葦子溝煤礦臨時通風(fēng)系統(tǒng)安全聯(lián)網(wǎng)設(shè)計方案

王勝

摘 要：本文介紹了葦子溝煤礦建井期間，主副井系統(tǒng)貫通形成全風(fēng)壓系統(tǒng)所進行的通風(fēng)設(shè)計及安全聯(lián)網(wǎng)方案，形成了適合本礦的通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整流程，為后期回風(fēng)井貫通、形成永久通風(fēng)系統(tǒng)積累了有效經(jīng)驗，對類似礦井也有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)系統(tǒng);需風(fēng)量;聯(lián)網(wǎng)方案

中圖分類號：TD76文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）22-0067-03

Abstract： In this paper， the whole wind pressure system was formed through the main and auxiliary shaft system during the construction of Weizigou coal mine， and the ventilation design and safety networking scheme were carried out， which formed the ventilation system adjustment process suitable for the mine. Effective experience has been accumulated for the transfix of return air shaft and the formation of permanent ventilation system， which can also be used for reference in similar mines.

Keywords： the ventilation system;air demand;networking scheme

1 通風(fēng)設(shè)計

1.1 貫通前工作面布局及通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

葦子溝煤礦為基本建設(shè)礦井，設(shè)計生產(chǎn)能力為3.0 Mt/a，采用斜井開拓，設(shè)主、副、風(fēng)三條斜井井筒，主斜井已停掘待透。副斜井區(qū)域布置3個掘進工作面，新鮮風(fēng)由地面局部通風(fēng)機供入工作面，乏風(fēng)由井筒排出。

1.2 貫通后工作面布局及通風(fēng)系統(tǒng)

副井系統(tǒng)與主斜井井筒貫通后，井底車場區(qū)域計劃布置4個掘進工作面生產(chǎn)，原地面安裝局部通風(fēng)機分階段移入井下，新鮮風(fēng)由副斜井進入井下，由井底車場安裝的局部通風(fēng)機供入各掘進工作面，乏風(fēng)經(jīng)主斜井井筒由臨時通風(fēng)機抽出。

1.3 貫通后通風(fēng)系統(tǒng)需風(fēng)量計算

貫通后通風(fēng)系統(tǒng)需風(fēng)量計算公式為[1]：

式中：[Q礦]表示礦井需要總進風(fēng)量，m3/min;[∑Q掘全]表示礦井獨立通風(fēng)掘進工作面局部通風(fēng)機安裝處全風(fēng)壓需要風(fēng)量之和;[∑Q硐]表示礦井獨立通風(fēng)硐室需要風(fēng)量之和;[K礦通]表示礦井通風(fēng)系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和配風(fēng)不均衡等因素，取1.2。

1.3.1 掘進工作面需風(fēng)量計算。貫通后，井底車場區(qū)域布置炮掘工作面4個，一水平集中回風(fēng)巷為煤巷掘進工作面且供風(fēng)距離最長，因此以該工作面為例，計算掘進工作面總需風(fēng)量。

1.3.1.1 一水平集中回風(fēng)巷掘進工作面需風(fēng)量計算。

①按照瓦斯絕對涌出量計算：

式中：[Q掘1]表示單個掘進工作面需要風(fēng)量，m3/min;[q掘]表示掘進工作面回風(fēng)流中瓦斯平均絕對涌出量，取0.5 m3/min;[K掘]表示掘進工作面瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取1.5;125表示掘進工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔怀^0.8%所換算的常數(shù)。

②按風(fēng)速計算：

式中：[V掘]表示局部通風(fēng)機供風(fēng)巷道內(nèi)最低允許風(fēng)速，取0.25 m/s;[S掘max]表示局部通風(fēng)機供風(fēng)巷道的最大凈斷面積，取20.54 m2。

③按炸藥量計算：

式中：[A藥]表示一次爆破炸藥最大用量，取54 kg;10表示每千克二、三級煤礦許用炸藥需風(fēng)量，m3/min。將數(shù)據(jù)代入式（4）得出[Q掘3]為540 m3/min。

④按掘進工作面同時作業(yè)人數(shù)計算。每人供風(fēng)量≮4 m3/min。

式中：[N]表示掘進工作面最多人數(shù)，取20人。將數(shù)據(jù)代入式（5）得出[Q掘4]為80 m3/min。

⑤按風(fēng)速驗算，即取最大值[Q掘3]帶入式（6）驗算。

式中：[S掘max]表示局部通風(fēng)機供風(fēng)巷道的最大凈斷面積，取20.54 m2;[S掘min]表示局部通風(fēng)機供風(fēng)巷道的最小凈斷面積，取18.81 m2。將數(shù)據(jù)代入式（6）得出，4 514 m3/min≥[Q掘3]≥308 m3/min，符合要求。

