車澤暉
(沁和能源集團有限公司 中村煤礦,山西 晉城 048211)
南陽坡礦井的礦井通風設計分析
車澤暉
(沁和能源集團有限公司 中村煤礦,山西 晉城 048211)
以南陽坡礦井為例,根據(jù)礦井實際情況,通過分析設計,為南陽坡礦井提供了良好的井下通風系統(tǒng);主要包括礦井風量計算、礦井風量分配、扇風機的選擇。
南陽坡礦井;通風;風量計算;扇風機的選擇
南陽坡井田位于大同煤田西南部。井田南北最寬3 200 m,東西長3 580 m,面積為7.58 km。礦井各煤層均有爆炸性、且屬于容易自燃煤層;礦井為低瓦斯礦井。
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》,礦井需要的風量按下列要求計算,并選取其中的最大值:
(1)按井下同時工作的最多人數(shù)計算,每人每分鐘供風量不得少于4m3。南陽坡礦井的總風量為:
式中:Qm為礦井總風量,m3/min;N為井下同時工作最多人數(shù),取人數(shù)為300;K為礦井通風系數(shù),取1.25。
(2)按采煤工作面、掘進工作面、硐室及其它地點實際需要風量的總和計算:
式中:Qm為礦井總風量,m3/min;∑Qc為采煤工作面實際需要的風量總和,m3/min;∑Qj為掘進工作面實際需要風量的總和,m3/min;∑QD為硐室實際需要風量的總和,m3/min;∑Qqt為其它用風地點所需風量的總和,m3/min;K為礦井通風系數(shù),取1.25。
1.1.1 按CO2涌出量計算
礦井達產時,瓦斯絕對涌出量為8.35 m3/min;瓦斯相對涌出量3.52 m3/t。CO2相對涌出量7.55 m3/t;絕對涌出量為 7.55×3 415.7/(24×60)=19.24 m3/min。
則綜采工作面CO2絕對涌出量按下式計算:
式中:Qc為采煤工作面需要風量,m3/min :qc為工作面CO2絕對涌出量,m3/min;K為工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù),取1.3。
1.1.2 按回采工作面溫度計算
式中:VC為回采工作面適宜風速,取0.8 m/s;SC為回采工作面平均有效斷面,按最大和最小控頂有效端面的平均值計算,為9 m2;Ki為工作面長度系數(shù),取1.3。
1.1.3 按人數(shù)計算
式中:N為采煤工作面內同時工作的最多人數(shù),為150人;Qc=4×150=600m3/min
1.1.4 按風速驗算
采用最低風速驗算:Qc≥15×Sc=15×9=135 m3/min.
采用最高風速驗算:Qc≤240×Sc=240×9=2160m3/min.
其中Sc為回采工作面平均有效斷面,m2。
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》,回采工作面最低風速為0.25 m/s,最高風速為4 m/s的要求驗算,滿足要求。取上述計算最大值,Qc=1682.2 m3/min=28.0 m3/s。兩個生產采煤工作面需風量Q=2×28.0=56.0m3/s。
1.2.1 按瓦斯(CO2)涌出量計算
式中:qj為掘進工作面平均絕對CO2涌出量,為7.55×681.13/(2×24×60)=1.79 m3/min;K為掘進工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù)。
Qj=100×1.79×1.3/1.5=155.13m3/min.
1.2.2 按人數(shù)計算
式中:N為掘進工作面內同時工作的最多人數(shù),30人;Qj=4×30=120 m3/min。取上述計算最大值,Qj=354m3/min=5.9m/s。
1.2.3 按局部通風機吸風量計算
式中:qF為掘進面局部通風額定風量,m3/min;I為掘進面同時運轉的局部通風機臺數(shù),臺;K為為防止局部通風機吸循環(huán)風的風量備用系數(shù),取1.3。
1.2.4 其它風量計算
根據(jù)以上兩種計算方法,取其最大者,確定礦井的總風量為108m3/s。
南陽坡礦井設計的通風方式為機械抽出式,根據(jù)礦井開拓設計方案,掘進工作面采用JBT—61型局部扇風機通風,電機功率14kW,額定風量250 m3/min。
根據(jù)掘進工作面風量,應按巷道斷面大小、送風距離、煤巖巷三個因素按所選局部通風機性能供風;井下根據(jù)半分配等風量分配原則,將礦井總風量進行分配:一個綜采工作面30 m3/s;一個綜掘工作面6 m3/s;變電所3m3/s。
井巷通風總阻力是選擇礦井主扇的重要因素之一。選擇主扇之前,必須首先計算井巷通風阻力。
通風阻力的計算,包括摩檫阻力和局部阻力兩個部分。根據(jù)上述兩個時期通風阻力最大的風路,計算出各區(qū)段井巷的摩擦阻力。
式中:hm為摩擦阻力,mmH2O;a為摩擦阻力系數(shù),kg·s2/m4;L 為井巷長度,m;U 為井巷凈斷面周長,m;Q 為通過井巷的風量,m3/s;S3為井巷凈斷面積,m2。
將以上計算出來的各個數(shù)值填入表1和表2(表中的所列數(shù)值是當空氣為12kg/m3時數(shù)值表略)。
容易時期與困難時期的礦井總風阻力和總等積孔計算如下:
式中:K為通風設備漏風系數(shù),由于風井不做提升用,故K取1.05。
式中:Δh為通風設備阻力損失(包括風硐損失),取Δh=196 Pa;hz為自然風壓,因進、出風井井口標高基本相同,故hz=0。
將上述曲線置于BDK54-8-No24型風機性能曲線圖上,即得風機運行工況點,工況點參數(shù)如下:通風容易時期:Qsf=136m3/s,H1=1275Pa,η1=63%。通風困難時期:Qsf=136m3/s,H2=1979Pa,η2=74%。
式中:K為備用系數(shù),取1.2;ηc為傳動效率,直接傳動時,ηc=1。
通過計算可知,該礦選用兩臺BDK54-8-No24型軸流式扇風機,一臺工作,一臺備用。配用電機功率為220×2kW。
礦井通風系統(tǒng)的好壞,關系到煤礦企業(yè)的經濟效益,合理的通風系統(tǒng)直接決定著礦井抗災能力的大小。經對南陽坡礦井井下通風系統(tǒng)的設計,解決了井田面積大對于通風帶來的隱患,達到了實際工作情況的要求,設計方案技術上容易執(zhí)行、經濟節(jié)約,可為今后煤礦巷道快速施工提供參考。
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Abstract:Ideal ventilation system is designed for Nanyangpo Mine on the analysis of the real situation,which includes ventilation calculation,distribution,and fan selection.
Key words:Nanyangpo Mine;ventilation;ventilation calculation;ventilation fan selection
編輯:劉新光
Analysis on Ventilation Design in Nanyangpo Mine
CHE Ze-hui
(Zhongcun Mine,Qinhe Energy Group,Jincheng Shanxi 048211)
TD724
A
1672-5050(2012)07-0063-03
2011-10-11
車澤暉(1964—),男,碩士研究生,工程師,從事采礦工程及通風研究工作。