【摘 要】煤礦瓦斯治理直接影響著煤礦開采安全,而通風(fēng)系統(tǒng)是瓦斯治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。當(dāng)前眾多煤礦采掘布局不盡合理,通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜且缺乏可靠性。針對這一問題,研究了煤礦瓦斯治理的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),在通風(fēng)設(shè)備布置、風(fēng)量計(jì)算方法以及通風(fēng)措施三個(gè)方面進(jìn)行了深入分析。本文研究成果對于煤礦瓦斯治理中的通風(fēng)系統(tǒng)工程具有借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】煤礦 瓦斯治理 通風(fēng)系統(tǒng)
煤礦瓦斯事故是制約煤炭工業(yè)安全發(fā)展的突出問題[1-2],因此研究煤礦瓦斯治理具有重要意義。礦井通風(fēng)系統(tǒng)、抽采抽放、監(jiān)測監(jiān)控、現(xiàn)場管理是影響瓦斯治理的四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3],本文對建立健全、穩(wěn)定、可靠的礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。
一、通風(fēng)設(shè)備布置
(一)井下通風(fēng)設(shè)施布置
第一、主要進(jìn)、回風(fēng)巷之間的每個(gè)聯(lián)絡(luò)巷中,必須砌筑永久性風(fēng)墻;需要使用的聯(lián)絡(luò)巷及風(fēng)井安全出口,必須按設(shè)計(jì)安設(shè)兩道連鎖的正向風(fēng)門和兩道反向風(fēng)門。
第二、采空區(qū)必須及時(shí)封閉。必須隨采煤工作面的推進(jìn),逐個(gè)封閉通至采空區(qū)的聯(lián)通巷道。工作面開采結(jié)束后,必須在所有與采區(qū)相通的巷道中設(shè)置密閉墻,全部封閉采空區(qū)。
第三、控制風(fēng)流的風(fēng)門、風(fēng)墻、風(fēng)橋、風(fēng)窗等設(shè)施必須可靠。不應(yīng)在傾斜運(yùn)輸巷中設(shè)置風(fēng)門;如果必須設(shè)置風(fēng)門,應(yīng)安設(shè)自動(dòng)門或設(shè)專人管理,并有防止礦車或風(fēng)門碰撞人員以及礦車碰壞風(fēng)門的安全措施。
(二)確保風(fēng)流穩(wěn)定
為了保證風(fēng)流穩(wěn)定,需要在部分通風(fēng)網(wǎng)路上安設(shè)風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)窗和密閉等通風(fēng)構(gòu)筑物,并隨生產(chǎn)的進(jìn)度進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)補(bǔ)充,風(fēng)門間應(yīng)盡可能設(shè)置閉鎖裝置。確保各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量、風(fēng)速符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定,確保風(fēng)流穩(wěn)定。
二、風(fēng)量計(jì)算方法
基于分別計(jì)算法計(jì)算礦井需風(fēng)量的公式如下:Q=(∑Q采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ它)×K礦通式中:
Q,礦井所需風(fēng)量總和,m3/min;ΣQ采,回采工作面需風(fēng)量之和,m3/min;ΣQ掘,掘進(jìn)工作面需風(fēng)量之和,m3/min;ΣQ硐,硐室所需風(fēng)量之和,m3/min;ΣQ它,其它用風(fēng)量地點(diǎn)所需風(fēng)量之和,m3/min。K礦通,礦井通風(fēng)系數(shù),抽出式K礦通取1.15~1.2。
(一)Q采的計(jì)算
Q采的計(jì)算方式包括:按采煤工作面的瓦斯涌出量計(jì)算;按采煤工作面所需風(fēng)量計(jì)算;按采煤工作面溫度計(jì)算;按炸藥使用量計(jì)算;按采煤工作面同時(shí)工作最多人數(shù)計(jì)算五種,然后選取其中一個(gè)最大值作為Q采,并通過風(fēng)速驗(yàn)算公式驗(yàn)證。由于篇幅限制,這里只介紹按采煤工作面溫度計(jì)算公式,因?yàn)槠溆?jì)算結(jié)果往往大于其它四種計(jì)算結(jié)果。按采煤工作面溫度計(jì)算公式為:Q采=60×Vc×Sc式中:Q采為采煤工作面需要風(fēng)量,m3/min;Vc為回采工作面適宜風(fēng)速,m/s;Sc為回采工作面平均有效斷面,按最大和最小控頂距有效斷面的平均值計(jì)算,m2;所選擇的Q采值需要滿足以下驗(yàn)算公式范圍:15×Sc≦Q采≦240×Sc。
(二)Q掘的計(jì)算
Q掘的計(jì)算方式包括按炸藥使用量計(jì)算、按掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算、按局部風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計(jì)算三種。這里分別按照三種方式計(jì)算,并選取其中的最大值。下面一一進(jìn)行介紹。
