煤礦瓦斯控制與通風系統(tǒng)改造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)分析

舒小強

摘 要：瓦斯控制是煤礦生產(chǎn)與改造過程中的重點內(nèi)容，是保證煤礦安全生產(chǎn)的基礎。本文以重慶市雙岔河井煤礦為例，探討分析了煤礦瓦斯控制與通風系統(tǒng)改造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，旨在提供一定的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：煤礦；瓦斯控制；通風系統(tǒng)；改造

中圖分類號：TD72 文獻標識碼：A

1.礦井現(xiàn)狀

1.1 井田概況。雙岔河井礦區(qū)范圍由25個拐點坐標圈定，礦區(qū)面積4.2644km2，開采三疊系上統(tǒng)須家河組三段（T3xj3）的K2煤層和五段（T3xj5）的K4、K5、K6煤層，開采標高+580m-+250m。

1.2 礦井生產(chǎn)能力。雙岔河井始建于1986年10月，1991年11月竣工投產(chǎn)，原屬開縣國營煤礦企業(yè)，生產(chǎn)能力為6萬噸/年。

1.3 礦井開拓開采現(xiàn)狀。開采煤層：K2、K4、K5、K6四層煤，開采標高+580-+250m，面積4.2644km2，井田范圍由25個拐點圈定。現(xiàn)礦井開采K4和K2二層煤，其他二層煤暫沒有開采，主要開采5號剖面線以東+250m標高以上K4和K2二層煤。

1.4 礦井現(xiàn)有主要系統(tǒng)設備：（1）主要扇風機：礦井通風方式為中央邊界式，安裝兩臺了型號為FBCDZ№.14-6型抽出式對旋軸流風機兩臺。通風方法為抽出式，采用風機反轉(zhuǎn)返風。總進風量1100m3/min，總回風量1300m3/min，通風阻力550Pa左右，礦井有效風量利用率在85%以上。（2）空壓機：井下用螺桿式空壓機型號為MLGF-10/7G-55，10m3/min，P=0.7MPa，功率55kW兩臺；地面空壓機型號LN110-8風冷螺桿式空氣壓縮機，21.55m3/min，P=0.8MPa，功率110kW。該壓風機可以利用。（3）提升絞車：+360-+250m提升絞車為2JTP-1.2×1.0型雙滾筒纏繞式提升機提升。（4）+250m水泵房排水設備：該礦井現(xiàn)在+250m水平安裝MD85-45×4型三臺，75kW，揚程180m，流量85m3/min，排水高度135m。該水泵可以作為開采+250m水平時的主排水泵；2014年增設了MD155-30×5型水泵一臺，電機功率為110kW，MD200-26×6型水泵一臺，電機功率為132kW，Φ210mm排水管路一趟。

2.煤礦瓦斯控制與通風系統(tǒng)改造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

2.1 礦井瓦斯涌出量預測。礦井可采煤層為近距離煤層群，首采K6煤層層采煤工作面受鄰近煤層瓦斯排放的影響，瓦斯涌出量最大，本次采區(qū)及礦井瓦斯涌出量預測按最大時期預測計算。

q采=q1+q2

（1）開采層相對瓦斯涌出量按下式計算：

q1=K1×K2×K3×（m/M）×（W0-Wc）

式中：q采—回采工作面相對瓦斯涌出量，m3/t；q1—開采層相對瓦斯涌出量，m3/t；q2—鄰近層相對瓦斯涌出量，m3/t；K1—圍巖瓦斯涌出系數(shù)，取1.3；K2—工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，用回采率的倒數(shù)來計算；

