通风系统及通风能力校定研究

摘 要：结合灵北矿采掘衔接计划，分别校验11001工作面和11009工作面的矿井风量、通风负压和等积孔，满足矿井安全生产要求。

关键词：采掘衔接;校验;矿井风量

1 概况

灵北矿位于山西省晋中市灵石县两渡镇境内，井田面积29.537km2，生产能力1.2Mt/a，主要开采10号煤，其为自燃煤层，具有煤尘爆炸危险性，瓦斯相对、绝对涌出量回采期间分别为0.25m3/t、3.25m3/min;CO2相对、绝对涌出量分别为3.78m3/t、6.43m3/min;瓦斯绝对涌出量掘进期间为1.38m3/min，为低瓦斯矿井。矿井进风井筒为主斜井、副立井;回风井筒为工业广场回风斜井，主要通风机为FBCDZ-8-№24D型矿用防爆轴流式对旋通风机2台，电机型号YBF450S2-8，配套电机功率为220kW×2，额定风量范围40-120m3/s，额定负压范围700-4200Pa。为确定现开采的一采区10号煤全部采煤工作面的通风难易情况，对灵北矿通风系统及通风能力校定如下：

2 矿井风量、负压及等积孔计算

2.1 矿井风量计算

式中：∑Qcf-采煤工作面实际需风量，m3/s;∑Qhf-掘进工作面实际需要风量的总和，m3/s;∑Qur-独立通风硐室实际需要风量的总和，m3/s;Qsc-备用工作面实际需要风量，m3/min;Qrl-其他用风巷道实际需要风量，m3/min;Kt-矿井通风系数，取1.2。

2.1.1 采煤工作面实际需要风量计算

10号煤综采工作面分别按瓦斯涌出量、工作面气象条件及工作面同时工作的最多人数分别计算，取其中最大值，并用风速验算。

2.1.1.1 按瓦斯涌出量计算

Qcfi=100×qci·KC

式中：qci-综采工作面的瓦斯（CH4）绝对涌出量，m3/min;Kc-综采工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取1.50;qci=3.25m3/min。综采工作面需风量：Qc=100×3.25× 1.50=487.5m3/min=8.12m3/s。

2.1.1.2 按工作面温度计算

Qci=70%×vcf×Scf·kch·kcl·kct

式中：vcf-综采工作面的风速，取1.2m/s;Scf-综采工作面的平均有效断面积，（4.6+3.8）÷2×3.2=13.4m2;kch-综采工作面采高调整系数，取1.2;kcl-综采工作面长度调整系数，取1.1;70%-采煤工作面有效通风断面系数。综采工作面需风量：Qc10=70%×1.2×13.4×1.2×1.1=14.86m3/s。

2.1.1.3 按工作人员数量计算

Qci=4·Nc

式中：Nc-综采工作面同时工作的最多人数;10号煤62人;4-每人每分钟供风标准，m3/min。则：QC10=4×62= 4.13m3/s。

经上述计算，10号煤综采工作面实际需要风量取其计算最大值并取整：10号煤层取Qc10=14.86m3/s。

2.1.1.4 按风速进行验算

综采工作面风速验算：

0.25×Scb≤Qci≤4×Scs

式中：Scs-采煤工作面最小控顶有效断面积。12.16m2;Scb-采煤工作面最大控顶有效断面积，14.72m2。10号煤综采工作面：0.25×14.72≤14.86≤4×12.16，风量满足要求。

2.1.2 备用工作面实际需要风量

在采掘接替过程考虑一个10号煤备用工作面，备用工作面实际需要风量，应满足瓦斯、气象条件等规定计算的风量。备用工作面需风量按照采煤工作面需风量的50%计算。其需要风量为：ΣQsc=14.86×50%=7.43m3/s。

2.1.3 掘进工作面实际需要风量计算

煤巷通风掘进工作面的风量，应按瓦斯涌出量、局部通风机吸风量、同时工作的最多人数分别计算，取其中最大值，并用风速验算。

2.1.3.1 按瓦斯涌出量

Qhf=100×qhg×khg

式中：Qhf-掘进工作面回风巷风流中平均绝对瓦斯涌出量，m3/min;qhg-掘进工作面绝对瓦斯涌出量m3/min，取1.38;khg-瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取1.8。10号煤顺槽：Qhf10'=100×1.38×1.8=248.4m3/min=4.14m3/s。

