煤礦礦井風量計算方法

煤礦礦井風量計算方法

中華人民共和國煤炭工業部1996—12—30批準 1997—11—01實施
前言
煤礦礦井的供風是保證礦井工作人員正常勞動和安全生產的基本條件。礦井供風量也是確定礦井主要井巷斷麵尺寸和主要通風機能力的基礎數據。因此，本標準可作為礦井通風設計和日常通風管理工作的依據和檢查標準。
本標準由煤炭工業部科技教育司提出。
本標準由煤礦安全標準化技術委員會歸口。
本標準起草單位：煤炭科學研究總院撫順分院。
本標準主要起草人：姚爾義。
本標準委托煤礦安全標準化技術委員會通風技術及設備分會負責解釋。
1 範圍
本標準規定了煤礦礦井、采區和各用風地點的風量計算方法，風量分配和供風量的檢驗辦法。
本標準適用於煤礦的新井設計、生產礦井的改擴建和新采區的作業01manbetx 的風量計算，以及礦井通風管理中的風量分配與調節。
2 引用標準
下列標準包含的條文，通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。在標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。
TJ 36—79 工業企業設計衛生標準
煤礦安全01manbetx 1992年10月22日 中華人民共和國能源部
3 定義
本標準采用下列定義。
需風量 reguired air quantity
為用風地點供給人員呼吸、稀釋和排出有害氣體、礦塵和創造良好氣候條件所需要的風量。
4 礦井風量計算方法
4．1 風量計算依據
供給煤礦井下任何用風地點的新鮮風量，必須依照下述各種條件進行計算，並取其最大值，作為該用風地點的供風量。
4．1．1 按該用風地點同時工作的最多人數計算，每人每分鍾供給風量不得少於4m3；
4．1．2 按該用風地點的風流中瓦斯、二氧化碳、氫氣和其他有害氣體的濃度，風速以及溫度等都符合《煤礦安全01manbetx 》的有關各項規定要求，分別計算，取其最大值。
4．2 風量計算原則
無論礦井或采區的供風量，均按該地區各個實際用風地點，按照風量計算依據，分別計算出各個用風地點的實際最大需風量，從而求出該地區的風量總和，再考慮一定的備用風量係數後，作為該地區的供風量。即由采、掘工作麵、硐室和其他用風地點計算到各個采區和全礦井總風量。
4．3 礦井風量計算的基礎資料
4．3．1 新井設計、生產礦井的改、擴建和新水平延深時的采、掘工作麵、硐室和其他用風地點的配置數量、工程設計、平麵布置圖和地質說明書。
4．3．2 礦井和采、掘工作麵瓦斯湧出量預測資料。瓦斯湧出量可按煤層瓦斯含量預測資料、瓦斯來源和開采條件等因素進行計算；或按礦井實際瓦斯湧出量和瓦斯梯度進行計算。當設計新井瓦斯資料不足時，也可參照鄰近生產礦井的瓦斯資料進行計算。
4．3．3 采、掘工作麵和通風巷道風流溫度預測資料。按礦井當地的氣溫、地溫、井下機械設備等熱源、其他熱源和岩石的熱物理性能，計算井下各通風巷道和采、掘工作麵的風流溫度。
4．3．4 每個機械硐室的裝機容量和運轉的電動機總功率、爆破材料庫的空間總容積和充電硐室中蓄電池機車同時充電的台數和噸數。
4．4 礦井需風量的計算方法
4．4．1 采煤工作麵需風量的計算。
采煤工作麵的風量應按下列因素分別計算，取其最大值。
4．4．1．1 按瓦斯湧出量按式(1)計算：
……………………………(1)
式中；Qfi——第i個采煤工作麵需要風量，m3／min；
qgfi——第i個采煤工作麵瓦斯平均絕對湧出量，m3／min。可根據該采煤工作麵的煤層埋藏條件、地質條件、開采方法、頂板管理、瓦斯含量、瓦斯來源等因素進行計算。抽放礦井的瓦斯湧出量，應扣除瓦斯抽放量進行計算。生產礦井可按條件相似的工作麵推算；
kgfi——第i個采煤工作麵因瓦斯湧出不均勻的備用風量係數，它是該工作麵瓦斯絕對湧出量的最大值與平均值之比。生產礦井可根據各個工作麵正常生產條件時，在整個工作麵開采期間，均勻間隔的選取不少於5個晝夜，進行觀測，得出5個比值，取其最大值。通常根據采煤方法可按表1選取：

