近距離煤層巷道通風及注氮防滅火設計

2019-07-25 07:05:40史旭東

煤礦現代化 2019年5期

史旭東

（山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤礦，山西洪洞 041600）

1 基本概況

10-1132巷設計沿10#煤層底板掘進，煤層平均厚度2.65m，與上分層9#煤層間距2.3m，9#煤層平均厚度0.9m；與下分層11#煤層間距5.3m，11#煤層平均厚度3.2m，煤層頂底板情況如表1所示。根據相鄰工作面瓦斯涌出情況，預計本工作面瓦斯絕對涌出量為0.2m3/min。本工作面揭露的為10#煤，該煤層煤的自燃傾向性等級為Ⅱ類，自燃傾向性為自燃，煤塵火焰長度＞400mm，有煤塵爆炸性。

表1 煤層頂底板情況

2 巷道通風設計

2.1 通風線路

1132巷通風系統如圖1所示。

圖1 1132巷通風系統圖

1）新鮮風流：地面→副斜井→東區556軌道運輸大巷→東一采區軌道巷→10-1132巷→10-1132巷工作面。

2）污濁風流：10-1132巷工作面→10-1132巷→10-113運輸聯巷→10-113回風聯巷→東區回風巷→2#回風立井→地面。

2.2 風量計算

1）按瓦斯涌出量計算：

式中：q掘為掘進工作面回風流中最大絕對瓦斯涌出量，在此取0.2m3/min；K掘為掘進工作面瓦斯涌出不均勻的備用風量系數，在此取1.2；125為掘進工作面回風流中瓦斯濃度不應超過0.8%的換算系數。

算得：Q掘=125×0.2×1.2=30m3/min

2）按二氧化碳涌出量計算：

式中：qco2為掘進工作面回風流中最大絕對二氧化碳涌出量，在此0.51m3/min；Kco2為掘進工作面二氧化碳涌出不均勻的備用風量系數，在此取1.2；100為按掘進工作面回風流中二氧化碳濃度不應超過1%的換算系數。

算得：Q掘=100×0.51×1.2=62m3/min

3）按掘進工作面同時作業人數計算需要風量：

式中：N為掘進工作面同時工作的最多人數（交接班時，兩班考慮），取30人。

算得：Q掘≥120m3/min

4）按炸藥消耗量計算：

因為本工作面使用綜掘機掘進，所以不需要根據工作面炸藥消耗量進行風量計算。

5）按局部通風機吸風量計算：

式中：Q扇為局部通風機實際吸風量，m3/min；Q掘為掘進工作面實際需風量，m3/min；η為風筒百米漏風率，在此取3%；L掘為掘進工作面長度，在此取1100m。

Q扇=Q掘/(1-L掘/100×η)=192（/1-1100/100×3%）=286m3/min

局扇吸入風量取286m3/min，根據計算確定選用2×30kW局扇可滿足供風需求[1]。

6）按局部通風機實際吸風量計算：

式中：Q扇為局部通風機吸風量，在此取600m3/min；I為掘進工作面同時通風的局部通風機臺數，在此取1臺；0.25為有瓦斯涌出的巖巷，半煤巖巷和煤巷允許的最低風速；S最大為局部通風機安裝地點到回風口間的巷道最大斷面積，取14m2。算得：Q掘=600×1+60×0.25×12.8=792m3/min

7）按風速進行驗算：

A驗算最小風量：

有瓦斯涌出的巖巷，半煤巖巷和煤巷：

Q扇≥60×0.25S掘

Q扇≥60×0.25×12.8

Q扇≥192m3/min

B驗算最大風量：

Q扇≤60×4S掘

Q扇≤60×4×12.8

Q扇≤3072m3/min

經驗算掘進工作面局扇前全風壓配風取792m3/min時，巷道風速為1.03m/s，小于4m/s，大于0.25m/s，符合通風要求。

2.3 設備選擇

1）局扇選擇：根據10-1132巷掘進工作面配風量及風速要求，選FBDYNo.6.3（2×30kW）高效對旋局扇供風。

2）風筒選擇：選擇Ф800×10m的膠質抗靜電、阻燃風筒。

3 注氮防滅火

注氮系統的主體設備為DM800/10移動式注氮裝置，包括制氮車一臺，空壓機車兩臺（一用一備），設備連接方式為高壓金屬波紋軟管[2]。

3.1 注氮工藝和方法

10-113采空區防火注氮，采用埋管注氮工藝[3]。當工作面停產、推進度小于60m或有害氣體成趨勢性上升等特殊情況時，采取注氮防滅火措施，杜絕采空區自燃[4]。

采用埋管注氮具體方法為：在10-1131巷口至10-113運輸聯巷口敷設一趟100mm注氮管路，并留設1個截止閥；在100mm注氮管路末端安設1變2的變通，并留設兩個球閥，然后沿順槽向采空區敷設兩趟50mm的注氮管路。當第一趟注氮管路向采空區埋入18m后，同時埋入第二趟注氮管路；當第二趟注氮管口向采空區埋入18m后，第一趟注氮管路開始注氮，當第二趟管路向采空區埋入36m時開始向采空區注氮，同時停止第一趟管路注氮，并又重新埋設注氮管路，如此循環，直至工作面采完為止。需要說明的是，對注氮口應采取保護措施，安裝濾網，防止采空區泥漿等堵塞。

3.2 輸氮路線

井上制氮機房→2#進風立井→556軌道巷→東一采區三聯巷→東區皮帶巷→10-113正巷→采空區

3.3 輸氮管路

10-1131巷口至10-113運輸聯巷口輸氮管路選用100mm無縫鋼管鋪設；10-113運輸聯巷口至采空區選用50mm鋼管鋪設。

3.4 注氮量計算

1）按產量計算。

式中：QN為注氮流量，m3/min；A 為年產量，t；取83.3萬 t/a；Ρ 為煤的密度，t/m3；T為年工作日，取330d；n1為管路輸氮效率，%；一般取0.9；n2為采空區注氮效率[5]，%；一般為 0.3～0.7，取 0.7；C1為空氣中的氧濃度，取20.8%；C2為采空區防火惰化指標，可取7%。