矿井通风系统改造设计方案2017

资兴市唐井煤业有限公司

通风系统改造设计方案

2016年4月26日

1

通风系统改造设计方案

1、概况……………………………………………………………1

2、矿井通风系统概述……………………………………………1

3、矿井通风系统改造设计方案…………………………………2

4、主要技术安全措施……………………………………………10

5、附图……………………………………………………………14

2

1、矿井概况

1.1、资兴市唐井煤业唐一窿井位于资兴市三都矿区唐一窿井田，隶属于唐洞事处管辖。井田面积为2.8203平方公里，矿山保有储

量107万吨（截止2016年12月底），矿井生产能力为15万吨/年。

1.2、矿井采用平硐开拓，分区式通风方式，矿井属低瓦斯矿井，煤尘有爆炸危险性，煤层无自燃倾向，矿井水火条件属简单型。

1.3、采用上下方式联合开采，水平标高+270m，现布有两个下山采区，即23、24采区，采煤方法为走向长臂后退式，回采工艺为机械化采、装煤，工作面和运道均采用刮板运输机运煤，单体液压支柱配铰接梁支护，全部垮落法管理顶板。 2、矿井通风系统概述

2.1矿井现有一主一副两风井四个井口。通风方式为分区式，主井用于运输、进风；副井用于进风、辅助提升；两风井用于回风。 2.2 矿井采用抽出式通风方法，回采工作面采用U型上行通风方法，掘进工作面采用局部压入式通风方法。

2.3矿井东西风井各使用两台主抽风机，一台工作，一台备用。东风井工作和备用风机型号均为FBCZ-N012/45型轴流式风机，额定功率：45kw,额定风量34～9.5m3/s，额定静压352～1190Pa; 西风井工作和备用风机型号均为FBCZ-N011/30型轴流式风机，额定功率：30kw,额定购销风量26.01～7.4m3/s，额定静压161～1030Pa.

2.4矿井总进风量 2621 m3/min,其中主平硐2421 m3/min, 副平硐209 m3/min；矿井总回风量2760 m3/min,其中东风井回风量1860 m3/min, 西风井回风量900 m3/min。

3

3.矿井通风系统改造设计方案

鉴于我矿西风井服务区域中近期均无安排采掘工作面计划，经矿务会决定暂停使用西风井。

3.1.改造后矿井通风方式为分列式，即主井和副井进风，风井回风（东风井）。

3.2.主要通风机工作方法仍然为轴流式风机抽出式。 3.3.主要通风机参数 型号 FBCZ-N012/45 数量 两台

风量 570～2040 m3/min 静压 352～1190 Pa 电压 660 V 功率45 KW

3.4.通风系统改造主要工程

3.4.1.在主平硐11采区运输大巷口子砌密闭一痤。在西风井安全出口风硐口子 处各砌密闭一痤，防爆风门上锁。 3.4.2.拆除西风井两台风机电机并入库。 3.5.改造后的矿井通风系统

2334回采工作面：主平硐（进风）→233轨道下山（进风）→2334运道（进风）→2334采面（回风）→2334风巷（回风）→东风井总回风巷；

2331运道掘进：主平硐（进风）→233轨道下山（进风）→2331运

4

道工作面（回风）→东风井总回风巷；

2331风巷掘进工作面：主平硐（进风）→233轨道下山（进风）→2331风巷掘进工作面（回风）→东风井总回风巷；

24采区掘进工作面（绕道及回风下山）：主平硐（进风）→14运输大巷（进风）→24回风绕道掘进工作面（回风）→14上山（回风）→东风井。

通风系统图（见附图1）

采区通风方式：分区通风；工作面通风方式：U型上行通风方式；掘进通风方式：通风；机电峒室通风方式：通风。 预计矿井通风阻力：＜417Pa;预计矿井通风等积孔：1.0～1.19m2; 预计矿井主要进、回风井巷风速：1.07～3.2m/s。 3.6.矿井总风量计算和风量分配 3.6.1.矿井需风量计算

3.6.1.1生产矿井需要风量，按各采掘工作面、硐及其它巷道等用风地点分别计算，包括按规定配备的备用工作面。现有通风系统必须保证各用风地点稳定可靠供风。

Qra≥(∑Qcfi＋∑Qhfi＋∑Quri＋∑Qsci＋∑Qrli)×kaq

式中 Qra—矿井需要风量, m3 / min；

Qcfi—采煤工作面实际需要风量，m3 / min； Qhfi—掘进工作面实际需要风量，m3 / min； Quri—硐室实际需要风量，m3 / min； Qsci—备用工作面实际需要风量，m3 / min； Qrli—其他用风巷道实际需要风量，m3 / min；

