上良煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改造設(shè)計方案

1、1、概況12、礦井通風(fēng)系統(tǒng)概述23、礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造設(shè)計方案24、通風(fēng)系統(tǒng)生產(chǎn)能力核定95、主要技術(shù)安全措施106、其它說明137、附圖14 1、概述上良煤礦位于山西省長治市襄垣縣下良鎮(zhèn)境內(nèi)，行政上隸屬于襄礦集團管轄。礦井始建于1979年，1983年投入生產(chǎn)，年核定生產(chǎn)能力60萬t/a，2009年采礦許可證許可生產(chǎn)能力120萬t/a。井田面積約4.3616km2,被批準開采煤層為3號煤層和15號煤層。目前礦井開拓、開采3號煤層，為第一水平；距3號煤層115m為15號煤層，為第二水平。目前，礦井有兩個綜采工作面，分別為2203綜采工作面（備采面），3303綜采工作面；兩個綜掘工作面，分別為230

2、2回風(fēng)順槽，33回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷。2、礦井通風(fēng)系統(tǒng)概述2.1通風(fēng)方式礦井通風(fēng)方式為中央并列式，皮帶運輸斜井（進風(fēng)井筒）、副井（進風(fēng)、提升井筒）和回風(fēng)斜井均布置于工業(yè)廣場之內(nèi)。2.2通風(fēng)方法礦井采用抽出式通風(fēng)方法，綜采工作面采用U型上行通風(fēng)方法，綜掘工作面采用局部壓入式通風(fēng)方法。每個綜采面為一個獨立采區(qū)，實行分區(qū)通風(fēng)；掘進面實行獨立回風(fēng)；主要機電峒室實行獨立回風(fēng)。2.3主扇風(fēng)機及附屬裝置礦井使用兩臺FBCDZN019型對旋軸流風(fēng)機，一臺使用，一臺備用。人工停送。扇風(fēng)機主要技術(shù)參數(shù)、附屬裝置見表一。表一 扇風(fēng)機主要技術(shù)參數(shù)、附屬裝置表型號FBCDZN019數(shù)量兩臺風(fēng)量21605040m3/min風(fēng)壓82

3、03400 Pa轉(zhuǎn)數(shù)980/min電流237.5/137 A電壓380/660 V功率2×132 KW電機YBF315-6出品運城市安運風(fēng)機有限公司擴散塔兩套水柱計1支消音器2套2.4礦井主要通風(fēng)參數(shù)見表二表二 礦井主要通風(fēng)參數(shù)表礦井總進風(fēng)量40004300m3/min礦井總回風(fēng)量41004400m3/min礦井有效風(fēng)量率8590%礦井主扇負壓28502900 Pa礦井通風(fēng)等積孔1.6m2礦井通風(fēng)巷道總長度9 Km礦井外部漏風(fēng)率5%風(fēng)橋8座風(fēng)門20座礦井總進風(fēng)量1.1局部通風(fēng)機臺數(shù)10臺3、礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造設(shè)計方案3.1編制通風(fēng)系統(tǒng)改造設(shè)計方案的依據(jù)相關(guān)規(guī)定、技術(shù)規(guī)范及基本方法煤礦安

4、全規(guī)程（2010年2月第1版）之104條、107條；煤礦井工開采通風(fēng)技術(shù)條件，AQ1028-2006，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局；礦井通風(fēng)技術(shù)之礦井通風(fēng)設(shè)計，煤炭工業(yè)出版社2008年11月。上良煤礦提供的自然、生產(chǎn)技術(shù)資料.1礦井自然資料礦井地質(zhì)圖、地形圖；煤層瓦斯含量、瓦斯壓力、瓦斯及二氧化碳涌出量、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險性；煤的自然傾向性及自然發(fā)火期；煤塵爆炸危險性；礦區(qū)地面氣候條件（年最高、最低及平均氣溫），地溫及地溫增深率。.2礦井生產(chǎn)技術(shù)資料礦井年產(chǎn)量及服務(wù)年限；礦井開拓、開采系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)；采區(qū)儲量、采面位置及產(chǎn)量；同時開采煤層數(shù)、采面數(shù)、掘面數(shù)；井下同時工作的最多人數(shù)、采

