南陽(yáng)坡礦井的礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)分析

車澤暉

（沁和能源集團(tuán)有限公司 中村煤礦，山西 晉城 048211）

南陽(yáng)坡礦井的礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)分析

車澤暉

（沁和能源集團(tuán)有限公司 中村煤礦，山西 晉城 048211）

以南陽(yáng)坡礦井為例，根據(jù)礦井實(shí)際情況，通過(guò)分析設(shè)計(jì)，為南陽(yáng)坡礦井提供了良好的井下通風(fēng)系統(tǒng)；主要包括礦井風(fēng)量計(jì)算、礦井風(fēng)量分配、扇風(fēng)機(jī)的選擇。

南陽(yáng)坡礦井；通風(fēng)；風(fēng)量計(jì)算；扇風(fēng)機(jī)的選擇

南陽(yáng)坡井田位于大同煤田西南部。井田南北最寬3 200 m，東西長(zhǎng)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。

1 礦井風(fēng)量計(jì)算

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，礦井需要的風(fēng)量按下列要求計(jì)算，并選取其中的最大值：

（1）按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算，每人每分鐘供風(fēng)量不得少于4m3。南陽(yáng)坡礦井的總風(fēng)量為：

式中：Qm為礦井總風(fēng)量，m3/min；N為井下同時(shí)工作最多人數(shù)，取人數(shù)為300；K為礦井通風(fēng)系數(shù)，取1.25。

（2）按采煤工作面、掘進(jìn)工作面、硐室及其它地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算：

式中：Qm為礦井總風(fēng)量，m3/min；∑Qc為采煤工作面實(shí)際需要的風(fēng)量總和，m3/min；∑Qj為掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/min；∑QD為硐室實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/min；∑Qqt為其它用風(fēng)地點(diǎn)所需風(fēng)量的總和，m3/min；K為礦井通風(fēng)系數(shù)，取1.25。

1.1 采煤工作面實(shí)際需要的風(fēng)量

1.1.1 按CO2涌出量計(jì)算

礦井達(dá)產(chǎn)時(shí)，瓦斯絕對(duì)涌出量為8.35 m3／min；瓦斯相對(duì)涌出量3.52 m3／t。CO2相對(duì)涌出量7.55 m3/t；絕對(duì)涌出量為 7.55×3 415.7／（24×60）=19.24 m3/min。

則綜采工作面CO2絕對(duì)涌出量按下式計(jì)算：

式中：Qc為采煤工作面需要風(fēng)量，m3／min ：qc為工作面CO2絕對(duì)涌出量，m3／min；K為工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，取1.3。

1.1.2 按回采工作面溫度計(jì)算

式中：VC為回采工作面適宜風(fēng)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(jì)算,為9 m2；Ki為工作面長(zhǎng)度系數(shù)，取1.3。

1.1.3 按人數(shù)計(jì)算

式中：N為采煤工作面內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù),為150人；Qc=4×150=600m3/min

1.1.4 按風(fēng)速驗(yàn)算

采用最低風(fēng)速驗(yàn)算：Qc≥15×Sc=15×9=135 m3/min.

采用最高風(fēng)速驗(yàn)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(fēng)速為0.25 m/s，最高風(fēng)速為4 m／s的要求驗(yàn)算，滿足要求。取上述計(jì)算最大值，Qc=1682.2 m3／min=28.0 m3／s。兩個(gè)生產(chǎn)采煤工作面需風(fēng)量Q=2×28.0=56.0m3／s。

1.2 綜掘工作面實(shí)際需要的風(fēng)量

1.2.1 按瓦斯(CO2)涌出量計(jì)算

式中：qj為掘進(jìn)工作面平均絕對(duì)CO2涌出量，為7.55×681.13/（2×24×60）＝1.79 m3/min；K為掘進(jìn)工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)。

Qj＝100×1.79×1.3/1.5＝155.13m3/min.

