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煤矿通风能力核定

××××煤矿

矿井通风能力核定报告

编制:

审批:

2016年06月

矿井通风能力核定报告

1 矿井概况

1.1 矿井概况及生产开拓状况

1.1.1 矿井地理位置、企业性质、隶属关系、交通情况

1)地理位置及交通情况

××××煤矿位于东胜煤田准格尔召—新庙矿区中东部,行政区划隶属鄂尔多斯市管辖。具体位置在束会川以西奎洞沟以南一带。

2)企业性质及隶属关系

矿井隶属于××××,为国有煤矿。

1.1.2 矿井建设情况

××××煤矿设计生产能力1.2Mt/a,上年度产量116万吨。

1.1.3 矿井井田位置、资源储量、开采煤层、开拓布置

1)井田位置

矿区地理坐标为:

东经:110°11′28″——110°14′17″

北纬:39°32′25″——39°34′43″

××××煤矿为一整合矿井,2006年12月整合后的××××煤矿包括原××××煤矿和原蔓茎沟煤矿,整合后井田为一不规则多边形,东西长约4.28km,南北宽约4.028km。面积为9.254km2。

2)开采煤层及开拓布置

井田开拓方式采用斜井开拓,设主斜井、副斜井和回风井,均位于井田东南部边界附近的同一工业场地。矿井共1个水平。一水平标高+630m,矿井主要开采方法为走向长壁一次采全高、综合机械化开采。矿井正常生产时共布置1个采煤工作面和2个掘进工作面。

1.2 矿井通风系统状况

1.2.1 通风方式、通风方法

矿井通风方式为抽出式,通风系统为中央并列式,副斜井进风,主斜井辅助进风,回风立井回风。

1.2.2 瓦斯等级

矿井瓦斯等级:2014年7月组织了矿井瓦斯等级鉴定工作,矿井瓦斯相对涌出量0.27m3/t,二氧化碳相对涌出量0.47m3/t;矿井绝对瓦斯涌出量0.82m3/min,二氧化碳绝对涌出量1.44m3/min,按照《煤矿安全规程》和《煤矿瓦斯等级鉴定规范暂行规定》,矿井瓦斯等级鉴定结果为瓦斯矿井。

历年瓦斯等级鉴定和审批均为瓦斯矿井,未出现过瓦斯超限,无瓦斯异常涌出区域和瓦斯动力现象。井田开采的煤层均处于“瓦斯风化带”内,既没有“煤与CO2突出”的可能,也不存在“煤与CH4突出”的危险性。

1.2.3 矿井煤尘爆炸性、煤自燃倾向性鉴定情况

2014年4月内蒙古安科安全生产检测检验有限公司对××××煤矿Ⅳ-2号煤层分别进行了煤尘试验。结果表明,煤层火焰长度均为100毫米,抑制爆炸需加的岩粉量为70%,矿区内煤层挥发为33.82%以上,其结论为自然发火倾向等级为1级,属容易自燃煤层,有爆炸性危险的煤层。

1.2.6 主扇型号及运行状况、风量及通风网络参数

中央风井地面通风机房安设两台FBCDZ-№26型轴流式通风机。一台工作,一台备用。

风机铭牌参数为:

风机型号:FBCDZ NO19

风量:2000-4560

风压:1020-3180Pa

轴功率:2×355

风机转速:980r/min

生产厂家:南阳防爆集团有限公司

出厂日期:2014.08

传动方式:直接传动

电动机铭牌参数为:

电机型号:YBFe315L1-6

额定功率(kw):2×110

定子电压:10000V

电流:205A

转速:740r/min

生产厂家:山西运城安宏节能防爆风机有限公司

出厂日期:2007.12

回风井主要为四号煤4215综采面和四号煤掘进工作面供风,共担负1个采煤工作面、2个掘进工作面、3个独立通风硐室的供风任务。

2 矿井需风量计算

2.1 矿井风量计算原则

根据矿井采掘作业计划,矿井正常生产时可布置1个采煤工作面,2

个掘进工作面,此外,井下有3个独立通风硐室。

本计算以此布置确定矿井的需风量。

按照《煤矿安全规程》第138条和AQ 1056-2008《煤矿通风能力核定标准》,结合该矿矿井实际情况,需风量按下列要求分别计算,并选取最大值:

1、按井下同时工作的最多人数计算,每人每分钟供给风量不得少于4m3。

2、按采掘工作面、硐室及其他地点实际需要风量的总和进行计算。各地点的实际需要风量,必须使该地点的风流中的甲烷、二氧化碳和其他有害气体的浓度,风速、温度及每人供风量符合本规程的有关规定。