1.3.1.2 一水平集中回風(fēng)巷局部通風(fēng)機選型。

①局部通風(fēng)機工作風(fēng)量計算：

式中：[Q扇]表示局部通風(fēng)機工作風(fēng)量，m3/min;[P]表示局部通風(fēng)機供風(fēng)巷道風(fēng)筒漏風(fēng)系數(shù)，柔性風(fēng)筒應(yīng)按式（8）計算：

式中：[n]表示風(fēng)筒接頭數(shù)，取51;[L接]表示一個接頭漏風(fēng)率，反壓邊連接時，[L接]=0.002。

②局部通風(fēng)機工作風(fēng)壓計算：

式中：[ht]表示壓入式局部通風(fēng)機全風(fēng)壓，Pa;[R總]表示壓入式風(fēng)筒的總風(fēng)阻，計算公式為：

式中：[λ]為局部通風(fēng)系統(tǒng)其他阻力系數(shù)，取1.3;[Rm]為沿程摩擦風(fēng)阻，Pa·s2/m8，計算公式為：

式中：[α]表示風(fēng)筒摩擦阻力系數(shù)，取0.003 2 N·s2/m4;[L]為風(fēng)筒長度，取500 m;[d]表示風(fēng)筒直徑，取0.8 m。

③局部通風(fēng)機選型。采用壓入式通風(fēng)方式，依據(jù)上述計算結(jié)果（[Q掘]=594 m3/min、[ht]=3 680 Pa），選用2臺FBD-№6.3/2×30型對旋式局部通風(fēng)機，配用直徑800 mm膠質(zhì)風(fēng)筒，即可滿足風(fēng)量要求。其他3個掘進工作面選用相同局部通風(fēng)機，計算過程略。

1.3.1.3 掘進工作面總需風(fēng)量為：

式中：[Q掘全]表示局部通風(fēng)機安裝處巷道的全風(fēng)壓供風(fēng)量，m3/min;[∑Q扇實]表示安裝在同一地點并聯(lián)通風(fēng)的各局部通風(fēng)機實際工作風(fēng)量，[∑Q扇實]=4×630=2 520 m3/min;[V安]表示局部通風(fēng)機吸入口至局部通風(fēng)機供風(fēng)井巷回風(fēng)口之間的風(fēng)速，取0.15 m/s;[S安]表示局部通風(fēng)機吸入口至局部通風(fēng)機供風(fēng)巷道回風(fēng)口之間的巷道斷面，取22 m2。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（12）得出[Q掘全]為2 718 m3/min。

1.3.2 硐室需風(fēng)量計算。依據(jù)《煤礦礦井風(fēng)風(fēng)量計算方法》（MT/T 634—2019）[1]并結(jié)合本礦實際，貫通后井下設(shè)置需獨立供風(fēng)的臨時變電硐室1個，配風(fēng)100 m3/min;主井上口設(shè)置存車硐室1個，配風(fēng)100 m3/min。因此，硐室需風(fēng)量共計200 m3/min。

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（1）后，可得出[Q礦]為3 502 m3/min。

1.4 臨時通風(fēng)機選型

1.4.1 臨時通風(fēng)機需風(fēng)量計算。臨時通風(fēng)機需風(fēng)量計算公式為：

式中：[K]表示考慮臨時通風(fēng)機外部漏風(fēng)系數(shù)，取1.2;[Q礦]表示礦井需要總進風(fēng)量，由1.3部分得出為3 502 m3/min。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（13）得出[Q扇]為70.08 m3/s。

1.4.2 礦井通風(fēng)阻力計算。礦井通風(fēng)阻力計算公式為：

式中：[H阻]為礦井的通風(fēng)阻力，Pa;1.4表示礦井的局部通風(fēng)阻力按摩總阻力的40%計算;[h摩總]表示風(fēng)流經(jīng)井巷各區(qū)段的摩擦阻力之和，Pa，計算公式為：

式中：[Q]表示分配到本區(qū)段井巷中的風(fēng)量，m3/s;[a]表示本區(qū)段井巷的摩按阻力系數(shù)，N·s2/m4;[L]表示本區(qū)段井巷長度，m;[C]表示本區(qū)段井巷周長，m;[S]表示本區(qū)段巷道斷面積，m2。

根據(jù)上公式（16）計算井巷通風(fēng)阻力，結(jié)果如表1所示。

1.4.3 臨時通風(fēng)機風(fēng)壓計算。臨時通風(fēng)機風(fēng)壓計算公式為：

式中：[H扇]表示臨時通風(fēng)機風(fēng)壓，Pa;[H扇裝]表示扇風(fēng)機裝量阻力，取200 Pa;[H自]表示礦井自然風(fēng)壓，忽略為0。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（17）得出[H扇]為572 Pa。

