內(nèi)蒙古某礦礦井通風(fēng)能力核定及設(shè)備選型分析

吳勝利

（山東能源兗煤集團(tuán)內(nèi)蒙古昊盛煤業(yè)，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017200）

1 礦井概況

內(nèi)蒙古某礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市呼吉爾特礦區(qū)東北部，設(shè)計(jì)能力為90萬(wàn)t/年，井田面積為6.5079 km2，開(kāi)采深度529.95～179.95 m標(biāo)高，煤層厚6.10～6.80 m，平均厚6.34 m，礦井采用斜井-平硐混合開(kāi)拓，井下共有三個(gè)采區(qū)。巷道布置有一采區(qū)回風(fēng)巷、東回風(fēng)大巷、西輔運(yùn)大巷、東輔運(yùn)大巷、井下煤倉(cāng)、東膠帶大巷、北輔運(yùn)大巷、北膠帶大巷、北回風(fēng)大巷、三采區(qū)皮帶巷、三采區(qū)回風(fēng)巷。一采區(qū)布置1個(gè)回采工作面15303工作面。煤礦絕對(duì)瓦斯涌出量為2.47 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為2.04 m3/t；絕對(duì)二氧化碳涌出量為1.01 m3/min，相對(duì)二氧化碳涌出量為0.84 m3/t。井下回采工作面絕對(duì)瓦斯涌出量最大為1.39 m3/min，掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量最大為0.19 m3/min。該礦井屬低瓦斯礦井[1-2]。

2 通風(fēng)系統(tǒng)

2.1 通風(fēng)方式

內(nèi)蒙古某礦采用機(jī)械抽出式中央并列式的通風(fēng)方式。共有副平硐、主斜井、回風(fēng)立井3個(gè)井筒，“兩進(jìn)一回”，副平硐、主斜井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)[3]。

2.2 通風(fēng)線路

副平硐→東輔運(yùn)大巷→北輔運(yùn)大巷→三采區(qū)皮帶巷→15303運(yùn)輸順槽→15303采煤工作面→15303回風(fēng)順槽→三采區(qū)回風(fēng)巷→北回風(fēng)大巷→東回風(fēng)大巷→回風(fēng)立井；副平硐→東輔運(yùn)大巷→北輔運(yùn)大巷→采區(qū)變電所→三采區(qū)回風(fēng)巷→北回風(fēng)大巷→東回風(fēng)大巷→回風(fēng)立井；主斜井→清理煤斜巷→煤倉(cāng)上口→東膠帶大巷→聯(lián)絡(luò)巷→東回風(fēng)大巷→回風(fēng)立井；副平硐→東輔運(yùn)大巷→聯(lián)絡(luò)巷→5號(hào)抽水點(diǎn)→東回風(fēng)大巷→回風(fēng)立井；副平硐→井底車(chē)場(chǎng)→西輔運(yùn)大巷→主聯(lián)絡(luò)巷Ⅱ→一采區(qū)水泵房→回風(fēng)立井；副平硐→井底車(chē)場(chǎng)→西輔運(yùn)大巷→一采區(qū)配電點(diǎn)→聯(lián)絡(luò)巷→一采區(qū)回風(fēng)巷→回風(fēng)立井；副平硐→井底車(chē)場(chǎng)→西輔運(yùn)大巷→15103運(yùn)聯(lián)巷→1號(hào)抽水點(diǎn)→一采區(qū)回風(fēng)巷→回風(fēng)立井。

3 礦井風(fēng)量計(jì)算

3.1 15303采煤工作面需風(fēng)量計(jì)算

3.1.1 按氣象條件計(jì)算[4-5]

式中：Vcf為采煤工作面的風(fēng)速，取1.5 m/s；Scf為采煤工作面的平均有效斷面積，按最大和最小有效斷面的平均值；Scf=lcb×hcf，lcb為最大控頂距和最小控頂距的平均值，hcf為采高，70%為有效通風(fēng)斷面系數(shù)。15303工作面控頂距取最大控頂距3.85 m和最小控頂距3.25 m的平均值3.55 m，采高2.12 m；K采高為采煤工作面采高調(diào)整系數(shù)，放頂煤取1.2；K采面長(zhǎng)為采煤工作面長(zhǎng)度調(diào)整系數(shù)，15301采煤長(zhǎng)度146 m，取1.0；70%為采面有效通風(fēng)斷面系數(shù)。將數(shù)值代入公式計(jì)算得Qcf=564 m3/min。

