經坊煤業八采區總需風量計算研究

趙鵬偉

(山西省長治經坊煤業有限公司， 山西 長治 047100)

1 前言

山西省長治經坊煤業有限公司(簡稱“經坊煤業”)八采區主采煤層為3號煤層，設計能力1.80Mt/a。3號煤層厚度3.27～7.95m，平均5.8m；煤層傾角為1°～9°。正常生產時八采區布置有1個綜放工作面、1個備用工作面、2個綜掘工作面。綜放工作面長度200m，走向長度約為1500m。工作面采高平均2.8m，采放比為1∶1.07。

經坊煤業礦井相對瓦斯涌出量為3.31m3/t，相對二氧化碳涌出量為1.96m3/t，絕對瓦斯涌出量為17.73m3/min，絕對二氧化碳涌出量為10.54m3/min，為高瓦斯礦井。礦井八采區綜放工作面絕對瓦斯涌出量為5.34m3/min(其中風排瓦斯量為2.95m3/min)，綜掘工作面絕對瓦斯涌出量為0.43m3/min。

礦井采掘工作面均為獨立通風，其風流直接進入采區回風巷，掘進工作面采用局部通風機壓入式通風。礦井總風量為240m3/s，主斜井進風量為23m3/s，副斜井進風量為73m3/s，進風立井進風量為144m3/s，八采區進風量為98m3/s。

2 八采區實際總需風量

根據現行《煤礦安全規程》的規定，總需風量分別按井下八采區同時工作的最多人數和按八采區各點實際需要風量總和的最大值選取。

2.1 按采區同時工作的最多人員數計算風量

按井下八采區同時工作的最多人數計算需風量為[1]

Q=4×N×K

(1)

式中：Q——八采區總需風量，m3/min；

4——每人每分鐘供風標準，m3/(min·人)；

N——井下八采區同時工作的最多人數，人；

K——礦井通風系數，取1.15。

因此，按井下八采區同時工作的最多人數計算，八采區總需風量為4×140×1.15=644m3/min=10.8m3/s。

2.2 八采區各點實際總需風量

八采區各點實際總需風量為

(2)

式中：∑Q采——綜放工作面需風量之和，m3/min；

∑Q掘——掘進工作面需風量之和，m3/min；

∑Q硐——獨立通風硐室需風量之和，m3/min；

∑Q其他——除了采煤、掘進和硐室外其他井巷需風量之和，按前3項總和的5%考慮，m3/min；

K——礦井的通風系數，取1.15。

1.八采區綜放工作面需風量計算

1)需風量計算

①按瓦斯涌出量計算為

∑Q采=100×q采×Kc

(3)

式中：∑Q采——按瓦斯涌出量計算八采區綜放工作面需風量，m3/s；

q采——絕對瓦斯(或二氧化碳)涌出量，根據礦井類似工作面實測風排瓦斯量為2.95m3/min，考慮八采區煤層埋深較深，取8.0m3/min；

Kc——瓦斯涌出不均勻系數，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算為

∑Q采=67×q采×Kc

(4)

式中：∑Q采——按二氧化碳涌出量計算八采區綜放工作面需風量，m3/s；

q采——絕對二氧化碳涌出量，按2.6m3/min計算；

Kc——瓦斯涌出不均勻系數，取Kc=1.5。

則∑Q采=67×2.6×1.5=261.3m3/min=4.4m3/s。

③按氣象條件計算為[2]

∑Q采=60×70%×v×S×k采×k長

(5)

式中：∑Q采——八采區綜放工作面需風量，m3/s；

v——八采區綜放工作面風速，取1.5m/s；

S——八采區綜放工作面平均有效斷面面積，取14.633m2；

k采——八采區綜放工作面采高調整系數，取1.2；

k長——八采區綜放工作面長度調整系數，取1.4；

70%——有效通風斷面系數；

60——單位換算產生的系數。

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

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

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

2)工作面風速驗算

根據《煤礦安全規程》規定，該綜放工作面風速應滿足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

則綜放工作面實際需風量符合《煤礦安全規程》中工作面風速要求。

2.八采區掘進工作面需要風量

1)掘進工作面需風量

① 按掘進工作面的最多人數計算為[3]

∑Q掘=4×N

(7)

式中：∑Q掘——綜掘工作面需風量，m3/s；

N——掘進工作面同時工作最多人數，取20人。

則∑Q掘=4×20=80m3/min=1.3m3/s。

②按局部通風機吸風量計算為

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

∑Q掘=Q扇×Ii+15S

(8)

式中：∑Q掘——綜掘掘進工作面實際需要的風量，m3/min；

Q扇——局部通風機實際吸入風量，實際吸風量最大為540m3/min；

Ii——掘進工作面同時通風的局部通風機臺數，1臺；

S——掘進工作面局部通風機安裝地點到回風口巷道最大斷面，12m2。

則∑Q掘=540×1+15×12=720 m3/min=12 m3/s。

2)按風速驗算

取上述結果的最大值12m3/s作為掘進工作面需要風量。根據《煤礦安全規程》規定，綜掘工作面需風量為

0.25×S掘≤∑Q掘≤4×S掘

(9)

式中：S掘——掘進工作面巷道過風斷面面積，平均取15m2。

3.75m3/s≤∑Q掘=12m3/s≤60m3/s

則綜掘工作面風量配風12m3/s，符合《煤礦安全規程》的要求。

八采區正常生產時，布置2個綜掘工作面，故八采區綜掘工作面需要風量為∑Q掘=12+12=24m3/s。

3.井下獨立通風硐室實際需要風量計算

根據《煤礦安全規程》的要求，八采區采區變電所其回風必須直接進入采區回風或總回風流系統。

結合本礦實際，采區變電所配風2.0m3/s計算。

則∑Q硐=2.0m3/s

4.其他配風量按以上各項配風總量的5%計算

∑Q其他=(38.73+24+2)×5%=3.3m3/s

因此，八采區總需要風量為

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，八采區實際需風量為78.23m/s。

3 總結

依據《煤礦安全規程》的規定，采用兩種方法對八采區總需風量進行計算研究，八采區總需風量約為78.23m/s。同時在生產中要加強通風設施的施工質量、停采線處及時密閉，在進、回風巷道之間加設兩道雙向風門，從而降低采區的漏風，保證采區的需風量。