通風(fēng)系統(tǒng)及通風(fēng)能力校定研究

摘 要：結(jié)合靈北礦采掘銜接計(jì)劃，分別校驗(yàn)11001工作面和11009工作面的礦井風(fēng)量、通風(fēng)負(fù)壓和等積孔，滿足礦井安全生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：采掘銜接;校驗(yàn);礦井風(fēng)量

1 概況

靈北礦位于山西省晉中市靈石縣兩渡鎮(zhèn)境內(nèi)，井田面積29.537km2，生產(chǎn)能力1.2Mt/a，主要開采10號煤，其為自燃煤層，具有煤塵爆炸危險性，瓦斯相對、絕對涌出量回采期間分別為0.25m3/t、3.25m3/min;CO2相對、絕對涌出量分別為3.78m3/t、6.43m3/min;瓦斯絕對涌出量掘進(jìn)期間為1.38m3/min，為低瓦斯礦井。礦井進(jìn)風(fēng)井筒為主斜井、副立井;回風(fēng)井筒為工業(yè)廣場回風(fēng)斜井，主要通風(fēng)機(jī)為FBCDZ-8-№24D型礦用防爆軸流式對旋通風(fēng)機(jī)2臺，電機(jī)型號YBF450S2-8，配套電機(jī)功率為220kW×2，額定風(fēng)量范圍40-120m3/s，額定負(fù)壓范圍700-4200Pa。為確定現(xiàn)開采的一采區(qū)10號煤全部采煤工作面的通風(fēng)難易情況，對靈北礦通風(fēng)系統(tǒng)及通風(fēng)能力校定如下：

2 礦井風(fēng)量、負(fù)壓及等積孔計(jì)算

2.1 礦井風(fēng)量計(jì)算

式中：∑Qcf-采煤工作面實(shí)際需風(fēng)量，m3/s;∑Qhf-掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/s;∑Qur-獨(dú)立通風(fēng)硐室實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/s;Qsc-備用工作面實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min;Qrl-其他用風(fēng)巷道實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min;Kt-礦井通風(fēng)系數(shù)，取1.2。

2.1.1 采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量計(jì)算

10號煤綜采工作面分別按瓦斯涌出量、工作面氣象條件及工作面同時工作的最多人數(shù)分別計(jì)算，取其中最大值，并用風(fēng)速驗(yàn)算。

2.1.1.1 按瓦斯涌出量計(jì)算

Qcfi=100×qci·KC

式中：qci-綜采工作面的瓦斯（CH4）絕對涌出量，m3/min;Kc-綜采工作面瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，取1.50;qci=3.25m3/min。綜采工作面需風(fēng)量：Qc=100×3.25× 1.50=487.5m3/min=8.12m3/s。

2.1.1.2 按工作面溫度計(jì)算

Qci=70%×vcf×Scf·kch·kcl·kct

式中：vcf-綜采工作面的風(fēng)速，取1.2m/s;Scf-綜采工作面的平均有效斷面積，（4.6+3.8）÷2×3.2=13.4m2;kch-綜采工作面采高調(diào)整系數(shù)，取1.2;kcl-綜采工作面長度調(diào)整系數(shù)，取1.1;70%-采煤工作面有效通風(fēng)斷面系數(shù)。綜采工作面需風(fēng)量：Qc10=70%×1.2×13.4×1.2×1.1=14.86m3/s。

2.1.1.3 按工作人員數(shù)量計(jì)算

Qci=4·Nc

式中：Nc-綜采工作面同時工作的最多人數(shù);10號煤62人;4-每人每分鐘供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，m3/min。則：QC10=4×62= 4.13m3/s。

經(jīng)上述計(jì)算，10號煤綜采工作面實(shí)際需要風(fēng)量取其計(jì)算最大值并取整：10號煤層取Qc10=14.86m3/s。

2.1.1.4 按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算

綜采工作面風(fēng)速驗(yàn)算：

0.25×Scb≤Qci≤4×Scs

式中：Scs-采煤工作面最小控頂有效斷面積。12.16m2;Scb-采煤工作面最大控頂有效斷面積，14.72m2。10號煤綜采工作面：0.25×14.72≤14.86≤4×12.16，風(fēng)量滿足要求。

2.1.2 備用工作面實(shí)際需要風(fēng)量

在采掘接替過程考慮一個10號煤備用工作面，備用工作面實(shí)際需要風(fēng)量，應(yīng)滿足瓦斯、氣象條件等規(guī)定計(jì)算的風(fēng)量。備用工作面需風(fēng)量按照采煤工作面需風(fēng)量的50%計(jì)算。其需要風(fēng)量為：ΣQsc=14.86×50%=7.43m3/s。

2.1.3 掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量計(jì)算

煤巷通風(fēng)掘進(jìn)工作面的風(fēng)量，應(yīng)按瓦斯涌出量、局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量、同時工作的最多人數(shù)分別計(jì)算，取其中最大值，并用風(fēng)速驗(yàn)算。

2.1.3.1 按瓦斯涌出量

Qhf=100×qhg×khg

式中：Qhf-掘進(jìn)工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中平均絕對瓦斯涌出量，m3/min;qhg-掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量m3/min，取1.38;khg-瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，取1.8。10號煤順槽：Qhf10'=100×1.38×1.8=248.4m3/min=4.14m3/s。