5

kaq—矿井通风需风系数(抽出式kaq取1.15～1.20，压入式kaq取1.25~1.30)。

3.6.1.2采煤工作面需要风量

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、工作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。

3.6.1.2.1．按气象条件计算：

Qcfi=60×70%×vcfi×Scfi×kchi×kcli（m3/min）

=60×70%×1.5×4.8×1.0×1.0=302.4（m3/min）

式中 vcfi—采煤工作面的风速，m/s。2334工作面进风流的实际最高

温度选取；取值为1.5～1.8，取1.5；

Scfi—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；Scfi =1.2×(5+3)÷2=4.8m2

kchi—采煤工作面采高调整系数，具体按表4-2取值，采高＜2m

取值为1.0；

kcli—采煤工作面长度调整系数，具体按表4-3取值，采煤工作面

长度为80～120m时，取1.0； 70%—有效通风断面系数； 60—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

6

采煤工作面进风流气温／℃ ＜20 20～23 23～26 26～28 28～30 采煤工作面风速／（m·s-1） 1.0 1.0～1.5 1.5～1.8 1.8～2.5 2.5～3.0 表-2 kch—采煤工作面采高调整系数

采高／m 系数（kch） ＜2.0 1.0 2.0～2.5 1.1 ＞2.5及放顶煤工作面 1.2 表-3 kcl—采煤工作面长度调整系数

采煤工作面长度／m ＜15 15～80 80～120 120～150 150～180 ＞180 3.6.1.2.2．按照瓦斯涌出量计算：

Qcfi=100×qcgi×kcgi（m3/min）

=100×7.41×90%×120000×90%/(270×24×60)×1.5

=277.875（m3/min）

式中 qcgi—采煤工作面回风巷风流中绝对瓦斯涌出量，m3/min。该矿2015年度瓦斯鉴定矿井相对CH4涌出量为7.41m3/t ，回采工作面相对CH4涌出量应按矿井相对CH4涌出量的90%计算，矿井2016年原煤产量为120000t，回采产量按矿井产量90%计，年生产天数为270天，则其绝对瓦斯涌出量为：7.41×90%×120000×

7

系数（kcl） 0.8 0.8～0.9 1.0 1.1 1.2 1.30～1.40 90%/(270×24×60) （m3/min）；

kcgi—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，最大绝对瓦斯涌出量和月平均绝对瓦斯涌出量的比值；炮采面1.4～2.0，取1.5；

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。

3.6.1.2.3．按照二氧化碳涌出量计算： Qcfi=67×qcci×kcci（m3/min）

=67×9.59×90%×120000×90%/(270×24×60)×1.5 =240.95（m3/min）

式中 qcci—采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量，m3/min。该矿2015年度瓦斯鉴定矿井相对二氧化碳涌出量为9.59m3/t ，回采工作面相对二氧化碳涌出量应按矿井相对二氧化碳涌出量的90%计算，矿井2016年原煤产量为150000t，回采产量按矿井产量90%计，年生产天数为270天，则其绝对二氧化碳涌出量为：9.59×90%×120000×90%/(270×24×60) （m3/min）； kcci—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，最大绝对二氧化碳涌出量和月平均绝对二氧化碳涌出量的比值；炮采面1.4～2.0，取1.5。

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。

3.6.1.2.4．按炸药量计算：

该矿按使用二、三级煤矿许用炸药计算：

Qcfi=10Acfi（m3/min）=10×5=50（m3/min）；

式中 Acfi—采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg；机采需刷两端口，实测为5.0kg。

10—每千克二、三级煤矿许用炸药需风量，m3/min。

8

3.6.1.2.5．按工作人员数量验算：

Qcfi≥4Ncfi=4×22=88（m3/min）；

式中 Ncfi—采煤工作面同时工作的最多人数；取22人

4—每人需风量，m3/min。 3.6.1.2.6．按风速进行验算： 3.6.1.2.6.1验算最小风量：

Qcfi≥60×0.25×Scbi（m3/min）=60×0.25×4.2=63（m3/min） Scbi =lcbi×hcfi×70%（m2）=5.0×1.2×70%=4.2（m2） 3.6.1.2.6.2.验算最大风量：

