西銘煤礦48502A掘進(jìn)工作面通風(fēng)計(jì)算及通風(fēng)路徑設(shè)計(jì)

朱 毅

(山西焦煤西山煤電集團(tuán)股份有限公司西銘煤礦， 山西 太原 030000)

1 前言

井下通風(fēng)是保證煤礦安全生產(chǎn)的首要任務(wù)，合理、經(jīng)濟(jì)的巷道通風(fēng)系統(tǒng)維持著整個(gè)地下礦山系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要根據(jù)煤礦的自身特點(diǎn)，既要滿足工作面的通風(fēng)量需要、符合瓦斯?jié)舛鹊纫螅忠骖櫟V山通風(fēng)成本和整體經(jīng)濟(jì)效益。礦山通風(fēng)體系中風(fēng)量、風(fēng)速和風(fēng)量路徑是通風(fēng)設(shè)計(jì)的三大重點(diǎn)問題，本文針對(duì)西銘煤礦48502A掘進(jìn)工作面的工程情況，計(jì)算工作面需風(fēng)量，對(duì)風(fēng)速進(jìn)行校驗(yàn)，為工作面的風(fēng)流路徑設(shè)計(jì)、通風(fēng)機(jī)選型提供科學(xué)支撐。

西山煤電股份有限公司西銘礦48502A掘進(jìn)工作面位于冀家溝進(jìn)風(fēng)井以東，磺廠進(jìn)回風(fēng)井以西。64- 7號(hào)鉆孔位于工作面以東60m處；工作面深度249～288m，平均269m，工作面走向長592m，傾斜長度為140m。

2 掘進(jìn)工作面風(fēng)量計(jì)算及局部通風(fēng)機(jī)選擇

西銘煤礦48502A掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為1.9m3/min，工作面溫度為8～9℃。

2.1 掘進(jìn)工作面風(fēng)量計(jì)算

1)按瓦斯涌出量計(jì)算

Q掘=125×q×K

(1)

式中：q——回風(fēng)流中最大絕對(duì)瓦斯涌出量，取1.9m3/min；

K——風(fēng)量系數(shù)，取1.7。

工作面風(fēng)量為

125×1.9×1.7 =404m3/min。

2)按二氧化碳涌出量

Q掘=100×q×K

(2)

式中：q——二氧化碳絕對(duì)涌出量，取0.4m3/min；

K——掘進(jìn)工作面二氧化碳涌出不均衡的備用風(fēng)量系數(shù)，取1.2。

工作面風(fēng)量為

100×0.4×1.2=48m3/min。

3)按工作面爆破最大炸藥量計(jì)算

Q掘>25A=25×12=300m3/min

(3)

式中：A——掘進(jìn)工作面一次爆破所用的最大炸藥量，取12kg(Ⅲ級(jí)乳化炸藥)。

工作面風(fēng)量為25×12=300m3/min。

4)按同時(shí)作業(yè)人數(shù)計(jì)算

Q掘>4N

(4)

式中：N取40人。

工作面風(fēng)量為4×40=160m3/min。

分別以瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、爆破最大炸藥量以及同時(shí)作業(yè)人數(shù)為依據(jù)，對(duì)井下風(fēng)量進(jìn)行了計(jì)算，掘進(jìn)工作面實(shí)際需風(fēng)量最大值為404m3/min，即可滿足井下主巷道通風(fēng)需求，有效控制有害氣體空氣含有量，保證井下作業(yè)人員工作安全。

2.2 局部通風(fēng)機(jī)選擇

1)局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量計(jì)算

根據(jù)掘進(jìn)工作面實(shí)際需風(fēng)量

Q扇=Q掘/(1-L掘/100×∩)

(5)

式中：Q扇——局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量，m3/min；

Q掘——掘進(jìn)工作面實(shí)際需風(fēng)量，404m3/min；

∩——漏風(fēng)率，1.5%；

L掘——掘進(jìn)工作面長度，960m。

局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量為

404/(1-960/100×1.5%)=472m3/min

2)按局部通風(fēng)機(jī)最大額定吸風(fēng)量計(jì)算

Q=(Q掘-60×0.25S最大)/I

(6)

式中：Q——局部通風(fēng)機(jī)最大額定吸風(fēng)量；

S最大——巷道斷面面積，15.48m2;

I——掘進(jìn)工作面同時(shí)通風(fēng)的局部通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)。

Q=171.8m3/min

工作面未能形成風(fēng)流回路，需通過局部通風(fēng)機(jī)加強(qiáng)通風(fēng)，降低工作面瓦斯、二氧化碳濃度，局部通風(fēng)機(jī)的實(shí)際需風(fēng)量可以通過掘進(jìn)工作面實(shí)際需風(fēng)量最大值確定。根據(jù)局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量和局部通風(fēng)機(jī)最大額定吸風(fēng)量對(duì)局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行選型，確定選取2×30kW局部通風(fēng)機(jī)。

3 風(fēng)速驗(yàn)算

相同風(fēng)量，斷面面積越小，單位時(shí)間內(nèi)通過的風(fēng)量越大即風(fēng)速越大。井下巷道斷面尺寸不同，西銘煤礦井下巷道最小斷面面積為15.48m2，最大斷面面積為26.28m2。巷道風(fēng)速需低于最高風(fēng)速，保證粉塵等物質(zhì)不會(huì)對(duì)空氣造成二次污染，同時(shí)要大于最低要求風(fēng)速，確保每個(gè)工作面都有新鮮風(fēng)流，保證工作人員生命安全，因此要滿足以下條件

1)最小風(fēng)速

Q掘≥60×0.25S掘=60×0.25×26.28=394m3/min。

2)最大風(fēng)速

Q掘≤60×4S掘=60×4×15.48=3 715m3/min。

通過驗(yàn)算可得最小風(fēng)速為394m3/min，井下掘進(jìn)工作面風(fēng)量404m3/min>394m3/min，滿足風(fēng)速要求；最大風(fēng)速為3 715m3/min，局部通風(fēng)機(jī)最大額定吸風(fēng)量832m3/min<3 715m3/min，滿足風(fēng)速要求。

4 風(fēng)流路徑

1)新鮮風(fēng)流

北五上下水平聯(lián)絡(luò)巷→北五右翼軌道巷→局部通風(fēng)機(jī)→48502A工作面。

北五上下水平聯(lián)絡(luò)巷→北五右翼軌道巷→48502A軌道巷→工作面。

2)污風(fēng)風(fēng)流

48502A工作面→48502A軌道巷→北五右翼回風(fēng)巷→南四西翼補(bǔ)回風(fēng)巷。

風(fēng)流路徑如圖1所示。

圖1 工作面通風(fēng)及監(jiān)測、監(jiān)控布置圖

5 結(jié)論

西銘煤礦48502A掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為1.9m3/min，巷道通風(fēng)對(duì)掘進(jìn)工作面生產(chǎn)安全至關(guān)重要，分別以瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、工作面爆破最大炸藥量和同時(shí)作業(yè)人數(shù)為變量確定了工作面所需風(fēng)量為404m3/min。設(shè)計(jì)兩條供風(fēng)路徑和一條回風(fēng)路徑，確保掘進(jìn)工作面安全運(yùn)行。