矿山采场与巷道掘进工作面按炮后排除炮烟计算需风量公式探讨

王海浪，陈国栋

（贵州诚博煤业有限公司天合煤矿，贵州 习水 564600）

目前矿山巷道掘进中，爆破作业占主要地位，掘进工作面实现全断面一次爆破，对于保证矿山安全高效益生产，有效降低炮烟中的有毒气体对职工人身安全健康的伤害具有重要的经济效益和社会效益；矿山采场及巷道掘进工作面所需的风量应按下列方法计算：①按炸药消耗量计算风量；②按掘进巷道内的最多人数计算风量；③局部通风机实吸入风量；按允许风速计算，并取其中最大值，作为供风标准；其中按每千克炸药不小于25m³·min-1计算的排除炮烟需风量；若计算的风量比实际所需风量大，将造成风量浪费，增加矿井通风电费，增加通风成本，若计算风量比实际所需风量小，将不能保证工作面的安全生产，造成各种有毒气体浓度超限，给矿井安全生产带来威胁；如今的掘进工作面需风量的计算在某些方面不合理，从而导致按公式计算所需风量与安全生产不符，对按炮后排除炮烟计算工作面需风量公式等问题进行探讨。

1 按一次爆破最大炸药消耗量计算掘进工作面需风量

1.1 按一次爆破最大炸药消耗掘进工作面需风量计算式为

式中Q-计算掘进工作面实际所需的风量，m³/min

A-掘进工作面一次爆破最大炸药用量，kg

采用Q=25A来计算的掘进工作面的风量虽然比较简易，而该公式对于掘进巷道距离较短，断面小，放炮时所用的炸药量较小的巷道；特别是针对长距离大断面的巷道采用此公式计算出来的数值较大，就会在一定的程度上制约了掘进效率；若以此公式来选用功率较大的风机及相配套的风筒；风量风速大能够稀释排出有害气体，风速大将粉尘扬起，在一定程度上给作业环境带来不利影响，该公式计算掘进工作面按一次起爆最多炸药量计算风量就显得不合理、不科学。

1.2 按炮后排除炮烟计算掘进工作面需风量

目前一直沿用的苏联学者B.H沃洛宁公式；B.H沃洛宁根据“紊流形变”原理导出的计算公式（压入式）：

式中b-每kg炸药爆破后产生的有毒气体含量(即生成的当量CO量)L/kg；按三级矿井许用乳化炸药使用说明书取值80L/kg，

t-通风时间，min；一般取15min～30min；A-掘进工作面一次爆破最大炸药用量，kg；p-风筒进出风量比，即局部通风机风量与风筒末端风量之比，一般取1.3；C-通风所达到的允许浓度，%；S-掘进巷道的断面，m²；L-巷道通风长度，m；当掘进巷道距离比较长，L应取值为L稀，L稀=400A/S；

上述公式L值即为巷道的长度，当掘进长度较长时，炮烟在巷道中向前流动过程中因矿山采场及巷道各点的风速分布不均匀产生的紊流变形，炮烟在流动过程中不断被巷道中的新鲜空气混合，未到达巷道口已经被稀释到允许的浓度，从掘进工作面到允许浓度的距离称为炮烟稀释安全长度（L稀），上述公式L值应该取L稀来计算掘进工作面所需风量。

其中，A-掘进工作面一次爆破最大炸药用量，kg

S-掘进巷道的断面，m²；

1.3 工程实例

贝勒矿副斜井延伸设计长度为980m，独头压入式通风最大距离1020m，巷道断面为10.98m²，风筒进出风量比按1.3考虑，每班掘进进尺为1.7m，一次爆破使用炸药量为19.6kg，放炮后通风时间为20min，计算压入式通风排出炮烟掘进工作面所需的风量Q：

通过风速验算，9×S≤Q掘≤240×S，风速为0.49m/s，符合《煤矿安全规程》规定。

贝勒矿主斜井延伸设计长度为980m，独头压入式通风最大距离1020m，巷道断面为20.15m²，风筒进出风量比按1.3考虑，每班掘进进尺为1.7m，一次爆破使用炸药量为34.2kg，放炮后通风时间为20min，计算压入式通风排出炮烟掘进工作面所需的风量Q：

通过风速验算，9×S≤Q掘≤240×S，风速为0.48m/s，符合《煤矿安全规程》规定。

德科矿主平硐设计长度为420m，巷道断面为38m²，风筒进出风量比按1.3考虑，一次爆破使用炸药量为182kg，放炮后通风时间为20min，计算压入式通风排出炮烟掘进工作面所需的风量Q：

（1）L稀=400A/S=1915m＞420m，即L稀=420m，

（2）m³/min=583.2 m³/min

通过风速验算，9×S≤Q掘≤240×S，风速为0.17 m/s符合《煤矿安全规程》规定。

工程实例说明，根据公式建立的基础来分析，风流从风筒排出，形成紊流扩散，稀释炮烟并且同时将炮烟向巷道口排除；当此L＜L稀时，当量CO浓度未到安全浓度0.0024%时，炮烟就被排出巷道口外，当L＞L稀时，炮烟中的有毒气体靠稀释将CO浓度到达安全浓度。就目前各厂家给出的三级矿井许用乳化炸药主要性能指标中，执行GB18095-2000标准，有毒气体含量b≤80L/kg，这说明这个指标是个变量，而不是一个定量；在计算过程中有毒气体含量要取最大值80L/kg，若厂家给出的三级矿井许用乳化炸药有毒气体含量不同。在计算过程中取值就不同；通过以上实例，按炮后排除炮烟计算工作面需风量公式计算，风量能够在一定的距离，能够在20min内将炮烟中的有毒气体稀释到达安全浓度。

2 结语

采用炮后排除炮烟计算掘进工作面需风量的计算公式，当掘进距离比较长时，利用L稀=400A/S的取值，应根据工作面的实际情况选用炸药品种，建议将炸药爆破后的有毒气体含量定为30L/kg～40L/kg是比较合理。通过计算公式在选取局部通风机时，要从各方面因素考虑，要考虑到通过计算所得的风量符合规定的风量、风速；在对矿山采场及巷道通风设计和作业规程中，必须对此作详细验算，即从安全效益方面和经济效益方面综合考虑，这样才能产生安全效益和经济效益。