Qcfi≤60×4.0×Scsi（m3/min）=60×4.0×2.52=604.8

（m3/min）

Scsi=lcsi×hcfi×70%（m2）=3.0×1.2×70%=2.52（m2）

式中 Scbi—采煤工作面最大控顶有效断面积，m2；

lcbi—采煤工作面最大控顶距， m；为5.0m hcfi—采煤工作面实际采高， m；为1.2m Scsi—采煤工作面最小控顶有效断面积，m2； lcsi—采煤工作面最小控顶距，m；为3.0m 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；

4.0—采煤工作面允许的最大风速，m/s；

经以上计算，取回采工作面风量计算最大值302.4m3/min，加上一个备用回采工作面配风需增50％，故矿井采煤工作面总需要风量为453.6 m3/min（或7.56m3/s）。 3.6.1.3掘进工作面需要风量.

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、工作人员、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。

9

3.6.1.3.1．按照瓦斯涌出量计算：

Qhfi=100×qhgi×khgi

=100×0.92×10%×1.5=13.8 m3/min

式中 qhgi—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；掘进工作面绝对CH4涌出量按矿井平均风排绝对CH4涌出量的10%计算，即0.92×10%；

khgi—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，最大绝对瓦斯涌出量与月平均绝对瓦斯涌出量的比值；炮采面1.4～2.0，取1.5。

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。

3.6.1.3.2．按照二氧化碳涌出量计算： Qhfi=67×qhci×khci

=67×9.59×10%×12120/(30×24×60)×1.5= 27.04

（m3/min）；

式中 qhci—掘进工作面回风流中平均绝对二氧化碳涌出量，m3/min；掘进工作面回风流中平均绝对二氧化碳涌出量按矿井绝对二氧化碳涌出量的10%计算；矿井2016年月生产原煤平均为12120t，生产天数30天，其绝对二氧化碳涌出量为：9.59×12120/(30×24×60) （m3/min）;掘进工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量按矿井平均绝对二氧化碳涌出量的10%计算，即9.59×10%×12120/(30×24×60) （m3/min）；

khci—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，最大绝对二氧化碳涌出量与月平均绝对二氧化碳涌出量的比值；炮采面1.4～2.0，取1.5。 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

10

算系数。

3.6.1.3.3．按炸药量计算：

该矿按使用二、三级煤矿许用炸药计算

①煤巷：Qhfi=10Ahfi（m3/min）=10×6×2个(头)=120（m3/min） ②岩巷：Qhfi=10Ahfi（m3/min）=10×8.5×1个(头)=85（m3/min） 式中 Ahfi—掘进工作面1次爆破所用的最大炸药量，kg。根据实

测为煤巷6.0kg，岩巷8.5kg；

10—每千克二、三级煤矿许用炸药需风量，m3/min。 按上述计算需要的总风量，即Qhfi=205 （m3/min）。 3.6.1.3.4．按局部通风机实际吸风量计算： （1）无瓦斯涌出的岩巷：

Qhfi=∑Qafi+60×0.15Shdi（m3/min） =180×1+60×0.15×4.8=223.2（m3/min）

（2）有瓦斯涌出的岩巷、半煤岩巷和煤巷：

Qhfi=∑Qafi+60×0.25Shdi（m3/min）

=180×2+60×0.25×4.8=432.0（m3/min）

式中 ∑Qafi—掘进工作面同时运转的局部通风机实际吸风量的总

和，m3/min；矿井实际安排2个煤巷掘进工作面和1个岩巷掘进工作面，掘进工作面均采用11kw局部扇风机送风，该风机正常情况下吸风量为180m3/min；即∑Qafi=180×2m3/min； 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； Shdi—局部通风机安装地点到回风口间的巷道最大断面积，m2。根据实测，为4.8m2；

故掘进所需总风量为：223.2＋432.0＝655.2（m3/min）· 3.6.1.3.5．按工作人员数量验算：

∑Qafi≥4Nhfi（m3/min）=4×5×3=60（m3/min）

11

式中 Nhfi—掘进工作面同时工作的最多人数。该矿实际每个

掘进工作面同时工作的最多人数为5人。

3.6.1.3.6．按风速进行验算： 3.6.1.3.6.1验算最小风量： 无瓦斯涌出的岩巷：

∑Qafi≥60×0.15×Shfi（m3/min）

223.2（m3/min）≥60×0.15×4.8=43.2（m3/min）

有瓦斯涌出的岩巷，半煤岩巷和煤巷：

∑Qafi≥60×0.25×Shfi（m3/min）

216.0（m3/min）≥60×0.25×4.8=72.0（m3/min）

3.6.1.3.6.2验算最大风量：

∑Qafi≤60×4.0×Shfi（m3/min）

223.2（m3/min）≤60×4×4.8=1152.0（m3/min）

式中 Shfi—掘进工作面巷道的净断面积，m2。为4.8m2。 经以上计算，取最大值掘进工作面需总风量为655.2m3/min。 故 ∑Q掘=655.2m3/min 或10.92m3/s。 3.6.1.4、硐室及其它巷道需风量

