河南宏基煤业有限公司炭煤井矿井通风能力核定
河南理工大学
矿山开发设计研究所
二〇一一年九月
河南宏基煤业有限公司炭煤井矿井通风能力核定
核定资质单位负责人：
核定资质单位项目负责人：
河南理工大学
矿山开发设计研究所
二〇一一年九月
矿井通风能力核定情况表
目录
1 概述 (1)
1.1 核定依据的主要法律、法规、规范和技术标准 (1)
1.2 通风能力核定资料收集及审查 (1)
1.3 矿井通风能力核定结果 (3)
2 矿井概况 (4)
2.1 矿井基本情况 (4)
2.2 矿井通风概况 (9)
3 矿井需风量及通风能力计算 (13)
3.1 矿井需要风量计算原则 (13)
3.2 采煤工作面实际需要风量计算 (13)
3.3 备用工作面实际需要风量计算 (15)
3.4 掘进工作面实际需要风量计算 (15)
3.5 井下硐室需要风量的计算 (17)
3.6 矿井总需风量计算 (18)
3.7 矿井通风能力计算 (19)
4 矿井通风能力验证 (22)
4.1 主要通风机性能验证 (22)
4.2 矿井通风网络验证 (22)
4.3用风地点有效风量进行验证 (23)
4.4稀释瓦斯能力进行验证 (23)
5 矿井通风能力核定结果 (26)
6 问题与建议 (27)
7 委托书 (28)
8 承诺书 (29)
1 概述
为了系统的掌握矿井通风系统状况，河南宏基煤业有限公司炭煤井委托河南理工大学进行通风能力进行核定，课题组于2011年12月20日开始对矿井进行通风能力核定。
1.1 核定依据的主要法律、法规、规范和技术标准
本次核定主要依据了以下法律、法规、规范和技术标准。
（1）AQ 1011-2005 煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范（2）AQ 1028-2006 煤矿井工开采通风技术条件
（3）MT/T 440-1995 矿井通风阻力测定方法
（4）AQ 1056-2008 煤矿通风能力核定标准
（5）《煤矿安全规程》2010版
1.2 通风能力核定资料收集及审查
1.2.1收集资料
（1）收集了矿井的采矿许可证、煤炭生产许可证、煤矿安全生产许可证、工商营业执照，以及该矿的矿长资格证和矿长安全资格证。
（2）收集了矿井经依法认定的勘探报告、资源储量核实（检测）评审意见书和上一年度矿井资源储量报表。
（3）收集了矿井建设的设计批文等材料。
（4）收集了矿井生产环节技术改造的验收材料。
（5）收集了矿井在用通风机系统安全检测报告。
（6）收集了矿井采掘工程平面图、通风系统图等有关图纸。
1.2.2核查矿井通风系统生产能力核定应具备的条件
（1）通风系统能力核定具备的条件
矿井“三证一照”（采矿许可证、安全生产许可证、煤炭生产许可证和营业执照证）齐全有效，具有健全的生产、技术、安全管理机构及相应的专业技术人员和较完善的生产、技术、安全管理制度，各生产系统及安全监控系统运转正常，完全符合《煤矿生产能力核定标准》第二条的规定。
①该矿有完整独立的通风、防尘、防灭火及安全监控系统，通风系统合理，通风设施齐全可靠；
②该矿采用机械通风，运转风机和备用风机具备同等能力；
③该矿安全检测仪器、仪表齐全可靠；
④该矿局部通风机的安装和使用符合规定；
⑤该矿采掘工作面的串联通风符合规定；
⑥该矿矿井瓦斯管理符合有关规程规定。
河南宏基煤业有限公司炭煤井通风系统生产能力符合核定条件。
（2）通风系统能力核定的主要内容
①核查采煤工作面、掘进工作面及井下独立用风地点的基本状况。
②核查矿井主要通风机的运转状况。
1.3 矿井通风能力核定结果
课题组根据《煤矿通风能力核定标准》（AQ1056-2008）对河南宏基煤业有限公司炭煤井需风量、矿井通风能力进行计算，并从矿井通风动力、通风网络能力、用风地点有效风量、矿井稀释瓦斯能力等四个方面对矿井通风能力进行验证，经分析、计算及验证，最终核定河南宏基煤业有限公司炭煤井的通风能力为39万t/a。
2 矿井概况
2.1 矿井基本情况
2.1.1地理位置，企业性质，隶属关系，地形地貌，交通情况
