礦井通風(fēng)與瓦斯防治

劉建峰

摘 要：近幾年，我國的煤礦常發(fā)生瓦斯氣體爆炸事故，給煤礦井下的安全生產(chǎn)造成了一定的安全隱患。而礦井內(nèi)的通風(fēng)措施主要是將地面的空氣吸入到礦井內(nèi)，這樣增大了井下空氣中的氧氣，很大程度上稀釋了礦井內(nèi)的有害易燃?xì)怏w，從而有效的保障了井下工人的安全采掘工作。文章主要結(jié)合煤礦井下的通風(fēng)設(shè)計系統(tǒng)，以防治瓦斯氣體危害與礦井通風(fēng)做簡要的闡述。

關(guān)鍵詞：礦井通風(fēng) 瓦斯防治 安全生產(chǎn)

中圖分類號：TD52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0137-02

在煤礦礦井下進(jìn)行通風(fēng)措施主要是為了防治瓦斯爆炸、自然災(zāi)害、粉塵、熱害等。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在煤礦事故中瓦斯氣體引發(fā)的事故就占66.7%。眾所周知，瓦斯引發(fā)的事故危害大，且事故死亡率較高，對礦井產(chǎn)生的危害較其它事故大。瓦斯氣體是煤炭資源在初期形成過程中附屬產(chǎn)物，它主要是在厭氧菌的作用下將植物的有機(jī)質(zhì)與纖維素分解而形成的有害無味氣體，在煤炭中以游離狀態(tài)存在。當(dāng)在原煤采掘過程中，瓦斯氣體從巖層、煤層中散到井下的空氣中，若空氣中存在一定量的瓦斯氣體時遇明火將發(fā)生爆炸，引發(fā)嚴(yán)重的危害，因此，需要加強(qiáng)對礦井下的通風(fēng)系統(tǒng)，減少瓦斯氣體危害。

1 煤礦工程概述

煤礦工程坐落在河北省，每年的預(yù)計生產(chǎn)能力為120萬噸，有兩個先進(jìn)裝備的連續(xù)工作面；礦井每年的預(yù)計生產(chǎn)能力為500萬噸，裝備一個部分引進(jìn)設(shè)備的連續(xù)采煤機(jī)工作面與一個全部引進(jìn)設(shè)備的長壁工作面。

在2002年1月15日，礦井為了擴(kuò)大產(chǎn)煤量，進(jìn)行礦井的擴(kuò)建工程，在2002年的10月1日建成投入正式生產(chǎn)，在當(dāng)年的11月份產(chǎn)煤量達(dá)到設(shè)計產(chǎn)量。

隨著礦井內(nèi)年產(chǎn)煤量的增大，需要不斷加深煤層的采掘深度，這就造成井下的瓦斯氣體常出現(xiàn)超限的現(xiàn)象，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，礦井內(nèi)的采煤工作的8#煤，煤層中CH4氣體的相對涌出量約為0.39～5.24/1.59 m3/t，煤層中CO2氣體的相對涌出量為0.09～0.49/0.27 m3/t。而在13#煤中，煤層中CH4氣體的相對涌出量約為0.01～1.57/0.61 m3/t，煤層中CO2氣體的相對涌出量為0.27～0.71/0.65 m3/t。根據(jù)煤礦井下瓦斯氣體的相關(guān)規(guī)定可以得知，井內(nèi)的瓦斯氣體密度等級屬于低瓦斯礦井?？墒请S著煤礦內(nèi)產(chǎn)煤總量的增加，井內(nèi)的瓦斯氣體涌出量會相應(yīng)的增加，這樣礦井絕對瓦斯涌出量就可能會超過40 m3/min，礦井則有可能變成了高瓦斯礦井。

2 通風(fēng)設(shè)計及現(xiàn)狀

2.1 礦井通風(fēng)設(shè)計準(zhǔn)則

在礦井內(nèi)的通風(fēng)設(shè)計時需要遵守一定的設(shè)計原則：第一，選取合適的通風(fēng)方式。在通風(fēng)設(shè)計時，要完善各種通風(fēng)系統(tǒng)，簡化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并選用不同區(qū)域分別進(jìn)行獨(dú)立通風(fēng)設(shè)計，避免混亂通風(fēng)、串聯(lián)通風(fēng)，提高通風(fēng)能力；第二，合理調(diào)節(jié)、分配井下的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量，平衡井內(nèi)的風(fēng)流，提高井下的通風(fēng)效率；第三，合理分布井內(nèi)的通風(fēng)阻力，減小通風(fēng)阻力；第四，合理布置通風(fēng)設(shè)施，減少設(shè)施布置數(shù)量；第五，確保礦井內(nèi)的通風(fēng)機(jī)工作可靠、穩(wěn)定、高效；第六，井下的單臺通風(fēng)機(jī)抽風(fēng)特性應(yīng)該與井內(nèi)的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)阻特性相互一致。

2.2 通風(fēng)設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)行的煤礦井下通風(fēng)設(shè)計規(guī)范《煤礦設(shè)計規(guī)范》與《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)設(shè)計規(guī)定，在井下通風(fēng)設(shè)計的方案有分散與整體通風(fēng)兩種設(shè)計方案。然后分別對兩種通風(fēng)設(shè)計方案進(jìn)行全面的比較，最后選定采用分散計算法，在進(jìn)行井下聯(lián)合開采初步設(shè)計風(fēng)量計算時根據(jù)一個連采掘進(jìn)面、一個長壁面、兩個旺格維利采面，分別通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)值為1500 m3/min、3000 m3/min、2×2000 m3/min。同時考慮需要的稀釋膠輪車的1400 m3/min與聯(lián)通大巷配風(fēng)400 m3/min，再乘以礦井通風(fēng)系數(shù)1.35，最后計算出礦井的總風(fēng)量約為13905 m3/min。根據(jù)煤礦工作面相關(guān)的配風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，其已經(jīng)是較高通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，其配風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了陽泉礦區(qū)的工作面的通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)。由于礦井采用采煤機(jī)連續(xù)順槽掘進(jìn)，一般采掘凈斷面約為16 m2，因此不會造成井下出現(xiàn)超出標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)速。

