尚義永勝礦業(yè)壓風(fēng)自救系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：壓風(fēng)自救系統(tǒng)是煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”之一，正常生產(chǎn)時(shí)，為井下開(kāi)拓掘進(jìn)工作面風(fēng)動(dòng)工具提供壓縮空氣動(dòng)力，滿足井下巖石巷道掘進(jìn)及煤巷支護(hù)之需要；在發(fā)生水、火、瓦斯等災(zāi)變事故時(shí)，為井下有工作人員的場(chǎng)所提供安全保障的新鮮壓縮空氣，進(jìn)行自救，因此，建設(shè)合理的壓風(fēng)自救系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的重要保證。

關(guān)鍵詞：壓風(fēng)自救系統(tǒng) 壓風(fēng)機(jī) 壓風(fēng)管路 壓風(fēng)自救裝置

1 礦井概況

1.1 礦井簡(jiǎn)介

尚義永勝礦業(yè)原為河北省張家口市尚義煤礦大永勝井，始建于1994年5月，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力9萬(wàn)t/年。 2010年，依據(jù)河北省政府《關(guān)于張家口市懷來(lái)等縣區(qū)地方煤礦兼并重組工作方案的批復(fù)》（冀政函[2009]125號(hào)），辦理了采礦許可證延續(xù)和變更，礦區(qū)面積1.4952km2，有效期自2011年1月17日至2016年1月17日。

1.2 礦井位置

礦井位于河北省尚義縣城東南約15km，行政區(qū)劃隸屬尚義縣紅土梁鎮(zhèn)。地理座標(biāo)為：

東經(jīng)：114°04′01″-114°01′12″

北緯：40°58′43″-40°59′11″

1.3 礦井儲(chǔ)量、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限

礦井可采煤層三層，分別為3、5、6號(hào)煤層，其中5、6號(hào)煤層為主采煤層，3號(hào)煤層局部可采。礦井保有資源儲(chǔ)量合計(jì)725.8萬(wàn)t，可采儲(chǔ)量313.3萬(wàn)t，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力30萬(wàn)t/年，服務(wù)年限7.5年。

1.4 礦井開(kāi)拓系統(tǒng)

開(kāi)拓方式為斜井多水平階段石門開(kāi)拓，劃分為三個(gè)水平開(kāi)采， 第一水平為+1000水平、二水平+850水平、三水平+700水平。

首采工作面布置在+1000水平，+1050水平為回風(fēng)水平。 開(kāi)采順序采用區(qū)內(nèi)后退式回采， 采用柔性掩護(hù)支架采煤法， 掘進(jìn)工作面巖巷采用砌碹、錨噴支護(hù)，煤巷采用工字鋼或錨網(wǎng)支護(hù)。

1.5 礦井通風(fēng)系統(tǒng)

礦井通風(fēng)方式采用中央并列式，主斜井進(jìn)風(fēng)，副斜井回風(fēng)，主通風(fēng)機(jī)選用兩臺(tái)BK54-6-№16型軸流式通風(fēng)機(jī)，一臺(tái)工作、一臺(tái)備用。

2 壓風(fēng)機(jī)和管線選型

2.1 壓氣設(shè)備及管路系統(tǒng)

礦井采用集中供氣方式，在地面副斜井井口附近建設(shè)壓縮空氣站，安裝一臺(tái)LGB-10/8和一臺(tái)BJS-20/7型螺桿式空氣壓縮機(jī)。在正常生產(chǎn)時(shí)，為井下開(kāi)拓掘進(jìn)工作面風(fēng)動(dòng)工具提供壓縮空氣動(dòng)力，供井下巖石巷道掘進(jìn)，煤巷支護(hù)；在發(fā)生水、火、瓦斯等事故時(shí)，為井下有工作人員的場(chǎng)所提供安全保障的新鮮壓縮空氣進(jìn)行自救。

2.1.1 空氣壓縮機(jī)主要技術(shù)參數(shù)。型號(hào)為L(zhǎng)GB-10/8，排氣量10m3/min；型號(hào)為BJS-20/7，排氣量20m3/min。額定壓力0.7MPa ，冷卻方式為風(fēng)冷，配用電機(jī)額定功率分別為55kW和110kW，額定電壓380V。