使用煤矿用防爆型柴油动力装置机车运输的矿井,行驶车辆巷道的供风量还应当按同时运行的最多车辆数增加巷道配风量,配风量不小于4m3/min·kW。

3、矿井需要风量按各采掘工作面、硐室及其他用风巷道等用风地点分别进行计算,包括按规定配备的备用工作面需要风量,现有通风系统应保证各用风地点稳定可靠供风。

Q ra≥(∑Q cf+∑Q hf+∑Q ur+∑Q sc+∑Q rl)·k aq

式中:

Q ra—矿井需要风量, m3/min;

Q cf—采煤工作面实际需要风量,m3/min;

Q hf—掘进工作面实际需要风量,m3/min;

Q ur—硐室实际需要风量,m3/min;

Q sc—备用工作面实际需要风量,m3/min;

Q rl—其他用风巷道实际需要风量,m3/min;

k aq—矿井通风需风系数(抽出式k aq取 1.15-1.20,压入式k aq取

1.25-1.30)。

2.2 采煤工作面实际需要风量的计算

2.2.1

1)4212综采工作面需要风量按下式计算,并取其最大值:

1.按适宜温度计算

Q采=60×70%×V×S×K采高×K长,

=60×70%×1.4×12.5×1.2×1.1=970.2 m3/min。

取Q采=971 m3/min。

式中:V—采煤工作面合适风速,从表1中查取V=1.4 m/s;

S—采煤工作面通风断面积,按最大和最小控顶距的平均值计算,S=(5.4+4.6)/2×2.5=12.5 m2;

K采高—采煤工作面采高调整系数,从表2中查取K采高=1.2;

K长—采煤工作面面长调整系数,从表3中查取K长=1.1。

表1 采煤工作面风流气温与对应风速

表2 采煤工作面采高调整系数

表3 采煤工作面面长调整系数

2).按瓦斯涌出量计算

Q采≥q采×K采通/c

=0.46×1.2/0.8%=69 m3/min。

式中:c—采煤工作面回风流允许的最高瓦斯浓度,c取0.8%;

q采—采煤工作面回风流平均绝对瓦斯涌出量,q采=0.46m3/min;

K采通—采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,取K采通=1.2。

3).按二氧化碳涌出量计算

Q采≥q采×K采通/c

=0.57×1.2/1.5%=45.6 m3/min。

式中:c—采煤工作面回风流允许的最高二氧化碳浓度,c 取1.5%;

q采—采煤工作面回风流平均绝对二氧化碳涌出量,q采=0.57m3/min;

K采通—采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数,取K采通=1.2。

因此,4212综采工作面需要风量取其最大值为Q采=971 m3/min。

2.2.2按人数及风速进行验算,应不低于验算值:

1)按人数验算

Q采>4×N=4×26=104 m3/min。

式中:N—采煤工作面同时工作的最多人数,N=26人。

2)按风速验算

1.验算最小风量

Q采>60×0.25×S=60×0.25×13.5=202.5 m3/min。

式中:0.25—采煤工作面允许的最低风速,m/s;

S—采煤工作面最大控顶有效断面积,S=5.4×2.5=13.5 m2。

2.验算最大风量

综合机械化采煤工作面,在采取采煤机喷雾降尘等措施后,验算最大风量

Q采<60×5.0×S=60×5.0×11.5=3450 m3/min。

式中:5.0—采煤工作面允许的最高风速,m/s;

S—采煤工作面最小控顶有效断面积,S=4.6×2.5=11.5 m2。

通过验算符合要求。因此,4212综采工作面需要风量确定为Q采=971 m3/min。

2.3 掘进工作面实际需要风量的计算

2.3.1掘进工作面风量计算

1)按适宜温度计算

Q掘面=60×V(0.25)×S(12.48)×Kt(1.05)=196.56m3/min

式中:

Q掘面—掘进工作面需要风量,m3/min

V—掘进工作面的风速,m/s;煤巷、半煤岩巷掘进工作面V取0.25m/s;

S—掘进巷道断面积,12.48㎡;

Kt—掘进工作面温度调整系数(从下表中查取)

掘进工作面温度调整系数表表九

2)按瓦斯涌出量计算

Q掘面≥q掘(0.1)×K掘通(2.0)/c(0.8)=0.25m3/min

式中:

c—掘进工作面回风流允许的最高瓦斯浓度,c取0.8%

q掘—掘进工作面回风流平均瓦斯绝对涌出量,m3/min

K掘通—掘进工作面瓦斯涌出不平均的备用风量系数,K掘通取1.5~

2.0。

3.按二氧化碳涌出量计算

Q掘面≥q掘(0.14)×K掘通(2.0)/c(1.5)=0.18m3/min

式中:

c—掘进工作面回风流允许的最高二氧化碳浓度,c取1.5%

q掘—掘进工作面回风流平均二氧化碳绝对涌出量,m3/min

K掘通—掘进工作面二氧化碳涌出不平均的备用风量系数,K掘通取

1.5~

2.0。

2.3.2计算出掘进工作面风量后,按人数及风速进行验算,应不低于验算值。具体验算方法如下:

