经坊煤业八采区总需风量计算研究

赵鹏伟

(山西省长治经坊煤业有限公司， 山西 长治 047100)

1 前言

山西省长治经坊煤业有限公司(简称“经坊煤业”)八采区主采煤层为3号煤层，设计能力1.80Mt/a。3号煤层厚度3.27～7.95m，平均5.8m；煤层倾角为1°～9°。正常生产时八采区布置有1个综放工作面、1个备用工作面、2个综掘工作面。综放工作面长度200m，走向长度约为1500m。工作面采高平均2.8m，采放比为1∶1.07。

经坊煤业矿井相对瓦斯涌出量为3.31m3/t，相对二氧化碳涌出量为1.96m3/t，绝对瓦斯涌出量为17.73m3/min，绝对二氧化碳涌出量为10.54m3/min，为高瓦斯矿井。矿井八采区综放工作面绝对瓦斯涌出量为5.34m3/min(其中风排瓦斯量为2.95m3/min)，综掘工作面绝对瓦斯涌出量为0.43m3/min。

矿井采掘工作面均为独立通风，其风流直接进入采区回风巷，掘进工作面采用局部通风机压入式通风。矿井总风量为240m3/s，主斜井进风量为23m3/s，副斜井进风量为73m3/s，进风立井进风量为144m3/s，八采区进风量为98m3/s。

2 八采区实际总需风量

根据现行《煤矿安全规程》的规定，总需风量分别按井下八采区同时工作的最多人数和按八采区各点实际需要风量总和的最大值选取。

2.1 按采区同时工作的最多人员数计算风量

按井下八采区同时工作的最多人数计算需风量为[1]

Q=4×N×K

(1)

式中：Q——八采区总需风量，m3/min；

4——每人每分钟供风标准，m3/(min·人)；

N——井下八采区同时工作的最多人数，人；

K——矿井通风系数，取1.15。

因此，按井下八采区同时工作的最多人数计算，八采区总需风量为4×140×1.15=644m3/min=10.8m3/s。

2.2 八采区各点实际总需风量

八采区各点实际总需风量为

(2)

式中：∑Q采——综放工作面需风量之和，m3/min；

∑Q掘——掘进工作面需风量之和，m3/min；

∑Q硐——独立通风硐室需风量之和，m3/min；

∑Q其他——除了采煤、掘进和硐室外其他井巷需风量之和，按前3项总和的5%考虑，m3/min；

K——矿井的通风系数，取1.15。

1.八采区综放工作面需风量计算

1)需风量计算

①按瓦斯涌出量计算为

∑Q采=100×q采×Kc

(3)

式中：∑Q采——按瓦斯涌出量计算八采区综放工作面需风量，m3/s；

q采——绝对瓦斯(或二氧化碳)涌出量，根据矿井类似工作面实测风排瓦斯量为2.95m3/min，考虑八采区煤层埋深较深，取8.0m3/min；

Kc——瓦斯涌出不均匀系数，取Kc=1.5。

则∑Q采=100×8×1.5=1 200m3/min=20m3/s。

②按二氧化碳涌出量计算为

∑Q采=67×q采×Kc

(4)

式中：∑Q采——按二氧化碳涌出量计算八采区综放工作面需风量，m3/s；

q采——绝对二氧化碳涌出量，按2.6m3/min计算；

Kc——瓦斯涌出不均匀系数，取Kc=1.5。

则∑Q采=67×2.6×1.5=261.3m3/min=4.4m3/s。

③按气象条件计算为[2]

∑Q采=60×70%×v×S×k采×k长

(5)

式中：∑Q采——八采区综放工作面需风量，m3/s；

v——八采区综放工作面风速，取1.5m/s；

S——八采区综放工作面平均有效断面面积，取14.633m2；

k采——八采区综放工作面采高调整系数，取1.2；

k长——八采区综放工作面长度调整系数，取1.4；

70%——有效通风断面系数；

60——单位换算产生的系数。

则∑Q采=60×70%×1.5×14.633×1.2×1.4=1 549m3/min=25.82m3/s。

综上所述，八采区综放工作面实际需风量取以上3种方法的最大值，同时备用工作面实际需风量不得低于采煤工作面实际需要风量的50%，因此八采区备用工作面需风量为Q备=25.82×50%=12.91m3/s。

综上，八采区综放工作面需风量之和∑Q采=25.82+12.91=38.73m3/s。

2)工作面风速验算

根据《煤矿安全规程》规定，该综放工作面风速应满足0.25S大≤∑Q采≤4S小

(6)

式中：S大——采煤工作面最大控顶有效断面面积，取11.03m2；

S小——采煤工作面最小控顶有效断面面积，取10.46m2。

0.25×11.03=2.78m3/s≤∑Q采=38.73m3/s≤4×10.46=41.84m3/s

则综放工作面实际需风量符合《煤矿安全规程》中工作面风速要求。

2.八采区掘进工作面需要风量

1)掘进工作面需风量

① 按掘进工作面的最多人数计算为[3]

∑Q掘=4×N

(7)

式中：∑Q掘——综掘工作面需风量，m3/s；

N——掘进工作面同时工作最多人数，取20人。

则∑Q掘=4×20=80m3/min=1.3m3/s。

②按局部通风机吸风量计算为

综掘工作面选用FBDNo6/2×22kW型局部通风机，其额定风量范围380～540m3/min，则综掘工作面需要风量为

∑Q掘=Q扇×Ii+15S

(8)

式中：∑Q掘——综掘掘进工作面实际需要的风量，m3/min；

Q扇——局部通风机实际吸入风量，实际吸风量最大为540m3/min；

Ii——掘进工作面同时通风的局部通风机台数，1台；

S——掘进工作面局部通风机安装地点到回风口巷道最大断面，12m2。

则∑Q掘=540×1+15×12=720 m3/min=12 m3/s。

2)按风速验算

取上述结果的最大值12m3/s作为掘进工作面需要风量。根据《煤矿安全规程》规定，综掘工作面需风量为

0.25×S掘≤∑Q掘≤4×S掘

(9)

式中：S掘——掘进工作面巷道过风断面面积，平均取15m2。

3.75m3/s≤∑Q掘=12m3/s≤60m3/s

则综掘工作面风量配风12m3/s，符合《煤矿安全规程》的要求。

八采区正常生产时，布置2个综掘工作面，故八采区综掘工作面需要风量为∑Q掘=12+12=24m3/s。

3.井下独立通风硐室实际需要风量计算

根据《煤矿安全规程》的要求，八采区采区变电所其回风必须直接进入采区回风或总回风流系统。

结合本矿实际，采区变电所配风2.0m3/s计算。

则∑Q硐=2.0m3/s

4.其他配风量按以上各项配风总量的5%计算

∑Q其他=(38.73+24+2)×5%=3.3m3/s

因此，八采区总需要风量为

Q矿=(38.73+24+2+3.3)×1.15=78.23m3/s。

综合以上两种方法，取最大值，八采区实际需风量为78.23m/s。

3 总结

依据《煤矿安全规程》的规定，采用两种方法对八采区总需风量进行计算研究，八采区总需风量约为78.23m/s。同时在生产中要加强通风设施的施工质量、停采线处及时密闭，在进、回风巷道之间加设两道双向风门，从而降低采区的漏风，保证采区的需风量。