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矿井需要风量计算方法
煤矿矿井需要风量计算方法
根据《煤矿安全规程》(安监总局37号令版)和《煤矿通风能力核定标准》(AQ1056—2008),结合矿区实际和通风工作经验,按照“安全合理经济通风、有利于防尘和煤层自然发火防治”的基本要求,特制定矿井需要风量计算方法。
配风原则为:
一是必须达到通风三大任务的要求;二是实现安全经济通风的要求;三是可调性要求;四是月度计划性要求;五是安全富裕性要求。
计算方法是:
矿井总需要风量必须按照井下同时工作的最多人数和采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和分别计算,并选取其中最大值。
1按井下同时工作的最多人数计算矿井总需要风量,每人每分钟供给风量不得少于4m3。
Q矿≥4×N×k矿
式中:
Q矿—矿井总需要风量,m3/min;
N—井下同时工作的最多人数,人
k矿——矿井通风系数,取1.18~1.25(根据矿井生产能力、开采区域面积、井下最多人数等因素确定)。
2矿井总需要风量按各采掘工作面、硐室及其他用风巷道等独立用风地点实际需要风量分别进行计算,包括按规定配备的备用工作面需要风量,现有通风系统必须保证各用风地点稳定可靠。
Q矿≥(∑Q采煤+∑Q掘进+∑Q硐室+∑Q备面+∑Q其他)×k通………………
(1)
式中:
Q矿——矿井总需要风量,m3/min;
∑Q采煤——独立供风的采煤工作面实际需要风量之和,m3/min;
∑Q掘进——独立供风的掘进工作面实际需要风量之和,m3/min;
∑Q硐室——独立供风的硐室实际需要风量之和,m3/min;
∑Q备面——独立供风的备用工作面实际需要风量之和,m3/min;
∑Q其他——独立供风的其他用风巷道实际需要风量之和,m3/min;
k通——矿井通风需风系数(抽出式k通取1.15~1.20,根据矿井内部漏风和配风不均匀等因素确定)。
2.1采煤工作面实际需要风量的计算
每个采煤工作面实际需要风量,应按工作面气象条件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、人员和爆破后的有害气体产生量等规定分别进行计算,然后取其中最大值。
2.1.1按气象条件计算
Q采煤=60×70%×v×S采煤×k采高×k长度………………………………
(2)
式中:
v——采煤工作面的风速,按采煤工作面进风流的温度从表1中选取,m/s;
S采煤——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,m2;
K采高——采煤工作面采高调整系数,具体取值见表2;
K长度——采煤工作面长度调整系数,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。
表1采煤工作面进风流气温与对应风速v
采煤工作面进风流气温/℃
采煤工作面风速/(m·s-1)
<20
1.0
20~23
1.0~1.5
23~26
1.5~1.8
表2k采高—采煤工作面采高调整系数
采高/m
<2.0
2.0~2.5
>2.5及放顶煤面
系数(kch)
1.0
1.1
1.2
表3k长度—采煤工作面长度调整系数
采煤工作面长度/m
长度风量调整系数(k长度)
<15
0.8
15~80
0.8~0.9
80~120
1.0
120~150
1.1
150~180
1.2
>180
1.30~1.40
2.1.2按瓦斯涌出量计算
Q采煤=100×q瓦斯×k瓦斯……………………………………………(3)
式中:
q瓦斯——采煤工作面回风巷风流中平均绝对瓦斯涌出量,m3/min。
抽放矿井的瓦斯涌出量,应扣除瓦斯抽放量进行计算;
k瓦斯——采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,正常生产时连续观测1个月,日最大绝对瓦斯涌出量和月平均日绝对瓦斯涌出量的比值;
100——按采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1%的换算系数。
2.1.3按二氧化碳涌出量计算
Q采煤=67×q二氧化碳×k二氧化碳…………………………………………(4)
式中:
q二氧化碳——采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/min;
k二氧化碳——采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数,正常生产时连续观测1个月,日最大绝对二氧化碳涌出量和月平均日绝对二氧化碳涌出量的比值;
67—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。
2.1.4按炸药量计算
2.1.4.1一级煤矿许用炸药
Q采煤≥25A采煤……………………………………………………(5)
2.1.4.2二、三级煤矿许用炸药
Q采煤≥10A采煤…………………………………………………(6)
式中:
A采煤——采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量,kg;