K2=1/0.97=1.03；

K3—采區(qū)內(nèi)準備巷道預排瓦斯對開采層瓦斯涌出影響系數(shù)；由于本礦采用后退式回采，按以下公式計算：

K3=（L-2h）/L；

L—工作面長度，L=85m；h—掘進巷道預排等值寬度，m；按“礦井瓦斯涌出量預測方法”選取h=7.4；

K3=（85-2×12.4）/85=0.71；

M—工作面采高，m；M=0.62m；m—開采層厚度，m；m=0.62m；W0—煤層原始瓦斯含量，m3/t；Wc—運出礦井后煤的殘存瓦斯含量，m3/t；

最終可得：

K2：q1=1.3×1.03×0.71×（0.62/0.62）×（6.336-4）=2.22m3/t

K4：q1=1.3×1.03×0.71×（0.6/0.6）×（7.248-4）=3.09m3/t

K5：q1=1.3×1.03×0.71×（0.6/0.6）×（5.357-3）=2.24m3/t

K6：q1=1.3×1.03×0.71×（0.6/0.6）×（6.282-4）=2.17m3/t

（2）鄰近層相對瓦斯涌出量

鄰近層相對瓦斯涌出量按下式計算：

式中：mi—第i個鄰近層煤層厚度，m；M—工作面采高，m；

ηi—第i個鄰近層瓦斯排放率，%，參照附錄D選取；

W0i—第i個鄰近層煤層原始瓦斯含量，m3/t；

Wci—第i個鄰近層煤層殘存瓦斯含量，m3/t。

開采K6煤層（首采層，瓦斯涌出量最大）時，各鄰近層的相對涌出量計算結(jié)果見表1。

根據(jù)以上計算，開采K6煤層（首采層，瓦斯涌出量最大）時，q1和q2的和為4.52m3/t，開采K6煤層時，其回采工作面在+50m水平的相對瓦斯涌出量為4.52m3/t，按回采工作面設計日生產(chǎn)能力（114t/d）計算，K6煤層+50m水平回采工作面絕對瓦斯涌出量（礦井采煤工作面瓦斯涌出量最大值）為0.36m3/min。

2.2 礦井通風設計：（1）礦井通風設施：為保證礦井風流按設計線路流動，礦井在主要的進回風巷之間設置雙向風門、每個掘進工作面安裝局部通風機至掘進工作面回風口之間安裝逆止調(diào)節(jié)風門、在局部設置調(diào)節(jié)風門、不用的巷道設置密閉等通風構(gòu)筑物。（2）礦井進回風井的設置：礦井主要進風井為主平硐和西翼回風斜井，主平硐為全礦井的主要進風井，西翼進風斜井為西翼采區(qū)的輔助進風井，東翼回風平硐為東翼采區(qū)的回風井，其回風大巷沿K4煤層布置；一采區(qū)和二采區(qū)回風大巷布置在煤層底板巖層中、四采區(qū)和五采區(qū)利用一采區(qū)和二采區(qū)的總回風上山進行回風。（3）通風網(wǎng)絡。礦井布置一個采區(qū)達產(chǎn)，一個采區(qū)布置兩個采煤工作面，另一個采區(qū)布置4個掘進工作面作業(yè)，再加上一個開拓掘進工作面作業(yè)。掘進工作面采用局部通風機壓入式通風，其回風流直接進入采區(qū)回風上山，分別進入各翼回風井排出地面，形成獨立通風。礦井為兩進一回的通風網(wǎng)絡，設計盡量減少風門調(diào)節(jié)采用自然分風，減少了礦井通風阻力；盡量減少局部角聯(lián)網(wǎng)絡，避免了通風死角。

2.3 通風設備選擇。各風井在不同時期所需風量和克服的阻力見表2。

（1）東翼回風平硐主要通風機選型：東翼回風平硐選擇二臺FBLCZ NO.14-Ⅱ-6型礦用對旋式防爆軸流式通風機，風量2818-1658m3/min，靜壓693-2569（Pa），配套電機2×45（kW）。（2）西翼回風斜井主要通風機選型：西翼回風斜井選擇二臺FBLCZ NO.14-Ⅱ-6型礦用對旋式防爆軸流式通風機，風量2818-1658m3/min，靜壓693-2569（Pa），配套電機2×45（kW），容易時期一級電機運行，困難時期兩級電機運行。（3）反風、風機設置及葉片安裝角：所選用主要通風機具有利用電機反轉(zhuǎn)反風的性能，不需設單獨的反風道。投產(chǎn)前必須按《煤礦安全規(guī)程》第121條的規(guī)定進行風機性能的測定、試運轉(zhuǎn)和反風演習。備用通風機必須在10min內(nèi)啟動運行。風機的出風井口必須安裝防爆門及安全行人通道，安全行人通道內(nèi)必須設置兩道連鎖的正反向風門。（4）通風機電氣控制：風機采用由地面配電所雙回路380kV電源架線至通風機房GGD開關(guān)柜，然后送至風機控制設備，一路電源供電，另一路帶電備用。風機房必須保證足夠的照明設施，照明電壓為220V。

結(jié)語

綜上所述，本文在介紹雙岔河井基本概況的基礎上，對擴井改造過程中的瓦斯涌量進行了預測，計算分析了礦井通風設計與通風設備選擇方案，具有一定借鑒價值與參考意義。

參考文獻

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