趙鵬偉

(山西省長(zhǎng)治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司， 山西 長(zhǎng)治 047100)

1 前言

山西省長(zhǎng)治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司(簡(jiǎn)稱“經(jīng)坊煤業(yè)”)八采區(qū)主采煤層為3號(hào)煤層，設(shè)計(jì)能力1.80Mt/a。3號(hào)煤層厚度3.27～7.95m，平均5.8m；煤層傾角為1°～9°。正常生產(chǎn)時(shí)八采區(qū)布置有1個(gè)綜放工作面、1個(gè)備用工作面、2個(gè)綜掘工作面。綜放工作面長(zhǎng)度200m，走向長(zhǎng)度約為1500m。工作面采高平均2.8m，采放比為1∶1.07。

經(jīng)坊煤業(yè)礦井相對(duì)瓦斯涌出量為3.31m3/t，相對(duì)二氧化碳涌出量為1.96m3/t，絕對(duì)瓦斯涌出量為17.73m3/min，絕對(duì)二氧化碳涌出量為10.54m3/min，為高瓦斯礦井。礦井八采區(qū)綜放工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為5.34m3/min(其中風(fēng)排瓦斯量為2.95m3/min)，綜掘工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為0.43m3/min。

礦井采掘工作面均為獨(dú)立通風(fēng)，其風(fēng)流直接進(jìn)入采區(qū)回風(fēng)巷，掘進(jìn)工作面采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)。礦井總風(fēng)量為240m3/s，主斜井進(jìn)風(fēng)量為23m3/s，副斜井進(jìn)風(fēng)量為73m3/s，進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)風(fēng)量為144m3/s，八采區(qū)進(jìn)風(fēng)量為98m3/s。

2 八采區(qū)實(shí)際總需風(fēng)量

根據(jù)現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，總需風(fēng)量分別按井下八采區(qū)同時(shí)工作的最多人數(shù)和按八采區(qū)各點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量總和的最大值選取。

2.1 按采區(qū)同時(shí)工作的最多人員數(shù)計(jì)算風(fēng)量

按井下八采區(qū)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算需風(fēng)量為[1]

Q=4×N×K

(1)

式中：Q——八采區(qū)總需風(fēng)量，m3/min；

4——每人每分鐘供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，m3/(min·人)；

N——井下八采區(qū)同時(shí)工作的最多人數(shù)，人；

K——礦井通風(fēng)系數(shù)，取1.15。

因此，按井下八采區(qū)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算，八采區(qū)總需風(fēng)量為4×140×1.15=644m3/min=10.8m3/s。

2.2 八采區(qū)各點(diǎn)實(shí)際總需風(fēng)量

八采區(qū)各點(diǎn)實(shí)際總需風(fēng)量為

(2)

式中：∑Q采——綜放工作面需風(fēng)量之和，m3/min；

∑Q掘——掘進(jìn)工作面需風(fēng)量之和，m3/min；

∑Q硐——獨(dú)立通風(fēng)硐室需風(fēng)量之和，m3/min；

∑Q其他——除了采煤、掘進(jìn)和硐室外其他井巷需風(fēng)量之和，按前3項(xiàng)總和的5%考慮，m3/min；

K——礦井的通風(fēng)系數(shù)，取1.15。

1.八采區(qū)綜放工作面需風(fēng)量計(jì)算

1)需風(fēng)量計(jì)算

①按瓦斯涌出量計(jì)算為

∑Q采=100×q采×Kc

(3)

式中：∑Q采——按瓦斯涌出量計(jì)算八采區(qū)綜放工作面需風(fēng)量，m3/s；

q采——絕對(duì)瓦斯(或二氧化碳)涌出量，根據(jù)礦井類似工作面實(shí)測(cè)風(fēng)排瓦斯量為2.95m3/min，考慮八采區(qū)煤層埋深較深，取8.0m3/min；

Kc——瓦斯涌出不均勻系數(shù)，取Kc=1.5。

則∑Q采=100×8×1.5=1 200m3/min=20m3/s。

②按二氧化碳涌出量計(jì)算為

∑Q采=67×q采×Kc

(4)

式中：∑Q采——按二氧化碳涌出量計(jì)算八采區(qū)綜放工作面需風(fēng)量，m3/s；

q采——絕對(duì)二氧化碳涌出量，按2.6m3/min計(jì)算；

Kc——瓦斯涌出不均勻系數(shù)，取Kc=1.5。

則∑Q采=67×2.6×1.5=261.3m3/min=4.4m3/s。

③按氣象條件計(jì)算為[2]

∑Q采=60×70%×v×S×k采×k長(zhǎng)

(5)