25——每千克一级煤矿许用炸药需风量,m3/min;
10——每千克二、三级煤矿许用炸药需风量,m3/min。
2.1.5按工作人员数量计算
Q采煤≥4N采煤……………………………………………………(7)
式中:
N采煤——采煤工作面同时工作的最多人数,人;
4——每人需风量,m3/min。
2.1.6按风速计算
Q采煤≥60×0.25S最大…………………………………………(8)
S最大=l最大×h采煤×70%………………………………………(9)
式中:
S最大—采煤工作面最大控顶有效断面积,m2;
l最大—采煤工作面最大控顶距,m;
h采煤—采煤工作面实际采高,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;
2.1.7所选风量不宜超过最大风速限值
2.1.7.1一般采煤工作面
v最大=Q采煤/60×S最小≤4.0……………………………………(10)
S最小=l最小×h采煤×70%…………………………………………(11)
2.1.7.2综采工作面,在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后,验算最大风速
v最大=Q采煤/(60×S最小)≤5.0………………………………(12)
式中:
v最大—采煤工作面实际最大风速,m/s;
S最小—采煤工作面最小控顶有效断面积,m2;
l最小—采煤工作面最小控顶距,m;
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;
5.0—综采工作面允许的最大风速,m/s。
2.1.8备用工作面实际需要风量,应按每个备用工作面总和计算,应满足瓦斯、二氧化碳、气象条件等规定计算的风量,且最少不应低于采煤工作面实际需要风量的50%。
2.2掘进工作面实际需要风量的计算
每个掘进工作面实际需要风量,应按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、人员、爆破后的有害气体产生量以及局部通风机的实际吸风量等规定分别进行计算,然后取其中最大值。
2.2.1按瓦斯涌出量计算
Q掘进=100×q瓦斯×k瓦斯………………………………………(13)
式中:
q瓦斯——掘进工作面回风流中平均绝对瓦斯涌出量,m3/min,抽放矿井的瓦斯涌出量,应扣除瓦斯抽放量进行计算;
k瓦斯——掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,正常生产条件下,连续观测1个月,日最大绝对瓦斯出量与月平均日绝对瓦斯涌出量的比值;
100——按掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1%的换算系数。
2.2.2按二氧化碳涌出量计算
Q掘进=67×q二氧化碳×k二氧化碳…………………………………(14)
式中:
q二氧化碳——掘进工作面回风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/min;
k二氧化碳——掘进工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数,正常生产条件下,连续观测1个月,日最大绝对二氧化碳出量与月平均日绝对二氧化碳涌出量的比值;
67——按掘进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。
2.2.3按炸药量计算
2.2.3.1一级煤矿许用炸药
Q掘进≥25A掘进…………………………………………………(15)
2.2.3.2二、三级煤矿许用炸药
Q掘进≥10A掘进…………………………………………………(16)
式中:
A掘进——掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量,kg。
按上述条件计算的最大值,确定局部通风机吸风量。
2.2.4按局部通风机实际吸风量计算
2.2.4.1风机安设在无瓦斯涌出的岩巷
Q掘进=Q风机×I+60×0.15S安装………………………………(17)
2.2.4.2风机安设在有瓦斯涌出的岩巷,半煤岩巷和煤巷
Q掘进=Qaf×I+60×0.25S安装…………………………………(18)
式中:
Q风机——局部通风机实际吸风量,m3/min,可参考表4取值;
I——掘进工作面同时通风的局部通风机台数;
0.15——无瓦斯涌出岩巷的允许最低风速;
0.25——有瓦斯涌出的岩巷,半煤岩巷和煤巷允许的最低风速;
S安装——局部通风机安装地点到回风口间的巷道最大断面积,m2。
表4对旋式局部通风机吸风量范围
风机功率(kW)
吸风量(m3/min)
2×5.5
160—240
2×7.5
180—300
2×11
200—400
2×15
220—440
2×22
250—550
2×30
260—630
2.2.5按工作人员数量计算
Q掘进≥4N掘进……………………………………………………(19)
式中:
N掘进——掘进工作面同时工作的最多人数,人。
2.2.6按风速计算
2.2.6.1掘进无瓦斯涌出的岩巷
Q掘进≥60×0.15S掘进…………………………………………(20)
2.2.6.2掘进有瓦斯涌出的岩巷,半煤岩巷和煤巷