5、掘爆炸的炸藥量最大消耗量、井巷支護方式和斷面；通風(fēng)設(shè)備產(chǎn)品目錄、價格、礦區(qū)電費。3.2改造后的礦井通風(fēng)系統(tǒng)礦井通風(fēng)方式改造后的礦井通風(fēng)方式為中央分列式，即3條進風(fēng)井（巷）位于井田南翼工業(yè)廣場內(nèi)，出風(fēng)井位于井田北翼。礦井通風(fēng)方法主要通風(fēng)機的工作方法為對旋軸流風(fēng)機抽出式。通風(fēng)機主要參數(shù)見表三表三 通風(fēng)機主要參數(shù)表型號FBCDZN026數(shù)量兩臺風(fēng)量540012000m3/min風(fēng)壓10603900 Pa轉(zhuǎn)數(shù)740r/min電流26.8 A電壓10000 V頻率50 HZ電機YBF630-8功率2×355KW編號D309ZJ093、D309ZJ094出品運城市安運風(fēng)機有限公司日期2009年1

6、月礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造主要工程新掘回風(fēng)立井斷面積23.74m2,井深465m；新安裝扇風(fēng)機兩臺；新安裝無壓隔絕風(fēng)門4組；新掘主要回風(fēng)巷道900m；新掘主要排水井巷300m；擴大原進、回風(fēng)巷道斷面積300m；拆除風(fēng)門5組；新建密門2座；新建測風(fēng)站3座。改造后的礦井通風(fēng)系統(tǒng)主要通風(fēng)線路見下圖。進、回風(fēng)流方向：南入北回；進、回風(fēng)井巷布置形式：兩入一回；進、回風(fēng)井巷之間聯(lián)接方式：串聯(lián)（沿傾向）；進、回風(fēng)井巷與采掘面聯(lián)接方式：并聯(lián)（沿走向）；采區(qū)通風(fēng)方式：分區(qū)通風(fēng)；掘進通風(fēng)方式：獨立通風(fēng)；機電峒室通風(fēng)方式：獨立通風(fēng)；其它地點通風(fēng)方式：串聯(lián)、擴散通風(fēng)；工作面通風(fēng)方式：U型上行通風(fēng)方式；預(yù)計礦井通風(fēng)阻力：250

7、0Pa;預(yù)計礦井通風(fēng)等積孔：2.383.18m2;預(yù)計礦井主要進、回風(fēng)井巷風(fēng)速：57.4m/s。3.3礦井總風(fēng)量計算和風(fēng)量分配風(fēng)量計算礦井的總需風(fēng)量，按采、掘、硐及其它需風(fēng)地點實際需要風(fēng)量的總和計算，即Q礦（Q采+Q掘+Q硐+Q其它）×K礦通Q采采面和備面所需風(fēng)量之和，m3/min;Q掘掘面所需風(fēng)量之和，m3/min;Q硐硐室所需風(fēng)量之和，m3/min;Q其它其它用風(fēng)地點所需風(fēng)量之和，m3/min;K礦通礦井通風(fēng)系數(shù)，取1.2（抽出式）。.1采面需風(fēng)量計算A、按瓦斯涌出量計算對3303綜采工作面連續(xù)1個月風(fēng)排絕對瓦斯涌出量實測為6.010.8 m3/min，取10m3/min，采面瓦

8、斯涌出量不均勻和備用風(fēng)量系數(shù)（K）取1.2.則Q采100×10×1.21200 m3/min。B、按采煤工作面溫度計算Q采60V采S采K采V采采煤工作面風(fēng)速，取1.5m/s;S采采煤工作面平均斷面，取7m2；K采風(fēng)量備用系數(shù)，取1.1 則Q采60×1.5×7×1.1693m3/min。C、按工作面同時工作的最多人數(shù)計算Q采4N采N采工作面同時工作的最多人數(shù)，取50人，則Q采4×50200m3/min。D、按最低風(fēng)速驗算采面最小風(fēng)量Q采V采S采=60×0.25×9135 m3/min。V采工作面允許最小風(fēng)速，取0.2