式中：∑Q采——八采區(qū)綜放工作面需風(fēng)量，m3/s；

v——八采區(qū)綜放工作面風(fēng)速，取1.5m/s；

S——八采區(qū)綜放工作面平均有效斷面面積，取14.633m2；

k采——八采區(qū)綜放工作面采高調(diào)整系數(shù)，取1.2；

k長(zhǎng)——八采區(qū)綜放工作面長(zhǎng)度調(diào)整系數(shù)，取1.4；

70%——有效通風(fēng)斷面系數(shù)；

60——單位換算產(chǎn)生的系數(shù)。

則∑Q采=60×70%×1.5×14.633×1.2×1.4=1 549m3/min=25.82m3/s。

綜上所述，八采區(qū)綜放工作面實(shí)際需風(fēng)量取以上3種方法的最大值，同時(shí)備用工作面實(shí)際需風(fēng)量不得低于采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量的50%，因此八采區(qū)備用工作面需風(fēng)量為Q備=25.82×50%=12.91m3/s。

綜上，八采區(qū)綜放工作面需風(fēng)量之和∑Q采=25.82+12.91=38.73m3/s。

2)工作面風(fēng)速驗(yàn)算

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，該綜放工作面風(fēng)速應(yīng)滿足0.25S大≤∑Q采≤4S小

(6)

式中：S大——采煤工作面最大控頂有效斷面面積，取11.03m2；

S小——采煤工作面最小控頂有效斷面面積，取10.46m2。

0.25×11.03=2.78m3/s≤∑Q采=38.73m3/s≤4×10.46=41.84m3/s

則綜放工作面實(shí)際需風(fēng)量符合《煤礦安全規(guī)程》中工作面風(fēng)速要求。

2.八采區(qū)掘進(jìn)工作面需要風(fēng)量

1)掘進(jìn)工作面需風(fēng)量

① 按掘進(jìn)工作面的最多人數(shù)計(jì)算為[3]

∑Q掘=4×N

(7)

式中：∑Q掘——綜掘工作面需風(fēng)量，m3/s；

N——掘進(jìn)工作面同時(shí)工作最多人數(shù)，取20人。

則∑Q掘=4×20=80m3/min=1.3m3/s。

②按局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計(jì)算為

綜掘工作面選用FBDNo6/2×22kW型局部通風(fēng)機(jī)，其額定風(fēng)量范圍380～540m3/min，則綜掘工作面需要風(fēng)量為

∑Q掘=Q扇×Ii+15S

(8)

式中：∑Q掘——綜掘掘進(jìn)工作面實(shí)際需要的風(fēng)量，m3/min；

Q扇——局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸入風(fēng)量，實(shí)際吸風(fēng)量最大為540m3/min；

Ii——掘進(jìn)工作面同時(shí)通風(fēng)的局部通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)，1臺(tái)；

S——掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)安裝地點(diǎn)到回風(fēng)口巷道最大斷面，12m2。

則∑Q掘=540×1+15×12=720 m3/min=12 m3/s。

2)按風(fēng)速驗(yàn)算

取上述結(jié)果的最大值12m3/s作為掘進(jìn)工作面需要風(fēng)量。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，綜掘工作面需風(fēng)量為

0.25×S掘≤∑Q掘≤4×S掘

(9)

式中：S掘——掘進(jìn)工作面巷道過(guò)風(fēng)斷面面積，平均取15m2。

3.75m3/s≤∑Q掘=12m3/s≤60m3/s

則綜掘工作面風(fēng)量配風(fēng)12m3/s，符合《煤礦安全規(guī)程》的要求。

八采區(qū)正常生產(chǎn)時(shí)，布置2個(gè)綜掘工作面，故八采區(qū)綜掘工作面需要風(fēng)量為∑Q掘=12+12=24m3/s。

3.井下獨(dú)立通風(fēng)硐室實(shí)際需要風(fēng)量計(jì)算

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的要求，八采區(qū)采區(qū)變電所其回風(fēng)必須直接進(jìn)入采區(qū)回風(fēng)或總回風(fēng)流系統(tǒng)。

結(jié)合本礦實(shí)際，采區(qū)變電所配風(fēng)2.0m3/s計(jì)算。

則∑Q硐=2.0m3/s

4.其他配風(fēng)量按以上各項(xiàng)配風(fēng)總量的5%計(jì)算

∑Q其他=(38.73+24+2)×5%=3.3m3/s

因此，八采區(qū)總需要風(fēng)量為

Q礦=(38.73+24+2+3.3)×1.15=78.23m3/s。

綜合以上兩種方法，取最大值，八采區(qū)實(shí)際需風(fēng)量為78.23m/s。

3 總結(jié)

依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，采用兩種方法對(duì)八采區(qū)總需風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算研究，八采區(qū)總需風(fēng)量約為78.23m/s。同時(shí)在生產(chǎn)中要加強(qiáng)通風(fēng)設(shè)施的施工質(zhì)量、停采線處及時(shí)密閉，在進(jìn)、回風(fēng)巷道之間加設(shè)兩道雙向風(fēng)門(mén)，從而降低采區(qū)的漏風(fēng)，保證采區(qū)的需風(fēng)量。