煤礦瓦斯治理的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘 要】煤礦瓦斯治理直接影響著煤礦開采安全，而通風(fēng)系統(tǒng)是瓦斯治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。當(dāng)前眾多煤礦采掘布局不盡合理，通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜且缺乏可靠性。針對這一問題，研究了煤礦瓦斯治理的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在通風(fēng)設(shè)備布置、風(fēng)量計(jì)算方法以及通風(fēng)措施三個(gè)方面進(jìn)行了深入分析。本文研究成果對于煤礦瓦斯治理中的通風(fēng)系統(tǒng)工程具有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】煤礦 瓦斯治理 通風(fēng)系統(tǒng)

煤礦瓦斯事故是制約煤炭工業(yè)安全發(fā)展的突出問題[1-2]，因此研究煤礦瓦斯治理具有重要意義。礦井通風(fēng)系統(tǒng)、抽采抽放、監(jiān)測監(jiān)控、現(xiàn)場管理是影響瓦斯治理的四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3]，本文對建立健全、穩(wěn)定、可靠的礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。

一、通風(fēng)設(shè)備布置

（一）井下通風(fēng)設(shè)施布置

第一、主要進(jìn)、回風(fēng)巷之間的每個(gè)聯(lián)絡(luò)巷中，必須砌筑永久性風(fēng)墻；需要使用的聯(lián)絡(luò)巷及風(fēng)井安全出口，必須按設(shè)計(jì)安設(shè)兩道連鎖的正向風(fēng)門和兩道反向風(fēng)門。

第二、采空區(qū)必須及時(shí)封閉。必須隨采煤工作面的推進(jìn)，逐個(gè)封閉通至采空區(qū)的聯(lián)通巷道。工作面開采結(jié)束后，必須在所有與采區(qū)相通的巷道中設(shè)置密閉墻，全部封閉采空區(qū)。

第三、控制風(fēng)流的風(fēng)門、風(fēng)墻、風(fēng)橋、風(fēng)窗等設(shè)施必須可靠。不應(yīng)在傾斜運(yùn)輸巷中設(shè)置風(fēng)門；如果必須設(shè)置風(fēng)門，應(yīng)安設(shè)自動(dòng)門或設(shè)專人管理，并有防止礦車或風(fēng)門碰撞人員以及礦車碰壞風(fēng)門的安全措施。

（二）確保風(fēng)流穩(wěn)定

為了保證風(fēng)流穩(wěn)定，需要在部分通風(fēng)網(wǎng)路上安設(shè)風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)窗和密閉等通風(fēng)構(gòu)筑物，并隨生產(chǎn)的進(jìn)度進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)補(bǔ)充，風(fēng)門間應(yīng)盡可能設(shè)置閉鎖裝置。確保各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量、風(fēng)速符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，確保風(fēng)流穩(wěn)定。

二、風(fēng)量計(jì)算方法

基于分別計(jì)算法計(jì)算礦井需風(fēng)量的公式如下：Q=（∑Q采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ它）×K礦通式中：

Q，礦井所需風(fēng)量總和，m3/min；ΣQ采，回采工作面需風(fēng)量之和，m3/min；ΣQ掘，掘進(jìn)工作面需風(fēng)量之和，m3/min；ΣQ硐，硐室所需風(fēng)量之和，m3/min；ΣQ它，其它用風(fēng)量地點(diǎn)所需風(fēng)量之和，m3/min。K礦通，礦井通風(fēng)系數(shù)，抽出式K礦通取1.15～1.2。

（一）Q采的計(jì)算

Q采的計(jì)算方式包括：按采煤工作面的瓦斯涌出量計(jì)算；按采煤工作面所需風(fēng)量計(jì)算；按采煤工作面溫度計(jì)算；按炸藥使用量計(jì)算；按采煤工作面同時(shí)工作最多人數(shù)計(jì)算五種，然后選取其中一個(gè)最大值作為Q采，并通過風(fēng)速驗(yàn)算公式驗(yàn)證。由于篇幅限制，這里只介紹按采煤工作面溫度計(jì)算公式，因?yàn)槠溆?jì)算結(jié)果往往大于其它四種計(jì)算結(jié)果。按采煤工作面溫度計(jì)算公式為：Q采=60×Vc×Sc式中：Q采為采煤工作面需要風(fēng)量，m3/min；Vc為回采工作面適宜風(fēng)速，m/s；Sc為回采工作面平均有效斷面，按最大和最小控頂距有效斷面的平均值計(jì)算，m2；所選擇的Q采值需要滿足以下驗(yàn)算公式范圍：15×Sc≦Q采≦240×Sc。