2.1.2 供氣管路系統(tǒng)。該礦井井上下構(gòu)成一套供氣管路系統(tǒng)，包括地面空氣壓縮機(jī)、輸氣主干管路、用氣分支管路、管路附件和氣動(dòng)工具等。

2.2 壓風(fēng)機(jī)和壓風(fēng)管路的驗(yàn)算

2.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

①地面標(biāo)高：+1260.7m。

②空壓機(jī)年運(yùn)轉(zhuǎn)天數(shù)：B=330d，原班凈工作時(shí)間t = 14小時(shí)。

③管路長(zhǎng)度（按 +1000m 水平計(jì)算）

副斜井筒L=617m，車場(chǎng)L=60m，

石門L=240m，采區(qū)巷道L=730m。

2.2.2 計(jì)算壓縮機(jī)站的供氣量

①壓風(fēng)自救用風(fēng)量

根據(jù)井下生產(chǎn)和輔助人員出勤安排表，每班下井工人數(shù)為45人， 備用系數(shù)按1.1，每班入井人數(shù)合計(jì)51人，壓風(fēng)自救供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)為每人每分鐘0.3m3。

因此，壓風(fēng)自救最大用風(fēng)量為：51×0.3=15.3m3/min

②計(jì)算壓縮機(jī)站的供氣量

Q=α·α·q·k

式中：α——沿管道長(zhǎng)度的漏風(fēng)系數(shù)，取 1.1

α——機(jī)械摩擦耗氣量增加系數(shù)，取 1.1

q——壓風(fēng)自救最大用風(fēng)量，q=15.3m3/min

則：Q=1.1×1.1×15.3=18.5m3/min

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)安裝一臺(tái)BLT60A-20/7型螺桿式空氣壓縮機(jī)，排氣量為20m3/min，可滿足礦井災(zāi)變時(shí)為井下提供新鮮空氣的壓風(fēng)自救需要。地面現(xiàn)有的一臺(tái)LGB-10/8型螺桿式空氣壓縮機(jī)，排氣量10m3/min，可作為備用。

2.2.3 供氣管道的確定

井筒、石門、大巷的主管路采用4吋108 mm、壁厚4 mm的無(wú)縫鋼管；采區(qū)巷道、采掘工作面支管路采用2吋60 mm、壁厚4 mm的無(wú)縫鋼管。

2.3 確定空壓機(jī)必須的排氣壓力

P=Pg+ΣΔP+0.1MPa

式中：Pg——風(fēng)動(dòng)工具的額定工作壓力（Pa），取0.5MPa

ΣΔP——輸氣管路各部分壓力損失之和ΣΔP=λL

λ——單位長(zhǎng)度的壓力損失值λ=10-35Pa/m取35Pa/m

L——管路全長(zhǎng)（m），取壓氣管道由地面壓風(fēng)機(jī)房到井下工作面最大一路距離為1650m

ΣΔP=35×1650=57750Pa=0.058MPa

P=0.5+0.058+0.1=0.658MPa

由計(jì)算P=0.658MPa可以確認(rèn)地面壓縮空氣站空壓機(jī)出口壓力0.7MPa能滿足生產(chǎn)及壓風(fēng)自救的要求。

3 壓風(fēng)管路配件選型及安裝要求

①管路上的閥門全部采用法蘭連接式閘板閥，部件間連接要緊密，不漏風(fēng)。

②管路安裝前要做防腐處理。

③在管路安裝的較低點(diǎn)安裝油水分離器，定時(shí)排放積水和積油。

④為方便控制，各管路分支處都要安裝閥門。

⑤礦井采掘作業(yè)地點(diǎn)、壓風(fēng)自救裝置設(shè)置點(diǎn)及避災(zāi)路線巷道內(nèi)均要安裝壓風(fēng)管道，并設(shè)置供氣閥門，閥門間距不大于100m。氣源可以取自就近的主要壓風(fēng)管路上。

⑥壓風(fēng)管路要可靠的防護(hù)措施，防止災(zāi)變破壞。

4 壓風(fēng)自救裝置選型及安裝

根據(jù)《河北省煤礦壓風(fēng)自救系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》要求，選用ZYJ型礦井壓風(fēng)自救裝置，根據(jù)壓風(fēng)自救設(shè)置點(diǎn)服務(wù)人數(shù)，確定安裝套數(shù)。

