矿井风量计算及分配

第一节  风量计算

2.1.1 矿井风量计算原则

矿井需风量，按下列要求分别计算，并采取其中最大值。

（1）    按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟共计风量不得少于4m³；

（2）    按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。

2.1.2 矿井需风量的计算

2.1.2.1 采煤工作面需风量的计算

采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算，取得最大值。

（1）按瓦斯涌出量计算

Q采=100·q采·ki

式中  Q采——采煤工作面需要风量，；

q采——采煤工作面的瓦斯绝对涌出量，，

q采=日产量×6.6/（24×60）

k1 煤层时

综采面最大：q采

=1935×6.6/（24×60）

=1935×6.6/1440=8.87 ；

普采面最大：q采

=1290×6.6/（24×60）

=1290×6.6/1440=5.91 ；

ki——采煤工作面因瓦斯涌出量不均匀的备用系数，它是该工作瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比。通常机采工作面取1.2～1.6，取1.2；

则：综采：Q采

=100×8.87×1.2=1064.4

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普采：Q采

=100×5.91×1.2=709.2

（2）按工作面进风流温度计算

采煤工作面应有良好的气候条件。其进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。其气温与风速应符合表2-1的要求。

表2-1  采煤工作面空气温度与风速对应表

采煤工作面的需要风量可按下式计算

Q采 =60VaiSaiKi

式中，   Vai——采煤工作面的风速，由于本矿井地处平原，采煤工作面进风流气温取20℃，按其进风流温度选取风速1.0m/s；

Sai——回采工作面平均有效断面，普采取9.4 m2，，综采取7.8 m2；

Ki——工作面长度系数，工作面长150m，按表2-2采煤工作面长度风量系数表取1.1。

普采： Q采

=60×1.0×9.4×1.1=620.4

综采： Q采

=60×1.0×7.8×1.1=514.8

表2-2  采煤工作面长度风量系数表

（3）工作人员数量计算：

Qw　=4×N

式中：  4——每人每分钟应供给的最低风量计算单位标准，m3/min。

N——工作面同时工作的最多人数，人。

综采：Qw　=4×N=4×40=160m3/min

普采：Qw　=4×N=4×60=240m3/min

（4）按风速进行验算

按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：

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Qw≥60×0.25×Sw

按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：

Qw　≤60×4×Sw

按最低风速验算最小风量：

高档普采：60×0.25×9.4=141 m3/min

综采：60×0.25×7.8=117 m3/min

按最高风速验算最大风量：

高档普采：60×4×9.4=2256 m3/min

综采：60×4×7.8=1872 m3/min

117 m³/min ≤ Qw ≤ 1872  m³/min

141 m³/min ≤　Qw ≤ 2256 m³/min

综上1064.3 m³/min ≤ Qw ≤ 1872  m³/min

709.5  m³/min ≤ Qw ≤ 2256 m³/min

根据风速验算各个工作面的风量见表2-3，可知各风量均满足要求。

表2-3  采煤工作面需风量确定表

单位：m3/min

（5）采煤工作面实际需要总风量

根据以上几种计算方法，取综采工作面最大值为1068 ，普采工

作面最大值为708 。普采备用工作面也按上述要求，并满足瓦斯、二氧化碳、风流温度和风速等规定计算需风量，且不得低于其回采时需风量的50%。因此其通风量取回采时的50%，即为708×50%=354 。