1.2.2 按人數(shù)計(jì)算

式中：N為掘進(jìn)工作面內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)，30人；Qj=4×30=120 m3/min。取上述計(jì)算最大值，Qj=354m3/min=5.9m／s。

1.2.3 按局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計(jì)算

式中：qF為掘進(jìn)面局部通風(fēng)額定風(fēng)量，m3/min；I為掘進(jìn)面同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的局部通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)，臺(tái)；K為為防止局部通風(fēng)機(jī)吸循環(huán)風(fēng)的風(fēng)量備用系數(shù)，取1.3。

1.2.4 其它風(fēng)量計(jì)算

根據(jù)以上兩種計(jì)算方法，取其最大者，確定礦井的總風(fēng)量為108m3/s。

2 礦井風(fēng)量分配

南陽(yáng)坡礦井設(shè)計(jì)的通風(fēng)方式為機(jī)械抽出式，根據(jù)礦井開拓設(shè)計(jì)方案，掘進(jìn)工作面采用JBT—61型局部扇風(fēng)機(jī)通風(fēng)，電機(jī)功率14kW，額定風(fēng)量250 m3/min。

根據(jù)掘進(jìn)工作面風(fēng)量，應(yīng)按巷道斷面大小、送風(fēng)距離、煤巖巷三個(gè)因素按所選局部通風(fēng)機(jī)性能供風(fēng)；井下根據(jù)半分配等風(fēng)量分配原則，將礦井總風(fēng)量進(jìn)行分配：一個(gè)綜采工作面30 m3/s；一個(gè)綜掘工作面6 m3/s；變電所3m3/s。

3 負(fù)壓與等積孔的計(jì)算

井巷通風(fēng)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(jì)算井巷通風(fēng)阻力。

通風(fēng)阻力的計(jì)算，包括摩檫阻力和局部阻力兩個(gè)部分。根據(jù)上述兩個(gè)時(shí)期通風(fēng)阻力最大的風(fēng)路，計(jì)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(zhǎng)度，m；U 為井巷凈斷面周長(zhǎng)，m；Q 為通過(guò)井巷的風(fēng)量，m3/s；S3為井巷凈斷面積，m2。

將以上計(jì)算出來(lái)的各個(gè)數(shù)值填入表1和表2（表中的所列數(shù)值是當(dāng)空氣為12kg/m3時(shí)數(shù)值表略）。

容易時(shí)期與困難時(shí)期的礦井總風(fēng)阻力和總等積孔計(jì)算如下：

4 扇風(fēng)機(jī)的選取

4.1 確定扇風(fēng)機(jī)所需風(fēng)量

式中：K為通風(fēng)設(shè)備漏風(fēng)系數(shù)，由于風(fēng)井不做提升用，故K取1.05。

4.2 確定扇風(fēng)機(jī)所需全壓

式中：Δh為通風(fēng)設(shè)備阻力損失（包括風(fēng)硐損失），取Δh=196 Pa；hz為自然風(fēng)壓，因進(jìn)、出風(fēng)井井口標(biāo)高基本相同，故hz=0。

4.3 網(wǎng)路阻力系數(shù)

4.4 網(wǎng)路特性曲線方程

將上述曲線置于BDK54-8-No24型風(fēng)機(jī)性能曲線圖上，即得風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)，工況點(diǎn)參數(shù)如下：通風(fēng)容易時(shí)期：Qsf=136m3/s，H1=1275Pa，η1=63%。通風(fēng)困難時(shí)期：Qsf=136m3/s，H2=1979Pa，η2=74%。

4.5 預(yù)選電機(jī)

式中：K為備用系數(shù)，取1.2；ηc為傳動(dòng)效率，直接傳動(dòng)時(shí)，ηc=1。

通過(guò)計(jì)算可知，該礦選用兩臺(tái)BDK54-8-No24型軸流式扇風(fēng)機(jī)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。配用電機(jī)功率為220×2kW。

5 結(jié)束語(yǔ)

礦井通風(fēng)系統(tǒng)的好壞，關(guān)系到煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，合理的通風(fēng)系統(tǒng)直接決定著礦井抗災(zāi)能力的大小。經(jīng)對(duì)南陽(yáng)坡礦井井下通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，解決了井田面積大對(duì)于通風(fēng)帶來(lái)的隱患，達(dá)到了實(shí)際工作情況的要求，設(shè)計(jì)方案技術(shù)上容易執(zhí)行、經(jīng)濟(jì)節(jié)約，可為今后煤礦巷道快速施工提供參考。

[1] 崔向陽(yáng),王國(guó)祥.煤礦的通風(fēng)安全管理[J].河南科技,2010(01)：46-47.

[2] 宮良偉,齊偉.煤礦采掘計(jì)劃編制研究[J].安徽科技.2006（8）：45.

[3] 徐永圻.煤礦開采學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.

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(fēng)研究工作。