煤礦瓦斯控制與通風(fēng)系統(tǒng)改造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)分析

舒小強(qiáng)

摘 要：瓦斯控制是煤礦生產(chǎn)與改造過程中的重點(diǎn)內(nèi)容，是保證煤礦安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。本文以重慶市雙岔河井煤礦為例，探討分析了煤礦瓦斯控制與通風(fēng)系統(tǒng)改造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，旨在提供一定的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：煤礦；瓦斯控制；通風(fēng)系統(tǒng)；改造

中圖分類號(hào)：TD72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.礦井現(xiàn)狀

1.1 井田概況。雙岔河井礦區(qū)范圍由25個(gè)拐點(diǎn)坐標(biāo)圈定，礦區(qū)面積4.2644km2，開采三疊系上統(tǒng)須家河組三段（T3xj3）的K2煤層和五段（T3xj5）的K4、K5、K6煤層，開采標(biāo)高+580m-+250m。

1.2 礦井生產(chǎn)能力。雙岔河井始建于1986年10月，1991年11月竣工投產(chǎn)，原屬開縣國(guó)營(yíng)煤礦企業(yè)，生產(chǎn)能力為6萬噸/年。

1.3 礦井開拓開采現(xiàn)狀。開采煤層：K2、K4、K5、K6四層煤，開采標(biāo)高+580-+250m，面積4.2644km2，井田范圍由25個(gè)拐點(diǎn)圈定。現(xiàn)礦井開采K4和K2二層煤，其他二層煤暫沒有開采，主要開采5號(hào)剖面線以東+250m標(biāo)高以上K4和K2二層煤。

1.4 礦井現(xiàn)有主要系統(tǒng)設(shè)備：（1）主要扇風(fēng)機(jī)：礦井通風(fēng)方式為中央邊界式，安裝兩臺(tái)了型號(hào)為FBCDZ№.14-6型抽出式對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)兩臺(tái)。通風(fēng)方法為抽出式，采用風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)返風(fēng)?？傔M(jìn)風(fēng)量1100m3/min，總回風(fēng)量1300m3/min，通風(fēng)阻力550Pa左右，礦井有效風(fēng)量利用率在85%以上。（2）空壓機(jī)：井下用螺桿式空壓機(jī)型號(hào)為MLGF-10/7G-55，10m3/min，P=0.7MPa，功率55kW兩臺(tái)；地面空壓機(jī)型號(hào)LN110-8風(fēng)冷螺桿式空氣壓縮機(jī)，21.55m3/min，P=0.8MPa，功率110kW。該壓風(fēng)機(jī)可以利用。（3）提升絞車：+360-+250m提升絞車為2JTP-1.2×1.0型雙滾筒纏繞式提升機(jī)提升。（4）+250m水泵房排水設(shè)備：該礦井現(xiàn)在+250m水平安裝MD85-45×4型三臺(tái)，75kW，揚(yáng)程180m，流量85m3/min，排水高度135m。該水泵可以作為開采+250m水平時(shí)的主排水泵；2014年增設(shè)了MD155-30×5型水泵一臺(tái)，電機(jī)功率為110kW，MD200-26×6型水泵一臺(tái)，電機(jī)功率為132kW，Φ210mm排水管路一趟。

2.煤礦瓦斯控制與通風(fēng)系統(tǒng)改造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

2.1 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)。礦井可采煤層為近距離煤層群，首采K6煤層層采煤工作面受鄰近煤層瓦斯排放的影響，瓦斯涌出量最大，本次采區(qū)及礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)按最大時(shí)期預(yù)測(cè)計(jì)算。

q采=q1+q2

（1）開采層相對(duì)瓦斯涌出量按下式計(jì)算：

q1=K1×K2×K3×（m/M）×（W0-Wc）

式中：q采—回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；q1—開采層相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；q2—鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；K1—圍巖瓦斯涌出系數(shù)，取1.3；K2—工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，用回采率的倒數(shù)來計(jì)算；

K2=1/0.97=1.03；

K3—采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對(duì)開采層瓦斯涌出影響系數(shù)；由于本礦采用后退式回采，按以下公式計(jì)算：

K3=（L-2h）/L；

L—工作面長(zhǎng)度，L=85m；h—掘進(jìn)巷道預(yù)排等值寬度，m；按“礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法”選取h=7.4；

K3=（85-2×12.4）/85=0.71；

M—工作面采高，m；M=0.62m；m—開采層厚度，m；m=0.62m；W0—煤層原始瓦斯含量，m3/t；Wc—運(yùn)出礦井后煤的殘存瓦斯含量，m3/t；

最終可得：

K2：q1=1.3×1.03×0.71×（0.62/0.62）×（6.336-4）=2.22m3/t

K4：q1=1.3×1.03×0.71×（0.6/0.6）×（7.248-4）=3.09m3/t

K5：q1=1.3×1.03×0.71×（0.6/0.6）×（5.357-3）=2.24m3/t

K6：q1=1.3×1.03×0.71×（0.6/0.6）×（6.282-4）=2.17m3/t

（2）鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量

鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量按下式計(jì)算：

式中：mi—第i個(gè)鄰近層煤層厚度，m；M—工作面采高，m；

ηi—第i個(gè)鄰近層瓦斯排放率，%，參照附錄D選?。?/p>

W0i—第i個(gè)鄰近層煤層原始瓦斯含量，m3/t；

Wci—第i個(gè)鄰近層煤層殘存瓦斯含量，m3/t。

開采K6煤層（首采層，瓦斯涌出量最大）時(shí)，各鄰近層的相對(duì)涌出量計(jì)算結(jié)果見表1。

根據(jù)以上計(jì)算，開采K6煤層（首采層，瓦斯涌出量最大）時(shí)，q1和q2的和為4.52m3/t，開采K6煤層時(shí)，其回采工作面在+50m水平的相對(duì)瓦斯涌出量為4.52m3/t，按回采工作面設(shè)計(jì)日生產(chǎn)能力（114t/d）計(jì)算，K6煤層+50m水平回采工作面絕對(duì)瓦斯涌出量（礦井采煤工作面瓦斯涌出量最大值）為0.36m3/min。

