威遠縣紅爐井煤礦通風系統改變工程實踐

曾文忠

摘 ?要：文章以威遠縣紅爐井煤礦通風系統改變工程實踐為例，簡述了煤礦改變通風系統設計的主要內容和工程實踐的主要安全技術措施，為地方小型礦井擴能改造工程完成后，礦井通風系統改變或調整提供了示范和較強的借鑒作用。

關鍵詞：小型煤礦;通風系統;改變實踐

中圖分類號：TD79 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）28-0095-03

Abstract： Taking the ventilation system change engineering practice of Honglujing Coal Mine in Weiyuan County as an example， this paper briefly describes the main contents of coal mine ventilation system design and the main safety technical measures in engineering practice. After the completion of the local small mine capacity expansion and transformation project， the change or adjustment of mine ventilation system provides a demonstration and strong reference.

Keywords： small coal mine; ventilation system; change engineering practice

引言

煤礦升級、擴能改造等是地方小型礦井“四化”建設和“智能化”建設的主要方式。近年來，隨著地方小型礦井開采能力的增大和開采深度的增加，煤礦通風系統的改造、改變或調整成為了煤礦通風系統管理工作的常態，對煤礦安全生產工作的緊迫性、重要性日益突顯。

威遠縣紅爐井煤礦擴能改造工程完成后，根據《煤礦安全規程》[1]“改變全礦井通風系統時，必須編制通風設計及安全措施，由企業負責人審批”的要求，由礦井總工程師牽頭，組織相關人員及時“編、審、學”《威遠縣紅爐井煤礦通風系統調整設計及安全措施》，順利地完成了“通風系統改變工程”的所有工程內容，為礦井試生產、竣工驗收和持續的安全生產提供了通風保障。

1 煤礦基本情況

威遠縣紅爐井煤礦位于威遠縣連界鎮新農村，與威遠縣城直線距離約30km;現為四川省獨立升級改造礦井，礦井現核定生產能力為210kt/a。

紅爐井煤礦位于資威穹隆背斜北西翼，處在四川沉降褶皺帶之西南部。礦區內地層呈單斜構造，產狀310～20°∠2～5°;礦區范圍內未見斷層及次級褶皺，地質構造屬簡單型。

煤礦法定開采范圍內開采的大白炭、草皮炭煤層呈“層狀～似層狀”，在礦區范圍內總體穩定，產狀與巖層一致，且結構簡單，全區可采。大白炭煤層埋深57m～288m，開采標高+560m～+355m，純煤平均厚度約0.35m，頂板為頁巖、砂質泥巖，底板為砂質泥巖;草皮炭煤層埋深132m～345m，開采標高+498m～+285m，純煤平均厚度約0.36m，頂板為頁巖、砂質泥巖，底板為砂質泥巖。兩煤層間約75m垂距。

煤礦地表水體有船石湖水庫、紅旗水庫。經論證，對礦井開采無影響。礦井地下水以砂巖裂隙水為主，孔隙水次之。含水層主要是砂巖，相對隔水層主要為泥（頁）巖，各含水層間無水力聯系，主要表現為承壓和自流。紅爐井煤礦水文地質類型[2]為復雜類型，水害隱患危險性[2]為Ⅱ級（危險級）。

威遠縣紅爐井煤礦[3]屬高瓦斯礦井，礦井絕對瓦斯涌出量14.2m3/min，相對瓦斯涌出量35.22m3/t，屬高瓦斯礦井;開采的大白炭煤層[4]自燃傾向性等級為Ⅱ級（自燃），有爆炸危險性，草皮炭煤層[4]自燃傾向性等級為Ⅲ級（不易自燃），煤塵有爆炸危險性。地溫正常，無沖擊地壓。

礦井采用斜井開拓。現開采草皮炭煤層，設有5個井筒、“四進一回”，即+629m主斜井、+628m副斜井、+629m人行斜井和+628m排水斜井等四個井筒進風，631m回風斜井一個井筒回風。后期開采大白炭煤層時，即開采+332m水平煤層時，新建+620m回風斜井回風并兼作安全出口。

礦井常設兩個生產帶區，每個帶區布置1個對拉工作面和2～3個掘進工作面。正常情況下礦井共有2個采煤工作面、5個掘進工作面。

礦井主要通風機2臺，型號為FBCDZ-6-№20B，配套電機功率2×220kW，額定風量2490-6450m3/min。

2 煤礦通風系統改變主要內容

礦井擴能工程完成后，通風系統改變[5]的主要內容有：

2.1 及時編制礦井通風系統調整設計及安全措施

礦井主要技術負責人牽頭，組織礦井生產技術科、安監科、通風科等工程技術人員，按照《煤礦安全規程》142條等有關規定，編審《威遠縣紅爐井煤礦通風系統調整設計及安全措施》，經煤礦主要負責人審批后執行。

