龙泉二期工程通风设计

一、概况：龙泉矿井隶属山西太原煤气化龙泉能源发展有限责任公司，该矿井设计生产能力500万t/a，位于山西省娄烦县北约10km处的上龙泉村。

立井、斜井开拓，有主斜井、副斜井、副立井、风立井四个井筒。

目前龙泉矿井井巷一期工程建设全面完成，根据业主施工方案：下一步四个井筒将全面贯通。

在此期间，面临着大断面、长距离、高压力局部通风机通风，面临着三次大贯通期间通风系统调整，贯通后在副斜井安装主要通风机将形成地面主要通风机通风的全风压通风系统。

主要通风机运行以后我方利用原有的副立井系统及辅助运输石门系统进行施工二、三期工程，主要承担的工程为：井底内、外水仓；中央变电所、中央泵房及联巷和管子道、北一回风大巷。

为指导该部分工程的施工，特编制本通风设计。

二、设计编制依据：（1）太原煤气化龙泉能源发展有限责任公司龙泉矿井平面布置图,图号：S1745-163-01；（2）《龙泉矿副井二期工程施工组织设计》；（3）《煤矿安全规程》（2011版）。

（3）《防治煤与瓦斯突出规定》；（3）业主提供《矿井主要通风机运行前的通风方案》三、抽风机运行后我们所施工的工程名称及相关参数概况主水仓工程总长度共计248.095米，其中水仓通路18.996m，3‰下坡；副水仓设计工程总长度共计148.124m，坡度分20°下山、2‰平巷；变电所设计工程总长度共计84.75米，其中①--②15.15米、②--③3.0米、③--④0.6米、④--⑤5.0米、⑤--⑥0.5米、⑦--⑧60米、⑧--⑨0.5米，其中①--②坡度为（3° 17′25″）57.49‰上坡、⑦--⑧坡度为3‰下坡；水泵房设计工程总长度共计145.661米，其中主排水泵房长50米，通路长24.561米（其中①—②段坡度为43.48‰上坡），吸、配水井壁龛长16.3米，吸水井长15米，配水井长10米，配水巷长29.8米；北一回风巷设计总长度为1065 m。