（1）地理位置及交通情况
河南宏基煤业有限公司位于巩义市新中镇新中村，其地理坐标为：东经113°08′～113°17′，北纬34°41′～34°44″。矿区距巩义市区东南部约20 km，隶属小关、新中、米河三镇管辖，郑州铝厂铁路专用线经过本区，在上街车站与陇海铁路接轨，郑洛公路（310国道）纵贯矿区中部，矿区内简易公路四通八达，交通极为便利（见图2-1）。
图2-1 交通位置图
（2）企业性质及隶属关系
河南宏基煤业有限公司原名为“郑州市新中煤矿”，2005年煤炭资源整合后，更名为“河南宏基煤业有限公司”。河南宏基煤业有限公司位于巩义市新中镇新中村，隶属于巩义市煤炭局管理。属股份企业，企业法人王双印，矿井设计生产能力36万吨/年，根据豫煤行〔2007〕193号文，核定该公司生产能力为36万吨/年。
（3）地形地貌
本区地形沟岭相间，纵横交错，全区呈现侵蚀性低山丘陵地貌景观。井田内有三条河流，即小关河、茶店河及水头河，属黄河水系，均为季节性河流。本区属暖温带大陆性半干旱季风气候，区内经济以农业为主，矿产资源主要有煤炭、铝矾土、耐火材料、水泥灰岩等。
2.1.2井田位置，边界范围，拐点坐标，井田面积
河南宏基煤业有限公司经2005年煤炭资源整合后，目前本区内现有生产矿井两对，矿区面积为32.4948Km2，采矿许可证号1000000620059，有效期：贰拾年，2006年05月至2026年05月，限采二1、一1煤层，开采深度为＋300m至-200m标高，现仅有十号井生产。矿区范围拐点坐标见表2-1。
表2-1 矿区范围拐点坐标一览表
2.1.3井田地质情况
本区位于华北板块南缘嵩箕台隆北部边缘荥密背斜北翼，地层分区属华北地层区豫西～豫东南分区嵩箕小区。地层零星出露，据钻孔揭露和区域资料，区内地层由老至新一次为中奥陶统马家沟组；上石炭统本溪组、太原组；下二叠统山西组，下石盒子组，上二叠统上石盒子组和石千峰组及第四系。
矿区总体构造形态有东西向，北东向和北西向三组，其中近东西向的构造最为发育；底层走向为北西，南东方向。倾向北东15°左右、倾角较平缓，一般8°～12°，呈一单斜构造形态。区内断裂形式多样，以高角度正断层为主，不存在逆断层。全区查出断层29条，其中落差大于30m的8条，20～30m的8条，小于20m的13条，其中切割煤层者仅有F9，F20，F27等8条。东部发育双楼背斜，背斜轴走向100°～110°，地表也有出露，并已查明。矿区内主要充水层位为开采煤层顶、底板直接充水含水层，在浅部受大气降水的补给并沿地层走向及倾向，向东部及深部径流排泄。充水水源主要以顶板灰岩岩溶裂隙水和底板奥灰溶洞水为主，矿床水文地质类型属三类Ⅱ至Ⅲ型，即水文地质条件复杂的煤矿床类型。
2.1.4主要可采煤层基本情况
（1）主要可采煤层的赋存条件、煤层层数、厚度
本区含煤地层为上石炭统太原组、下二叠统山西组和下石盒子组、上二叠统上石盒子组，全区内共含煤20层，其中二1
煤和一1煤为主要可采煤层，其余均为不可采或偶尔可采煤层。
二1煤层位于山西组下部，全区发育，层位稳定，普遍可采，局部含泥岩及炭质泥岩夹矸。煤层厚度0～12.61m，变化较大。煤层埋深40～550m,底板标高+190m～-265m。
一1煤层位于太原组底部，层位较稳定，普遍可采，厚度变化较小，全区大部可采，局部有分叉现象，煤厚0～2.0m，平均煤厚0.85m，可采带内厚度较稳定，煤层埋深30～350m，底板标高+210m～-160m。一1煤层直接顶板为L1-3灰岩，层位稳定，全区发育，地板为铝土质泥岩，层位稳定。
（2）资源储量
根据2009年河南省寰宇测绘科技发展有限公司编写的“2009年度河南宏基煤业有限公司矿山储量动态检测年度报告”，截止2009年底，该矿保有资源储量14157.57万吨，其中一1煤层253.57万吨，二1煤层13904万吨。
（3）煤质、煤种
二1煤层为黑色，以粉粒状煤为主，滑面发育，强度极低，指压即碎；一1煤层为黑色、黑灰色，以块状为主，下部夹少量粉粒状煤似金属光泽，贝壳状断口为主，参差状断口次之。硬度大，上部呈中厚层状，光亮型煤为主，下部内生裂隙发育，为薄层至中厚层状光亮型～半光亮型煤，视密度为1.62T/m3。
