南陽坡礦井的礦井通風設計分析

車澤暉

（沁和能源集團有限公司 中村煤礦，山西 晉城 048211）

南陽坡礦井的礦井通風設計分析

車澤暉

（沁和能源集團有限公司 中村煤礦，山西 晉城 048211）

以南陽坡礦井為例，根據礦井實際情況，通過分析設計，為南陽坡礦井提供了良好的井下通風系統；主要包括礦井風量計算、礦井風量分配、扇風機的選擇。

南陽坡礦井；通風；風量計算；扇風機的選擇

南陽坡井田位于大同煤田西南部。井田南北最寬3 200 m，東西長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 礦井風量計算

根據《煤礦安全規程》，礦井需要的風量按下列要求計算，并選取其中的最大值：

（1）按井下同時工作的最多人數計算，每人每分鐘供風量不得少于4m3。南陽坡礦井的總風量為：

式中：Qm為礦井總風量，m3/min；N為井下同時工作最多人數，取人數為300；K為礦井通風系數，取1.25。

（2）按采煤工作面、掘進工作面、硐室及其它地點實際需要風量的總和計算：

式中：Qm為礦井總風量，m3/min；∑Qc為采煤工作面實際需要的風量總和，m3/min；∑Qj為掘進工作面實際需要風量的總和，m3/min；∑QD為硐室實際需要風量的總和，m3/min；∑Qqt為其它用風地點所需風量的總和，m3/min；K為礦井通風系數，取1.25。

1.1 采煤工作面實際需要的風量

1.1.1 按CO2涌出量計算

礦井達產時，瓦斯絕對涌出量為8.35 m3／min；瓦斯相對涌出量3.52 m3／t。CO2相對涌出量7.55 m3/t；絕對涌出量為 7.55×3 415.7／（24×60）=19.24 m3/min。

則綜采工作面CO2絕對涌出量按下式計算：

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

1.1.2 按回采工作面溫度計算

式中：VC為回采工作面適宜風速，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算,為9 m2；Ki為工作面長度系數，取1.3。

1.1.3 按人數計算

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

1.1.4 按風速驗算

采用最低風速驗算：Qc≥15×Sc=15×9=135 m3/min.

采用最高風速驗算：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《煤礦安全規程》，回采工作面最低風速為0.25 m/s，最高風速為4 m／s的要求驗算，滿足要求。取上述計算最大值，Qc=1682.2 m3／min=28.0 m3／s。兩個生產采煤工作面需風量Q=2×28.0=56.0m3／s。

1.2 綜掘工作面實際需要的風量

1.2.1 按瓦斯(CO2)涌出量計算

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

Qj＝100×1.79×1.3/1.5＝155.13m3/min.

1.2.2 按人數計算

式中：N為掘進工作面內同時工作的最多人數，30人；Qj=4×30=120 m3/min。取上述計算最大值，Qj=354m3/min=5.9m／s。

1.2.3 按局部通風機吸風量計算

式中：qF為掘進面局部通風額定風量，m3/min；I為掘進面同時運轉的局部通風機臺數，臺；K為為防止局部通風機吸循環風的風量備用系數，取1.3。

1.2.4 其它風量計算

根據以上兩種計算方法，取其最大者，確定礦井的總風量為108m3/s。

2 礦井風量分配

南陽坡礦井設計的通風方式為機械抽出式，根據礦井開拓設計方案，掘進工作面采用JBT—61型局部扇風機通風，電機功率14kW，額定風量250 m3/min。

根據掘進工作面風量，應按巷道斷面大小、送風距離、煤巖巷三個因素按所選局部通風機性能供風；井下根據半分配等風量分配原則，將礦井總風量進行分配：一個綜采工作面30 m3/s；一個綜掘工作面6 m3/s；變電所3m3/s。

3 負壓與等積孔的計算

井巷通風總阻力是選擇礦井主扇的重要因素之一。選擇主扇之前，必須首先計算井巷通風阻力。

通風阻力的計算，包括摩檫阻力和局部阻力兩個部分。根據上述兩個時期通風阻力最大的風路，計算出各區段井巷的摩擦阻力。

式中：hm為摩擦阻力，mmH2O；a為摩擦阻力系數，kg·s2/m4；L 為井巷長度，m；U 為井巷凈斷面周長，m；Q 為通過井巷的風量，m3/s；S3為井巷凈斷面積，m2。

將以上計算出來的各個數值填入表1和表2（表中的所列數值是當空氣為12kg/m3時數值表略）。

容易時期與困難時期的礦井總風阻力和總等積孔計算如下：

4 扇風機的選取

4.1 確定扇風機所需風量

式中：K為通風設備漏風系數，由于風井不做提升用，故K取1.05。

4.2 確定扇風機所需全壓

式中：Δh為通風設備阻力損失（包括風硐損失），取Δh=196 Pa；hz為自然風壓，因進、出風井井口標高基本相同，故hz=0。

4.3 網路阻力系數

4.4 網路特性曲線方程

將上述曲線置于BDK54-8-No24型風機性能曲線圖上，即得風機運行工況點，工況點參數如下：通風容易時期：Qsf=136m3/s，H1=1275Pa，η1=63%。通風困難時期：Qsf=136m3/s，H2=1979Pa，η2=74%。

4.5 預選電機

式中：K為備用系數，取1.2；ηc為傳動效率，直接傳動時，ηc=1。

通過計算可知，該礦選用兩臺BDK54-8-No24型軸流式扇風機，一臺工作，一臺備用。配用電機功率為220×2kW。

5 結束語

礦井通風系統的好壞，關系到煤礦企業的經濟效益，合理的通風系統直接決定著礦井抗災能力的大小。經對南陽坡礦井井下通風系統的設計，解決了井田面積大對于通風帶來的隱患，達到了實際工作情況的要求，設計方案技術上容易執行、經濟節約，可為今后煤礦巷道快速施工提供參考。

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

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

[3] 徐永圻.煤礦開采學[M].徐州：中國礦業大學出版社，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研究工作。