表1各種采煤工作麵瓦斯湧出不均勻的備用風量係數

采煤方法	Kgfi
機采工作麵 炮采工作麵 水采工作麵	1．2～1．6 1．4～2．0 2．0～3．0

當采煤工作麵有其他有害氣體湧出時，也可按有害氣體湧出量和不均勻係數，使其稀釋到《煤礦01manbetx 01manbetx 》規定的最高允許濃度計算之。

4．4．1．2按工作麵進風流溫度計算：

采煤工作麵應有良好的氣候條件。進風流溫度可根據風流溫度預測方法進行計算。其氣溫與風速應符合表2的規定：

表2采煤工作麵空氣溫度與風速對應表

采煤工作麵進風流氣溫 ℃	采煤工作麵風速 m／s
<15 15～18 18～20 20～23 23～26	0．3～0．5 0．5～0．8 0．8～1．0 1．0～1．5 1．5～1．8

采煤工作麵的需要風量按式(2)計算：

……………………………(2)

式中；Vfi——第i個采煤工作麵的風速，按采煤工作麵進風流溫度從表2中選取，m／s；

Sfi——第i個采煤工作麵的平均有效斷麵，按最大和最小控頂有效斷麵的平均值計算，m2；

Kf1i——第i個工作麵的長度係數。可按表3選取。

表3采煤工作麵長度風量係數表

采煤工作麵長度 m	工作麵長度風量係數 kf1i
<15 50～80 80～120 120～150 150～180 >180	0．8 0．9 1．0 1．1 1．2 1．30～1．40

4．4．1．3按使用炸藥量計算：

按每公斤炸藥爆破後稀釋炮煙所需的新鮮風量為500m3計算：

…………………………………………(3)

式中：Afi——第i個采煤工作麵一次爆破所用的最大炸藥量，kg；

t——爆破後稀釋炮煙的通風時間，min，一般取20～30min。

4．4．1．4按工作人員數量計算：

按每人每分鍾應供給4m3新鮮風量計算：

…………………………………………(4)

式中：nfi——第i個采煤工作麵同時工作的最多人數，人。

4．4．1．5按風速進行驗算：

——按《煤礦01manbetx 》規定的最低風速，以式(5)驗算最小風量：

…………………………………………(5)

綜采和綜放工作麵的最小風量應按式(6)驗算：

…………………………………………(6)

——按《煤礦01manbetx 》規定的最高風速，以式(7)驗算最大風量：

…………………………………………(7)

式中：Sfi——第i個采煤工作麵的平均有效斷麵積，m2。

采煤工作麵有串聯通風時，按其中一個最大需風量計算。備用工作麵也應按上述要求，滿足瓦斯、二氧化碳、風流溫度和風速等規定計算需風量，且不得低於其回采時需風量的50％。

4．4．2 掘進工作麵需風量計算：
煤巷、半煤岩巷和岩巷掘進工作麵的需風量，應按下列因素分別計算，取其最大值：
4．4．2．1 按瓦斯湧出量計算：
…………………………………………(8)
式中：Qdi——第i個掘進工作麵的需風量，m3／min；
qgdi——第i個掘進工作麵的平均絕對瓦斯湧出量，m3／min。按該工作麵煤層的地質條件、瓦斯含量和掘進方法等因素進行計算，抽放礦井的瓦斯湧出量，應扣除瓦斯抽放量。生產礦井可按條件相似的掘進工作麵來推算之。
kgdi——第i個掘進工作麵瓦斯湧出不均勻的備用風量係數，其含義和觀察計算方法與采煤工作麵的瓦斯湧出不均勻的備用風量係數相似。通常，機掘工作麵取kgdi＝1．5～2．0。炮掘工作麵取kgdi＝1．8～2．5。當有其他有害氣體時，應根據《煤礦01manbetx 》規定的允許濃度按上式計算的原則計算所需風量。
4．4．2．2 按炸藥量計算：
按每公斤炸藥爆破後稀釋炮煙所需的新鮮風量為500m3計算：
…………………………………………(9)
式中：Adi——第i個掘進工作麵一次爆破所用的最大炸藥量，kg；
t——爆破後稀釋炮煙的通風時間，min，一般取20～30min。
4．4．2．3 按工作人員數量計算：
…………………………………………………(10)
式中：ndi——第i個掘進工作麵同時工作的最多人數，人。
4．4．2．4 按風速進行驗算：
——按《煤礦安全規程》規定的最低風速，驗算最小風量：
無瓦斯湧出的岩巷：
………………………………………(11)
有瓦斯湧出的岩巷，半煤岩巷和煤巷：
………………………………………(12)
——按《煤礦安全規程》規定的最高風速，驗算最大風量：
…………………………………………(13)
式中：Sdi——第i個掘進工作麵巷道的淨斷麵積，m2。
按上述條件計算的最大值，再按配置獨立送風(非串聯)局部通風機台數和型號的額定吸風量總和計算：
……………………………………(14)
式中：∑Qafi——同時運轉的局部通風機額定風量的總和，m3／min；
kafi——防止局部通風機吸循環風的風量備用係數，進風巷中無瓦斯時取1．15，有瓦斯湧出時取1．25。
4．4．3 硐室需風量計算：
各個獨立通風硐室的供風量，應根據不同類型的硐室分別進行計算：
4．4．3．1 機電硐室：
——發熱量大的機電硐室，按硐室中運行的機電設備發熱量進行計算：
………………………………………(15)
式中：Qri——第i個機電硐室的需風量，m3／min；
∑W——機電硐室中運轉的電動機(或變壓器)總功率(按全年中最大值計算)，kW；
θ——機電硐室的發熱係數，可根據實際考察由機電硐室內機械設備運轉時的實際熱量轉換為相當於電器設備容量作無用功的係數確定，也可按表4選取；
ρ——空氣密度，一般取ρ＝1．2kg／m3；
Cp——空氣的定壓比熱，一般可取Cp＝1．000 6kJ／(kg×K)。
△t——機電硐室進、回風流的溫度差，K。