1.4.4 臨時通風(fēng)機的選型。依據(jù)[Q扇]=70.08 m3/s=4 205 m3/min，[H扇]=572 Pa。選用FBCDZ№23/2×132 kW建井通風(fēng)機兩臺。通風(fēng)機參數(shù)：風(fēng)量為2 400～6 334 m3/min，風(fēng)壓為418～2917 Pa，電機功率為2×132 kW，轉(zhuǎn)速為740 r/min，電流為152 A，電壓為660 V。兩臺通風(fēng)機一用一備，能夠滿足貫通后用風(fēng)需求。

2 臨時通風(fēng)機聯(lián)網(wǎng)方案及安全技術(shù)措施

2.1 臨時通風(fēng)機聯(lián)網(wǎng)方案

兩井貫通后，停止主井局部通風(fēng)機運轉(zhuǎn)，關(guān)閉主井口風(fēng)門，啟動主斜井井口臨時通風(fēng)機，形成副斜井進風(fēng)、主斜井回風(fēng)的全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)。

2.2 安全技術(shù)措施

①長短探結(jié)合，掌握貫通距離，距貫通點20 m前，做好系統(tǒng)調(diào)整的工作準備[2]。

②在主斜井工作面井口設(shè)置柵欄及警標，貫通前保持正常通風(fēng)，每班檢查風(fēng)筒的完好狀況、工作面及回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋咚節(jié)舛却笥?.8%時[3]，必須立即處理。

③主副井聯(lián)絡(luò)巷掘進工作面每次爆破前，由班組長和瓦斯檢查工共同到主斜井工作面檢查瓦斯?jié)舛龋咚節(jié)舛却笥?.8%時，必須先停止在掘工作面的工作，處理瓦斯。只有在2個工作面及其回風(fēng)流中的甲烷濃度都在0.8%以下時，掘進的工作面方可爆破。

④主副井聯(lián)絡(luò)巷掘進工作面每次爆破前，2個工作面入口必須設(shè)置專人警戒。

⑤臨近貫通點3 m時，減小裝藥量，放小炮掘進。

⑥巷道貫通后，停止主副井區(qū)域井下的一切工作，立即調(diào)整井下通風(fēng)系統(tǒng)。

⑦通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整過程中，井下參與人員至少2人一組，配置測風(fēng)及氣體監(jiān)測裝備。當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)流不穩(wěn)定、風(fēng)速不符合規(guī)程要求或瓦斯超限等不安全情況時，立即撤退到副井下口全風(fēng)壓通風(fēng)地點并匯報礦調(diào)度室。

⑧通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整結(jié)束并穩(wěn)定1 h后，參與調(diào)風(fēng)人員方可離開現(xiàn)場。

⑨通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整結(jié)束后，3班瓦斯檢查員加強責(zé)任區(qū)域瓦斯及有害氣體的檢測，發(fā)現(xiàn)氣體異常要及時進行匯報和處理。

⑩每10天進行一次礦井全面測風(fēng)，系統(tǒng)發(fā)生變化隨時測風(fēng)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，確保通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。具體來說，第一，在主井口風(fēng)門設(shè)置風(fēng)門開關(guān)傳感器，風(fēng)門設(shè)置底簾并采取包邊等方式，最大程度減少風(fēng)門漏風(fēng);第二，主井口房調(diào)節(jié)風(fēng)窗開口大小根據(jù)供風(fēng)需求固定調(diào)節(jié)，嚴禁隨意調(diào)節(jié)。

?臨時通風(fēng)機安裝設(shè)備開停傳感器，備用通風(fēng)機必須能在10 min內(nèi)啟動。

?臨時通風(fēng)機必須與系統(tǒng)內(nèi)局部通風(fēng)機實現(xiàn)風(fēng)電閉鎖，當(dāng)臨時通風(fēng)機因故障停止運轉(zhuǎn)時，系統(tǒng)內(nèi)的局部通風(fēng)機必須同步停止運轉(zhuǎn)，以免產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)，造成事故[4]。

3 結(jié)語

通過安全技術(shù)方案的落實，保障了兩井安全貫通及貫通后的系統(tǒng)穩(wěn)定，為三井貫通積累了有效經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦礦井風(fēng)量計算方法：MTT 634—2019[S].北京：應(yīng)急管理出版社，2019.

[2]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.

[3]中華人民共和國應(yīng)急管理部.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范：AQ 1029—2019[S].北京：應(yīng)急管理出版社，2019.

[4]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦建設(shè)安全規(guī)范：AQ 1083—2011[S].北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.