二1煤为煤与瓦斯突出煤层，无煤尘爆炸危险，无自然发火倾向；属中灰、特低硫、高熔点粉状无烟煤，可溶性好，发热
量高；一1煤层瓦斯含量低，无煤尘爆炸危险，无自然发火倾向，属低灰、富硫、特低磷、低熔点块状无烟煤，高强度、热稳性好，可作为动力用煤和化工用煤，经脱硫处理后也可作为民用燃料。
（4）水文地质情况，开采技术条件
本井田无较大地表水体，仅有几条季节性河流，但南邻山区，岩石裸露，范围广阔，沟谷内伏流和沿煤层露头地表水的补给不可忽视，另外该井田已开采历史悠久，沿二1煤和一1煤层浅部，老窑星罗棋布，由于长期废弃，采空区与冒落裂隙带中是大气降雨与地表水渗入汇集的场所，是矿床涌水的重要因素。
该矿十号井一1煤层顶板充水含水层为太原群下段灰岩，含岩溶裂隙承压水，富水性极不均匀，直接底板隔水层薄，又被构造破坏，局部失去隔水作用，底板充水含水层为O2灰岩，该层岩溶裂隙比较发育，富水性强。一1煤被定为三类Ⅱ至Ⅲ型的水文地质条件复杂矿井，一旦遇到构造断裂或隔水层薄弱地段，将会产生突水，危及矿井安全，因此，矿井在今后的采掘活动中，必须坚持有疑必探，先探后掘，不探不掘和不探不采的探放水原则，严防各类意外水患事故的发生，确保矿井安全生产。
2.2 矿井通风概况
2.2.1开拓方式、开采方法及采面情况
（1）开拓方式及水平、采区划分
矿井开拓方式为立井单水平上、下山开拓方式，目前该矿开
采水平+72m、-20m水平，主要采区为22、11、21、20等四个采区。
（2）现主要生产煤层、采区、工作面情况
目前该矿主要开采一1煤层，现有12300采煤工作面、22050采煤工作面和21130采煤工作面共3个；以及22010掘进工作面、20010掘进工作面、21070掘进工作面和21120掘进工作面共4个；22030备采工作面、12280备采工作面和21110备采工作面共3个。
（3）开采方法
该矿开采方法为采区前进式，工作面后退式开采，全部冒落法管理顶板。矿井不存在上行开采及特殊开采现象。
2.2.2进、回风井筒数量及风量
该矿共布置5个井筒，西翼主、副井进风，东翼顺达井进风，西翼风井和东翼风井回风。主、副井进风量为3281 m3/min，顺达井进风量为544 m3/min，西翼风井回风量为2012 m3/min，东翼风井回风量为1958 m3/min。
2.2.3通风方式、方法
该矿采用中央边界式通风方式，通风方法为抽出式，其中主副井进风和顺达井进风，东风井回风和西风井回风。
2.2.4矿井实际进回风量、有效风量
通过对河南宏基煤业有限公司炭煤井2010年9月至12月的测风旬报表收集和计算，并参考矿井通风阻力报告，目前矿井的平均总进风量为：3825 m3/min，总回风量为3970 m3/min，
有效风量为3585 m3/min。
2.2.5矿井瓦斯等级
根据河南宏基煤业有限公司文件豫宏炭【2010】45号文件表明，河南宏基煤业有限公司炭煤井东翼二一采区内瓦斯相对涌出量为4.932 m3/t，绝对瓦斯涌出量1.555 m3/min，瓦斯等级为低瓦斯矿井。
2.2.6主要通风设备、风量、风压、通风阻力、等积孔
目前，该矿东风井布置有2台主通风机，型号为4—72—11No20B，离心式。1备1用，风量为3140m3/ min，电机功率155KW；西翼风井房布置有2台风机，型号为4—72—11No20B，离心式，1备1用，风量为3140m3/ min，电机功率155KW。该设备江苏省泗阳煤矿机械厂制造。
根据河南宏基煤业有限公司炭煤井2008年5月通风阻力测定报告，矿井东翼总阻力h东=1350.6 Pa，矿井东翼等积孔为1.206 m2，总风阻R东=0.976N·S2/m8；西翼总阻力h西=1429.8Pa。西翼等积孔为1.142 m2，总风阻R西=1.085 N·S2/m8。从矿井总风阻和等积孔来看，矿井通风的难易程度为中等。
2.2.7上一年度生产情况及今后三年计划
根据矿方提供的生产资料，2009年该矿实际生产能力为34.48万t/a。2011年～2013年河南宏基煤业有限公司为实现矿井持续健康发展，原煤产量将维持35～40万t/a。
