王村煤業(yè)公司掘進(jìn)巷道全風(fēng)壓通風(fēng)技術(shù)的研究與應(yīng)用

孟佑輝

摘 要：文章全面介紹了王村煤業(yè)公司掘進(jìn)巷道全風(fēng)壓通風(fēng)技術(shù)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，該技術(shù)節(jié)約了人力和物力，降低了企業(yè)成本，為企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：王村煤業(yè)公司；掘進(jìn)巷道；全風(fēng)壓通風(fēng)技術(shù)

1 全風(fēng)壓通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用背景

2013年1月初，王村煤業(yè)公司東盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷開始掘進(jìn)，工作面使用FBD№6.3/2×30kw對(duì)旋風(fēng)機(jī)、φ1000mm膠質(zhì)風(fēng)筒供風(fēng)，截止到2013年1月底，共掘進(jìn)35米。由于銜接問(wèn)題，巷道停止了掘進(jìn)。此時(shí)如果進(jìn)行工作面封閉，則需要消耗大量的人力、財(cái)力，以后再進(jìn)行盤區(qū)延伸時(shí)還需要進(jìn)行啟封，耽誤接續(xù)時(shí)間；如果將風(fēng)機(jī)一直開啟，則需要派一名專職瓦斯員負(fù)責(zé)檢查，同時(shí)還需要耗費(fèi)大量的電力，造成資源的浪費(fèi)。為消除盲巷存在產(chǎn)生的隱患，同時(shí)減少機(jī)電設(shè)備的管理數(shù)量，解放生產(chǎn)力，王村煤業(yè)公司通風(fēng)區(qū)經(jīng)過(guò)科學(xué)的理論分析和實(shí)踐，采用了巷道全風(fēng)壓通風(fēng)，完美的解決了該問(wèn)題。

2 全風(fēng)壓通風(fēng)技術(shù)的內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 掘進(jìn)工作面概況

東盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面位于東盤區(qū)最遠(yuǎn)處，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1312m，工作面凈斷面為5×3.2m，工作面使用FBD№6.3/2×30kw對(duì)旋風(fēng)機(jī)、φ1000mm膠質(zhì)風(fēng)筒供風(fēng)，由于掘進(jìn)距離較短，現(xiàn)開風(fēng)機(jī)一級(jí)。其進(jìn)風(fēng)側(cè)位于東盤區(qū)輔運(yùn)巷正巷，回風(fēng)側(cè)位于東盤區(qū)回風(fēng)巷側(cè)，進(jìn)回風(fēng)側(cè)的靜壓差為300pa，局部通風(fēng)示意圖如圖1所示。進(jìn)回風(fēng)之間壓差較大，具備實(shí)施全風(fēng)壓通風(fēng)的有利條件。

圖1 東盤區(qū)輔運(yùn)巷掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)示意圖

2.2 全風(fēng)壓導(dǎo)風(fēng)設(shè)施的選擇

全風(fēng)壓通風(fēng)導(dǎo)風(fēng)設(shè)施有很多，根據(jù)實(shí)際條件，選擇風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)。風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)易于施工，導(dǎo)風(fēng)距離長(zhǎng)，風(fēng)筒還能重復(fù)利用，經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，對(duì)生產(chǎn)影響小。

2.3 掘進(jìn)工作面需風(fēng)量的計(jì)算

（1）按照瓦斯涌出量計(jì)算

Q掘=125×q掘CH■×k掘CH■

Q掘=125×0.88×2.5

Q掘=275

式中：Q掘-掘進(jìn)工作面風(fēng)筒末端的實(shí)際需要出風(fēng)量，m3/min；q掘CH4-掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中平均絕對(duì)瓦斯涌出量0.88m3/min；k掘CH■-掘進(jìn)工作面瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，2.5；125-按掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中瓦斯的濃度不應(yīng)超過(guò)0.8%的換算系數(shù)。

（2）按照二氧化碳涌出量計(jì)算

Q掘=67×q掘CO■×k掘CO■

Q掘=67×0.63×2.5

Q掘=106

式中：q掘CO■-掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中平均絕對(duì)二氧化碳涌出量， 0.63m3/min；k掘CO■-掘進(jìn)工作面二氧化碳涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，2.5；67-按掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中二氧化碳的濃度不應(yīng)超過(guò)1.5%的換算系數(shù)。

（3）按炸藥量計(jì)算

由于是停止掘進(jìn)，故不存在炸藥使用量Q掘=0。

（4）按工作人員數(shù)量計(jì)算

Q掘≥4N掘

Q掘≥8

式中：N掘-掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，人。由于只委派一瓦斯員與安監(jiān)員，故取值2。