9、5m/s；S采工作面最大斷面，取9m2。E、按最高風(fēng)速驗算采面最大風(fēng)量Q采V采S采=240×6.51560m3/min。V采采煤工作面允許最大風(fēng)速，取240m/min（4m/s）；S采采煤工作面最小斷面，取6.5m2。.2掘進面風(fēng)量計算A、按瓦斯涌出量計算Q掘100q瓦K掘通q瓦掘進工作面瓦斯絕對涌出量，實測為22.6 m3/min,取2.6 m3/min；K掘通掘進工作面瓦斯涌出不均衡系數(shù)， 取1.5。則Q采100×2.6×1.5390 m3/min。B、按局部通風(fēng)機實際吸風(fēng)量計算Q掘Q通K掘通Q通 取4臺局部通風(fēng)機（兩臺2×15KW對旋風(fēng)機，風(fēng)量80

10、0 m3/min，兩臺2×30KW對旋風(fēng)機，風(fēng)量1200 m3/min）需風(fēng)量。K掘通 取1.2。則Q掘（2×400+2×600）×1.2=2400 m3/min。C、按工作面同時工作的最多人數(shù)計算Q掘4N=4×15=60 m3/min。D、按最小風(fēng)速驗算Q掘V掘S掘=60×0.25×9=135m3/min。V掘工作面允許最小風(fēng)速，取0.25m/s；S掘工作面最大斷面，取9m2。E、按最大風(fēng)速驗算Q掘V掘S掘=240×8.4=2016 m3/min。V掘掘進工作面允許最大風(fēng)速，取240m/min（4m/s）；S掘掘

11、進工作面最小斷面，取8.4m2。.3硐室需風(fēng)量計算Q機3600N/60CptN機電峒室中運轉(zhuǎn)的電機水泵、變電器等總功率2500KW；機電峒室的發(fā)熱系數(shù)，取0.03；空氣密度，取1.2kg/m3;Cp空氣的定壓比熱，取1.0KJ/（Kg·K）；t機電硐室進、回風(fēng)流溫差，取10。則Q機3600×0.03×2500/60×1.2×1×10=375m3/min。.4其它需風(fēng)巷道風(fēng)量計算A、按瓦斯涌出量計算Q其它=QCH4QCH4其它用風(fēng)巷道所需風(fēng)量和，m3/min；QCH4= Q22運+Q23+Q33Q22運22運輸下山巷道所需風(fēng)量，m3/m

12、in；Q22運=100q22運K22運=100×1.0×1.2=132 m3/min。q22運22運輸下山巷道瓦斯絕對涌出量，取1.0m3/min；K22運22運輸下山巷道瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取1.2。Q2323運輸下山巷道所需風(fēng)量，m3/min；Q23=100q23K23=100×1.3×1.2=156m3/min。Q3333運輸下山巷道所需風(fēng)量，m3/min；Q33=100q33K33=100×3.2×1.2=384m3/min。q23、K23、 q33、K33符號含義累同。QCH4= Q22運+Q23+Q33=132+156+3

13、84=672m3/minQ其它=QCH4=672m3/min B、按最低風(fēng)速驗算Q其它V其他S其他=60×0.25×8.4=126m3/min（煤巷）。V其他其他巷道最低風(fēng)速，取0.25m/s；S其他其他巷道最大斷面，取8.4m2風(fēng)量分配.1采面風(fēng)量分配正常生產(chǎn)時，礦井東、西各配備一個生產(chǎn)面和備用面。則Q采=（2×1200）+（2×1200×50%）=3600m3/min。.2掘進工作面風(fēng)量分配正常掘進按照4個掘進面進行配風(fēng)，其中兩個掘進工作面使用2×15KW局扇，兩個掘進工作面使用2×30KW局扇，則Q掘=（2×

