馬脊梁礦8105運(yùn)輸巷通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

田志敏 王曉龍

（山西省大同市同煤集團(tuán)馬脊梁礦，山西 大同 037002）

1 工程概況

同煤集團(tuán)馬脊梁礦三盤(pán)區(qū)8105工作面運(yùn)輸巷主要用作8105工作面開(kāi)采期間回風(fēng)巷，巷道為矩形斷面，寬度5200mm×高度3950mm。該巷道相對(duì)瓦斯涌出量0.57m3/t，絕對(duì)瓦斯涌出量3.42m3/min。

針對(duì)8105工作面的實(shí)況，選擇兩臺(tái)型號(hào)FBDNO7.5-55kW局部通風(fēng)機(jī)，采用局扇壓入式通風(fēng)方式，最長(zhǎng)供風(fēng)距離為1500m。通風(fēng)系統(tǒng)方案如下：

（1）新鮮風(fēng)：地面→二盤(pán)區(qū)進(jìn)風(fēng)立井→二盤(pán)區(qū)輔運(yùn)、皮帶大巷→三盤(pán)區(qū)輔運(yùn)、皮帶大巷→8105運(yùn)輸巷風(fēng)機(jī)→風(fēng)筒→8105運(yùn)輸巷迎頭。

（2）乏風(fēng)：8105運(yùn)輸巷迎頭→8105運(yùn)輸巷→8105運(yùn)輸巷回風(fēng)繞道→三盤(pán)區(qū)回風(fēng)大巷→三盤(pán)區(qū)回風(fēng)立井→地面。

2 風(fēng)量計(jì)算

2.1 巷道通風(fēng)基本參數(shù)

8105運(yùn)輸巷道通風(fēng)基本參數(shù)：（1）掘進(jìn)巷道最大通風(fēng)斷面S=5.2×3.95=20.54m2。（2）根據(jù)往年瓦斯等級(jí)鑒定，該運(yùn)輸巷道瓦斯相對(duì)涌出量為0.57m3/t，絕對(duì)瓦斯涌出量為3.42m3/min，二氧化碳絕對(duì)涌出量0.96m3/min。

2.2 實(shí)際需風(fēng)量計(jì)算

（1）按該運(yùn)輸巷道CH4、CO2涌出量計(jì)算巷道需風(fēng)量

式中：

K-備用風(fēng)量系數(shù)，取K=2。

代入數(shù)據(jù)得：

（2）按工作人員數(shù)量計(jì)算

式中：

N掘-掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，取30。

（3）按巷道允許的最低風(fēng)速計(jì)算

有瓦斯涌出的巖巷、半煤巖巷和煤巷：Q掘≥ 60×0.25S掘=60×0.25×20.54=308m3/min。

按上述（1）～（3）條件計(jì)算的最大值，作為掘進(jìn)工作面風(fēng)筒末端的實(shí)際需要出風(fēng)量Q掘。經(jīng)上述計(jì)算，風(fēng)筒末端出風(fēng)量不得小于Q掘=308m3/min。綜上所述，8105運(yùn)輸巷工作面需風(fēng)量為Q掘=308m3/min。

2.3 選擇局部通風(fēng)機(jī)

（1）局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際需要吸風(fēng)量計(jì)算

以掘進(jìn)工作面計(jì)算需要風(fēng)量Q掘和巷道設(shè)計(jì)最大供風(fēng)距離1142m，計(jì)算局部通風(fēng)機(jī)需要吸風(fēng)量。

以掘進(jìn)工作面計(jì)算需要風(fēng)量Q掘和巷道供風(fēng)距離在400m時(shí)，計(jì)算局部通風(fēng)機(jī)需要吸風(fēng)量。

式中：

Q掘-掘進(jìn)工作面最低需要風(fēng)量；

L-掘進(jìn)工作面最大供風(fēng)距離，m；

η-風(fēng)筒百米漏風(fēng)率，%，數(shù)據(jù)參考表1選取。

表1 風(fēng)筒百米漏風(fēng)率取值表

（2）根據(jù)馬脊梁礦實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，井下使用的2×55kW的局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量為480m3/min（風(fēng)機(jī)開(kāi)一級(jí)），其最大吸風(fēng)量可達(dá)850m3/min（風(fēng)機(jī)開(kāi)二級(jí)）。故巷道開(kāi)口掘進(jìn)時(shí)選擇在皮帶大巷內(nèi)設(shè)置2臺(tái)型號(hào)為FBD-NO7.5的局部通風(fēng)機(jī)（功率2×55kW，一用一備）為8105運(yùn)輸巷工作面供風(fēng)，可滿(mǎn)足工作面需風(fēng)量要求。

2.4 掘進(jìn)工作面的全風(fēng)壓實(shí)際需風(fēng)量

Q掘全對(duì)于煤巷：

建議進(jìn)行河道清障、底泥疏浚，清除一些底泥污染；在岸邊栽植水生植物，提高凈水效果；考慮養(yǎng)殖水浮蓮。據(jù)介紹，一畝水浮蓮短期內(nèi)可以吸收氮50 kg、磷10 kg，對(duì)水體中的酚、汞、鉛、鎘、砷等也有極強(qiáng)的富集能力，可提高水體自?xún)舻乃俣取?/p>

