劉莊煤礦西四塊段新建回風(fēng)井必要性初步探討

摘要：劉莊煤礦西四塊段位于井田西部邊緣，通風(fēng)距離長，是否有必要新建回風(fēng)井一直是困擾礦井生產(chǎn)的難題。文章計算了西四塊段困難時期的通風(fēng)阻力，從通風(fēng)角度對新建西四回風(fēng)井的必要性進行了初步探討。

關(guān)鍵詞：劉莊煤礦；西四塊段；回風(fēng)井；礦井通風(fēng)；風(fēng)量計算；通風(fēng)阻力 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD212 文章編號：1009-2374（2015）12-0157-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.078

1 概況

劉莊煤礦位于安徽阜陽市潁上縣境內(nèi)，井田面積82km2，煤炭儲量15.6億噸，可采儲量6.79億t，設(shè)計開采能力800萬t/a，服務(wù)年限71a。2012年核定生產(chǎn)能力1140萬t/a。

西四塊段位于劉莊井田西部，東臨西三塊段，西與西五塊段相接。南北傾向長2900m，東西走向長2740m，面積約8.08km2，地質(zhì)儲量15533.2萬噸。

2 礦井通風(fēng)現(xiàn)狀

劉莊煤礦西區(qū)采用中央并列抽出式通風(fēng)，西區(qū)回風(fēng)井安裝兩臺ANN-2884/1400N型軸流式風(fēng)機作為永久主扇，一臺使用，一臺備用，電機功率2000kW，轉(zhuǎn)速1000r/min，風(fēng)機風(fēng)葉角度42.7°。礦井負(fù)壓2850Pa，總進風(fēng)量14370m3/min，總回風(fēng)量20304m3/min。

3 西四塊段通風(fēng)系統(tǒng)

西四塊段通風(fēng)路線為：新鮮風(fēng)流由西區(qū)進風(fēng)井進入井下→一號、二號軌道石門→西三采區(qū)軌道、膠帶二大巷→西四塊段分煤層軌道、膠帶大巷→各用風(fēng)地點→西四分煤層回風(fēng)大巷→西三13-1煤煤層回風(fēng)大巷→一號、二號回風(fēng)石門→西區(qū)回風(fēng)井→地面。

根據(jù)劉莊煤礦生產(chǎn)及安全中長期規(guī)劃接替安排，2022年8月西四塊段首采面投入生產(chǎn)?，F(xiàn)按照西四塊段后期1805采區(qū)180513工作面回采，180507工作面準(zhǔn)備來進行計算通風(fēng)阻力，以校核西區(qū)回風(fēng)井通風(fēng)能力。

4 風(fēng)量計算

4.1 采煤工作面

1805采區(qū)采面均為綜采工作面，采用傾斜長壁綜合機械化采煤，所需風(fēng)量按瓦斯涌出量、工作面溫度和同時工作的最多人數(shù)分別計算，取其中最大值，用風(fēng)速進行驗算。

按瓦斯涌出量計算：Q采=125q采Kc（1-C）=125×18.96×1.6×0.5=1896m3/min

按氣象條件計算：Q采i=60×70%×V采i×S采i×·

K高·K長=60×70%×1.8×15×1.2×1.2=1633m3/min

按工作面人數(shù)配風(fēng)：Q采=4×Nc=320m3/min

根據(jù)風(fēng)速驗算：供風(fēng)量應(yīng)滿足15×Sc≤Q采≤240×Sc，180513工作面風(fēng)量取1896m3/min，風(fēng)速滿足要求。

4.2 掘進工作面

按瓦斯涌出量計算：Q掘=125q掘Kd=125×1.02×1.8=229.5m3/min

按工作人數(shù)計算：Q掘=4N=4×30=120m3/min

按炸藥使用量計算：Q掘=25A掘=25×15=325m3/min

按局扇吸風(fēng)量計算：Q掘=Qf×I×Kf

順槽掘進工作面根據(jù)礦上實際選擇1臺2×30kW對旋局扇，吸風(fēng)量為500m3/min。

Q=500×1×1.2=600m3/min

高抽巷掘進面實際選擇1臺2×18.5kW對旋局扇，吸風(fēng)量為400m3/min。

Q=400×1×1.2=480m3/min

由上述計算可知，以局扇吸風(fēng)量結(jié)果最大。

經(jīng)驗算，掘進工作面的需風(fēng)量的取值能滿足規(guī)定風(fēng)速的要求。

4.3 硐室需風(fēng)量

采區(qū)變電所：取240m3/min

單軌吊交換站：取180m3/min

爆破材料庫：取240m3/min

4.4 其他巷道需風(fēng)量

膠帶大巷尾部聯(lián)巷：Q=60×0.25×20.72=310.8m3/min

4.5 采區(qū)總需風(fēng)量

Q采區(qū)=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐）×1.2=（1670+2×600+480+240+240+180+310.8）×1.2=5456.2m3/min

=90.94m3/s

采區(qū)總需風(fēng)量取91m3/s。

5 通風(fēng)阻力計算

5.1 巷道通風(fēng)阻力計算

井巷通風(fēng)摩擦阻力h摩=αPLQ2/S3=2566.03Pa。

5.2 自然風(fēng)壓

夏季地面大氣壓為98627Pa，以最不利的夏季計算自然風(fēng)壓。夏季進風(fēng)井筒平均空氣溫度為30℃，回風(fēng)井筒平均空氣溫度取27.5℃。

夏季自然風(fēng)壓：Hn=Hρ1g-Hρ2g

進風(fēng)流平均密度：ρ1=0.003484（P÷T）=0.003484×（98627÷303）=1.134kg/m3

回風(fēng)流平均密度：ρ2=0.003484（P÷T）=0.003484×（98627÷300.5）=1.143kg/m3

Hn=Hρ1g-Hρ2g=774×1.134×9.8-774×1.143×9.8=-68.27Pa

5.3 礦井通風(fēng)阻力

h總=h+h局+h硐-Hn

式中：

h總——礦井總通風(fēng)阻力

h——各段巷道總通風(fēng)阻力

h局——局部通風(fēng)阻力，包括變斷面、轉(zhuǎn)彎等處阻力，按井巷摩擦阻力的15%計算

h硐——礦井風(fēng)硐阻力，取200Pa

Hn——自然風(fēng)壓

h總=2566.03+2566.03×15%+200+68.27=3219.21Pa

6 通風(fēng)能力校核

由風(fēng)機運行工況點可知，西四塊段投產(chǎn)后期，現(xiàn)有風(fēng)機應(yīng)可能滿足采區(qū)正常生產(chǎn)需要，暫不需更換。

7 結(jié)語

西四塊段后期通風(fēng)阻力稍大，經(jīng)計算約為3219.21Pa，但不超過3920Pa，考慮到該時期礦井總進風(fēng)量較大、表土層較厚不利于井筒施工、工廣壓煤等因素，建議西四塊段暫不需新建風(fēng)井，但礦井應(yīng)加強通風(fēng)管理及適當(dāng)采取降阻措施。

參考文獻

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作者簡介：王清權(quán)（1987-），男，湖北黃岡人，國投新集安徽設(shè)計研究院有限公司助理工程師，研究方向：通風(fēng)

安全。

（責(zé)任編輯：陳 倩）