（5）按巷道允許的風(fēng)速計(jì)算

有瓦斯涌出的巖巷，半煤巖巷和煤巷

Q掘≥60×0.25S掘 Q掘≥60×0.25×16 Q掘≥240

Q掘≤60×4S掘 Q掘≤60×4×16 Q掘≤3840

式中：S掘-掘進(jìn)工作面巷道的凈斷面積，m2；取值16m2；0.25-有瓦斯涌出的巖巷、半煤巖巷和煤巷允許的最低風(fēng)速，m/s；按上述條件計(jì)算得出，掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量Q掘?yàn)?75m3/min。

2.4 全風(fēng)壓通風(fēng)技術(shù)風(fēng)筒選型

（1）風(fēng)筒總風(fēng)阻計(jì)算如下

RP=6.5α×L/d5+（n×ζj0+∑ζbei+ζin）×[ρ/（2S2）]

式中：RP為風(fēng)筒總風(fēng)阻，N*S2/m8，6.5為固定系數(shù)，α為風(fēng)筒的摩擦阻力系數(shù)，L為設(shè)計(jì)風(fēng)筒長(zhǎng)度，d為風(fēng)筒直徑，n為風(fēng)筒接頭個(gè)數(shù)，ζj0為風(fēng)筒接頭局部阻力系數(shù)，ζbei為風(fēng)筒拐彎局部阻力系數(shù)，ζin為風(fēng)筒入口局部阻力系數(shù)，ρ為空氣密度，取值1.2kg/m3，S2為風(fēng)筒斷面積。而實(shí)際中有三種規(guī)格的風(fēng)筒可以選擇，直徑為Φ600mm、直徑為Φ800mm、直徑為Φ1000mm，代入相關(guān)數(shù)據(jù)得出不同直徑的風(fēng)筒風(fēng)阻Φ600mm為20.9、直徑為Φ800mm為4.62、直徑為Φ1000mm為1.57。

（2）風(fēng)筒入口進(jìn)風(fēng)量計(jì)算如下

Q進(jìn)=Q掘×P

P=1/（1-nL接）

式中，Q進(jìn)為風(fēng)筒吸口所需要的風(fēng)量m3/min，Q掘?yàn)榫蜻M(jìn)工作面需要的風(fēng)量m3/min，P為供風(fēng)井巷風(fēng)筒的漏風(fēng)系數(shù)，L接為風(fēng)筒接頭漏風(fēng)率，取值0.002。代入數(shù)據(jù)得Q進(jìn)為277m3/min。

（3）全風(fēng)壓通風(fēng)需要風(fēng)壓計(jì)算

h=RP×Q進(jìn)×Q掘，式中h為全風(fēng)壓通風(fēng)需要的風(fēng)壓，pa。經(jīng)過(guò)計(jì)算得出不同直徑的風(fēng)筒需要的風(fēng)壓Φ600mm為443.09、直徑為Φ800mm為97.738、直徑為Φ1000mm為33.175。

2.5 全風(fēng)壓通風(fēng)方案的確定

通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，當(dāng)風(fēng)筒直徑為800mm時(shí)，即可通過(guò)全風(fēng)壓通風(fēng)的方法進(jìn)行供風(fēng)。

根據(jù)進(jìn)回風(fēng)側(cè)的靜壓差以及公式Q實(shí)=■（式中h差為進(jìn)回風(fēng)側(cè)的靜壓差，P為供風(fēng)井巷風(fēng)筒的漏風(fēng)系數(shù)）對(duì)東盤區(qū)輔運(yùn)巷掘進(jìn)工作面的實(shí)際風(fēng)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，詳細(xì)見表1所示：

表1 東盤區(qū)輔運(yùn)巷掘進(jìn)工作面的實(shí)際風(fēng)量預(yù)測(cè)表

通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，選用直徑為800mm的風(fēng)筒時(shí)輔運(yùn)巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量為482.1m3/min，選用直徑為1000mm的風(fēng)筒時(shí)工作面風(fēng)量為827.5m3/min。根據(jù)實(shí)際情況，選用直徑為800mm的風(fēng)筒，并在風(fēng)筒出口處施工兩道調(diào)節(jié)對(duì)工作面風(fēng)量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保工作面風(fēng)量適宜。

3 效益分析

（1）杜絕了盲巷的產(chǎn)生，消除了盲巷帶來(lái)的隱患，便于通風(fēng)瓦斯管理。（2）節(jié)省了掘進(jìn)工作面封閉、啟封而浪費(fèi)的人力、物力；節(jié)省了由封閉、啟封影響的接續(xù)時(shí)間。（3）消除了因局部通風(fēng)機(jī)停電造成的瓦斯超限等影響。（4）解放了對(duì)2臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)的管理，減少了人力，經(jīng)濟(jì)效益可觀，從使用全風(fēng)壓通風(fēng)至恢復(fù)掘進(jìn)共節(jié)約電費(fèi)約10.80萬(wàn)元，降低了成本。