14、400+2×600）×1.2=2400m3/min。.3硐室風(fēng)量分配Q硐=375 m3/min。.4其它地點風(fēng)量分配Q其它=672 m3/min。礦井總需風(fēng)量為Q礦=（Q采+Q掘+Q硐+Q其它）×1.2 =（3600+2400+375+672）×1.2 =8456 m3/min3.4計算礦井通風(fēng)總阻力從改造后的礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析，井田南翼有3條進風(fēng)井巷，即主斜井、副立井和進風(fēng)斜井（原回風(fēng)斜井），其中，主、副井于+858m處與進風(fēng)斜井和主斜井聯(lián)接后，礦井主要進風(fēng)巷為2條，即東翼的沿3#-3煤層走向的北翼運輸大巷；西翼的沿3#-3煤層傾向的進風(fēng)下山（原回風(fēng)下山

15、）。東翼運輸大巷與33運輸下山構(gòu)成東翼進風(fēng)巷道；西翼進風(fēng)下山與23運輸下山和22運輸下山構(gòu)成并聯(lián)風(fēng)路形成西翼進風(fēng)巷道。與33運輸下山、23運輸下山和22運輸下山構(gòu)成并聯(lián)風(fēng)路的33回風(fēng)下山和22回風(fēng)下山組成井田東翼和西翼的回風(fēng)巷道。計算礦井通風(fēng)總阻力時應(yīng)先分別計算東、西兩翼的通風(fēng)阻力，后通過并聯(lián)網(wǎng)路公式計算礦井通風(fēng)總阻力。原則上從東、西兩翼系統(tǒng)中各選取一條通風(fēng)路線最長的回路作為阻力累計計算的基礎(chǔ)，同時也能真實客觀地反映出該系統(tǒng)的阻力分布情況。東翼通風(fēng)阻力計算回路367910111213142223（見圖）；西翼通風(fēng)阻力計算回路258151617181920 142223（見圖）。分別計算回路中每

16、個節(jié)點之間的摩擦和局部阻力，再進行疊加，則為一翼的通風(fēng)阻力。礦井通風(fēng)阻力則等于分支阻力，且取大值。考慮到局部通風(fēng)阻力計算比較麻煩，且其數(shù)值也只占總體通風(fēng)阻力的5%左右，95%左右為摩擦（沿程）阻力，因此，本方案中對局部通風(fēng)阻力不做詳細計算，只在計算礦井總阻力時，考慮加上總阻力的5%。摩擦阻力公式h摩=LU Q2/S3。東翼系統(tǒng)通風(fēng)阻力計算參數(shù)巷道節(jié)點支護方式×104L(m)U(m)S(m2)Q(m3/s)h(Pa)3-6砌碹4093012.38381296-7梯形2555011.87.646737-9梯形25550011.07.6436509-10梯形25516013.68.8431

17、5110-11梯形25515013.68.841.513211-12梯形25595011.47.12030912-13掩護式液壓支架27518012.17.224.59613-14梯形25570014.39.04364714-22錨桿半圓987018.51843422-23混凝土井筒29.455017.323.749017合計42902208西翼系統(tǒng)通風(fēng)阻力計算參數(shù)巷道節(jié)點支護方式×104L(m)U(m)S(m2)Q(m3/s)h(Pa)2-5砌碹403107.65582545-8砌碹405013.38.858138-15砌碹4075015.69.25820215-16梯形25550

18、11.57.5405616-17梯形2555011.57.538.55217-18梯形25516013.78.235.512818-19梯形25515013.78.23411019-20掩護式液壓支架27572012.17.22025720-14梯形25583013.78.22841214-22錨噴半圓拱9810018.518711622-23混凝土井筒29.455017.323.749017合計37201517在并聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中，礦井通風(fēng)總阻力等于并聯(lián)風(fēng)路任一分支阻力，取大值（東翼分支），礦井通風(fēng)摩擦阻力為2208Pa，若加上5%的局部通風(fēng)阻力，則礦井通風(fēng)總阻力為2208+2208×