1)按人数验算

Q掘面>4×N(16)=64m3/min

式中:N—掘进工作面同时工作的最多人数,人

2)按风速验算

1.验算最小风量

—掘进中的煤巷和半煤岩巷

Q掘面>60×0.25×S(12.48)=187.2m3/min

2.验算最大风量

Q掘面<60×4.0×S(12.48)=2995.2m3/min

式中:

0.25—掘进中的煤巷和半煤岩巷允许的最低风速,m/s

4.0—掘进工作面允许的最高风速,m/s

S—掘进工作面巷道断面积,㎡。

根据以上计算和验算,Q掘面取:196.56m3/min

2.3.3 掘进工作面总需要风量的确定

系统共布置2个掘进工作面,即4213胶运、4213辅运掘进工作面,两掘进工作面巷道设计一致。因此掘进工作面总需要风量为:

∑Q hf=196.56*2=393.12 m3/min

2.4 硐室实际需要风量的计算

2.4.1 计算依据

1)各个独立通风硐室的需要风量,应根据不同类型的硐室分别进行计算。

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:

t

C W Q P ??=

∑603600mr ρθ

式中:

mr Q —机电硐室的需要风量,m 3

/min ;

∑W —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 ;

θ—机电硐室发热系数;

ρ—空气密度,一般取ρ=1.20kg/m 3

p c —空气的定压比热,一般可取p c =1.0006KJ/(kg×

K); t ?—机电硐室的进、回风流的温度差,K 。

表2-4 机电硐室发热系数(θ)表

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或取60~80m 3/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℃。

2.4.2 硐室实际需要风量具体计算

井下共有独立通风硐室3个,需风量计算如下:

1)中央变电所需风量计算

t C W Q P ??=∑603600mr ρθ

8

.5600006.120.120.03003600?????==52m 3/min

式中:

∑W ——机电硐室中运转的电动机(变压器)总功率,300kw ;

θ——机电硐室的发热系数,取0.02;

ρ——空气密度,一般取1.20kg/m3;

c——空气的定压比热,一般可取1.0006kJ/(kg·K);

p

Δt——机电硐室进、回风流的温度差,5.8K。

根据计算结果以及考虑变电所通风、排尘需要,变电所变电所需风量确定为100m3/min。

2)综采配电点需风量、综掘配电点风量计算

考虑配电点通风、排尘需要,综采配电点需要风量确定为50m3/min,综掘配电点需要风量确定为50m3/min,

2.5 矿井总需要风量的确定

通风系统共布置1个采煤工作面,2个掘进工作面。因此风井通风系统的总需要风量为:

Qra(中)≥(∑Qcf+∑Qhf+∑Qur)·kaq

=1564×1.2

=1876m3/min

通过以上参数选取和各个地点用风量的计算,矿井在布置1个采煤工作面,2个掘进工作面,3个独立通风硐室地点时,矿井总需风量为1876m3/min。

3 矿井通风能力计算

3.1 计算依据

根据AQ 1056-2008《煤矿通风能力核定标准》和《煤矿生产能力核定标准》计算煤矿通风能力。

3.1.1 计算公式

根据AQ 1056-2008《煤矿通风能力核定标准》,采用由里向外核算法计算煤矿通风能力,其计算公式为:

A pc =∑A ci + ∑A hi

式中:

ci A —第i 个采煤工作面年产量,万t/a ;

hi A —第

i 个掘进工作面年产量,万t/a 。

3.1.2 单个采煤工作面年产量计算

ci ci ci ci ci 4i c c b r h l 10762A ?????=-

式中:

ci l —第i 个采煤工作面平均长度,m ;

ci h —第i 个采煤工作面煤层平均采高,放顶煤开采时为采放总厚度,

m ;

ci r —第i 个采煤工作面的原煤视密度,t/m 3; ci b —第i 个采煤工作面平均日推进度,m/d ;

ci c —第i 个采煤工作面回采率,%,按矿井设计规范和实际回采率选

取小值。

3.1.3 单个掘进工作面年产量计算

i h i h i h 4i h b r S 10276A ????=-

式中:

i h S —第i 个掘进工作面纯煤面积,m 2;

i h r —第i 个掘进工作面的原煤视密度,t/m 3;

i h b —第i 个掘进工作面平均日推进度,m/d 。

3.2 通风能力计算

通风系统共布置1个采煤工作面,2个掘进工作面,总需风量为2117m3/min,矿井进风能够满足系统正常生产要求。

3.2.1 采煤工作面年产量计算

工作面日产量

根据工作面长度及本矿生产实际,工作面采用“三八制”作业,即2班生产,1班检修,每日8个循环。

日产量=Q循环×8=456×8=3648(吨)