3.1.2 按瓦斯涌出量計(jì)算

式中：q采CH4為據(jù)瓦斯等級(jí)鑒定報(bào)告結(jié)果：回采工作面瓦斯絕對(duì)涌出量為1.39 m3/min；K采為采煤工作面瓦斯涌出不平均的備用風(fēng)量系數(shù)，正常生產(chǎn)時(shí)連續(xù)觀測(cè)60 d，日最大瓦斯涌出量和兩個(gè)月平均日絕對(duì)瓦斯涌出量的比值；取1.5；125為采煤工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔粦?yīng)超過(guò)0.8%的換算系數(shù)。將數(shù)值代入公式計(jì)算得Q采2≥261m3/min。

3.1.3 按二氧化碳的涌出量計(jì)算

式中：q采CO2為根據(jù)瓦斯等級(jí)鑒定報(bào)告結(jié)果：該回采工作面二氧化碳絕對(duì)涌出量為0.39 m3/min；67為采煤工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中的二氧化碳濃度不應(yīng)超過(guò)1.5%的換算系數(shù)。將數(shù)值代入公式計(jì)算得Q采2≥40m3/min。

3.1.4 按工作人員數(shù)量驗(yàn)算

式中：N為采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，取20人；4為每人需風(fēng)量，m3/min。將數(shù)值代入公式計(jì)算得Q采4≥80 m3/min。

3.1.5 按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算

驗(yàn)算最小風(fēng)量：Qmin≥60×0.25Scb。

驗(yàn)算最大風(fēng)量：Qmax≤60×4Scb；Scb=lcb×hcf×70%式中：Scb為工作面平均通風(fēng)斷面積，m2。

按最低風(fēng)速驗(yàn)算：Qmin≥15×Scb×70%=15×8.59×70%=91 m3/min。

按最高風(fēng)速驗(yàn)算：Qmax≤240×Scb×70%=240×7.27×70%=1222 m3/min。

按工作面進(jìn)風(fēng)巷斷面驗(yàn)算風(fēng)速：由于進(jìn)風(fēng)面斷面面積是15.0 m2。故：V進(jìn)風(fēng)巷=564÷60÷15.0=0.63 m/s＞0.25 m/s驗(yàn)算符合規(guī)定。

通過(guò)上述計(jì)算15301采煤工作面需風(fēng)量，按工作面氣象條件取得最大計(jì)算數(shù)值為564 m3/min。經(jīng)驗(yàn)算91 m3/min＜564 m3/min＜1222 m3/min，該風(fēng)量滿(mǎn)足驗(yàn)算風(fēng)速條件。

確定15303工作面需風(fēng)量為564 m3/min。

3.2 井下硐室需風(fēng)量計(jì)算

1）水泵房需風(fēng)量計(jì)算：Q水泵房=210 m3/min。

2）中央變電所需風(fēng)量計(jì)算：Q中變=198 m3/min。

3）一采區(qū)配電點(diǎn)：Q采配=189 m3/min。

4）避難硐室：Q避≥109 m3/min。

5）采區(qū)變電所：Q采變=166 m3/min。

故硐室總計(jì)需用風(fēng)量為：189+166=355 m3/min。

3.3 其他用風(fēng)區(qū)域需風(fēng)量計(jì)算

其他巷道所需風(fēng)量，按照風(fēng)速分別進(jìn)行計(jì)算。

1）主聯(lián)絡(luò)巷I：Q主聯(lián)≥54 m3/min。

2）主聯(lián)絡(luò)巷II：Q主聯(lián)≥99 m3/min。

3）15105運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)巷：Q15103≥140 m3/min。

4）15201回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷：Q15201≥139 m3/min。