19、5%=2318Pa。3.5計算通風(fēng)總阻力東翼回路風(fēng)阻R東=h東/Q東2=2208/462=1.04kg/m7(Q東：東翼風(fēng)量)西翼回路風(fēng)阻R西=h西/Q西2=1517/582=0.45kg/m7(Q西：西翼風(fēng)量)則：礦井總風(fēng)阻R礦= R東/1+（R東/ R西）1/22=1.04/1+（1.04/ 0.45）1/22=0.1637 kg/m7或：R礦= h礦/Q礦2=2318/1042=0.2143kg/m7(Q礦：礦井風(fēng)量)則R礦=（0.1637+0.2143）/2=0.189kg/m7，取0.193.6礦井等積孔計算A礦=1.19/R礦1/2=1.19/0.191/2=2.73m23.7礦井

20、有效風(fēng)量率概算礦井總風(fēng)量：東翼：46m3/s；西翼58m3/s，計104m3/s。礦井有效風(fēng)量：采煤：40 m3/s；掘進：33.4 m3/s；硐室：6.25 m3/s；其它：9m3/s，計88.65m3/s。則有效風(fēng)量率為：88.65/104×100%=85.24%。3.8風(fēng)量調(diào)節(jié)局部風(fēng)量調(diào)節(jié).1增阻調(diào)節(jié)法主要用于東、西兩翼之間的風(fēng)量調(diào)節(jié)，即通過22集中運輸巷中設(shè)置的風(fēng)窗上滑移板，來改變窗口的面積，從而改變巷道中的局部阻力，來實現(xiàn)調(diào)節(jié)東、西兩翼供風(fēng)量的大小。.2減阻調(diào)節(jié)法主要用于采區(qū)內(nèi)部的風(fēng)量調(diào)節(jié)，其做法是擴大局部地點巷道斷面、降低值、清理堆積物及開掘并聯(lián)巷道。礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)上良礦

21、使用的主扇為軸流式風(fēng)機，要實施總風(fēng)量調(diào)節(jié)，可運行下列方法。.1改變轉(zhuǎn)數(shù)此方法只能通過更換不同轉(zhuǎn)數(shù)的電機實現(xiàn)。.2改變?nèi)~片安裝角當葉片安裝角由1調(diào)節(jié)到2，則1增到2，風(fēng)壓h1增到h2，反之亦然。.3降低礦井總風(fēng)阻主要做法是合理安排采掘接替和用風(fēng)地點配風(fēng)，盡量縮短最大阻力路線的長度。4、通風(fēng)系統(tǒng)生產(chǎn)能力核定根據(jù)AQ1028-2006標準，下列公式適用于高瓦斯、突出礦井和有沖擊地壓礦井的通風(fēng)系統(tǒng)生產(chǎn)能力核定。A=330×Q進/0.0926×104q相×k(萬t/a)Q進礦井總進風(fēng)量8456 m3/min；0.0926總回風(fēng)巷按瓦斯?jié)舛炔怀?.75%核算為單位分鐘的常數(shù)；

22、q相礦井瓦斯相對涌出量，取19.26 m3/t（2008年瓦斯鑒定值）；k綜合系數(shù)，k= k產(chǎn)×k瓦×k備×k漏，其中k產(chǎn)礦井產(chǎn)量不均衡系數(shù)，取1.2；k瓦礦井瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取1.2；k備備用工作面用風(fēng)系數(shù)，取1.1；k漏礦井內(nèi)部漏風(fēng)系數(shù)，取1.11。則k=1.2×1.2×1.1×1.11=1.76A=330×8456/0.0926×104×19.26×1.76=88.9萬t/a若礦井總進風(fēng)量為10000m3/min，則通風(fēng)系統(tǒng)可承受的生產(chǎn)能力為： A=330×10000/0.0

23、926×104×19.26×1.76=105.13萬t/a。若礦井總進風(fēng)量為6000 m3/min，則通風(fēng)系統(tǒng)可承受的生產(chǎn)能力為：A=330×6000/0.0926×104×19.26×1.76=63.1萬t/a。若礦井總風(fēng)量達到主扇極限風(fēng)量，則礦井通風(fēng)系統(tǒng)承受的最大生產(chǎn)能力為：A=330×10800/0.0926×104×19.26×1.76=113.5萬t/a。5、主要技術(shù)安全措施5.1通風(fēng)機、附屬設(shè)備設(shè)施主扇應(yīng)滿足首采水平（一水平）各個時期的工程變化；并使通風(fēng)設(shè)備長期高效率運行。

