掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量計算.doc

掘工作面所需風(fēng)量的計算根據(jù)煤礦安全規(guī)程以及礦井通風(fēng)與安全的相關(guān)規(guī)定，現(xiàn)就掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量以及工作面應(yīng)配風(fēng)量的計算與選擇設(shè)備的方法、順序予后，以供各礦井在編制掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程時參考。一風(fēng)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(fēng)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(jìn)中的煤巷和半煤巖巷道的風(fēng)速最低為0.25m/s，最高為4m/s；掘進(jìn)中的巖石巷道的風(fēng)速最低為0.15m/s，最高為4m/s；其它通風(fēng)行人巷道的風(fēng)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(jìn)風(fēng)口位置）。二工作面所需風(fēng)量的確定（一）.安全距離的確定掘進(jìn)工作面采用壓入式通風(fēng)除了要計算需風(fēng)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(fēng)流的安全長度（確定起爆點位置，被串聯(lián)工作面進(jìn)風(fēng)口位置）。式中：L稀從掘進(jìn)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(jìn)工作面一次爆破的炸藥量，Kg； S掘進(jìn)巷道成巷后的凈斷面，m2; 當(dāng)計算出的距離L稀大于100米而又小于工作面到回風(fēng)口的距離時，起爆點位置為L稀長度處設(shè)點；當(dāng)計算出的距離L稀小于100米時，起爆點位置應(yīng)在大于100米長度處設(shè)點；當(dāng)計算出的距離L稀大于100米而且又大于工作面到回風(fēng)口的距離（距離工作面大于100米）時，起爆在回風(fēng)口外的位置設(shè)點。2. 風(fēng)筒出口到工作面的距離L壓L射=4 ，m;式中：L壓風(fēng)筒出口到工作面的距離，當(dāng)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(fēng)流的有效射程，m；（二）、工作面需要壓入風(fēng)量在煤巷、半煤巖巷和巖巷獨頭通風(fēng)掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)按瓦斯（或二氧化碳）涌出量、局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)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(fēng)速驗算。1按一次起爆炸藥量計算 式中： Q壓稀釋、排除掘進(jìn)巷道中炮煙所需的風(fēng)量，m3/min;AC- 掘進(jìn)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(jìn)巷道的通風(fēng)長度（工作面到回風(fēng)口的距離），m；當(dāng)LL稀時，取L值；當(dāng)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(jìn)巷道中炮煙所需的風(fēng)量，m3/min;AC- 掘進(jìn)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(dāng)量CO的量，根據(jù)炸藥爆破后的有毒氣體國家標(biāo)準(zhǔn) ，取b=0.1m3/kg； t-通風(fēng)時間, 一般取2030min； C-爆破經(jīng)通風(fēng)后,允許工人進(jìn)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(jìn)巷道中炮煙所需的風(fēng)量，m3/min;AC- 掘進(jìn)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(fēng)量:Q壓=qK, m3/min;1%對于串聯(lián)通風(fēng)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(fēng)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(jìn)巷道中炮煙所需的風(fēng)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(fēng)速驗算：（1）根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定,掘進(jìn)煤巷、半煤巖巷道工作面最低風(fēng)速為0.25m/s，最高風(fēng)速為4m/s的要求進(jìn)行驗算。即工作面風(fēng)量應(yīng)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(jìn)巖石巷道工作面最低風(fēng)速為0.15m/s，最高風(fēng)速為4m/s的要求進(jìn)行驗算。即工作面風(fēng)量應(yīng)滿足:9SCQ240SC。SC-工作面巷道凈斷面積， m2；例：栗子坪礦井K9掘進(jìn)工作面，巷道設(shè)計凈斷面為3.76m2，工作面最大班同時作業(yè)為6人，設(shè)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(fēng)量（局扇吸風(fēng)處為新鮮風(fēng)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(fēng)流的安全長度L稀 =400A/S =4006.453.76 = 686m；（2）風(fēng)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(fēng)量=7.81.45=11.3111.67= 132m3/min。3.按CH4涌出量計算:高瓦斯礦井掘進(jìn)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(fēng)巷道風(fēng)速驗算所需風(fēng)量：（1）最低風(fēng)速：Q低 = SV = 3.760.2560 = 56.4 m3/min；（2）最高風(fēng)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(fēng)量應(yīng)為132m3/min。