2.2.8其他开采条件
目前河南宏基煤业有限公司炭煤井开采荥巩煤田谷山井田石炭系太原组一1煤层，一1煤层构造简单，赋存稳定，煤层无自燃倾向，煤尘无爆炸危险。
3 矿井需风量及通风能力计算
3.1 矿井需要风量计算原则
矿井需要风量的计算公式如下：
按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和计算：
()Q Q Q Q Q Q K
=++++?∑∑∑∑∑硐矿备掘其他采
式中：
∑Q 采—— 采煤工作面实际需要风量的总和，m 3/min ； ∑Q 备—— 备用工作面实际需要风量的总和，m 3/min ； ∑Q 掘—— 掘进工作面实际需要风量的总和，m 3/min ； ∑Q 硐—— 硐室实际需要风量的总和，m 3/min ； ∑Q
其它
—— 矿井除了采煤、掘进、硐室地点外的其他
巷道需要风量的总和，m 3/min ；
K —— 矿井通风需风系数（抽出式取 1.15～1.20，压
入式取1.25～1.30）。
3.2 采煤工作面实际需要风量计算 ①按气象条件计算
3
7070135451010255cf cf ch cl
Q %V S K K %.... m /min
?????=?????=采＝6060
式中：cf V —采煤工作面的风速，取1.35m/s ；
cf
S —采煤工作面的平均有效断面积，取4.5m 2；
ch K —采煤工作面采高调整系数，取
1.0；
cl K —采煤工作面长度调整系数，取
1.0；
70%—有效通风断面系数； 60—为单位换算产生的系数。
②按照瓦斯涌出量计算
31000521893cg cg Q q k ...6 m /min ??=??=采＝100
式中：cg q —采煤工作面回风巷风流中平均绝对瓦斯涌出量，取
0.27m 3/min ；
cg k —采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取
1.8；
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。
③按同时工作的最多人数计算
Q 采=4×N=4×30=120 m 3/min
式中：N —— 采煤工作面同时工作最多人数，30人。 ④按最大炸药消耗量计算
Q 采=25·A ＝25×3.6=90 m 3/min
式中：25—— 每爆破1kg 炸药需要供给的风量，m 3/min ；
A —— 采煤工作面一次最多炸药消耗量，取值
3.6kg 。
⑤按风速进行验算
根据以上计算可知，按工作面气象条件时所需的风量最大，其单个工作面最大需风量为255 m 3/min 。根据规定进行风速验算：
按最低风速验算：Q采＝255 ≥60×0.25S采＝82.5 m3/min
按最高风速验算：Q采＝255 ≤60×4S采＝1320 m3/min
⑥采煤工作面需风量确定
由以上计算可知，采煤工作面最大需要风量取255 m3/min，在风速上、下限以内。故采煤工作面实际需要风量为255 m3/min。
根据现场实际调查结果，目前河南宏基煤业有限公司炭煤井井下采煤工作面有12300工作面、22050工作面和21130工作面，故该矿采煤工作面总需要风量为：Q采=255×3=765 m3/min。
3.3 备用工作面实际需要风量计算
备用工作面的需风量计算应满足瓦斯、二氧化碳、气象条件等规定的风量，且最少不应低于采煤工作面实际需要风量的50%。
根据现场实际调查结果，目前河南宏基煤业有限公司炭煤井井下有22030、12280和21110备用工作面3个，故该矿目前备用工作面总需要风量为：Q备=255×50%×3=382.5 m3/min。
3.4 掘进工作面实际需要风量计算
①按瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算
Q掘=100×q掘×K掘通=100×0.28×1.8=50.4 m3/min 式中：