我矿现阶段有233绞车房、23绞车房和23采区变电所、+50水泵房等4个硐室需配风，根据经验硐室配1.5m3/s/处，因此Q硐室=1.5×4＝6.0m3/s；无其它需配风巷道与地点，因此Q其它=0m3/s。 3.6.1.5、全矿需风量

Q= (Q采+Q掘+Q硐室+Q其它)×kaq =(7.56+10.92+6.0+0)×1.15 =28.15（ m3/s）(或16m3/min).

综上所述，矿井通风系统改造后，东风井主要通风机抽出风量完全能满足矿井实际需风量。 4、主要技术安全措施

12

4.1通风机、附属设备设施

4.1.1主扇应满足两水平（包括23采区、24采区）各个时期的工程变化；并使通风设备长期高效率运行。 4.1.2风机能力应留有10%的余量。

4.1.3轴流式通风机应校验电动机正常启动参量还应校验反风时的参量。

4.1.4回风立井外部漏风率不得超过5%。

4.1.5主扇应有两回路直接由变（配）电所馈出的供电线路；主扇的控制回路和辅助设备，必须有与主扇同等可靠的备用电源。 4.1.6必须安装2套同等能力的主要通风机装置，其中1套作备用，备用通风机必须能在10min内开动。

4.1.7完善主扇定期检修制度，至少每月检查1次主扇。 4.1.8改变通风机转数或叶片角度时，必须经矿技术负责人批准。 4.1.9主扇投入使用前，必须进行1次性能测试和试运行工作，以后每5年至少进行1次性能测试。

4.1.10矿井通风机房应按同类型矿井井口防洪标准采取防洪措施。 4.1.11通风机房周围20m以内不得布置有烟火作业的建筑物及设施，并应考虑噪音及排出的乏风对周围的影响。

4.1.12严禁主扇房兼做他用。其内必须安装水柱计、电流表、电压表、轴承温度计。设置直通电话，设置反向操作系统图及司机岗位责任制和操作规程。

4.1.13司机每小时记录1次主扇运行情况，发现异常，立即报告。

13

4.1.14主扇机房内，噪音必须达标，否则必须采取降噪措施。 4.1.15因检修、停电或其他原因停止主扇运转时，必须制定停风措施。

4.1.16主扇停运时，井下必须立即停止工作、切断电源，撤出人员。且必须打开井口防爆门和有关风门，尽量利用自然风压通风。 4.1.17主扇应设监测系统，以监测主扇及电机的运转情况。 4.1.18防爆门每半年检查维修1次。

4.1.19风硐内墙光滑，拐弯平缓，圆弧连接，严密不漏风。风硐和主扇相连一段巷道的长度应不小于10～12倍的风机动轮直径。 4.1.20扩散塔应用金属板焊接，尽量减少阻力。

4.1.21暖风道必须用不然性材料砌筑，且应至少设2道防火门。 4.2矿井反风

4.2.1反风装置结构简单，坚固可靠。

4.2.2操作开关集中安设，灵敏可靠，一人操作。 4.2.3能在10min内改变井巷中的风流方向。 4.2.4反向风量不应小于正常风量的40%。 4.2.5必须制定明确的反风方法（

4.2.6每季检查1次反风设施，每年进行1次矿井反风演习，并撰写反风演习报告且报批、备查。

4.2.7反风演习持续时间，本矿应不少于2h。

4.2.8反讽演习时，反风出风井口附近20m范围之内及其相连通的井口建筑物内，必须切断电源，禁止一切火源存在，并禁止交通。

14

4.2.9反风时，应安排专人记录瓦斯、温度、风流反向时间、风量、大气压力、主扇正、负压等有关参数的记录。 4.3通风设施

4.3.1改风所需设备的三道密闭，其设置位置、施工时间必须按安全技术部门的要求进行。

4.3.2西风井防爆门上锁焊要牢固。

4.3.3定期巡查西风井，防范人为破坏设施、设备及密闭。

资兴市唐井煤业有限公司唐一窿井

2017年4月26日

15