劉莊煤礦西四塊段新建回風井必要性初步探討

摘要：劉莊煤礦西四塊段位于井田西部邊緣，通風距離長，是否有必要新建回風井一直是困擾礦井生產的難題。文章計算了西四塊段困難時期的通風阻力，從通風角度對新建西四回風井的必要性進行了初步探討。

關鍵詞：劉莊煤礦；西四塊段；回風井；礦井通風；風量計算；通風阻力 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD212 文章編號：1009-2374（2015）12-0157-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.078

1 概況

劉莊煤礦位于安徽阜陽市潁上縣境內，井田面積82km2，煤炭儲量15.6億噸，可采儲量6.79億t，設計開采能力800萬t/a，服務年限71a。2012年核定生產能力1140萬t/a。

西四塊段位于劉莊井田西部，東臨西三塊段，西與西五塊段相接。南北傾向長2900m，東西走向長2740m，面積約8.08km2，地質儲量15533.2萬噸。

2 礦井通風現狀

劉莊煤礦西區采用中央并列抽出式通風，西區回風井安裝兩臺ANN-2884/1400N型軸流式風機作為永久主扇，一臺使用，一臺備用，電機功率2000kW，轉速1000r/min，風機風葉角度42.7°。礦井負壓2850Pa，總進風量14370m3/min，總回風量20304m3/min。

3 西四塊段通風系統

西四塊段通風路線為：新鮮風流由西區進風井進入井下→一號、二號軌道石門→西三采區軌道、膠帶二大巷→西四塊段分煤層軌道、膠帶大巷→各用風地點→西四分煤層回風大巷→西三13-1煤煤層回風大巷→一號、二號回風石門→西區回風井→地面。

根據劉莊煤礦生產及安全中長期規劃接替安排，2022年8月西四塊段首采面投入生產。現按照西四塊段后期1805采區180513工作面回采，180507工作面準備來進行計算通風阻力，以校核西區回風井通風能力。

4 風量計算

4.1 采煤工作面

1805采區采面均為綜采工作面，采用傾斜長壁綜合機械化采煤，所需風量按瓦斯涌出量、工作面溫度和同時工作的最多人數分別計算，取其中最大值，用風速進行驗算。

按瓦斯涌出量計算：Q采=125q采Kc（1-C）=125×18.96×1.6×0.5=1896m3/min

按氣象條件計算：Q采i=60×70%×V采i×S采i×·

K高·K長=60×70%×1.8×15×1.2×1.2=1633m3/min

按工作面人數配風：Q采=4×Nc=320m3/min

根據風速驗算：供風量應滿足15×Sc≤Q采≤240×Sc，180513工作面風量取1896m3/min，風速滿足要求。

4.2 掘進工作面

按瓦斯涌出量計算：Q掘=125q掘Kd=125×1.02×1.8=229.5m3/min

按工作人數計算：Q掘=4N=4×30=120m3/min

按炸藥使用量計算：Q掘=25A掘=25×15=325m3/min

按局扇吸風量計算：Q掘=Qf×I×Kf

順槽掘進工作面根據礦上實際選擇1臺2×30kW對旋局扇，吸風量為500m3/min。

Q=500×1×1.2=600m3/min

高抽巷掘進面實際選擇1臺2×18.5kW對旋局扇，吸風量為400m3/min。

Q=400×1×1.2=480m3/min

由上述計算可知，以局扇吸風量結果最大。

經驗算，掘進工作面的需風量的取值能滿足規定風速的要求。

4.3 硐室需風量

采區變電所：取240m3/min

單軌吊交換站：取180m3/min

爆破材料庫：取240m3/min

4.4 其他巷道需風量

膠帶大巷尾部聯巷：Q=60×0.25×20.72=310.8m3/min

4.5 采區總需風量

Q采區=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐）×1.2=（1670+2×600+480+240+240+180+310.8）×1.2=5456.2m3/min

=90.94m3/s

采區總需風量取91m3/s。

5 通風阻力計算

5.1 巷道通風阻力計算

井巷通風摩擦阻力h摩=αPLQ2/S3=2566.03Pa。

5.2 自然風壓

夏季地面大氣壓為98627Pa，以最不利的夏季計算自然風壓。夏季進風井筒平均空氣溫度為30℃，回風井筒平均空氣溫度取27.5℃。

夏季自然風壓：Hn=Hρ1g-Hρ2g

進風流平均密度：ρ1=0.003484（P÷T）=0.003484×（98627÷303）=1.134kg/m3

回風流平均密度：ρ2=0.003484（P÷T）=0.003484×（98627÷300.5）=1.143kg/m3

Hn=Hρ1g-Hρ2g=774×1.134×9.8-774×1.143×9.8=-68.27Pa

5.3 礦井通風阻力

h總=h+h局+h硐-Hn

式中：

h總——礦井總通風阻力

h——各段巷道總通風阻力

h局——局部通風阻力，包括變斷面、轉彎等處阻力，按井巷摩擦阻力的15%計算

h硐——礦井風硐阻力，取200Pa

Hn——自然風壓

h總=2566.03+2566.03×15%+200+68.27=3219.21Pa

6 通風能力校核

由風機運行工況點可知，西四塊段投產后期，現有風機應可能滿足采區正常生產需要，暫不需更換。

7 結語

西四塊段后期通風阻力稍大，經計算約為3219.21Pa，但不超過3920Pa，考慮到該時期礦井總進風量較大、表土層較厚不利于井筒施工、工廣壓煤等因素，建議西四塊段暫不需新建風井，但礦井應加強通風管理及適當采取降阻措施。

參考文獻

[1] 國家安全生產監督管理總局.煤礦安全規程[M].北京：煤炭工業出版社，2011.

[2] 張榮立，何國緯，李鐸.采礦工程設計手冊[M].北京：煤炭工業出版社.

[3] 張國樞.通風安全學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2007.

作者簡介：王清權（1987-），男，湖北黃岡人，國投新集安徽設計研究院有限公司助理工程師，研究方向：通風

安全。

（責任編輯：陳 倩）