2.2 礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)：（1）礦井通風(fēng)設(shè)施：為保證礦井風(fēng)流按設(shè)計(jì)線路流動(dòng)，礦井在主要的進(jìn)回風(fēng)巷之間設(shè)置雙向風(fēng)門、每個(gè)掘進(jìn)工作面安裝局部通風(fēng)機(jī)至掘進(jìn)工作面回風(fēng)口之間安裝逆止調(diào)節(jié)風(fēng)門、在局部設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門、不用的巷道設(shè)置密閉等通風(fēng)構(gòu)筑物。（2）礦井進(jìn)回風(fēng)井的設(shè)置：礦井主要進(jìn)風(fēng)井為主平硐和西翼回風(fēng)斜井，主平硐為全礦井的主要進(jìn)風(fēng)井，西翼進(jìn)風(fēng)斜井為西翼采區(qū)的輔助進(jìn)風(fēng)井，東翼回風(fēng)平硐為東翼采區(qū)的回風(fēng)井，其回風(fēng)大巷沿K4煤層布置；一采區(qū)和二采區(qū)回風(fēng)大巷布置在煤層底板巖層中、四采區(qū)和五采區(qū)利用一采區(qū)和二采區(qū)的總回風(fēng)上山進(jìn)行回風(fēng)。（3）通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。礦井布置一個(gè)采區(qū)達(dá)產(chǎn)，一個(gè)采區(qū)布置兩個(gè)采煤工作面，另一個(gè)采區(qū)布置4個(gè)掘進(jìn)工作面作業(yè)，再加上一個(gè)開拓掘進(jìn)工作面作業(yè)。掘進(jìn)工作面采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)，其回風(fēng)流直接進(jìn)入采區(qū)回風(fēng)上山，分別進(jìn)入各翼回風(fēng)井排出地面，形成獨(dú)立通風(fēng)。礦井為兩進(jìn)一回的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)盡量減少風(fēng)門調(diào)節(jié)采用自然分風(fēng)，減少了礦井通風(fēng)阻力；盡量減少局部角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，避免了通風(fēng)死角。

2.3 通風(fēng)設(shè)備選擇。各風(fēng)井在不同時(shí)期所需風(fēng)量和克服的阻力見表2。

（1）東翼回風(fēng)平硐主要通風(fēng)機(jī)選型：東翼回風(fēng)平硐選擇二臺(tái)FBLCZ NO.14-Ⅱ-6型礦用對(duì)旋式防爆軸流式通風(fēng)機(jī)，風(fēng)量2818-1658m3/min，靜壓693-2569（Pa），配套電機(jī)2×45（kW）。（2）西翼回風(fēng)斜井主要通風(fēng)機(jī)選型：西翼回風(fēng)斜井選擇二臺(tái)FBLCZ NO.14-Ⅱ-6型礦用對(duì)旋式防爆軸流式通風(fēng)機(jī)，風(fēng)量2818-1658m3/min，靜壓693-2569（Pa），配套電機(jī)2×45（kW），容易時(shí)期一級(jí)電機(jī)運(yùn)行，困難時(shí)期兩級(jí)電機(jī)運(yùn)行。（3）反風(fēng)、風(fēng)機(jī)設(shè)置及葉片安裝角：所選用主要通風(fēng)機(jī)具有利用電機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)的性能，不需設(shè)單獨(dú)的反風(fēng)道。投產(chǎn)前必須按《煤礦安全規(guī)程》第121條的規(guī)定進(jìn)行風(fēng)機(jī)性能的測(cè)定、試運(yùn)轉(zhuǎn)和反風(fēng)演習(xí)。備用通風(fēng)機(jī)必須在10min內(nèi)啟動(dòng)運(yùn)行。風(fēng)機(jī)的出風(fēng)井口必須安裝防爆門及安全行人通道，安全行人通道內(nèi)必須設(shè)置兩道連鎖的正反向風(fēng)門。（4）通風(fēng)機(jī)電氣控制：風(fēng)機(jī)采用由地面配電所雙回路380kV電源架線至通風(fēng)機(jī)房GGD開關(guān)柜，然后送至風(fēng)機(jī)控制設(shè)備，一路電源供電，另一路帶電備用。風(fēng)機(jī)房必須保證足夠的照明設(shè)施，照明電壓為220V。

結(jié)語

綜上所述，本文在介紹雙岔河井基本概況的基礎(chǔ)上，對(duì)擴(kuò)井改造過程中的瓦斯涌量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，計(jì)算分析了礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)與通風(fēng)設(shè)備選擇方案，具有一定借鑒價(jià)值與參考意義。

參考文獻(xiàn)

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