表4 機電硐室發熱係數(θ)表

機電硐室名稱	空氣壓縮機房
水泵房 變電所、絞車房 發熱係數	0．15～0．18 0．01～0．03 0．02～0．04

——采區小型機電硐室，按經驗值確定需風量或取60～80m3／min。
4．4．3．2 爆破材料庫：
按庫內空氣每小時更換四次計算：
………………………………………(16)
式中：V——庫房容積，m3。
但大型爆破材料庫不得小於100m3／min，中小型爆破材料庫不得小於60m3／min。
4．4．3．3 充電硐室：
按其回風流中氫氣體積濃度不大於0．5％計算：
…………………………………………(17)
式中：qrhi——第i個充電硐室在充電時產生的氫氣量，m3／min，但充電硐室的供風量不得小於100m3／min。
4．4．4 其他用風巷道的需風量計算：
其他用風巷道的需風量，應根據瓦斯湧出量和風速分別進行計算，采用其最大值。
4．4．4．1 按瓦斯湧出量計算：
(1)采區內的其他用風巷道
…………………………………………(18)
(2)采區外的其他用風巷道
……………………………………(19)
式中：qgei——第i個其他用風巷道的瓦斯絕對湧出量，m3／min；
kgei——第i個其他用風巷道瓦斯湧出不均勻的風量備用係數，一般可取kgei＝1．1～1．3。
4．4．4．2 按風速驗算：
(1)一般巷道
…………………………………………(20)
(2)有架線機車行走的巷道
…………………………………………(21)
式中：Sei——第i個其他用風井巷淨斷麵積，m2。
4．4．5 采區需風量計算：
采區所需的總風量QP是采區內各用風地點需風量之和，並考慮適當的備用係數，按式(22)進行計算：
………(22)
式中：Qp——采區所需總風量，m3／min；
∑Qpfi——該采區內各采煤工作麵和備用工作麵所需風量之和，m3／min；
∑Qpdi——該采區內務掘進工作麵所需風量之和，m3／min；
∑Qpri——該采區內務硐室所需風量之和，m3／min；
∑QPei——該采區內其他用風巷道風量之和，m3／min；
kp——包括采區的漏風和配風不均勻等因素的備用風量係數。應從實測中統計求得，一般可取1．1～1．2。
4．4．6 礦井總需風量計算：
4．4．6．1 礦井所需總風量Qm是礦井井下各個用風地點需風量之和，並考慮漏風和配風不均勻等的備用風量係數，按式(23)進行計算：
………(23)
式中：Qm——礦井所需總風量，m3／min；
∑Qmfi——各采煤工作麵和備用工作麵所需風量之和，m3／min；
∑Qmdi——各掘進工作麵所需風量之和，m3／min；
∑Qmri——各硐室所需風量之和，m3／min；
∑Qmei——其他用風巷道所需風量之和，m3／min；
km——礦井內部漏風和調風不均勻等因素的備用風量係數。通常可取1．15～1．25。
4．4．6．2 設計新井時，其他用風巷道所需風量難以計算時，也可以采取按采煤、掘進和硐室的總和的0．03～0．05進行計算之，則礦井的總風量也可按式(24)進行計算：
………(24)
4．5 計算結果表述
4．5．1 編寫計算報告：
礦井風量計算結果應編寫計算報告。報告內容應包括提供的地質、瓦斯、地溫、井型、開拓、開采等方麵的資料；按本標準規定的采、掘工作麵、硐室、其他用風地點和采區與全礦的需風量計算和選用的風量備用係數；以及其他有關說明。
4．5．2 礦井每五年應結合礦井生產規劃，對礦井、采掘工作麵、硐室和其他用風地點的需風量進行驗算，當礦井地質條件和生產條件發生有較大變化時，應按本標準計算方法重新進行計算。