在煤礦井下的通風(fēng)值約為7695 m3/min，在通風(fēng)量的計算過程中乘以礦井通風(fēng)系數(shù)1.35，此系數(shù)略大于相關(guān)規(guī)范中的通風(fēng)系數(shù)，其主要目的就是為了增加礦井內(nèi)的通風(fēng)量，提高礦井下的安全系數(shù)。

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計與瓦斯防治原則

在煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計方案選取時，首先要確保煤礦投入生產(chǎn)的時間快，提高井內(nèi)的總產(chǎn)煤量，且保障井下的安全生產(chǎn)，在通風(fēng)技術(shù)上可靠等指標(biāo)，還有以下原則：

第一，安全出口設(shè)置。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，尤其是處于地震多發(fā)區(qū)的礦井，要確保每個礦井至少設(shè)置有兩個在發(fā)生事故時，可以快速的通向地面的安全出口，且每一個出口之間需要保持大于30 m的距離。在新建或是改建煤礦工程匯總，若礦井選擇中央并列式通風(fēng)方案時，不僅需要按照正常設(shè)置的兩個出口外，還需在井田邊界設(shè)置一個安全出口。在井下從上一水平到下一水平最少設(shè)置兩個安全出口，且還要在每個采取設(shè)置兩個以上的安全出口，且井下每個采取的安全出口要與通向地面的安全出口相互連通，這樣不僅有利于通風(fēng)設(shè)置，且還可以起到井內(nèi)外空氣流通的作用，減少井下瓦斯氣體的濃度。

第二，在煤礦的進(jìn)風(fēng)井口處盡量減少塵土、污風(fēng)、污濁氣體、易燃?xì)怏w等危害氣體的進(jìn)入。有害氣體、煙塵的產(chǎn)生地點(diǎn)的位置應(yīng)距離進(jìn)風(fēng)井口大于500 m；為避免在冬季進(jìn)風(fēng)井筒出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，需要在井筒上裝設(shè)暖風(fēng)設(shè)備，減少結(jié)冰影響進(jìn)風(fēng)量；礦井的總回風(fēng)道不可以作為主要人行道；煤礦地面的回風(fēng)與流通風(fēng)機(jī)發(fā)出的噪音要有一定的限制，避免出現(xiàn)噪音擾民的問題發(fā)生；在煤礦的進(jìn)風(fēng)井與出風(fēng)井設(shè)置地點(diǎn)的選取時，適宜選擇在地層較穩(wěn)定的地層中，且施工工序簡單、施工期較短、占用的煤層較少。

第三，一般箕斗井不可以作為出風(fēng)井、進(jìn)風(fēng)井。如果在礦井沒裝設(shè)有較好的密封措施，且有不大于15%的漏風(fēng)率，還有運(yùn)行較穩(wěn)定的降塵裝置，這時箕斗井可以作為出風(fēng)井，增加井下的出風(fēng)量；如果井筒中風(fēng)速小于6 m/s，且裝設(shè)運(yùn)行穩(wěn)定可靠的降塵裝置，可以確保井下的粉塵濃度滿足工業(yè)衛(wèi)生的相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，這是箕斗井可以作為進(jìn)風(fēng)井，增加井內(nèi)的通風(fēng)量。

第四，礦井都需要裝設(shè)機(jī)械通風(fēng)裝置，分區(qū)通風(fēng)機(jī)與主要通風(fēng)機(jī)均需要設(shè)置在煤礦的表面。當(dāng)有特殊要求時，經(jīng)井下通風(fēng)量與瓦斯?jié)舛确弦?guī)范要求時，可以考慮裝在井下。

第五，不可以將不同通風(fēng)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)合并為一個，如果存在幾個出風(fēng)井，從自采區(qū)流到相應(yīng)出風(fēng)井的風(fēng)流，則各自需要設(shè)置獨(dú)立的出風(fēng)口，不得合并。

由于煤礦井下屬于低瓦斯井，則在設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)時，需要嚴(yán)格遵守上面的幾條相關(guān)準(zhǔn)則，提高井下采掘生產(chǎn)的安全系數(shù)，減少瓦斯事故發(fā)生，促進(jìn)煤礦行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

綜上所述，在煤礦井下的采掘過程中，常涌出較多的瓦斯氣體，由于瓦斯引發(fā)的事故危害大，一旦發(fā)生事故，死亡率較高，對礦井產(chǎn)生的危害較其它事故大。給煤礦井下的安全生產(chǎn)造成了一定的影響。而在礦井內(nèi)設(shè)置通風(fēng)設(shè)施可以將地面的空氣吸入到礦井內(nèi)，這樣增大了井下空氣中的氧氣，很大程度上稀釋了礦井內(nèi)的有害易燃?xì)怏w，從而有效的保障了井下工人的安全采掘工作。因此，需要加強(qiáng)對礦井下的通風(fēng)系統(tǒng)，減少瓦斯氣體危害。

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