煤倉施工過程中通風方法的選擇與應用

孫啟建

(山西焦煤霍州煤電集團汾河焦煤股份有限公司三交河礦，山西 洪洞 031600)

1 概況

三交河煤礦施工一采區10#煤煤倉采用反井鉆機施工反井鉆孔，然后正井擴刷、反井鉆孔的方式進行施工。在煤倉上口的皮帶機頭硐室內的反井鉆機平臺上安裝好反井鉆機，然后以煤倉中心線為準用反井鉆機的鉆頭(Φ240 mm牙輪無芯鉆頭)垂直硐室底板進行開口鉆進，從上至下先施工一個導孔與主斜井強力皮帶巷鉆通反井導孔鉆通后，在煤倉下部的轉載皮帶巷內更換大鉆頭(Φ1 400 mm反井牙輪無芯鉆頭)，然后以反井導孔為基準開始提鉆反向擴孔鉆進與一采區10#煤煤倉皮帶機頭硐室擴通，作為煤倉爆破掘進時的排水、排矸、通風的通道[1]。煤倉施工高度為51 m，提鉆反向擴孔后鉆孔斷面約為1.5 m2，煤倉設計最大凈斷面為50.24 m2，煤倉上部具有獨立通風系統，如圖1所示。

圖1 通風系統示意圖

2 煤倉需風量計算

1) 按瓦斯涌出量計算：

Q掘=125q掘K掘通

(1)

式中：q掘為工作面回風流中最大絕對瓦斯涌出量，取0.15 m3/min；K掘通為工作面瓦斯涌出不均衡通風系數，正常生產條件下，連續觀測1個月，日最大絕對瓦斯涌出量與月平均絕對瓦斯涌出量的比值，取1.8；125為按工作面回風流中的瓦斯濃度不應超過0.8%的換算系數。

算得：Q掘=0.15×1.8×125=33.75 m3/min。

2) 按二氧化碳涌出量計算：

Q掘=100qCO2KCO2

(2)

式中，qCO2為工作面回風流中最大絕對二氧化碳涌出量，取0.2 m3/min；KCO2為工作面二氧化碳涌出不均衡通風系數，正常生產條件下，連續觀測1個月，日最大絕對二氧化碳涌出量與月平均絕對二氧化碳涌出量的比值，取1.7；100為按工作面回風流中的二氧化碳濃度不應超過1.0%的換算系數。

算得：Q掘=0.2×1.7×100=34 m3/min。

3) 按工作面同時作業人數計算需要風量：

Q掘≥4N

(3)

式中：N為同時工作最多人數，取30人；每人供風≥4 m3/min。

算得：Q掘=4×30=120 m3/min。

4) 按炸藥量計算：

二級煤礦許用炸藥

Q≥10A

(4)

式中：A為工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg，此處取42 kg。

算得：Q≥10A≥10×42=420 m3/min

按上述(1)-(4)條件計算，取420 m3/min為工作面的實際需風量。

5) 按最低風速計算：

Q掘≥60×0.15S掘

(5)

Q掘≥60×0.15×50.24=452.16 m3/min

式中，S掘為掘進工作面巷道的凈斷面積，在此取50.24 m3/min。

按上述(1)-(5)條件計算，取452.16 m3/min為工作面的實際需風量[2]。

3 通風方法的選擇

根據井下煤倉施工特點可以選擇總風壓通風和局部通風機通風兩種通風方法。

3.1 總風壓通風方法

總風壓通風方法是利用提鉆反向擴孔后孔道作為進風立眼，施工過程中煤倉上部孔道上安設具有調風板的篦子，由測風員對篦子上調風板進行調節保證工作面風量滿足要求，施工過程中嚴禁全部打開調風板出渣。

3.1.1 總風壓通風方法優缺點

總風壓通風方法是使用擴孔后孔道作為通風立眼，減少煤倉內設施數量，增大施工空間，便于施工人員進行操作；但通風立眼需兼做排水、排矸通道，易造成孔道內風量變化，在煤倉上部孔道安設調風板的篦子，爆破后崩落巖石易覆蓋篦子影響風量，對煤倉爆破后對破碎巖石粒度大小要求高，出渣時，增加人工破碎巖石工序；使用篦子無法全部覆蓋保護，人員施工時必須避開孔口，增加了安全隱患。

3.2 局部通風機通風方法

采用局部通風機壓入式通風方式進行供風，需根據煤倉實際需風量，按照風筒百米漏風率實測值計算局部通風機實際吸風量。

Q吸=Q掘/ [1-(L掘/100)·n]

(6)

式中：Q吸為局部通風機實際吸風量，m3/min；Q掘為掘進工作面實際需風量，m3/min；n為風筒百米漏風率，%，在此取1.5%；L掘為掘進工作面最大供風長度，m，取132.56 m。

算得：Q吸=452.16÷(1-132.56×1.5%÷ 100)=461.33 m3/min。

局扇實際吸入風量取461.33 m3/min。

我礦目前使用的局扇均為2×30 kW高效對旋局扇，雙級供風時最大吸風量500 m3/min；可滿足供風需求。

3.2.1 局部通風機通風方法優缺點

采用局部通風機壓入式通風方式進行供風，擴孔后孔道作為專用排水、排矸通道，孔口處可做穩定全覆蓋，施工過程中工作面風量穩定，對爆破后破碎巖石粒度大小要求低，減少人工破碎巖石工序，出渣時，可使用絞車將孔口覆蓋物升起便于出渣，同時壓入式通風方式保證了出渣時通風系統穩定；但使用該方法，需在倉體內增加一趟風筒，減少了煤倉內施工空間，給施工人員操作帶來不便，同時爆破作業過程中對風筒保護難度大，造成風筒經常損壞，限于煤倉由上向下擴刷方式，風筒吊掛延伸困難。

4 結論

通過分析比較，采用總風壓通風方法雖然增加了煤倉作業空間但通風口風量易受到爆破、出渣影響，并增加人員作業過程中安全隱患；而使用局部通風機壓入式通風方式雖然減少了煤倉作業空間，但保證了施工過程中煤倉內風量穩定，利于爆破后炮煙等有毒有害氣體的快速吹散，大大提高了作業過程的安全性。在重安全高效益的原則下易首選局部通風機壓入式通風方式，并通過井下現場使用驗證了采用該供風方法煤倉通風系統穩定。