ρCP×60Δt=（3600×264×0.02）/（1.2×1.0006×60×3）=88m3/min；Q瓦斯配电=3600∑Wθ/ρCP×60Δt=（3600×400×0.02）/（1.2×1.0006×60×3）=133m3/min；Q----硐室所需风量，m3/min；∑W----采区变电所中变压器总功率2200，瓦斯抽放泵站变压器总功率264；泵站配电室变压器总功率400，Kw；θ----变电所发热系数，（根据AQ1056-2008，采区变电所取0.01，瓦斯泵站和配电室0.02）；ρ----空气密度，一般取1.20kg/m³；CP----空气的定压比热，一般取1.0006KJ/(kg·k)；Δt----硐室进回风流温度差，（变电所取Δt=5；瓦斯抽放泵站和泵站配电室取Δt=3）K；另：按照最小风速0.25m/s计算，Q采区变电所≥60×0.25Src=60×0.25×7.31=109.65m3/min；Q抽放泵站≥60×0.25Src=60×0.25×13.3=200m3/min；Q泵站配电室≥60×0.25Src=60×0.25×6.7=101m3/min；○2采区避难硐室的需要风量，应根据瓦斯涌出量和风速风别进行计算，采用其最大值。采区避难硐室的需要通风，目前未发现有瓦斯涌出（处于主要进风巷道且回风直接排入采区回风），因此风量计算以巷道允许最低风速分别计算；断面积为11.2m2；Q≥60×0.25Src=60×0.25×12.98=195m3/min；根据以上计算去最大值，所以采区配电所需配风量取220m3/min，瓦斯抽放泵站所需配风量取200m3/min，瓦斯抽放泵站配电室所需配风量取133m3/min，采区避难硐室所需配风量取195m3/min，符合《煤矿安全规程》要求。○3矿井主副井底设有中央变电所、消防材料库、中央水泵房、永久避难硐室4个硐室，风速应不得小于0.25m/s，但此类硐室处于主、副井底主进风巷道内，因此所需风量不计入矿井总需风量。Q中央变电所=3600∑Wθ/ρCP×60Δt=（3600×3905×0.01）/（1.2×1.0006×60×5）=390.27m3/min（取值391）；Q----硐室所需风量，m3/min；∑W----中央变电所中变压器总功率3905，Kw；θ----变电所发热系数，（根据AQ1056-2008，中央变电所取0.01）；ρ----空气密度，一般取1.20kg/m³；CP----空气的定压比热，一般取1.0006KJ/(kg·k)；Δt----硐室进回风流温度差，（中央变电所取Δt=5；）K；Q中央变电所≥60×0.25Src=60×0.25×11.9=269m3/min；Q消防材料库≥60×0.25Src=60×0.25×8=