式中：

Q局測(cè)-局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量，m3/min，根據(jù)工作面需風(fēng)量要求，8105工作面風(fēng)機(jī)一級(jí)風(fēng)實(shí)際吸風(fēng)量為Q局測(cè)=480m3/min，二級(jí)風(fēng)實(shí)際吸風(fēng)量為Q局測(cè)=850m3/min；

I-同時(shí)為掘進(jìn)工作面供風(fēng)的局部通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)；

S-風(fēng)機(jī)安設(shè)地點(diǎn)的巷道斷面積，S=20.54m2。

開(kāi)一級(jí)風(fēng)機(jī)時(shí)，Q掘全=480×1+60×0.25×20.54=789m3/min。

2.5 按最大風(fēng)速驗(yàn)算

經(jīng)上述驗(yàn)算，工作需風(fēng)量Q掘=308m3/min符合要求。因?yàn)榭紤]到還有另外兩條聯(lián)巷需要供風(fēng)，約為1000m3/min，故在巷道剛開(kāi)口時(shí)開(kāi)一級(jí)風(fēng)機(jī)，屆時(shí)全風(fēng)壓風(fēng)量為Q全=1636m3/min。隨著巷道的掘進(jìn)，當(dāng)巷道掘進(jìn)超過(guò)400m時(shí)，8105運(yùn)輸巷局部通風(fēng)機(jī)開(kāi)二級(jí)，全風(fēng)壓風(fēng)量為1846m3/min。

2.6 掘進(jìn)工作面全風(fēng)壓風(fēng)量計(jì)算

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，局扇安裝地點(diǎn)到回風(fēng)口之間的最低風(fēng)速不得低于0.25m/s，可確定全風(fēng)壓供給掘進(jìn)工作面的風(fēng)量。

式中：

Q掘全-全風(fēng)壓供給掘進(jìn)工作面的風(fēng)量，m3/min；

Q風(fēng)機(jī)-選定局扇的實(shí)際吸風(fēng)量為850m3/min；

I-同時(shí)為掘進(jìn)工作面供風(fēng)的局部通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)；

S-局扇安裝地點(diǎn)的巷道斷面，20.54m2。

則全風(fēng)壓供給該局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量不得低于1720m3/min。

2.7 工作面風(fēng)量驗(yàn)算

（1）按8105工作面允許的最大風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：Q掘≤ 60×4.0×S掘=240×20.54=4926（m3/min）。（2）按8105運(yùn)輸巷道允許的最低風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：Q掘≥ 60×0.25，S掘=60×0.25×20.54=308.1（m3/min）。（3）根據(jù)上述計(jì)算可知，工作面風(fēng)筒末端實(shí)際供風(fēng)量必須滿(mǎn)足上述兩個(gè)條件的要求，即308.1（m3/min） ≤Q供≤ 4926（m3/min）。根據(jù)選定的局部通風(fēng)機(jī)型號(hào)，考慮風(fēng)筒的漏風(fēng)因素，計(jì)算出工作面風(fēng)筒末端的實(shí)際供風(fēng)量為Q供=850×1×（1-0.01×2400×2.08%）=425.68（m3/min），風(fēng)量滿(mǎn)足要求。

綜上所述，8105巷掘進(jìn)工作面選用2臺(tái)型號(hào)為FBD-NO7.5的局部通風(fēng)機(jī)（功率2×55kW，一用一備），能滿(mǎn)足風(fēng)量要求。

3 掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒的安裝及管理

（1）根據(jù)上述風(fēng)量計(jì)算及風(fēng)機(jī)選型可知，8105運(yùn)輸巷開(kāi)口掘進(jìn)時(shí)采用2臺(tái)（一用一備）FBD-NO7.5局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)，風(fēng)筒采用直徑為Ф1200mm的柔性阻燃風(fēng)筒。2臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)置在皮帶大巷內(nèi)，風(fēng)機(jī)安裝時(shí)離地高度不得小于0.3m，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況開(kāi)二級(jí)風(fēng)機(jī)。

（2）做好局部通風(fēng)機(jī)及其啟動(dòng)裝置的安裝點(diǎn)的選擇，風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)必須放在距吸風(fēng)口上風(fēng)側(cè)不小于10m的位置，開(kāi)關(guān)附近嚴(yán)禁有其他電器設(shè)備。

（3）針對(duì)局部通風(fēng)機(jī)必須要設(shè)置專(zhuān)業(yè)的崗位進(jìn)行專(zhuān)人負(fù)責(zé)管理。安裝風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換裝置，在主風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后可以及時(shí)啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)保障供風(fēng)的連續(xù)性。

（4）巷道常備備用風(fēng)筒，且8105運(yùn)輸巷中部及風(fēng)機(jī)安裝地點(diǎn)各兩節(jié)，風(fēng)機(jī)前放兩節(jié)拐彎風(fēng)筒備用。

4 結(jié)論

在對(duì)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)馬脊梁礦8105工作面運(yùn)輸巷通風(fēng)風(fēng)量的計(jì)算，完成了通風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)的選型，并提出了掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒的安裝及管理措施，保障了掘進(jìn)工作面的通風(fēng)需要。