矿井风量计算方法1

1.1回采工作面风量计算

式中：

——所有采煤工作面供风量总和，m3/min；

、、不同采煤工作面、备用采煤工作面供风量，m3/min。

回采工作面风量计算的原则每个回采工作面实际需要风量应按：

①CH4或CO2的绝对或相对涌出量计算

②气象条件——适宜的风速

③工作面最多出勤人数

④一次爆破最多火药量。

等规定分别进行计算，取其中最大值，然后用风速进行校验。

采掘工作面有串联通风时，应按其中采煤工作面实际需要风量中最大一个计算。备用工作面的风量，不得低于采煤工作面实际需要风量的50％。

1）按照气象条件或瓦斯涌出量计算

（1）低瓦斯矿井采煤工作面

根据实际情况，采煤工作面瓦斯绝对涌出量2m3/min以上的，可按瓦斯涌出量计算风量。

式中： 

Q采——回采工作面实际需要风量，m3/min；

q采——回采工作面回风巷中瓦斯（或二氧化碳）的平均绝对涌出量，m3/min；

KCH4——采面瓦斯涌出不均衡通风系数。（正常生产条件下，连续检测1个月，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值）取实测数值。通常机采工作面可取1.2～1.6；炮采工作面可取1.4～2。

低瓦斯矿井采煤工作面按气象条件或瓦斯涌出量确定需要风量，其计算公式为：

Q采=Q基本×K采高×K采面长×K温   

式中：

Q采——采煤工作面需要风量， m3/min；

Q基本——不同采煤方式工作面所需的基本风量，m3/min（见表1）；

Q基本=工作面最大控顶距×工作面实际采高×工作面有效断面70%×适应风速（不小于1m/s），但最低风量不得低于回采工作面温度调整系数表规定的风量；

K采高——回采工作面采高调整系数（见表2）；

K采面长——回采工作面长度调整系数（见表3）；

K温——回采工作面温度调整系数（见表4）。

采煤工作面基本配风量表          表 1

①工作面控顶距

①单体支柱的工作面

单体支柱工作面，采场宽度即最小控顶距的大小。一般采场宽度包括有采煤机道（包括铺设输送机），人行道和材料道。最大控顶距为最小控顶距和放顶步距之和。

②自移式液压支架工作面

采场最小宽度（最小控顶距）等于支架的梁长与未支护宽度之和。最大控顶距就是最小控顶距加上一次落煤的截割深度（一般为随截煤前移支架）。

②采场宽度（单体支柱）

③采场宽度（自移支架）

（2）、高瓦斯工作面按照瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算。

根据《煤矿安全规程》规定，按回采工作面回风流中瓦斯（或二氧化碳）的浓度不超过1％的要求计算：

式中： 

Q采——回采工作面实际需要风量，m3/min；

q采——回采工作面回风巷中瓦斯（或二氧化碳）的平均绝对涌出量，m3/min。抽放矿井的瓦斯涌出量，应扣除瓦斯抽放量进行计算。生产矿井可按条件相似的工作面推算；

KCH4——采面瓦斯涌出不均衡通风系数它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比。生产矿井可根据已开采的煤层埋藏条件、地质条件、开采方法、顶板管理、瓦斯含量、瓦斯来源等因素相近工作面，正常生产条件时，在整个工作面开采期间，均匀间隔的选取不少于5个昼夜，进行观测，得出5个比值，取其最大值。通常机采工作面可取1.2～1.6；炮采工作面可取1.4～2.0；水采工作面可取2.0～3.0。

说明：高瓦斯工作面如果按照瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算的风量小于按照低瓦斯矿井采煤工作面风量计算方法计算的风量，则高瓦斯工作面风量计算按低瓦斯矿井采煤工作面风量计算方法计算。