2.2 合并礦井生產與擴建通風系統，改變礦井井筒功能和作用

（1）礦井擴建工程完成前，生產通風系統與擴建通風系統分為兩個獨立的通風系統

生產系統共有3個井筒，“兩進一回”，即+629m人行斜井和+628m副斜井進風，+628m回風斜井回風。+628m回風斜井口安裝有2臺BDKⅢ-№19型主要通風機，配套電機功率2×220kW，額定風量3000-4000m3/min。

擴建區域通風系統為新施工的2個井筒，“一進一回”，即+629m主斜井進風，+631m回風斜井回風;在+631m回風斜井口安裝有2臺FBCDZ（A）型主要通風機，配套電機功率2×22kW，額定風量444-1120m3/min。

（2）合并生產與擴建通風系統，改生產系統+628m回風斜井為合并后的進風斜井

將生產通風系統與擴建通風系統合并成為一個礦井通風系統，并將原生產系統的+628m回風斜井改為進風斜井（命名為+628m排水斜井）。合并后，礦井共有5個井筒，“四進一回”;進風斜井4個、回風斜井1個，即+629m主斜井、+628m副斜井、+629m人行斜井和+628m排水斜井等4個井筒進風，+631m回風斜井一個井筒繼續回風。

（3）更換主要通風機

將原2臺BDKⅢ-№19型主要通風機（配套電機功率2×220kW，額定風量3000-4000m3/min）更換為2臺FBCDZ-6- №20B型防爆對旋軸流式通風機（配套電機功率2×220kW，額定風量2490～6450m3/min，風壓1600～3800Pa），一臺運行，一臺備用。

2.3 礦井配風及風量調節

2.3.1 采煤工作面所需風量848m3/min

（1）按采煤工作面瓦斯涌出量計算：Q采=100×q采×Kc

式中：Q采-采煤工作面的實際需要風量;q采-采面平均絕對瓦斯涌出量，根據以往實際測定q采=2.35m3/min;Kc-采面瓦斯涌出不均勻的備用風量系數取1.8。

計算結果：一個對拉工作面實際需風為423（m3/min），單面風為212（m3/min）。

（2）按采煤工作面溫度及適宜的風速計算：Q采=60×V采×S采（m3/min）

式中：V采為采面適宜風速，取1.3m/s;S采為采面斷面積，取2.45m2

計算結果：一個對拉工作面實際需風為2×191.1=382（m3/min）

（3）根據實際最多作業人數計算：Q采=4NK

式中：N為采煤面同時作業的最多人數，N=30;K為風量系數，K=1.5

計算結果：一個對拉工作面實際需風為30×4×1.5=180m3/min

（4）按炸藥使用量計算：Q采=25Ac=25×4.8=120m3/min

式中：Ac為采面一次使用最大炸藥量，取4.8kg

根據以上（1）、（2）、（3）、（4），取一個對拉工作面的實際需風量為423m3/min。

（5）按風速驗算。根據《煤礦安全規程》[1]規定，采煤工作面最低風速為0.25m/s，最高風速為4m/s。即采煤工作面風速應滿足“15×Sc≤Q采≤240×Sc”

式中：Sc為回采工作面平均有效斷面，2.45m2。

經計算：滿足《煤礦安全規程》規定的風速要求。

（6）礦井2個對拉采煤工作面，共需風量為2×（2×212）=848m3/min

2.3.2 掘進工作面所需風量1100m3/min

（1）按掘進工作面瓦斯涌出量計算：Q掘=（100QCH4）/C×KCH4

式中：QCH4-掘進面瓦斯絕對涌出量（m3/min），實測為0.2m3/min;KCH4-瓦斯涌出不均勻系數，取1.6

計算結果：Q掘=32m3/min

（2）按炸藥使用量計算：Q掘=25A

式中：A-一次放炮最大消耗量3.5kg

計算結果：Q掘=87.5m3/min

（3）按工作人數計算：Q掘=4N=4×6=24（m3/min）

式中：N-同時工作的最多人數

（4）局扇通風機吸風量：采用FBD5/2×5.5型局部通風機供風，額定風量為140-220m3/min。取Q掘為220m3/min為掘進工作面供風量。

根據以上（1）、（2）、（3）、（4），取一個掘進工作面的實際需風量為220m3/min。

（5）按風速驗算：根據《煤礦安全規程》[1]規定，掘進工作面最低風速為0.15m/s，最高風速為4m/s。即掘進工作面風速應滿足“9×Sc≤Q掘≤240×Sc”

