關于井下通風技術的評價分析

近年來，隨著煤炭市場化的不斷深入，有些煤礦為了片面追求經濟利益，超能力生產，甚至釀成了重大事故。為了遏制煤礦事故，煤礦安全管理（監察）部門將制止煤礦超能力生產作為重要問題來抓。因此，如何評價礦井的生產能力，已成為重要的課題，其中礦井通風能力評價成為問題的焦點。本文通過分析原煤炭部提出的礦井通風能力評價公式存在的問題，結合現場實際，就低瓦斯礦井通風能力評價方法和低瓦斯礦井是否超通風能力生產的評價依據，提出個人看法和有關專家商榷。

一、原礦井通風能力評價公式存在的問題（對于低瓦斯礦井）

原公式P=（Q×350）÷（q×K×104）萬t/a

式中P——通風能力，萬t/a；

Q——礦井總進風量（通常取上年底的數據），m3/min。

q——礦井日產噸煤的需要風量（通常用上年度的礦井平均需風量除以上年度的礦井平均日產量），m3/t；

K——礦井通風系數，大型礦井1.15～1.5；中小型礦井1.2～1.45。

原公式存在的問題:

1、該公式未考慮礦井通風系統的實際通風能力。公式中的“Q”為上年底礦井實際總進風量。未考慮礦井主要通風機的工況調整的因素，即：主要通風機的富裕能力及礦井通風網絡的最大通過能力。

2、該公式不應再取“礦井通風系數”。在計算礦井需要風量時，已考慮了“礦井通風系數”，該公式重復取“礦井通風系數”，導致計算結果偏小。

二、對礦井通風能力評價公式的修改意見

將公式修改為P=（Q×350）÷（q×104），萬t/a

式中Q——礦井通風網絡的實測最大通風量。即根據當前的礦井通風網絡，在礦井主要通風巷道風速滿足《煤礦安全規程》的規定的條件下，調整主要通風機工況，實測主要通風機的能提供給網路最大風量，m3/min；

q——礦井平均日產噸煤的需要風量，m3t。

三、計算實例分析

1、礦井通風概況 某煤礦主采煤層為石炭二迭系3（3上、3下）層煤，煤層自然發火傾向性為易自燃煤層。煤塵具有爆炸性，其爆炸指數為38.12％～42.6％。2003年礦井瓦斯相對涌出量為0.398m3/t，絕對涌出量為5.597m3/min，為低瓦斯礦井。礦井通風方式為兩翼對角抽出式通風，由副進進風，南、北風進回風。南、北風井各安裝2臺G4-73-11No28型離心式風機，1臺工作，1臺備用，電動機額定功率為630Kw，額定轉速589r/min，前導器為0～9孔。2003年12月礦井的總進風量為13675m3/min，負壓為1292.3Pa，礦井有效風量率86.2％，等積孔8.0m2。北風井主要通風機前導器為6孔，電機實際功率為409.5kW；南風井主要通風機前導器為7孔，電機實際功率為442.7kW。通風機處于安全、穩定、合理、經濟狀態下運行，礦井反風設施齊全、可靠。

2003年礦井平均需風量13521m3/min，年產原煤726萬t，平均日產量2.07萬t。

2、按原煤炭部礦井通風能力評價公式計算

P=（Q×350）÷（q×K×104），萬t/a

式中 Q＝13675m3/min;

q＝13521/（2.07×104）=0.65m3/t；

K取1.15。

則：P=（13675×305）÷（0.65×1.15×104）=640萬t/a

3、按修改后的通風能力評價公式計算

1）礦井通風網絡實測最大進風量Qmax

為評價的目前通風網絡下礦井最大通風能力，編制了《礦井最大通風能力測試方案》，于2003年11月對南風井主要通風機前導器從7孔調到9孔狀態下進行測試，北風井主要通風機前導器從6孔調到9孔狀態下進行測試，實測數據見表1、表2。

從實測數據可以看出：

南風井主要通風機前導器處于9孔位置時南翼總進風量Q1=9652m3/min;

北風井主要通風機前導器處于9孔位置時北翼總進風量Q2＝9088m3/min。

礦井主要通風機前導器處于最大位置9孔狀態下運行，從2002年、2003年主要風機性能測定“通風機性能曲線”可以看出：每個實際工況點，都位于通風機特性曲線駝峰點的右側、單調下降的直線段上，說明主要通風機處于安全運行狀態；風機效率都大于60％，工作風壓小于最高風壓的90％，通風網絡無風速超限地點，因此礦井最大進風量為：Qmax＝18740m3/min。

2）礦井通風能力計算

P=（Q×350）÷（q×104）

＝（18740×350）÷（0.65×104）

=1009萬t/a

即：井最大通風能力為1009萬t/a。

四、討論

1、原計算公式結果偏小。按照原煤炭部的計算公式，Q（礦井總進風量）取的是上年底的數據，未考慮礦井主要通風機的工況調整的因素，即：主要通風機的富裕能力，以及礦井通風網絡的最大通過能力，使得結果嚴重偏小。另外由于重復計算K（礦井通風系數），使得計算結果比礦井當年的通風能力還要小。2003年礦井實際產煤726萬t，井下各用風地點風量都能滿足《煤礦安全規程》及《礦井風量計算細則》要求（礦井需風量為13521m3/min），即使礦井通風系統能力已達到極限，礦井通風能力應該是726萬t/a，而不應是640萬t/a。按原公式，假設Q（礦井總進風量）與礦井需要風量一致，則上述公式則可以簡化為：

P=（Q×305）÷（q×K×104）

＝（Q×350）÷［（Q÷上年度的產量）×K］

＝上年度的產量÷K

＝726÷1.15=613萬t/a。

也就是說2003年的通風能力為726萬t/a，2004年在通風系統沒有變化的情況下，通風能力卻變成了631萬t/a。

2、修改后的礦井通風能力評價公式，綜合考慮了主要通風機的富裕能力，以及礦井通風網絡的最大通過能力，計算結果更符合實際。

3、當礦井主要通風裝備或礦井通風網絡有較大變化或礦井采、掘能力有較大變化時，應重新評價礦井通風能力。如果將計算結果作為下年度甚至未來幾年的依據，則該公式還應考慮：①工作面單產單進變化的因素對平均日產噸煤需風量的影響；②礦井網絡變化的影響。對于低瓦斯礦井來說，礦井需風量主要受采掘工作面等用風地點個數的影響，而與工作面的單產單進水平關系不大。公式中的“q”為平均日產噸煤需要的風量，即上年的礦井實際需要風量除以礦井平均日產量。未考慮工作面的單產單進有較大變化時，“q”相應地發生較大變化。當礦井主要通風裝備或礦井通風網絡的較大變化時，主要通風機的能力和礦井通風網絡的最大通過能力，都將發生較大的變化。

4、上述公式的計算結果，只能作為評估礦井生產能力的依據，不能作為判定礦井通風能力是否超通風能力的標準。判定礦井通風能力是否超通風能力，應以《煤礦安全規程》及其授權制定的“礦井風量計算方法”為標準，即評價其井下各用風地點的風量是不符合規定。