四、地质概况：地层概况龙泉副立井北一回风大巷沿着4#煤层顶板掘进，施工地层位于石炭系上统太原组，主要岩性为细砂岩、4#煤、砂质泥岩、粉砂岩、粗粒砂岩。

4煤顶板为一层7m厚的粉砂岩，底板为一层6.85m厚的细粒砂岩。

北一措施巷开口位置见巷道顶板2.5m以下为4#煤顶板，待掘进至巷道顶板与煤层顶板相重合后措施巷则沿着4#煤顶板掘进。

主、副水仓施工层位岩性主要为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩和粗砂岩。

主泵房和变电所施工层位为细粒砂岩、粗粒砂岩、砂质泥岩。

爆破材料发放硐室主要以细粒砂岩、4#煤、砂质泥岩、粉砂岩为主,顶板岩性为4#煤。

胶轮车加油维修硐室施工岩层主要以细粒砂岩、砂质泥岩为主、粗粒砂岩为主。

主要的含水层L1、L2两层石灰岩，两层相距10m左右，距4#煤底板以下53m。

主、副水仓，主水泵房及变电所距离4#煤顶板最近竖直距离约为3.5m。

煤：黑色沥青光泽，似金属光泽，条痕褐黑色，块状构造，鳞片构造，以半亮煤为主，次为亮煤及暗煤，为半亮型；泥岩：深灰色，厚层状，泥质结构，平坦状断口，富含植物化石碎屑及碳屑，底部为0.1m厚的煤线；粉砂岩：灰色—深灰色，厚层状，细粉砂状结构，平坦、参差装断口，产植物化石碎屑，粉砂质含量向下递增，粒度向下变粗；细粒砂岩：浅灰色，细粒砂状结构，成分以石英、长石为主，次为其他暗色矿物，分选性好，次圆状—圆状，层面含白云母片及炭化化石，夹泥质条纹，中部夹薄层泥层，钙质胶结；砂质泥岩：深灰色，薄层状—中厚层状，具水平层理，砂泥质结构，平坦状断口，夹粉砂岩条纹，局部见植物化石碎屑，钙质胶结；粗粒砂岩：浅灰色，中厚层状，具波状层理，粗粒砂状结构，成分以石英、长石为主，次为岩屑及其他暗色矿物，分选性差，次棱角状，夹泥质，炭质条纹，层面含大量云母片及炭屑，粒度向下变粗，泥、钙质胶结。

地质构造本井田地层总体走向为北西，倾向北东，倾角10°左右。

发育有一条向斜和一条背斜，未见岩浆及陷落柱。

（1）褶曲a.上龙泉向斜：位于井田的西北部，上龙泉村西，轴向北东，贯穿整个井田，两翼倾角基本一致，倾角5°左右，延伸长度5.3km。

b.上静游背斜：位于井田的东南部，上静游村西南，两翼倾角基本一致，倾角10°左右，延伸度3.1km.。

（2）断层施工过程中预计在北一回风大巷中揭露F8正断层。

F8正断层走向N57°E，倾向N33°W，倾角70°，为4至9号煤层共有断层。

4号煤层最大落差18，属于可靠断层。

水文地质4#煤充水水源主要为山西组及上、下石盒子组砂岩裂隙含水层。

各砂岩裂隙含水层在天然条件下水力联系较差。

施工过程中应预防掘进过程对围岩破坏造成导水裂隙造成含水层之间相互沟通造成水害事故。

煤层及瓦斯北一回风大巷施工沿4#煤顶板掘进，4号煤层（俗称丈八煤）：位于太原组顶部，厚1.70m-8.20m，平均6.47m。

是本井田主要可采煤层之一。

煤层结构较简单，一般为2-3层夹矸，个别为4-5层，夹矸岩性一般为泥岩或炭质泥岩。

厚度变化总的趋势是井田的东南部薄，厚度在6m以下，其它地段均在6m以上。

属全井田可采的稳定煤层。

在副立井检查孔中，4号煤层厚7.35m，为厚煤层，不含夹矸，顶板为砂质泥岩，底板为细粒砂岩。

据龙泉井田补勘地质报告，4号煤层相对瓦斯涌出量9.06 m3/t -12.08 m3/t；7号煤层相对瓦斯涌出量11.8 m3/t -15.44 m3/t。

矿井初步设计定为高瓦斯矿井，矿井有煤尘爆炸危险性，施工过程中必须采取预防煤尘爆炸的措施。

煤层自燃倾向等级为不易自燃煤层。

五、通风方式：矿方临时主要抽风机运转后，副立井、主斜井进风，为方便管理、减少通风阻力及漏风量，我方各掘进工作面的风机均移至辅助运输石门内，且距炸药库上风开口处20 m左右的范围，采用压入式通风，风筒采用阻燃胶质风筒。

为方便风筒管理，变电所泵房、主副水仓的两路风筒及风机布置在辅助运输石门南侧，北一回风巷的风筒及风机布置在另一侧。

工作面乏风均从工作面至副斜井再到地面。

六、风机选型计算：（一） 、主、副水仓施工（主、副水仓依次施工）1、 掘进工作面的需要风量（压入式通风）（1）、掘进工作面风量计算Q 掘 = 100×q 瓦掘×k 掘通 （m 3/min ）式中： Q 掘 —掘进工作面实际需要的风量，（m 3/mim ）；q 瓦掘 —掘进工作面的瓦斯绝对涌出量，（ 瓦斯涌出量5.523m 3/min ，工作面实测回风流瓦斯浓度为0.02%，瓦斯绝对涌出量为0.504m ³/min ）；k 掘通 —掘进工作面的瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取k 掘通 = 2.0。