式中：Sc為掘進工作面平均有效斷面，4.62m2

經計算：滿足《煤礦安全規程》規定的風速要求。

（6）礦井5個掘進工作面，共需風量為5×220=1100m3/min。

2.3.3 獨立回風硐室所需風量：∑Q硐室=700m3/min

（1）+389m水平西水泵房所需風量Q硐1=120m3/min;

（2）井下機車充電硐室所需風量Q硐2=120m3/min;

（3）帶區變電所所需風量Q硐3=160m3/min;

（4）掘進變電所所需風量Q硐4=80m3/min;

（5）井底充電硐室所需風量Q硐5=110m3/min;

（6）主斜井底東水泵房需風量Q硐6=110m3/min。

2.3.4 礦井所需風量為：Q總需=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐）×K通

式中：K通-礦井通風系數，取K通=1.15

計算結果為Q總需=3045m3/min。

3 煤礦通風系統改變主要措施

（1）礦井通風科組織通風隊、機電科等有關人員進行安全技術措施學習，并考核合格后，方能從事礦井通風系統調整工作。

（2）礦井通風系統調整期間，停止井下一切與通風系統調整無關的作業，并撤出所有無關人員;切斷所有采掘工作面供電（非本質安全型電源）;并在與全風壓風流交匯口處設置柵欄，揭示警標等。

（3）所有參與通風系統調整的入井人員必須攜帶自救器、礦燈、配戴便攜式瓦斯報警儀等，瓦斯檢查人員必須攜帶光學瓦斯檢定器，通風測風人員攜帶測風表等。

（4）嚴格按照主要通風機的更換順序進行更換

a.先停止原主要通風機運轉→打開井口防爆門和風門→構筑擋風墻（隔斷回風聯絡巷與原回風斜井）;同時，撤除井下原井底聯絡風門，保持原回風斜井與原主要進風大巷的暢通→關閉（新井）防爆風門及安全聯絡風門，啟動新回風井的主要通風機→調整主要通風機工況點，使礦井風量符合需風量要求。

b.礦井通風科隊人員對各用風區域及硐室的風量進行調整，每小時，對各區域及硐室的供風風量進行測試。

c.各區域瓦斯檢查人員對各自區域內風流中的瓦斯濃度進行檢查，每30分鐘檢查一次并做好記錄，發現風流中瓦斯濃度異常必須立即向礦井調度室報告。

（5）井下各區域風量調整順序

a.對全風壓供風的采煤工作面、維修作業地點、獨立通風硐室進行調配風量。

b.對各獨立通風掘進工作面的風量進行風量調配。

（6）通風系統調整期間，所有人員嚴禁進入回風巷道內;在未對掘進工作面局部通風機進行風量調整前，嚴禁擅自啟動局部通風機和“一風吹”;局部通風機供風區域全部恢復通風后，通風科測風人員再對所有供風區域立即進行全面測風;調風工作結束后，所有參與通風系統調整的瓦斯檢查人員、測風員，必須將記錄交由調度室和通風科;當班調風等人員必須與下班通風工作人員和瓦斯檢查人員做好交接班工作。

（7）通風系統調整后，通風科安排通風、瓦斯檢查員做好監測工作，通過監測，礦井各用風區域風量穩定，且符合供風要求后，經礦長同意后方可安排進行生產作業。

4 結束語

威遠縣紅爐井煤礦技改擴能工程完成后，按照《煤礦安全規程》要求，及時編制《威遠縣紅爐井煤礦通風系統調整設計及安全措施》，并嚴格執行安全措施和調風計劃，為礦井通風系統調整、礦井試生產、投產驗收和正常生產提供了主要的安全保障。

參考文獻：

[1]煤礦安全規程（2016年版）[S].國家安全生產監督管理總局令第87號，2016.

[2]威遠縣紅爐井煤礦礦井水患現狀調查報告[R].宜賓芙蓉地質勘測設計有限公司，2016.

[3]威遠縣紅爐井煤礦瓦斯等級鑒定報告[R].瀘州君合安全技術服務有限公司、四川華寧礦山設計咨詢有限公司，2018.

[4]煤塵爆炸性、煤層自燃傾向性鑒定報告[R].四川安全生產檢測檢驗技術研究院，2016.

[5]威遠縣紅爐井煤礦通風系統調整設計及安全措施[R].威遠縣紅爐井煤礦生技科，2017.