5）6號(hào)排水點(diǎn)：Q水≥114 m3/min。

6）15104聯(lián)絡(luò)巷：Q15201≥130 m3/min。

7）三采區(qū)臨時(shí)水倉(cāng)：Q臨水≥189 m3/min。

8）三采區(qū)皮帶巷后半段：Q三皮≥135 m3/min。

9）礦用防爆膠輪車(chē)行駛巷道需要風(fēng)量：

式中：Qdi為該地點(diǎn)礦用防爆膠輪車(chē)尾氣排放稀釋需要風(fēng)量，m3/min；Pdi為每臺(tái)礦用防爆膠輪車(chē)的功率，取值范圍45 kW、65 kW。

行駛防爆膠輪車(chē)的巷道，應(yīng)按同時(shí)運(yùn)行的最多車(chē)輛數(shù)量增加巷道配風(fēng)，配風(fēng)量應(yīng)不小于4 m3/min·kW；礦井采取2臺(tái)礦用防爆膠輪車(chē)同時(shí)運(yùn)行進(jìn)行計(jì)算。

代入數(shù)值計(jì)算得Qdi≥4×（45+65）≥440 m3/min。防爆膠輪車(chē)用風(fēng)量取440 m3/min。

綜合以上計(jì)算，井下其他用風(fēng)巷道及膠輪車(chē)需風(fēng)量合計(jì)1440m3/min。

3.4 礦井總風(fēng)量計(jì)算

礦井所需的總風(fēng)量，按照采掘工作面、主副巷道、硐室及所需通風(fēng)區(qū)域，實(shí)際需風(fēng)量的總和，并考慮漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻備用風(fēng)量系數(shù)[4-5]，計(jì)算公式為：

Q礦=（∑Q采i+∑Q掘i+∑Q硐i+∑Q其他i）×km

式中：∑Q采i為采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，取564 m3/min；∑Q掘i為掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，取0 m3/min；∑Q硐i為硐室實(shí)際需要風(fēng)量的總和，355 m3/min；∑Q其他i為礦井除了采、掘、硐室地點(diǎn)以外的其它巷道需風(fēng)量的總和，取1440 m3/min；Km為礦井內(nèi)部漏風(fēng)備用風(fēng)量系數(shù)（本礦Km取1.15）。故Q礦≈2713 m3/min。故礦井需要風(fēng)量2713 m3/min。

4 通風(fēng)機(jī)選型及應(yīng)用效果

4.1 通風(fēng)機(jī)選型

煤礦礦共安裝2臺(tái)同等能力主通風(fēng)機(jī)，一備一用。礦井主要通風(fēng)機(jī)型號(hào)為FBCDZ-10-No.28，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，主扇電機(jī)型號(hào)為YBF630s-10型，功率2×280 kW如表1所示。

表1 通風(fēng)機(jī)參數(shù)表

4.2 應(yīng)用效果

礦井主要通風(fēng)機(jī)型號(hào)為FBCDZ-10-No.28，按照礦井主要通風(fēng)機(jī)的實(shí)際特性曲線對(duì)通風(fēng)能力進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)該礦實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：礦井總進(jìn)風(fēng)量為4254 m3/min，總回風(fēng)量達(dá)4306 m3/min，通風(fēng)機(jī)負(fù)壓370 Pa，礦井等積孔為4.60 m2。風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)處于通風(fēng)機(jī)的合理工作范圍內(nèi)，煤礦各區(qū)域風(fēng)流及方向穩(wěn)定，風(fēng)量充足，風(fēng)速均衡，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

經(jīng)計(jì)算得出內(nèi)蒙古某礦需風(fēng)量為2713 m3/min，實(shí)際供風(fēng)量4254 m3/min，內(nèi)蒙古某礦有效風(fēng)量為3970 m3/min，92.1%的有效風(fēng)量率，供風(fēng)量大于所需風(fēng)量，符合內(nèi)蒙古某礦礦井風(fēng)量分配計(jì)劃。

內(nèi)蒙古某礦地面主要安設(shè)兩臺(tái)同型號(hào)FBCDZ-10-№28（2×280 kW）型軸流式對(duì)旋主通風(fēng)機(jī)，運(yùn)行工況符合經(jīng)濟(jì)性和安全性的要求。井下通風(fēng)設(shè)施完善，風(fēng)量、風(fēng)速及溫度符合規(guī)定。