工作面月产量

本工作面设计正规循环率为93%,按月平均23天计算

月产量=23×93%×3648≈78031(吨)

工作面年产量

78031×12=936372(吨)

3.2.2 掘进工作面通风能力计算

风井系统布置2个掘进工作面,4213辅运、4213胶运掘进工作面。则:

表3-2 掘进工作面能力计算参数表

∑A hi=124200+124200=248400t/a

3.2.3 回风井系统总的通风能力计算

A pc(中)=∑A ci+ ∑A hi

=936372t/a +248400t/a

=1184772 t/a

≈120万t/a

因此,矿井在目前生产条件下的通风能力为120万t/a。

4 矿井通风能力验证

4.1 矿井通风动力的验证

矿井通风方式为抽出式,通风系统为中央并列式,副斜井、主斜井进风,回风立井回风。回风井装备FBCDZ-№26型轴流式通风机2台,每台风机配2台2×110专用防爆电动机,电压等级10kV,转数740rpm。

核定时运转2#主要通风机,叶片角度为0°,蝶阀角度为60°,其运行工况为:排风量2260m3/min,风机静压260Pa;1#主要通风机备用,叶片角度为0°,蝶阀角度为60°,其运行工况为:排风量2270m3/min,风机静压275Pa。从通风机性能曲线可以看出,回风井风机目前的运行工况点均位于通风机特性曲线右下侧、单调下降的线段上,通风机系统运转平稳,处于安全合理的运行状态。

矿井总进风量为2050m3/min,大于矿井总需要风量1876m3/min,能够满足矿井的生产要求。

4.2 矿井通风网络能力的验证

矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。用图论的方法对通风系统进行抽象描述,把通风系统变成一个由线、点及其属性组成的系统,称为通风网络。通风系统中各井巷分配的风量大小及其方向遵循一定规律。通风网络的一个最重要的动态特性就是风流稳定性。××××煤矿回风井系统总回风量2150m3/min,总排风量2260m3/min,负压260Pa,

等积孔2.66m2;通风难易程度为容易,矿井井下风量分配较合理,通风设施齐全,井下巷道、用风地点的风量满足要求,风速符合规定,矿井的通风网络能力能够满足120万t/a。

4.3 矿井用风地点有效风量验证

从矿井有效风量测定的结果看,矿井有效风量率为93%,风井外部漏风率为1.6%;井下巷道、用风地点的风量满足要求,风速、温度在规定的范围之内。矿井漏风指标计算如下:

1、矿井总进风量

Q进=2050m3/min,

2、矿井总回风量

Q回=2150m3/min,

3、风机排风量

Q排=2260m3/min,

4、矿井有效风量

Q效=1955m3/min

5、矿井外部漏风量

Q外=Q排-Q回=2260-2150=110m3/min

6、矿井有效风量率

C=

%95%1002050

1955

=?=进效Q Q 7、矿井外部漏风率 L =Q 外/Q 排= 110/2260=4%

矿井总进、总回、各地点有效风量的测定结果见表4-1。

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4.4 矿井稀释排放瓦斯能力的验证

2014年7月组织了矿井瓦斯等级鉴定工作,矿井瓦斯相对涌出量0.27m3/t,二氧化碳相对涌出量0.47m3/t;矿井绝对瓦斯涌出0.82m3/min,二氧化碳绝对涌出量1.44m3/min,按照《煤矿安全规程》和《煤矿瓦斯等级鉴定规范暂行规定》,矿井瓦斯等级鉴定结果为瓦斯矿井。

历年瓦斯等级鉴定和审批均为瓦斯矿井,未出现过瓦斯超限,无瓦斯异常涌出区域和瓦斯动力现象。井田开采的煤层均处于“瓦斯风化带”内,既没有“煤与CO2突出”的可能,也不存在“煤与CH4突出”的危险性。

根据瓦斯管理的规定,矿井制定了严格的瓦斯管理制度,配备了瓦检员。矿井加强了局部通风管理,杜绝了无计划的停电停风现象。矿井主要用风地点回风流中CH4、CO2有害气体浓度见表4-2。

表4-2 各主要用风地点回风流中CH4、CO2浓度

根据矿方报表,矿井所有地点的瓦斯浓度均不超限,可见,矿井在稀释排放瓦斯能力方面能够满足矿井的生产要求。

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