24、風(fēng)機能力應(yīng)留有10%的余量。軸流式通風(fēng)機應(yīng)校驗電動機正常啟動參量還應(yīng)校驗反風(fēng)時的參量。新建回風(fēng)立井外部漏風(fēng)率不得超過5%。主扇應(yīng)有兩回路直接由變（配）電所饋出的供電線路；主扇的控制回路和輔助設(shè)備，必須有與主扇同等可靠的備用電源。必須安裝2套同等能力的主要通風(fēng)機裝置，其中1套作備用，備用通風(fēng)機必須能在10min內(nèi)開動。完善主扇定期檢修制度，至少每月檢查1次主扇。改變通風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)或葉片角度時，必須經(jīng)礦技術(shù)負責(zé)人批準。主扇投入使用前，必須進行1次性能測試和試運行工作，以后每5年至少進行1次性能測試。礦井通風(fēng)機房應(yīng)按同類型礦井井口防洪標準采取防洪措施。通風(fēng)機房周圍20m以內(nèi)不得布置有煙火作業(yè)的建筑物及設(shè)

25、施，并應(yīng)考慮噪音及排出的乏風(fēng)對周圍的影響。嚴禁主扇房兼做他用。其內(nèi)必須安裝水柱計、電流表、電壓表、軸承溫度計。設(shè)置直通電話，設(shè)置反向操作系統(tǒng)圖及司機崗位責(zé)任制和操作規(guī)程。司機每小時記錄1次主扇運行情況，發(fā)現(xiàn)異常，立即報告。主扇機房內(nèi)，噪音必須達標，否則必須采取降噪措施。因檢修、停電或其他原因停止主扇運轉(zhuǎn)時，必須制定停風(fēng)措施。主扇停運時，井下必須立即停止工作、切斷電源，撤出人員。且必須打開井口防爆門和有關(guān)風(fēng)門，盡量利用自然風(fēng)壓通風(fēng)。主扇應(yīng)設(shè)監(jiān)測系統(tǒng)，以監(jiān)測主扇及電機的運轉(zhuǎn)情況。防爆門每半年檢查維修1次。風(fēng)硐內(nèi)墻光滑，拐彎平緩，圓弧連接，嚴密不漏風(fēng)。風(fēng)硐和主扇相連一段巷道的長度應(yīng)不小于1012倍的

26、風(fēng)機動輪直徑。擴散塔應(yīng)用金屬板焊接，盡量減少阻力。暖風(fēng)道必須用不然性材料砌筑，且應(yīng)至少設(shè)2道防火門。5.2礦井反風(fēng)反風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)簡單，堅固可靠。操作開關(guān)集中安設(shè)，靈敏可靠，一人操作。能在10min內(nèi)改變井巷中的風(fēng)流方向。反向風(fēng)量不應(yīng)小于正常風(fēng)量的40%。必須制定明確的反風(fēng)方法（主扇反轉(zhuǎn)）。每季檢查1次反風(fēng)設(shè)施，每年進行1次礦井反風(fēng)演習(xí)，并撰寫反風(fēng)演習(xí)報告且報批、備查。反風(fēng)演習(xí)持續(xù)時間，本礦應(yīng)不少于1h。反諷演習(xí)時，反風(fēng)出風(fēng)井口附近20m范圍之內(nèi)及其相連通的井口建筑物內(nèi)，必須切斷電源，禁止一切火源存在，并禁止交通。反風(fēng)時，應(yīng)安排專人記錄瓦斯、溫度、風(fēng)流反向時間、風(fēng)量、大氣壓力、主扇正、負壓等有關(guān)參數(shù)的記錄。5.3通風(fēng)設(shè)施改風(fēng)所需設(shè)備的4組無壓風(fēng)門，其設(shè)置位置、施工時間必須滿足規(guī)定要求。今后設(shè)置永久性密閉必須同時安裝觀察孔、反水池、