煤倉(cāng)施工過(guò)程中通風(fēng)方法的選擇與應(yīng)用

孫啟建

(山西焦煤霍州煤電集團(tuán)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(qū)10#煤煤倉(cāng)采用反井鉆機(jī)施工反井鉆孔，然后正井?dāng)U刷、反井鉆孔的方式進(jìn)行施工。在煤倉(cāng)上口的皮帶機(jī)頭硐室內(nèi)的反井鉆機(jī)平臺(tái)上安裝好反井鉆機(jī)，然后以煤倉(cāng)中心線(xiàn)為準(zhǔn)用反井鉆機(jī)的鉆頭(Φ240 mm牙輪無(wú)芯鉆頭)垂直硐室底板進(jìn)行開(kāi)口鉆進(jìn)，從上至下先施工一個(gè)導(dǎo)孔與主斜井強(qiáng)力皮帶巷鉆通反井導(dǎo)孔鉆通后，在煤倉(cāng)下部的轉(zhuǎn)載皮帶巷內(nèi)更換大鉆頭(Φ1 400 mm反井牙輪無(wú)芯鉆頭)，然后以反井導(dǎo)孔為基準(zhǔn)開(kāi)始提鉆反向擴(kuò)孔鉆進(jìn)與一采區(qū)10#煤煤倉(cāng)皮帶機(jī)頭硐室擴(kuò)通，作為煤倉(cāng)爆破掘進(jìn)時(shí)的排水、排矸、通風(fēng)的通道[1]。煤倉(cāng)施工高度為51 m，提鉆反向擴(kuò)孔后鉆孔斷面約為1.5 m2，煤倉(cāng)設(shè)計(jì)最大凈斷面為50.24 m2，煤倉(cāng)上部具有獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

2 煤倉(cāng)需風(fēng)量計(jì)算

1) 按瓦斯涌出量計(jì)算：

Q掘=125q掘K掘通

(1)

式中：q掘?yàn)楣ぷ髅婊仫L(fēng)流中最大絕對(duì)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(fēng)系數(shù)，正常生產(chǎn)條件下，連續(xù)觀(guān)測(cè)1個(gè)月，日最大絕對(duì)瓦斯涌出量與月平均絕對(duì)瓦斯涌出量的比值，取1.8；125為按工作面回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔粦?yīng)超過(guò)0.8%的換算系數(shù)。

算得：Q掘=0.15×1.8×125=33.75 m3/min。

2) 按二氧化碳涌出量計(jì)算：

Q掘=100qCO2KCO2

(2)

式中，qCO2為工作面回風(fēng)流中最大絕對(duì)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(fēng)系數(shù)，正常生產(chǎn)條件下，連續(xù)觀(guān)測(cè)1個(gè)月，日最大絕對(duì)二氧化碳涌出量與月平均絕對(duì)二氧化碳涌出量的比值，取1.7；100為按工作面回風(fēng)流中的二氧化碳濃度不應(yīng)超過(guò)1.0%的換算系數(shù)。

算得：Q掘=0.2×1.7×100=34 m3/min。

3) 按工作面同時(shí)作業(yè)人數(shù)計(jì)算需要風(fēng)量：

Q掘≥4N

(3)

式中：N為同時(shí)工作最多人數(shù)，取30人；每人供風(fēng)≥4 m3/min。

算得：Q掘=4×30=120 m3/min。

4) 按炸藥量計(jì)算：

二級(jí)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(jì)算，取420 m3/min為工作面的實(shí)際需風(fēng)量。

5) 按最低風(fēng)速計(jì)算：

Q掘≥60×0.15S掘

(5)

Q掘≥60×0.15×50.24=452.16 m3/min

式中，S掘?yàn)榫蜻M(jìn)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(jì)算，取452.16 m3/min為工作面的實(shí)際需風(fēng)量[2]。

3 通風(fēng)方法的選擇

根據(jù)井下煤倉(cāng)施工特點(diǎn)可以選擇總風(fēng)壓通風(fēng)和局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)兩種通風(fēng)方法。