4.1 裝置的結(jié)構(gòu)和使用方式

該裝置由管道、開(kāi)閉閥、連接管、減壓組及防護(hù)套等5部分組成。當(dāng)井下發(fā)生災(zāi)變事故時(shí)，扳動(dòng)開(kāi)閉閥體的手把氣路通暢，功能裝置迅速完成泄水、過(guò)濾、減壓和消音等動(dòng)作后，此時(shí)防護(hù)套內(nèi)充滿新鮮空氣供避災(zāi)人員救生呼吸。防護(hù)套內(nèi)的空氣壓力為（0.05-0.1）MPa，防護(hù)套外有毒氣體的壓力低于套內(nèi)壓力，因此外部有害氣體不會(huì)進(jìn)入防護(hù)套內(nèi)對(duì)避災(zāi)人員造成危害。

4.2 主要技術(shù)指標(biāo)

系統(tǒng)供氣壓力：0.3～0.7MPa，系統(tǒng)供氣量：30～55L/min；

壓力調(diào)節(jié)范圍：0.05～0.3MPa，噪聲小于：85Db，重量：13kg；

防護(hù)方式：披肩式防護(hù)套；

外形尺寸：

壓風(fēng)自救裝置φ30×265mm，披肩式防護(hù)套920×1030mm。

4.3 壓風(fēng)自救裝置的安裝

安裝位置：在+1000煤層運(yùn)輸大巷、+1050水平回風(fēng)大巷、采掘工作面、避災(zāi)路線和避難硐室等地點(diǎn)共安裝8組壓風(fēng)自救裝置，每組壓風(fēng)自救裝置應(yīng)可供6人使用。

供風(fēng)管路必須鋪設(shè)到所有采掘工作面、壓風(fēng)自救裝置點(diǎn)及避災(zāi)路線巷道地點(diǎn)；主管路每隔不大于200m安設(shè)一個(gè)供氣閥門，支管路每隔不大于50～100m安設(shè)一個(gè)供氣閥門，各采掘工作面及采區(qū)回風(fēng)巷、采區(qū)上山最高處均安裝供氣閥門，接入的壓風(fēng)管路應(yīng)設(shè)減壓、消音、過(guò)濾裝置和控制閥，壓風(fēng)出口壓力在0.1～0.3兆帕之間，供風(fēng)量不低于0.3m3/分·人，連續(xù)噪聲不大于70分貝。

5 壓風(fēng)自救系統(tǒng)管理和維護(hù)

①成立壓風(fēng)自救系統(tǒng)管理小組，建立完善壓風(fēng)自救系統(tǒng)管理制度 。

②每天至少對(duì)壓風(fēng)自救系統(tǒng)進(jìn)行一次供氣試驗(yàn)，每次試驗(yàn)時(shí)間不少于30min，保證系統(tǒng)各環(huán)節(jié)正常使用，并做好相關(guān)記錄。

③壓風(fēng)泵站設(shè)專人值班，維護(hù)、維修人員必須每天對(duì)空氣壓縮機(jī)、管路和自救裝置及其附屬設(shè)施進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，并建立設(shè)備臺(tái)帳、設(shè)備故障記錄表、巡查和檢修記錄。

6 結(jié)束語(yǔ)

煤礦壓風(fēng)自救系統(tǒng)是煤礦正常生產(chǎn)時(shí)的動(dòng)力，更是災(zāi)變時(shí)的重要安全避險(xiǎn)系統(tǒng)，只有合理選擇壓風(fēng)自救系統(tǒng)參數(shù)，加強(qiáng)壓風(fēng)自救系統(tǒng)日常管理和維護(hù)，才能確保壓風(fēng)自救系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《國(guó)家安全監(jiān)管總局、國(guó)家煤礦安監(jiān)局關(guān)于建設(shè)完善煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的通知》 （安監(jiān)總煤裝〔2010〕146號(hào)）.

[2]《煤礦安全規(guī)程》（2011版）.

[3]《礦井壓風(fēng)自救裝置技術(shù)條件》（MT390-1995）.

[4]《河北省煤礦壓風(fēng)自救系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（試行）.

作者簡(jiǎn)介：賈文宗（1969-），男，1991年參加工作，現(xiàn)為冀中能源邢礦集團(tuán)山西古縣金谷煤業(yè)有限公司調(diào)度室副主任，助理工程師，注冊(cè)安全工程師。