Q掘进≥60×0.25S掘进………………………………………(21)
式中:
S掘进——掘进工作面巷道的净断面积,m2。
2.2.7所选风量不宜超过最大风速限值
v最大=Q掘进/(60×S掘进)≤4.0………………………………(22)
式中:
v最大——掘进工作面巷道的实际最大风速,m/s。
2.3硐室实际需要风量计算
各个独立通风硐室的实际需要风量,应根据不同类型的硐室分别进行计算。
2.3.1爆破材料库需要风量计算
Q药库=4V/60…………………………………………………(23)
式中:
Q药库——井下爆炸材料库实际需要风量,m3/min;
V——井下爆炸材料库的体积,m3;
4——井下爆炸材料库内空气每小时更换次数。
但大型爆破材料库不应小于100m3/min,中、小型爆破材料库不应小于60m3/min。
2.3.2充电硐室需要风量计算
Q充电=200q氢气……………………………………………(24)
式中:
Q充电——充电硐室实际需要风量,m3/min;
q氢气——充电硐室在充电时产生的氢气量,m3/min;
200——按其回风流中氢气浓度不大于0.5%的换算系数。
但充电硐室的供风量不应小于100m3/min。
2.3.3机电硐室需要风量计算
发热量大的机电硐室,应按照硐室中运行的机电设备发热量进行计算:
……………………………………………(25)
式中:
——机电硐室的实际需要风量,m3/min;
——机电硐室中运转的电动机(或变压器)总功率(按全年中最大值计算),kW;
——机电硐室发热系数,数值见表5;
——空气密度,一般取
=1.20kg/m3;
——空气的定压比热,一般可取
=1.0006KJ/(kg·K);
——机电硐室的进、回风流的开氏温度差(等于摄氏温度差),K。
表5 机电硐室发热系数(
)表
机电硐室名称
发热系数
空气压缩机房
0.20~0.23
水泵房
0.01~0.03
变电所、绞车房
0.02~0.04
机电硐室需要风量应根据不同硐室内设备的降温要求进行配风;采区小型机电硐室,按经验值确定需要风量取60~80m3/min;选取硐室风量,应保证机电硐室温度不超过30℃,其他硐室温度不超过26℃。
2.3.4正常独立通风的避难硐室实际需要风量计算
2.3.4.1无瓦斯涌出的硐室
Q避难≥60×0.15S最大…………………………………………(26)
2.3.4.1有瓦斯涌出的硐室
Q避难≥60×0.25S最大…………………………………………(27)
式中:
Q避难——正常情况下独立通风的避难硐室实际需要风量,m3/min;
S最大——避难硐室最大断面积,m2;
0.15——正常情况下无瓦斯涌出的避难硐室的最低风速,m/s;
0.25——正常情况下有瓦斯涌出的避难硐室的最低风速,m/s;
2.4其他用风巷道实际需要风量计算
其他用风巷道的需要风量,应根据瓦斯涌出量和风速分别进行计算,采用其最大值。
2.4.1按瓦斯涌出量计算
Q其他=133q瓦斯·kr瓦斯…………………………………………(28)
式中:
q瓦斯——其他用风巷道平均绝对瓦斯涌出量,m3/min;
kr瓦斯——其他用风巷道瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,取1.2~1.3;
133——其他用风巷道中风流瓦斯浓度不超过0.75%所换算的常数。
2.4.2按风速计算
2.4.2.1一般巷道
Q一般≥60×0.15S一般…………………………………………(29)
2.4.2.2架线电机车巷道
—有瓦斯涌出的架线电机车巷道
Q机车≥60×1.0S机车…………………………………………(30)
—无瓦斯涌出的架线电机车巷道
Q机车≥60×0.5S机车…………………………………………(31)
式中:
Q一般——一般用风巷道实际需要风量,m3/min;
S一般——一般用风巷道净断面积,m2;
Q机车——架线电机车用风巷道实际需要风量,m3/min;
S机车——架线电机车用风巷道净断面积,m2;
0.15——一般巷道允许的最低风速,m/s;
1.0——有瓦斯涌出的架线电机车巷道允许的最低风速,m/s;
0.5——无瓦斯涌出的架线电机车巷道允许的最低风速,m/s。
2.5矿用防爆柴油机车巷道需要风量的计算
矿井使用矿用防爆柴油机车时,应进行风量计算,排出的各种有害气体被巷道风流稀释后,其浓度应符合《煤矿安全规程》第一百条的规定。
Q柴油=5.44×N柴油×P柴油×k柴油……………………………(32)
式中:
Q柴油——该地点矿用防爆柴油机车尾气排放稀释需要的风量,m3/min;
N柴油——该地点地点矿用防爆柴油机车的台数,台;
P柴油——该地点地点矿用防爆柴油机车的功率,kW;
k柴油——配风系数,该地点使用1台矿用防爆柴油机车运输时,k柴油为1.0。
该地点使用2台矿用防爆柴油机车运输时,k柴油为0.75。
该地点使用3台及以上矿用防爆柴油机车运输时,k柴油为0.50;
5.44——每千瓦每分钟应供给的最低风量,m3/min。
各矿井(公司)要在集团公司制订的《矿井需要风量计算方法》基础上,结合矿井实际,研究探讨新的配风方法,确保通风系统安全、合理、高效、可控,同时满足抗灾救灾的需要。
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