掘進工作面所需風量計算.docVIP

掘工作面所需風量的計算根據(jù)煤礦安全規(guī)程以及礦井通風與安全的相關規(guī)定，現(xiàn)就掘進工作面所需風量以及工作面應配風量的計算與選擇設備的方法、順序予后，以供各礦井在編制掘進作業(yè)規(guī)程時參考。一風量計算依據(jù)1按工作面同時工作的最多人數(shù)計算，每人每分鐘供給新鮮風量不得少于4米3 ； 2工作面空氣中CH4的濃度低于1%、CO2的濃度低于1.5%，空氣溫度低于260C；并同時考慮工作面在放炮時瓦斯、二氧化碳涌出不均衡系數(shù)取2.02.5；3掘進中的煤巷和半煤巖巷道的風速最低為0.25m/s，最高為4m/s；掘進中的巖石巷道的風速最低為0.15m/s，最高為4m/s；其它通風行人巷道的風速最低為0.15m/s；4放炮后，主要以稀釋炸藥爆炸后產(chǎn)生的炮煙中的巨毒氣體CO濃度低于0.024%，NO2濃度低于0.0025%（確定起爆點位置，被串聯(lián)工作面進風口位置）。二工作面所需風量的確定（一）.安全距離的確定掘進工作面采用壓入式通風除了要計算需風量以外,還必須按規(guī)定計算工作面在放炮后工人不被炮煙熏倒的安全長度。1回風流的安全長度（確定起爆點位置，被串聯(lián)工作面進風口位置）。式中：L稀從掘進工作面至稀釋炮煙到安全濃度（CO濃度0.024%， NO2濃度低于0.0025%）的距離，m；A掘進工作面一次爆破的炸藥量，Kg； S掘進巷道成巷后的凈斷面，m2; 當計算出的距離L稀大于100米而又小于工作面到回風口的距離時，起爆點位置為L稀長度處設點；當計算出的距離L稀小于100米時，起爆點位置應在大于100米長度處設點；當計算出的距離L稀大于100米而且又大于工作面到回風口的距離（距離工作面大于100米）時，起爆在回風口外的位置設點。2. 風筒出口到工作面的距離L壓L射=4 ，m;式中：L壓風筒出口到工作面的距離，當計算出的長度大于煤礦安全 規(guī)程的規(guī)定時，取規(guī)程規(guī)定值，小于煤礦安全規(guī)程的規(guī)定時，取計算值；L射風流的有效射程，m；（二）、工作面需要壓入風量在煤巷、半煤巖巷和巖巷獨頭通風掘進工作面的風量應按瓦斯（或二氧化碳）涌出量、局部通風機吸風量、炸藥用量、同時工作的最多人數(shù)分別計算，取其中最大值，并用風速驗算。1按一次起爆炸藥量計算 式中： Q壓稀釋、排除掘進巷道中炮煙所需的風量，m3/min;AC- 掘進工作面一次起爆最大炸藥量,Kg； t 稀釋炮煙所需時間，一般取2030min； L掘進巷道的通風長度（工作面到回風口的距離），m；當LL稀時，取L值；當L稀L時，取L稀值。K-高瓦斯礦井CH4、CO2涌出不均衡系數(shù)，取1.45；也可以按下面的公式計算： 式中 Q壓稀釋、排除掘進巷道中炮煙所需的風量，m3/min;AC- 掘進工作面一次起爆最大炸藥量,Kg； b-每公斤炸藥爆破后生成的當量CO的量，根據(jù)炸藥爆破后的有毒氣體國家標準 ，取b=0.1m3/kg； t-通風時間, 一般取2030min； C-爆破經(jīng)通風后,允許工人進入工作面工作的CO濃度,一般取C=0.02%。 將各參數(shù)取值代入上式后,簡化為 式中 Q壓稀釋、排除掘進巷道中炮煙所需的風量，m3/min;AC- 掘進工作面一次起爆最大炸藥量,Kg。2.按瓦斯 (或CO2)涌出量計算所需風量:Q壓=qK, m3/min;1%對于串聯(lián)通風的工作面Q壓=qK, m3/min;0.5%式中: Q壓-為按瓦斯涌出量計算所需風量, m3/min; q-礦井瓦斯或CO2平均的相對涌出量, m3/t; K-瓦斯涌出量不均衡系數(shù),高瓦斯礦井取2.02.5。3按工作面同時工作的最多人數(shù)計算式中 Q壓稀釋、排除掘進巷道中炮煙所需的風量，m3/min; 4-每人每分鐘需要4m3的新鮮空氣； n-工作面同時工作的最多人數(shù)。4按風速驗算：（1）根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定,掘進煤巷、半煤巖巷道工作面最低風速為0.25m/s，最高風速為4m/s的要求進行驗算。