（3）高瓦斯工作面布置有专用排瓦斯巷的回采工作面风量计算：

高瓦斯工作面布置有专用排瓦斯巷的回采工作面风量计算：

Q采=Q采回+ Q采尾

其中       Q采回=100 ×q采×KCH4

     Q采尾= qCH4尾×KCH4/2.5%

式中：

qCH4尾——采煤工作面尾巷的风排瓦斯量，m3/min；

其他符号含义同上。

对于高瓦斯工作面如果计算风量小于按低瓦斯矿井的采煤工作面计算公式Q采=Q基本×K采高×K采面长×K温计算的风量，则按此计算。

2）按工作面温度选择适宜的风速进行计算

采煤工作面应有良好的劳动气象条件，其温度和风速应符合回采工作面温度调整系数表（表36）要求。

    长壁工作面实际需要风量计算，由工作面的气温t而确定工作面风速v，按下式计算：

式中：

V采——采煤工作面风速，m/s；

S采——采煤工作面的平均断面积，m2。

或按照表36，其t与v的函数关系如图13：

t－v函数图

由t－v函数图找到t－v函数式为：

将v代入式中

式中：

t ——工作面温度（8℃——采场最大和最小控顶时断面积的平均值，m2。

采煤工作面平均断面积

按照采煤工作面断面积计算而不是进（回）风顺槽断面积进行计算。

按照回采工作面支护形式实际计算，单体支护工作面按照控顶距和实际采高计算，液压支架工作面按照支架有效断面计算，放顶煤工作面要加上后部溜子道断面积。

3）按采场出勤最多人数计算风量：

式中：

N——工作面最多人数，人。

4）按同时放炮最多炸药量计算风量：

式中：

A——一次爆破炸药最大用量， Kg

5）风速校验

取上述计算中的最大值，由风速校验即：

化简得：

…

式中：

  —采场最小、最大控顶距时的断面积， m2

4，0.25—《规程》中106条规定的采场最大、最小允许风速，  m/s

当校验不满足时，应以风定产。

备用工作面应满足按瓦斯、二氧化碳、气温等规定计算的风量，且最少不得低于采煤工作面实际需要风量的50％。

1.2 掘进工作面风量计算：

式中：

——所有通风掘进工作面供风量总和，m3/min

、、、…不同通风掘进工作面全风压供风量，m3/min

掘进工作面风量计算办法的确定是以现场实际通风能力和自然条件为依据，以科学合理供风为准绳而进行的。每个通风的掘进工作面实际需风量应按：①CH4或CO2的绝对涌出量；②同时爆破的最多火药量；③工作面最多出勤人数和风速等因素分别计算，取其中最大值作为掘进工作面的需风量。根据需风量选择合适的局部通风机，再按局部通风机吸风量确定全风压供风量。其中按工作面同时放炮最多炸药消耗量Q掘≥25A计算风量，对于煤巷特别是分次爆破的工作面较合适，对于全断面一次爆破的岩巷，特别是目前井下采用乳化炸药，其产生的炮烟较少，根据现场实测的炮烟稀释时间和浓度，应用该公式计算的风量与实际相差较大。

1）掘进工作面需风量的计算

掘进工作面需风量的计算依据，以保证安全生产，满足安全规程的要求，反映巷道本身自然条件为目的。CH4和CO2涌出量、炸药量、风速、和人数这4个指标是掘进工作面需风量计算的依据，掘进工作面需风量是选择局部通风机的依据，局部通风机吸风量是掘进全风压供风量计算的主要因素，掘进巷道全风压供风量是全矿井需风量计算的一部分。

（1）按瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算：

Q掘=100 ×q掘×K掘通， m3/min

式中：

Q掘——单个掘进工作面需要风量，m3/min

q掘——掘进工作面回风流中瓦斯（或二氧化碳）的绝对涌出量，m3/min ；

K掘通——瓦斯涌出不均衡的通风系数，（正常生产条件下，连续检测1个月，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值）。应按照实际检测而定，一般可取1.5~2.0。