A、按炸藥使用量計(jì)算公式為Q采=25Aj式中:Aj為掘進(jìn)工作面一次使用最大炸藥量,kg。B、按掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算為Q掘=4·N掘式中:4為每人每分鐘供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn),m3∕min;N掘?yàn)榫蜻M(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)。C、按局部風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計(jì)算的公式為Q掘=Qf×I×kf式中:Qf為掘進(jìn)面局部通風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量,m3∕min。I為掘進(jìn)面同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的局部通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù),臺(tái);kf為防止局部通風(fēng)機(jī)吸循環(huán)風(fēng)的風(fēng)量備用系數(shù);一般取1.2~1.3。
(三)Q硐的計(jì)算
獨(dú)立通風(fēng)硐室主要有井下炸藥庫、采區(qū)變電所、充電硐室及一些需要獨(dú)立通風(fēng)的機(jī)電硐室等。炸藥庫配風(fēng)必須保證每小時(shí)4次換氣量:Q庫=4V/60式中Q庫為井下炸藥庫需要風(fēng)量,m3∕min。V為井下炸藥庫的體積,m3。B、充電硐室應(yīng)按其回風(fēng)流氫氣濃度小于0.5%計(jì)算風(fēng)量。C、機(jī)電硐室需風(fēng)量應(yīng)根據(jù)設(shè)備降溫要求進(jìn)行配風(fēng)。D、選取硐室風(fēng)量,須保證機(jī)電硐室溫度不超過30℃,其它硐室溫度不超過26℃.
(四)Q它的計(jì)算
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),按(ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐)的10%計(jì)算。礦井負(fù)壓按下列公式計(jì)算:h=Q2/S3 +h局R=α·L·P·/S3 式中:H為全礦井風(fēng)壓,Pa。R為井巷摩擦風(fēng)阻,NS2/m8;α為摩擦阻力系數(shù),NS2/m4;L為井巷長度,m;P為井巷斷面周長,m;S為井巷斷面積,m2;h局為局部阻力,按全礦風(fēng)壓的10%計(jì)算,Pa。等積孔計(jì)算公式如下:A=(1.19×Q)/ H (㎡)式中:A為等積孔,㎡;Q為礦井總風(fēng)量,㎡/s;H為礦井負(fù)壓,Pa。
三、通風(fēng)措施
為了提高通風(fēng)系統(tǒng)可靠性,本文建議執(zhí)行以下通風(fēng)措施:(一)根據(jù)通風(fēng)需要,安設(shè)風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)門;(二)同一井巷內(nèi)安設(shè)兩道風(fēng)門時(shí),必須保證兩道風(fēng)門不同時(shí)開啟,防止造成風(fēng)流短路;(三)勿在巷道內(nèi)堆放雜物,保證巷道的有效斷面;(四)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)掘進(jìn)、支護(hù)巷道,以保護(hù)巷道斷面尺寸;(五)加強(qiáng)對各種通風(fēng)設(shè)施和巷道的日常管理。(六)對相鄰巷道的掘進(jìn)時(shí),盡量減少放炮震動(dòng),同時(shí)注意加強(qiáng)支護(hù),防止巖體(或煤體)松動(dòng)或破碎,以有效防止漏風(fēng);(七)加強(qiáng)對各通風(fēng)設(shè)施的管理,對應(yīng)密閉的地點(diǎn)應(yīng)采用構(gòu)筑物或永久密閉裝置密閉,以保證滿足通風(fēng)及其它功能需要;(八)加強(qiáng)各通風(fēng)設(shè)施的日常管理,保證設(shè)施滿足設(shè)計(jì)和使用功能的需要。
四、結(jié)論
通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定是瓦斯治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié),對防止局部瓦斯集聚、對井下各作業(yè)地點(diǎn)瓦斯?jié)舛鹊目刂?、對采煤、掘進(jìn)工作面及其它巷道風(fēng)排瓦斯都具有重要的作用。本文從通風(fēng)設(shè)備布置、風(fēng)量計(jì)算方法、通風(fēng)措施三個(gè)方面對礦井通風(fēng)進(jìn)行了研究,所得結(jié)果對于煤礦通風(fēng)系統(tǒng)管理具有一定的借鑒意義。
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