采煤实际总需风量应按矿井各个回采工作面实际需风量的总和计算，即

∑Q =2×1068+2×708+354=3906

2.1.2.2  掘进工作面需风量的计算

煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面的风量，应按下列因素分别计算，取其最大值。

（1）按瓦斯涌出量计算

按瓦斯涌出量计算掘进工作面实际需风量的计算公式为

式中：Qhi—第i个掘进工作面实际需风量，m3/min；

Qghi—第i个掘进工作面的瓦斯绝对涌出量，日进尺4.8m，断面9.6 m2

掘进面瓦斯绝对涌出量：Qghi =4.8×9.6×1.28×6.6/（24×60）

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=58.98×6.6/1440=0.27

Kghi—第i个掘进工作面的瓦斯涌出不均匀风量备用系数，一般取1.5-2.0，取1.5。

则：                     Qhi =100×0.27×1.5=40.5 m3/min

（2）按局部通风机吸风量计算

式中：∑Qhhfi—第i个掘进工作面同时运转的局部通风机额定风量的总和，所选掘进通风机为JBT-52(11KW)，此值为200 m3/min，参见表2-4；

Khfi—为防止局部通风机循环风的风量备用系数，一般取1.2-1.3，有瓦斯涌出取1.2。

则： 各个掘进面风量要求：      Qhi=200×1.2=240 m3/min

表2-4  各种局部通风机的额定风量

（3）按风速进行验算

按最小风速验算，各个岩巷掘进工作面最小风量：

Qhi≥  60×0.15×Shi =60×0.15×10.1=90.9 m3/min

各个煤巷或半煤巷掘进工作面的最小风量：

Qhi≥  60×0.25×Sdi  =60×0.25×9.6=144 m3/min

按最高风速验算，各个掘进工作面的最大风量：

岩巷: Qhi≤  60×4×Shi    =60×4×10.1=2424 m3/min

煤巷: Qhi≤  60×4×Shi    =60×4×9.6=2304 m3/min

式中Shi——第i个掘进工作面巷道的净断面积，m2。

表2-5  掘进工作面需风量确定表

单位：m3/min

（3）    掘进工作面总需风量

根据以上计算取最大值  240 m3/min，为保证生产接续，为了保证生产正常接替，前期东西两翼各安排两个独立通风的煤层平巷掘进头，后期东西两翼各安排两个独立通风的煤层平巷掘进头和一个岩石下山掘进头。

则： 容易时期 ∑Q掘=240×4=960m3/min

困难时期 ∑Q掘=240×6=1440m3/min

2.1.2.3  硐室所需风量计算

井下独立通风的每个硐室所需风量，应根据各类硐室分别计算，主要包括中央变电所、水泵房、爆破材料库、采区变电所、绞车房等，总风量应为各硐室风量之和，各硐室风量按照经验选取，则

式中  Q硐—硐室总需风量，m3/min；

Qi硐—第i个硐室需风量，m3/min

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根据经验，又结合本矿为低瓦斯矿的实际情况确定为：井下中央变电所取160m3/min，水泵房取110m3/min，爆破材料库取100m3/min，采区变电所取60m3/min。采区绞车房供给新鲜风流60 m3/min。

则：Q硐=160+110+100+60+60=490m3/min

2.1.2.4  其他井巷实际需要风量计算

按矿井其他用风量的总和计算

∑Q 它= Q它

式中  Q它——其他井巷的用风量，m3/min。

新矿井设计其他用风巷道所需风量难以计算时，也可以采取按采煤、掘进、硐室的总和的3%～5%进行考虑。

则：            ∑Q它=0.03×(3906+1440+490)=175m3/min

2.1.2.5  矿井总风量计算

1.按井下同时工作最多人数计算：

Q =4×N×K

式中： 4——每人每分钟应供给的最低风量计算单位标准，m3/min。

N——井下同时工作的最多人数，700人。

K—— 风量备用系数，对角式通风方式系统时，K=1.35

Q =4×N×K=4×700×1.35=3780m3/min

2.矿井的总进风量，应按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算：

=（3906+1440+490+175）×1.15=6913m3/min

式中  ∑Qat—采煤工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min；

∑Qht—掘进工作面所需风量之和，m3/min；

∑Qrt—硐室所需风量之和，m3/min；

∑Qot—其他用风地点所需风量之和，m3/min；

Km—矿井通风（包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素）系数，可取1.15～1.25，取1.15。

因此矿井的总进风量为6913m3/min。

第二节  矿井风量分配

2.2.1 分配原则

（1）分配到各用风地点（包括回采面、掘进面、硐室等）的风量应不低于所计算出的需风量。

（2）为维护巷道，防止坑木腐烂，金属锈蚀，以及行人安全等，所有巷道都应分配一定风量。

（3）风量分配后，应保证井下各处瓦斯浓度，有害气体浓度，风速等满足《煤矿安全规程》的各项要求。

矿井风量分配量：

1）各个综采工作面分配风量1068m3/min，普采工作面分配风量708m3/min，普采备用工作面分配风量354m3/min。

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2）各个掘进工作面分配风量240m3/min。

3）硐室分配风量为490m3/min，其中井下中央变电所取160m3/min，水泵房取110m3/min，爆破材料库取100m3/min，采区变电所取60m3/min。采区绞车房个供给新鲜风流60 m3/min。

4）其他用风巷道所需风量175m3/min。

2.2.2 风速验算

矿井在设计的时候要考虑巷道断面对风的影响，巷道断面大风速就太慢，巷道断面小了行人过车不方便，所以合理的设计断面选择最适宜的风速是很重要的。各种巷道适宜风速见表2-6。各巷道允许最大最小风速见表2-7。

表2-6  各种巷道和采煤工作面适宜风速表

表2-7  井巷中风流风速（m/s）

根据风速计算公式，可计算出各井巷中风流的速度，如表2-8所示。

表2-8  主要井巷风速计算表

由表中计算得出的风速可知各风量分配是可以的，某些为达到适宜的风速和理想的通风系统以及提高对火灾的预防能力等可进行风量的调节。

第三节

风量的调节方法和措施

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2.3.1 局部风量调节

采用调节风扇，调节临时风帘等调节装置进行局部风量调节或者扩大巷道断面，降低摩擦阻力系数，清除巷道中的局部阻力物，采用并联风路，缩短风流线路的总长度等。

2.3.2 矿井总风量的调节

采用改变全矿通风机的叶轮转速，轴流式风机叶片安装角和离心式风机前导器叶片角等，来改变通风机的风压特性，从而达到调节风机所在系统总风量的目的。