即工作面風量應滿足:15SCQ240SC。SC-工作面巷道凈斷面積， m2；（2）根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定,掘進巖石巷道工作面最低風速為0.15m/s，最高風速為4m/s的要求進行驗算。即工作面風量應滿足:9SCQ240SC。SC-工作面巷道凈斷面積， m2；例：栗子坪礦井K9掘進工作面，巷道設計凈斷面為3.76m2，工作面最大班同時作業(yè)為6人，設計掏槽眼5個，共裝炸藥1.125kg，輔助眼8個，共裝炸藥2.4kg，周邊眼10個，共裝炸藥2.25kg，底眼4個，共裝炸藥1.8kg；采用毫秒雷管引爆，掏槽眼（煤層眼）為第一次爆破，爆破后將煤裝車，然后再分4段起爆其它巖石炮眼，計算該工作面所需風量（局扇吸風處為新鮮風流）。計算：1. 按工作面同時工作最多人數(shù)計算Q = 641.45 = 34.8m3/min;2. 按一次起爆最多炸藥量計算（1）回風流的安全長度L稀 =400A/S =4006.453.76 = 686m；（2）風筒出口到工作面的距離L壓L射=4= 4 =7.75m（一般取6米）；（3） 工作面需要壓入風量=7.81.45=11.3111.67= 132m3/min。3.按CH4涌出量計算:高瓦斯礦井掘進工作面瓦斯涌出不均衡系數(shù)K=2.02.5;Q壓=100qCH4K掘=1000.212.5=52.5 m3/min。4.按照回風巷道風速驗算所需風量：（1）最低風速：Q低 = SV = 3.760.2560 = 56.4 m3/min；（2）最高風速：Q高 = SV = 3.76460 = 902.4 m3/min；Q低Q壓Q高符合要求。 所以，工作面所需風量應為132m3/min。工作面所需風量確定后，再根據(jù)回風巷道的長度和需風量來選擇局扇風機、風筒的型號，然后再確定局扇風機安設位置及配風量。在此必須注意：1采用毫秒雷管引爆，不管分成幾段，其炸藥都是在很短的時間內（130ms）一齊爆炸，其按炸藥爆炸后產(chǎn)生的CO和NO2計算風量時不能以一段的起爆炸藥量來計算風量；若風量不能滿足要求，應選擇其它的起爆方式或減少一次起爆的炸藥量；2爆破后炮煙所經(jīng)過的巷道（或其它通道）內若無新風滲入，在686米長的巷道里，30分鐘內若有人員進入，都有CO或NO2中毒的危險。因此，要盡可能地縮短回風通道，讓有毒風流進入回風巷道；3若采用掘進工作面串聯(lián)采煤工作面，在掘進工作面放炮時，處于掘進工作面所需安全回風長度范圍內的采煤工作面不能有人作業(yè)，否則應參入新鮮空氣并在被串工作面的進風流中除了安設低濃度瓦斯傳感器外，還應安設CO、NO2傳感器，空氣凈化裝置等（如凈化水幕）；4在受條件限制，風量、回風安全長度、各種傳感器的安設都不能滿足要求時，為了礦井的安全生產(chǎn),首先應暫停施工,待條件具備時再開工。三通風設備的選擇根據(jù)工作面所需風量進行驗證后，對工作面所需通風設備進行選擇，在此仍以栗子坪礦井K9掘進工作面所需風量為132 m3/min為例。 1風筒的選擇：根據(jù)“栗子坪礦井K9掘進工作面”作業(yè)規(guī)程規(guī)定,該工作面選用=400500的風筒,風筒預選確定后,按下面的方法驗證。公式 H = h摩+ h局=( aLP/S3 )Q2 + h局； 式中：H-風筒的通風總阻力，毫米水柱； a-風筒摩擦阻力系數(shù)，公斤秒2/米4；橡膠風筒摩擦阻力系數(shù)及百米風阻值風筒直徑（mm）300400500600700摩擦阻力系數(shù)KgfS2/m40.000540.000500.000460.000420.00039百米風阻Kg/m71412314943414.7 L-風程長度，米； P-風筒凈斷面周長，米； S-風筒凈斷面面積，米2； Q-風筒內通過風量，米3/秒； h局-局部阻力，毫米水柱；取摩擦阻力的10%；查表得: a=0.00050（=400）; P=3.140.4=1.257米; S=r2=3.140.22=0.126米2; L=450 +10=460米; Q=132 m3/min=13260=2.2 m3/s;h摩=( aLP/S3 )Q2=（0.000504501.257/0.1263）2.22= 699mmH2O；h局= h摩10%=69910%=69.9mmH2O；H = h摩+ h局=699+69.9=769mmH2O；查表可知,JBT、YBT、BKJ或BKY等系列電機功率在11KW以下的局部扇風機,長時工作狀態(tài)下的全風壓都低于250mmH2O,故不能選用=400mm的風筒。查表得:a=0.00046（=500）;P=3.140.5=1.571米; S=r2=3.140.252=0.196米2;L=450 +10=460米; Q=132 m3/min=13260=2.2 m3/s;h摩=( aLP/S3 )Q2=（0.000464601.571/0.1963）2.22= 214mmH2O；h局= h摩10%=21410%=21.4mmH2O；H = h摩+ h局=214+21.4=235.4mmH2O；通過計算, =500mm的膠布風筒可用。在掘進工作面開工到220米時的風阻為:h摩=( aLP/S3 )Q2=（0.000462301.571/0.1963）2.22= 107mmH2O；h局= h摩10%=10710%=11mmH2O；H = h摩+ h局=107+11=118mmH2O；以上計算是假設風筒有效風率為90%來計算的。2局部扇風機的選擇：通過以上的計算，在后半段風量Q=132 m3/min，風壓235.4mmH2O時,只有選擇電機功率為11KW的局扇。在前半段風量Q=132 m3/min，風壓118mmH2O時,只有選擇電機功率為5.5KW的局扇。通過以上的計算可以看出存在以下問題：（1） 由于巷道斷面小，風筒直徑大了占居巷道斷面空間；（2） 風量大，引起風筒通風阻力大，浪費電能；（3）這樣大的風量只是放炮過程中需要，其它時間需風量要小得多以上問題通過公式h摩=( aLP/S3 )Q2可以找到解決問題的辦法,風筒的摩擦阻力與風筒斷面積的三次方成反比,與通過的風量的平方成正比,在風筒可選范圍很小的時候,為了解決以上問題，只有減少一次起爆的炸藥量或延長爆破后的通風時間，但減少風量不是隨意性的，在保證大于按瓦斯涌出量計算所需風量就行。注1.減少一次起爆的炸藥量有以下優(yōu)點和缺點：（1）可縮短回風流的安全回風距離，這對于串聯(lián)通風工作面尤其重要；（2）能使工作面的風量在爆破與其它作業(yè)工序時基本相等，合理利用局部扇風機，節(jié)約用電；（3）能使用小一號的風筒；（4）按一次裝藥一次爆破的規(guī)定，工作面裝藥、爆破的時間較長；（5）工人多次進入空頂區(qū)內，危險性大。注2全斷面一次裝藥，用毫秒雷管一次引爆并延長爆破后的通風時間，有以下優(yōu)點和缺點：（1）實現(xiàn)全斷面一次裝藥，一次引爆。裝約、爆破一次完成，安全性高，工人勞動強度低，這對于無串聯(lián)通風工作面的情況下十分有利；（2）由于回風路線長，需要大容量的起爆器和電阻小的放炮母線；經(jīng)過以上計算與設備選擇后，根據(jù)計算結果，若所選設備符合礦井的實際（有這種設備、巷道又安得下不影響運輸、行人、進風量有保證），下一步再確定局扇的安放位置。3局扇安裝位置的確定：（1）距回風口位置大于10米；（2）有大于局扇吸入風量的風流量經(jīng)過該位置；4局扇安裝位置風量的確定：局扇吸入風量加上該處巷道內最低風速所需的風量。（1） 局扇吸入風量（局部通風機技術特征）如下表：型 號功率風壓mmH2O風量m3/min有效風量m3/minJBT41-22.07515751126090JBT42-24.015030751126090JBT51-25.512025145225120180JBT52-211.024050145225120180JBT61-214.016035250390220330JBT62-228.0320702503902