按二氧化碳的涌出量计算需要风量，可参照瓦斯涌出量计算方法进行。

Q掘=(1/1.5%) × q掘×K掘通 ， m3/min

（2）按同时放炮最多炸药量计算风量：

式中：

A——掘进工作面一次爆破的最大炸药量，Kg。

系数取值，一般情况下一次全断面爆破取较小值，分次爆破取较大值。

炸药系数是在通过现场实测的炮烟稀释时间和浓度的基础上，分析了该公式的推导过程，参考了日本、俄罗斯等计算方法确定的。公式推导如下：

假设1Kg炸药爆破后产生b L CO和NO2混合气体，放炮后局部通风机通风t min后，要求CO浓度降低到c%以下，那么 

我国取1Kg炸药爆破后产生22L CO和12L NO2，根据CO和NO2的毒性比1：6.5，12L  NO2折合成78L CO，则b=100L，20min后要求CO浓度降到0.02%以下，由公式可得Q=25A。

按照俄罗斯计算取值b=40  c=0.04  t=20，则Q≥5.53A，按照日本计算取值b=44.25  c=0.04  t=15，则Q≥7.37A。目前井下大多采用乳化炸药，产生的炮烟较少，根据现场实测的炮烟稀释时间和浓度，该炸药系数理论上还可以更小。考虑到安全因素，建议炸药公式系数修订成一个范围值，炸药系数的下限值取较大的值（7.37），上限由于煤巷分次爆破还是基本合适的仍为25。

（3）按工作面最多出勤人数计算风量

， m3/min

式中：

N——掘进工作面同时工作的最多人数，人

（4）按局部通风机的实际风量Q掘计算

根据上述三项确定出掘进工作面风筒末端风量，再考虑掘进工作面的长度和风筒漏风情况确定掘进工作面的供风量Q掘。按局部通风机的实际风量Q掘计算：

Q掘=Q吸I， m3/min

式中：

I——掘进工作面同时通风的局部通风机台数，台；

Q吸——局部通风机实际吸风量， m3/min，是各个掘进工作面所需风量与风筒实际漏风量之和，需实测而定。

（5）按风速校验

取上述四项中最大值然后用下式计算检验：

对掘进中煤巷、半煤巷：

对掘进中的岩巷：

如果满足则风速风量合理

（6）掘进巷道全风压供风量

按局部通风机实际吸风量计算掘进巷道全风压供风量。

 岩巷掘进：Q掘全=Q扇×Ii+9S

煤巷、半煤巷掘进：Q掘全=Q扇×Ii+15S

式中： 

Q扇——局部通风机实际吸风量， m3/min，是各个掘进工作面所需风量与风筒实际漏风量之和，需实测而定。安设局部通风机的巷道中的风量，除了满足局部通风机的吸风量而外，还应保证局部通风机吸入口至掘进工作面回风流之间的风速岩巷不小于0.15m/s、煤巷和半煤巷不小于0.25m/s，以防止局部通风机吸入循环风和这段距离内风流停滞，造成瓦斯集聚；            

Ii——掘进工作面同时通风的局部通风机台数；

S ——局部通风机至掘进工作面回风口之间巷道的净断面积，m2  。 

2）不同类型巷道断面积计算

常用巷道形状如下图（图14）：

图 14  巷道断面形状

a—矩形   b—梯形  c—三心拱

d—圆形   e—半圆拱

其巷道断面面积的测算公式如下：

1）矩形巷道面积计算公式：

2）

S=B×h     ,m2

式中：

h——巷道全高度, m；

B——巷道平均宽度, m。

2）梯形巷道面积计算公式：

S=(B1+B2) ×h /2=B×h     ,m2

式中：

h——巷道中高, m；

B1、B2——巷道上、下底宽度, m。

B——巷道中宽宽度, m。

3）三心拱巷道面积计算公式：    

S=B(H-0.0867B)   ,m2

式中:

H——三心拱巷道的全高, m；

B——巷道底宽度, m。 

4）圆形巷道面积计算公式：    

S=πD2/4=0.7854 D2   ,m2

式中:

D——圆型巷道直径, m。

5）半圆拱形巷道面积计算公式：    

S=B(H-0.1073B)   ,m2

式中:

H——半圆拱巷道的全高, m；

B——巷道底宽度, m。

说明：目前双矿集团采用的半圆拱形巷道面积计算公式S=B(h-0.392B),m2，式中:h——半圆拱巷道的墙高, m；B——巷道底宽度, m和三心拱形巷道面积计算公式S=B(h-0.26B),m2，式中:h——半圆拱巷道的墙高, m；B——巷道底宽度, m。由于半圆拱巷道和三心拱形巷道的墙高不明显，不好确定其尺寸，故建议生产矿井进行风量测量时不要采用此公式计算半圆拱巷道的断面积。

1.3井下硐室需要风量

井下硐室需要风量，应按矿井各个通风硐室实际需要风量的总和来计算： 

式中：

——所有通风硐室风量总和，m3/min

、、、…不同供风硐室风量，m3/min

矿井井下不同硐室配风原则：

（1）大型机电设备峒室需要风量

有机电设备的峒室，按要满足空气温度的要求，普遍认为用设备的发热效率来计算。

式中：

3600—1Kwh的电量变为热量的当量。Kj/Kwh；

1.2－空气的密度，1.2Kg/m3；

1.0006－空气的定压比热，KJ/Kg.K；

60—1小时为60分，min/h；

－峒室进回风气温之差，℃；

∑W－峒室运转电机设备功率之和，Kw；

θ－峒室电机设备发热效率，一般可取水泵房θ＝0.02~0.04。压风机房调θ＝0.2~0.23。

（2）井下爆炸材料库配风

井下爆炸材料库配风必须保证每小时4次换气量

V，m3/min

式中：

——井下爆炸材料库需要风量，m3/min；

V——井下爆炸材料库的体积，m3。

或根据经验大型爆炸材料库的供风一般取Q库≥150 m3/min，小型爆炸材料库供风一般取Q库≥90 m3/min。

（3）其它硐室

井下充电室，应按其回风流中氢气浓度小于0.5%计算风量，但不得小于100 m3/min。

机电硐室需要风量应根据不同硐室内设备的降温要求进行配风。选取硐室风量，须保证机电硐室温度不超过30℃，其它硐室温度不超过26℃。

井下硐室配风标准表                表 37

 类型

其它井巷实际需要风量，应按矿井各个其它巷道用风量的总和计算：

∑Q其它=Q其1+Q其2+Q其3+...+Q其n

式中：

Q其1、Q其2、Q其3、...、Q其n分别为各其它井巷风量，m3/min。

如果不好确定其它巷道用风量，其它巷道用风量按总风量的5%计算

按瓦斯涌出量计算：

井下凡有用的巷道，必须进行通风，凡不用的巷道，必须进行封闭。

凡有CH4或CO2涌出或经过的巷道的供风量要按下式进行计算，然户进行风速校验，无沼气或二氧化碳涌出的巷道，要满足风速的要求：

=133 qCH4 K

式中：

qCH4－巷道中绝对瓦斯涌出量，m3/min；

K－瓦斯涌出不均衡系数，K=1.2~1.3，m2。

风速校验：

式中：

S－巷道的净断面积，m2。

2.矿井总需风量计算方法

按上述方法分别计算出各用风地点所需风量后，按下式计算矿井总风量：

式中：

－采煤工作面（包括备用工作面）实际用风量之和，m3/min；

－掘进工作面实际用风量之和，m3/min；

－峒室实际用风量之和，m3/min；

－其他用风地点实际用风量之和，m3/min；

K－矿井通风系数，包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素，（抽出式K取1.15～1.2(建议取1.2～1.25，个别老矿井可取值1.45) ，压入式 K取1.25～1.3） 。