工作面所需風(fēng)量確定后，再根據(jù)回風(fēng)巷道的長度和需風(fēng)量來選擇局扇風(fēng)機(jī)、風(fēng)筒的型號，然后再確定局扇風(fēng)機(jī)安設(shè)位置及配風(fēng)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(nèi)（130ms）一齊爆炸，其按炸藥爆炸后產(chǎn)生的CO和NO2計算風(fēng)量時不能以一段的起爆炸藥量來計算風(fēng)量；若風(fēng)量不能滿足要求，應(yīng)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(nèi)若無新風(fēng)滲入，在686米長的巷道里，30分鐘內(nèi)若有人員進(jìn)入，都有CO或NO2中毒的危險。因此，要盡可能地縮短回風(fēng)通道，讓有毒風(fēng)流進(jìn)入回風(fēng)巷道；3若采用掘進(jìn)工作面串聯(lián)采煤工作面，在掘進(jìn)工作面放炮時，處于掘進(jìn)工作面所需安全回風(fēng)長度范圍內(nèi)的采煤工作面不能有人作業(yè)，否則應(yīng)參入新鮮空氣并在被串工作面的進(jìn)風(fēng)流中除了安設(shè)低濃度瓦斯傳感器外，還應(yīng)安設(shè)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(fēng)量、回風(fēng)安全長度、各種傳感器的安設(shè)都不能滿足要求時，為了礦井的安全生產(chǎn),首先應(yīng)暫停施工,待條件具備時再開工。三通風(fēng)設(shè)備的選擇根據(jù)工作面所需風(fēng)量進(jìn)行驗證后，對工作面所需通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行選擇，在此仍以栗子坪礦井K9掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量為132 m3/min為例。 1風(fēng)筒的選擇：根據(jù)“栗子坪礦井K9掘進(jìn)工作面”作業(yè)規(guī)程規(guī)定,該工作面選用=400500的風(fēng)筒,風(fēng)筒預(yù)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(fēng)筒的通風(fēng)總阻力，毫米水柱； a-風(fēng)筒摩擦阻力系數(shù)，公斤秒2/米4；橡膠風(fēng)筒摩擦阻力系數(shù)及百米風(fēng)阻值風(fēng)筒直徑（mm）300400500600700摩擦阻力系數(shù)KgfS2/m40.000540.000500.000460.000420.00039百米風(fēng)阻Kg/m71412314943414.7 L-風(fēng)程長度，米； P-風(fēng)筒凈斷面周長，米； S-風(fēng)筒凈斷面面積，米2； Q-風(fēng)筒內(nèi)通過風(fēng)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(jī)功率在11KW以下的局部扇風(fēng)機(jī),長時工作狀態(tài)下的全風(fēng)壓都低于250mmH2O,故不能選用=400mm的風(fēng)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(fēng)筒可用。在掘進(jìn)工作面開工到220米時的風(fēng)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(shè)風(fēng)筒有效風(fēng)率為90%來計算的。2局部扇風(fēng)機(jī)的選擇：通過以上的計算，在后半段風(fēng)量Q=132 m3/min，風(fēng)壓235.4mmH2O時,只有選擇電機(jī)功率為11KW的局扇。在前半段風(fēng)量Q=132 m3/min，風(fēng)壓118mmH2O時,只有選擇電機(jī)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(fēng)筒直徑大了占居巷道斷面空間；（2） 風(fēng)量大，引起風(fēng)筒通風(fēng)阻力大，浪費電能；（3）這樣大的風(fēng)量只是放炮過程中需要，其它時間需風(fēng)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(fēng)筒的摩擦阻力與風(fēng)筒斷面積的三次方成反比,與通過的風(fēng)量的平方成正比,在風(fēng)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(fēng)時間，但減少風(fēng)量不是隨意性的，在保證大于按瓦斯涌出量計算所需風(fēng)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(fēng)流的安全回風(fēng)距離，這對于串聯(lián)通風(fēng)工作面尤其重要；（2）能使工作面的風(fēng)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(fēng)機(jī)，節(jié)約用電；（3）能使用小一號的風(fēng)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(jìn)入空頂區(qū)內(nèi)，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(fēng)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(qiáng)度低，這對于無串聯(lián)通風(fēng)工作面的情況下十分有利；（2）由于回風(fēng)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(shè)備選擇后，根據(jù)計算結(jié)果，若所選設(shè)備符合礦井的實際（有這種設(shè)備、巷道又安得下不影響運輸、行人、進(jìn)風(fēng)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(fēng)口位置大于10米；（2）有大于局扇吸入風(fēng)量的風(fēng)流量經(jīng)過該位置；4局扇安裝位置風(fēng)量的確定：局扇吸入風(fēng)量加上該處巷道內(nèi)最低風(fēng)速所需的風(fēng)量。（1） 局扇吸入風(fēng)量（局部通風(fēng)機(jī)技術(shù)特征）如下表：型 號功率風(fēng)壓mmH2O風(fēng)量m3/min有效風(fēng)量m3/minJBT41-22.07515751126090JBT42-24.015030751126090JBT51-25.512025145225120180JBT52-211.024050145225120180JBT61-214.016035250390220330JBT62-228.0320702503902