2.1.3.2 按局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量

Qh=Qaf·I+60×0.25Shd

式中：Qaf-局部通風(fēng)機(jī)額定吸風(fēng)量，350-240m3/min;I-同時通風(fēng)的臺數(shù);0.25-有瓦斯涌出的煤巷允許的最低風(fēng)速;Shd-局部通風(fēng)機(jī)安裝地點(diǎn)到回風(fēng)口間的巷道最大斷面積，取14.4m2。10號煤順槽：Qhf=350×1+60×0.25×14.4= 566m3/min=9.4m3/s。

2.1.3.3 按人數(shù)計(jì)算

Qhf≥4Nhf

式中：Nhf-工作面同時工作的最多人數(shù)，綜掘面取20人。則：Qhf≥4×20=1.33m3/s。10號煤層順槽掘進(jìn)工作面各2個，掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和：ΣQhf=9.4×2= 18.8m3/s。

2.1.3.4 按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算

根據(jù)規(guī)程規(guī)定，按最低、最高風(fēng)速0.25m/s≤V掘≤

4m/s的要求進(jìn)行驗(yàn)算：

Vhf=Qhf/Sj

式中：Sj-掘進(jìn)工作面巷道的最大凈斷面積，m2。10號煤順槽：0.25m/s≤9.4/14.4≤4m/s，驗(yàn)算符合要求。

2.1.4 硐室實(shí)際需要風(fēng)量

區(qū)域變電所：3m3/s;爆炸材料庫房：2m3/s;避難硐室：2m3/s;采區(qū)變電所：3m3/s;蓄電池充電硐室2m3/s。

獨(dú)立通風(fēng)硐室實(shí)際需要風(fēng)量的總和：

ΣQur=3+2+2+3+2=12m3/s

2.1.5 其他用風(fēng)巷道實(shí)際需要風(fēng)量計(jì)算

根據(jù)巷道布置，其他地點(diǎn)需風(fēng)量主要考慮大巷端部通風(fēng)，取6m3/s。

將礦井總進(jìn)風(fēng)量70.91m3/s實(shí)際配風(fēng)如下：按照1個10號煤綜采工作面配風(fēng)量14.86m3/s，在采掘接替過程考慮一個10號煤備用工作面配風(fēng)量7.43m3/s，2個10號煤順槽綜掘工作面配風(fēng)量18.8m3/s，區(qū)域變電所配風(fēng)量3m3/s，爆炸材料庫房配風(fēng)量2m3/s，避難硐室配風(fēng)量2m3/s，采區(qū)變電所配風(fēng)量2m3/s，蓄電池充電硐室配風(fēng)量2m3/s，其他用風(fēng)巷道配風(fēng)量6m3/s。

2.2 負(fù)壓、等積孔計(jì)算

2.2.1 負(fù)壓計(jì)算

按礦井配風(fēng)量70.91m3/s，回風(fēng)斜井回風(fēng)，對通風(fēng)最容易、困難時期的風(fēng)阻最大路線進(jìn)行負(fù)壓按下式計(jì)算。

式中：α-井巷通風(fēng)摩擦阻力系數(shù)，N·s2/m4;L-線路長度，m;P-井巷斷面周長，m;S-井巷凈斷面，m2;Q-風(fēng)量，m3/s;考慮15%的局部阻力，經(jīng)計(jì)算11001綜采首工作面通風(fēng)線路負(fù)壓為1284Pa，11009綜采末工作面通風(fēng)線路負(fù)壓為1836Pa。

2.2.2 等積孔計(jì)算

礦井通風(fēng)等積孔按下式計(jì)算：

A=1.19Q/h0.5

式中：A-礦井通風(fēng)等積孔，m2;Q-礦井總進(jìn)風(fēng)量，m3/s;h-礦井通風(fēng)負(fù)壓，Pa。經(jīng)計(jì)算，11001綜采工作面等積孔為2.36m2，大于2.0m2;11009綜采工作面等積孔為1.97m2，大于1m2，小于2m2;因此，礦井前期通風(fēng)屬較小阻力礦井，通風(fēng)難易程度中等。

3 結(jié)論

①經(jīng)綜采、掘進(jìn)工作面和其他用風(fēng)地點(diǎn)測算，礦井總用風(fēng)量為70.91m3/s;②通過對比一采區(qū)11001和11009兩工作面負(fù)壓在1284～1836Pa之間，等積孔在1.97～2.36m2，現(xiàn)有FBCDZ-8-№24D型防爆對旋軸流式通風(fēng)機(jī)能夠滿足生產(chǎn)要求;③后期通風(fēng)阻力增大，建議適當(dāng)刷擴(kuò)部分巷道斷面，降低巷道通風(fēng)阻力。

參考文獻(xiàn)：

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[2]謝雄剛，周林鋒，胡鯉庭，李乾坤.大灣煤礦通風(fēng)系統(tǒng)特征及通風(fēng)能力核定[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012：61-64.

作者簡介：

郭文龍（1984- ），男，山西大同人，2007年畢業(yè)于山西大同大學(xué)，工程師，主要從事井工通風(fēng)技術(shù)管理。