西铭煤矿48502A掘进工作面通风计算及通风路径设计

朱 毅

(山西焦煤西山煤电集团股份有限公司西铭煤矿， 山西 太原 030000)

1 前言

井下通风是保证煤矿安全生产的首要任务，合理、经济的巷道通风系统维持着整个地下矿山系统的安全、可靠运行。通风系统的设计需要根据煤矿的自身特点，既要满足工作面的通风量需要、符合瓦斯浓度等要求，又要兼顾矿山通风成本和整体经济效益。矿山通风体系中风量、风速和风量路径是通风设计的三大重点问题，本文针对西铭煤矿48502A掘进工作面的工程情况，计算工作面需风量，对风速进行校验，为工作面的风流路径设计、通风机选型提供科学支撑。

西山煤电股份有限公司西铭矿48502A掘进工作面位于冀家沟进风井以东，磺厂进回风井以西。64- 7号钻孔位于工作面以东60m处；工作面深度249～288m，平均269m，工作面走向长592m，倾斜长度为140m。

2 掘进工作面风量计算及局部通风机选择

西铭煤矿48502A掘进工作面绝对瓦斯涌出量为1.9m3/min，工作面温度为8～9℃。

2.1 掘进工作面风量计算

1)按瓦斯涌出量计算

Q掘=125×q×K

(1)

式中：q——回风流中最大绝对瓦斯涌出量，取1.9m3/min；

K——风量系数，取1.7。

工作面风量为

125×1.9×1.7 =404m3/min。

2)按二氧化碳涌出量

Q掘=100×q×K

(2)

式中：q——二氧化碳绝对涌出量，取0.4m3/min；

K——掘进工作面二氧化碳涌出不均衡的备用风量系数，取1.2。

工作面风量为

100×0.4×1.2=48m3/min。

3)按工作面爆破最大炸药量计算

Q掘>25A=25×12=300m3/min

(3)

式中：A——掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，取12kg(Ⅲ级乳化炸药)。

工作面风量为25×12=300m3/min。

4)按同时作业人数计算

Q掘>4N

(4)

式中：N取40人。

工作面风量为4×40=160m3/min。

分别以瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、爆破最大炸药量以及同时作业人数为依据，对井下风量进行了计算，掘进工作面实际需风量最大值为404m3/min，即可满足井下主巷道通风需求，有效控制有害气体空气含有量，保证井下作业人员工作安全。

2.2 局部通风机选择

1)局部通风机实际吸风量计算

根据掘进工作面实际需风量

Q扇=Q掘/(1-L掘/100×∩)

(5)

式中：Q扇——局部通风机实际吸风量，m3/min；

Q掘——掘进工作面实际需风量，404m3/min；

∩——漏风率，1.5%；

L掘——掘进工作面长度，960m。

局部通风机实际吸风量为

404/(1-960/100×1.5%)=472m3/min

2)按局部通风机最大额定吸风量计算

Q=(Q掘-60×0.25S最大)/I

(6)

式中：Q——局部通风机最大额定吸风量；

S最大——巷道断面面积，15.48m2;

I——掘进工作面同时通风的局部通风机台数。

Q=171.8m3/min

工作面未能形成风流回路，需通过局部通风机加强通风，降低工作面瓦斯、二氧化碳浓度，局部通风机的实际需风量可以通过掘进工作面实际需风量最大值确定。根据局部通风机实际吸风量和局部通风机最大额定吸风量对局部通风机进行选型，确定选取2×30kW局部通风机。

3 风速验算

相同风量，断面面积越小，单位时间内通过的风量越大即风速越大。井下巷道断面尺寸不同，西铭煤矿井下巷道最小断面面积为15.48m2，最大断面面积为26.28m2。巷道风速需低于最高风速，保证粉尘等物质不会对空气造成二次污染，同时要大于最低要求风速，确保每个工作面都有新鲜风流，保证工作人员生命安全，因此要满足以下条件

1)最小风速

Q掘≥60×0.25S掘=60×0.25×26.28=394m3/min。

2)最大风速

Q掘≤60×4S掘=60×4×15.48=3 715m3/min。

通过验算可得最小风速为394m3/min，井下掘进工作面风量404m3/min>394m3/min，满足风速要求；最大风速为3 715m3/min，局部通风机最大额定吸风量832m3/min<3 715m3/min，满足风速要求。

4 风流路径

1)新鲜风流

北五上下水平联络巷→北五右翼轨道巷→局部通风机→48502A工作面。

北五上下水平联络巷→北五右翼轨道巷→48502A轨道巷→工作面。

2)污风风流

48502A工作面→48502A轨道巷→北五右翼回风巷→南四西翼补回风巷。

风流路径如图1所示。

图1 工作面通风及监测、监控布置图

5 结论

西铭煤矿48502A掘进工作面绝对瓦斯涌出量为1.9m3/min，巷道通风对掘进工作面生产安全至关重要，分别以瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、工作面爆破最大炸药量和同时作业人数为变量确定了工作面所需风量为404m3/min。设计两条供风路径和一条回风路径，确保掘进工作面安全运行。