（二）Q掘的計(jì)算

Q掘的計(jì)算方式包括按炸藥使用量計(jì)算、按掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算、按局部風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計(jì)算三種。這里分別按照三種方式計(jì)算，并選取其中的最大值。下面一一進(jìn)行介紹。

A、按炸藥使用量計(jì)算公式為Q采=25Aj式中：Aj為掘進(jìn)工作面一次使用最大炸藥量，kg。B、按掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算為Q掘=4·N掘式中：4為每人每分鐘供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，m3∕min；N掘?yàn)榫蜻M(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)。C、按局部風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計(jì)算的公式為Q掘=Qf×I×kf式中：Qf為掘進(jìn)面局部通風(fēng)機(jī)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)；kf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)；一般取1.2～1.3。

（三）Q硐的計(jì)算

獨(dú)立通風(fēng)硐室主要有井下炸藥庫、采區(qū)變電所、充電硐室及一些需要獨(dú)立通風(fēng)的機(jī)電硐室等。炸藥庫配風(fēng)必須保證每小時(shí)4次換氣量：Q庫=4V/60式中Q庫為井下炸藥庫需要風(fēng)量，m3∕min。V為井下炸藥庫的體積，m3。B、充電硐室應(yīng)按其回風(fēng)流氫氣濃度小于0.5%計(jì)算風(fēng)量。C、機(jī)電硐室需風(fēng)量應(yīng)根據(jù)設(shè)備降溫要求進(jìn)行配風(fēng)。D、選取硐室風(fēng)量，須保證機(jī)電硐室溫度不超過30℃，其它硐室溫度不超過26℃.

（四）Q它的計(jì)算

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，按（ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐）的10%計(jì)算。礦井負(fù)壓按下列公式計(jì)算：h=Q2/S3 +h局R=α·L·P·/S3 式中：H為全礦井風(fēng)壓，Pa。R為井巷摩擦風(fēng)阻，NS2/m8；α為摩擦阻力系數(shù)，NS2/m4；L為井巷長度，m；P為井巷斷面周長，m；S為井巷斷面積，m2；h局為局部阻力，按全礦風(fēng)壓的10%計(jì)算，Pa。等積孔計(jì)算公式如下：A=（1.19×Q）/ H （㎡）式中：A為等積孔，㎡；Q為礦井總風(fēng)量，㎡/s；H為礦井負(fù)壓，Pa。

三、通風(fēng)措施

為了提高通風(fēng)系統(tǒng)可靠性，本文建議執(zhí)行以下通風(fēng)措施：（一）根據(jù)通風(fēng)需要，安設(shè)風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)門；（二）同一井巷內(nèi)安設(shè)兩道風(fēng)門時(shí)，必須保證兩道風(fēng)門不同時(shí)開啟，防止造成風(fēng)流短路；（三）勿在巷道內(nèi)堆放雜物，保證巷道的有效斷面；（四）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)掘進(jìn)、支護(hù)巷道，以保護(hù)巷道斷面尺寸；（五）加強(qiáng)對各種通風(fēng)設(shè)施和巷道的日常管理。（六）對相鄰巷道的掘進(jìn)時(shí)，盡量減少放炮震動(dòng)，同時(shí)注意加強(qiáng)支護(hù)，防止巖體（或煤體）松動(dòng)或破碎，以有效防止漏風(fēng)；（七）加強(qiáng)對各通風(fēng)設(shè)施的管理，對應(yīng)密閉的地點(diǎn)應(yīng)采用構(gòu)筑物或永久密閉裝置密閉，以保證滿足通風(fēng)及其它功能需要；（八）加強(qiáng)各通風(fēng)設(shè)施的日常管理，保證設(shè)施滿足設(shè)計(jì)和使用功能的需要。

四、結(jié)論

通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定是瓦斯治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對防止局部瓦斯集聚、對井下各作業(yè)地點(diǎn)瓦斯?jié)舛鹊目刂?、對采煤、掘進(jìn)工作面及其它巷道風(fēng)排瓦斯都具有重要的作用。本文從通風(fēng)設(shè)備布置、風(fēng)量計(jì)算方法、通風(fēng)措施三個(gè)方面對礦井通風(fēng)進(jìn)行了研究，所得結(jié)果對于煤礦通風(fēng)系統(tǒng)管理具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉永輝.礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性[J]. 煤炭技術(shù). 2009（04）