Q 掘 = 100×0.504×2.0 = 100.8（m 3/mim ）（2）、按人数计算Q 掘 = 4×N （m 3/min ）式中：N — 掘进工作面同时工作的最多人数，取20人。

Q 掘 = 4×20=80(m 3/min)(3)、按照风速、温度计算掘进工作面需要风量：Q 掘＝60×V 掘×S 掘max ×K 温 m 3/min （1－2）式中：V 掘——局部通风机供风巷道内最低允许风速，m/s ；岩巷V 掘≥0.15m/s ，煤巷和半煤岩巷V 掘≥0.25m/s ；S 掘max ——局部通风机供风巷道的最大净断面积(掘进工作面因出现断层、高冒、地质构造造成巷道断面积增大的除外)，取16.75m2；K 温——局部通风机供风巷道空气温度调整系数， 取1.2代入各数据求得Q 掘＝180.9 m 3/min（4）按炸药量计算需风量： 30.4562P P C 2L2AbS ·t =炸Q m /min 3（）（1-4）式中：Q 炸——按爆破炸药量计算的工作需风量，m 3/min;t ——通风时间，取t=30min ;b——每公斤炸药生成的当量co量，取b=100(l/Kg);A——一次爆破最大炸药量，29.2kg;S——巷道断面，16.75m2;CP——允许当量CO浓度，取CP =0.02%;P——局部通风机吸入风量和掘进工作面风筒出口风量比，取P=1.2；L——炮烟稀释长度，掘进巷道小于500m时，取巷道全长；否则取500m。

取267m.代入数据为Q炸=189.9 m3/min;按岩巷允许最小风速计算的最小允许风量：Qmin = 9S m3/min=150.75 m3/min；按煤岩巷允许最大风速计算最大允许风量：Qmax = 240S m3/min=4020 m3/min；。

式中：S——巷道断面，m2通过以上计算取同时满足以上5个条件的风量值，确定为掘进工作面需风量 Q掘为189.9 m3/min。

2 、局部通风机选型（1）、局部通风机工作风量计算应按公式:Q扇= Q掘×PQ扇——局部通风机工作风量，m3/minP——局部通风机供风巷道风筒漏风系数，柔性风筒漏风系数计算：P=1/（1-nL接）=1.03n——风筒接头数取18；L接——一个接头漏风率，反压边连接时，L接=0.002。

代入各式Q扇=189.9×1.04=197m3/min（2）、局部通风机工作风压计算（a）风筒风阻Rp式中：Rp——压入式风筒的总风阻，N.S2/m8；风筒风阻是由摩擦风阻、局部风阻组成，其大小取决于风筒的直径、接头方式、风筒总长度、风压、单节风筒长度、风筒的材质等。

Rp＝6.5α×L/（d5）（2－5）α——风筒摩擦阻力系数（取0.0032 N.S2/m4）L——风筒长度，347m；d——风筒直径，m。

代入各数Rp＝6.5×0.0032×347÷0.85=22.03 N.S2/m8（b）总通风风阻RR = Rp ×λ＝26.43 N.S2/m8式中：λ——通风风阻附加系数（主要考虑风筒局部阻力、完全由局部通风机担负通风的巷道通风阻力等因素），取 1.2。

表3：胶质风筒α、ζ1选用范围参考表（c）局部通风机理论工作风压根据掘进工作面设计长度、局部通风机需要工作风量、掘进工作面需要风量、风筒风阻，计算掘进工作面局部通风机理论工作风压值：ht = R×Q扇×Q掘=26.43×3.283×3.165=274.6Pa （公式中Q扇、Q掘的计算单位均为m3/s）（2－7）ht——压入式局部通风机全风压，Pa；（出口动压一般忽略不R——总通风风阻ht =284 Pa3、选择合适局部通风机:以上计算结果为本工作面需风量:189.9m3/ min，风机选用FBDNO6/2×15KW，额定风量风量范围是300～400m3/min，该风机能满足要求。