2.1.3.2 按局部通风机吸风量

Qh=Qaf·I+60×0.25Shd

式中：Qaf-局部通风机额定吸风量，350-240m3/min;I-同时通风的台数;0.25-有瓦斯涌出的煤巷允许的最低风速;Shd-局部通风机安装地点到回风口间的巷道最大断面积，取14.4m2。10号煤顺槽：Qhf=350×1+60×0.25×14.4= 566m3/min=9.4m3/s。

2.1.3.3 按人數计算

Qhf≥4Nhf

式中：Nhf-工作面同时工作的最多人数，综掘面取20人。则：Qhf≥4×20=1.33m3/s。10号煤层顺槽掘进工作面各2个，掘进工作面实际需要风量的总和：ΣQhf=9.4×2= 18.8m3/s。

2.1.3.4 按风速进行验算

根据规程规定，按最低、最高风速0.25m/s≤V掘≤

4m/s的要求进行验算：

Vhf=Qhf/Sj

式中：Sj-掘进工作面巷道的最大净断面积，m2。10号煤顺槽：0.25m/s≤9.4/14.4≤4m/s，验算符合要求。

2.1.4 硐室实际需要风量

区域变电所：3m3/s;爆炸材料库房：2m3/s;避难硐室：2m3/s;采区变电所：3m3/s;蓄电池充电硐室2m3/s。

独立通风硐室实际需要风量的总和：

ΣQur=3+2+2+3+2=12m3/s

2.1.5 其他用风巷道实际需要风量计算

根据巷道布置，其他地点需风量主要考虑大巷端部通风，取6m3/s。

将矿井总进风量70.91m3/s实际配风如下：按照1个10号煤综采工作面配风量14.86m3/s，在采掘接替过程考虑一个10号煤备用工作面配风量7.43m3/s，2个10号煤顺槽综掘工作面配风量18.8m3/s，区域变电所配风量3m3/s，爆炸材料库房配风量2m3/s，避难硐室配风量2m3/s，采区变电所配风量2m3/s，蓄电池充电硐室配风量2m3/s，其他用风巷道配风量6m3/s。

2.2 负压、等积孔计算

2.2.1 负压计算

按矿井配风量70.91m3/s，回风斜井回风，对通风最容易、困难时期的风阻最大路线进行负压按下式计算。

式中：α-井巷通风摩擦阻力系数，N·s2/m4;L-线路长度，m;P-井巷断面周长，m;S-井巷净断面，m2;Q-风量，m3/s;考虑15%的局部阻力，经计算11001综采首工作面通风线路负压为1284Pa，11009综采末工作面通风线路负压为1836Pa。

2.2.2 等积孔计算

矿井通风等积孔按下式计算：

A=1.19Q/h0.5

式中：A-矿井通风等积孔，m2;Q-矿井总进风量，m3/s;h-矿井通风负压，Pa。经计算，11001综采工作面等积孔为2.36m2，大于2.0m2;11009综采工作面等积孔为1.97m2，大于1m2，小于2m2;因此，矿井前期通风属较小阻力矿井，通风难易程度中等。

3 结论

①经综采、掘进工作面和其他用风地点测算，矿井总用风量为70.91m3/s;②通过对比一采区11001和11009两工作面负压在1284～1836Pa之间，等积孔在1.97～2.36m2，现有FBCDZ-8-№24D型防爆对旋轴流式通风机能够满足生产要求;③后期通风阻力增大，建议适当刷扩部分巷道断面，降低巷道通风阻力。

参考文献：

[1]孙培红.低瓦斯矿井通风系统及通風能力合理校定研究[J].煤炭与化工，2018.

[2]谢雄刚，周林锋，胡鲤庭，李乾坤.大湾煤矿通风系统特征及通风能力核定[J].煤炭科学技术，2012：61-64.

作者简介：

郭文龙（1984- ），男，山西大同人，2007年毕业于山西大同大学，工程师，主要从事井工通风技术管理。