3.1 總風(fēng)壓通風(fēng)方法

總風(fēng)壓通風(fēng)方法是利用提鉆反向擴(kuò)孔后孔道作為進(jìn)風(fēng)立眼，施工過(guò)程中煤倉(cāng)上部孔道上安設(shè)具有調(diào)風(fēng)板的篦子，由測(cè)風(fēng)員對(duì)篦子上調(diào)風(fēng)板進(jìn)行調(diào)節(jié)保證工作面風(fēng)量滿(mǎn)足要求，施工過(guò)程中嚴(yán)禁全部打開(kāi)調(diào)風(fēng)板出渣。

3.1.1 總風(fēng)壓通風(fēng)方法優(yōu)缺點(diǎn)

總風(fēng)壓通風(fēng)方法是使用擴(kuò)孔后孔道作為通風(fēng)立眼，減少煤倉(cāng)內(nèi)設(shè)施數(shù)量，增大施工空間，便于施工人員進(jìn)行操作；但通風(fēng)立眼需兼做排水、排矸通道，易造成孔道內(nèi)風(fēng)量變化，在煤倉(cāng)上部孔道安設(shè)調(diào)風(fēng)板的篦子，爆破后崩落巖石易覆蓋篦子影響風(fēng)量，對(duì)煤倉(cāng)爆破后對(duì)破碎巖石粒度大小要求高，出渣時(shí)，增加人工破碎巖石工序；使用篦子無(wú)法全部覆蓋保護(hù)，人員施工時(shí)必須避開(kāi)孔口，增加了安全隱患。

3.2 局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)方法

采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)方式進(jìn)行供風(fēng)，需根據(jù)煤倉(cāng)實(shí)際需風(fēng)量，按照風(fēng)筒百米漏風(fēng)率實(shí)測(cè)值計(jì)算局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量。

Q吸=Q掘/ [1-(L掘/100)·n]

(6)

式中：Q吸為局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量，m3/min；Q掘?yàn)榫蜻M(jìn)工作面實(shí)際需風(fēng)量，m3/min；n為風(fēng)筒百米漏風(fēng)率，%，在此取1.5%；L掘?yàn)榫蜻M(jìn)工作面最大供風(fēng)長(zhǎng)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(shí)際吸入風(fēng)量取461.33 m3/min。

我礦目前使用的局扇均為2×30 kW高效對(duì)旋局扇，雙級(jí)供風(fēng)時(shí)最大吸風(fēng)量500 m3/min；可滿(mǎn)足供風(fēng)需求。

3.2.1 局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)方法優(yōu)缺點(diǎn)

采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)方式進(jìn)行供風(fēng)，擴(kuò)孔后孔道作為專(zhuān)用排水、排矸通道，孔口處可做穩(wěn)定全覆蓋，施工過(guò)程中工作面風(fēng)量穩(wěn)定，對(duì)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(shí)，可使用絞車(chē)將孔口覆蓋物升起便于出渣，同時(shí)壓入式通風(fēng)方式保證了出渣時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定；但使用該方法，需在倉(cāng)體內(nèi)增加一趟風(fēng)筒，減少了煤倉(cāng)內(nèi)施工空間，給施工人員操作帶來(lái)不便，同時(shí)爆破作業(yè)過(guò)程中對(duì)風(fēng)筒保護(hù)難度大，造成風(fēng)筒經(jīng)常損壞，限于煤倉(cāng)由上向下擴(kuò)刷方式，風(fēng)筒吊掛延伸困難。

4 結(jié)論

通過(guò)分析比較，采用總風(fēng)壓通風(fēng)方法雖然增加了煤倉(cāng)作業(yè)空間但通風(fēng)口風(fēng)量易受到爆破、出渣影響，并增加人員作業(yè)過(guò)程中安全隱患；而使用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)方式雖然減少了煤倉(cāng)作業(yè)空間，但保證了施工過(guò)程中煤倉(cāng)內(nèi)風(fēng)量穩(wěn)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(yè)過(guò)程的安全性。在重安全高效益的原則下易首選局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)方式，并通過(guò)井下現(xiàn)場(chǎng)使用驗(yàn)證了采用該供風(fēng)方法煤倉(cāng)通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定。