苇子沟煤矿临时通风系统安全联网设计方案

王胜

摘 要：本文介绍了苇子沟煤矿建井期间，主副井系统贯通形成全风压系统所进行的通风设计及安全联网方案，形成了适合本矿的通风系统调整流程，为后期回风井贯通、形成永久通风系统积累了有效经验，对类似矿井也有借鉴意义。

关键词：通风系统;需风量;联网方案

中图分类号：TD76文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）22-0067-03

Abstract： In this paper， the whole wind pressure system was formed through the main and auxiliary shaft system during the construction of Weizigou coal mine， and the ventilation design and safety networking scheme were carried out， which formed the ventilation system adjustment process suitable for the mine. Effective experience has been accumulated for the transfix of return air shaft and the formation of permanent ventilation system， which can also be used for reference in similar mines.

Keywords： the ventilation system;air demand;networking scheme

1 通风设计

1.1 贯通前工作面布局及通风系统现状

苇子沟煤矿为基本建设矿井，设计生产能力为3.0 Mt/a，采用斜井开拓，设主、副、风三条斜井井筒，主斜井已停掘待透。副斜井区域布置3个掘进工作面，新鲜风由地面局部通风机供入工作面，乏风由井筒排出。

1.2 贯通后工作面布局及通风系统

副井系统与主斜井井筒贯通后，井底车场区域计划布置4个掘进工作面生产，原地面安装局部通风机分阶段移入井下，新鲜风由副斜井进入井下，由井底车场安装的局部通风机供入各掘进工作面，乏风经主斜井井筒由临时通风机抽出。

1.3 贯通后通风系统需风量计算

贯通后通风系统需风量计算公式为[1]：

式中：[Q矿]表示矿井需要总进风量，m3/min;[∑Q掘全]表示矿井独立通风掘进工作面局部通风机安装处全风压需要风量之和;[∑Q硐]表示矿井独立通风硐室需要风量之和;[K矿通]表示矿井通风系数，包括矿井内部漏风和配风不均衡等因素，取1.2。

1.3.1 掘进工作面需风量计算。贯通后，井底车场区域布置炮掘工作面4个，一水平集中回风巷为煤巷掘进工作面且供风距离最长，因此以该工作面为例，计算掘进工作面总需风量。

1.3.1.1 一水平集中回风巷掘进工作面需风量计算。

①按照瓦斯绝对涌出量计算：

式中：[Q掘1]表示单个掘进工作面需要风量，m3/min;[q掘]表示掘进工作面回风流中瓦斯平均绝对涌出量，取0.5 m3/min;[K掘]表示掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，取1.5;125表示掘进工作面回风流中瓦斯浓度不超过0.8%所换算的常数。

②按风速计算：

式中：[V掘]表示局部通风机供风巷道内最低允许风速，取0.25 m/s;[S掘max]表示局部通风机供风巷道的最大净断面积，取20.54 m2。

③按炸药量计算：

式中：[A药]表示一次爆破炸药最大用量，取54 kg;10表示每千克二、三级煤矿许用炸药需风量，m3/min。将数据代入式（4）得出[Q掘3]为540 m3/min。

④按掘进工作面同时作业人数计算。每人供风量≮4 m3/min。

式中：[N]表示掘进工作面最多人数，取20人。将数据代入式（5）得出[Q掘4]为80 m3/min。

⑤按风速验算，即取最大值[Q掘3]带入式（6）验算。

式中：[S掘max]表示局部通风机供风巷道的最大净断面积，取20.54 m2;[S掘min]表示局部通风机供风巷道的最小净断面积，取18.81 m2。将数据代入式（6）得出，4 514 m3/min≥[Q掘3]≥308 m3/min，符合要求。

1.3.1.2 一水平集中回风巷局部通风机选型。

①局部通风机工作风量计算：

式中：[Q扇]表示局部通风机工作风量，m3/min;[P]表示局部通风机供风巷道风筒漏风系数，柔性风筒应按式（8）计算：

式中：[n]表示风筒接头数，取51;[L接]表示一个接头漏风率，反压边连接时，[L接]=0.002。

②局部通风机工作风压计算：

式中：[ht]表示压入式局部通风机全风压，Pa;[R总]表示压入式风筒的总风阻，计算公式为：

式中：[λ]为局部通风系统其他阻力系数，取1.3;[Rm]为沿程摩擦风阻，Pa·s2/m8，计算公式为：

式中：[α]表示风筒摩擦阻力系数，取0.003 2 N·s2/m4;[L]為风筒长度，取500 m;[d]表示风筒直径，取0.8 m。

③局部通风机选型。采用压入式通风方式，依据上述计算结果（[Q掘]=594 m3/min、[ht]=3 680 Pa），选用2台FBD-№6.3/2×30型对旋式局部通风机，配用直径800 mm胶质风筒，即可满足风量要求。其他3个掘进工作面选用相同局部通风机，计算过程略。

1.3.1.3 掘进工作面总需风量为：

式中：[Q掘全]表示局部通风机安装处巷道的全风压供风量，m3/min;[∑Q扇实]表示安装在同一地点并联通风的各局部通风机实际工作风量，[∑Q扇实]=4×630=2 520 m3/min;[V安]表示局部通风机吸入口至局部通风机供风井巷回风口之间的风速，取0.15 m/s;[S安]表示局部通风机吸入口至局部通风机供风巷道回风口之间的巷道断面，取22 m2。将相关数据代入式（12）得出[Q掘全]为2 718 m3/min。

1.3.2 硐室需风量计算。依据《煤矿矿井风风量计算方法》（MT/T 634—2019）[1]并结合本矿实际，贯通后井下设置需独立供风的临时变电硐室1个，配风100 m3/min;主井上口设置存车硐室1个，配风100 m3/min。因此，硐室需风量共计200 m3/min。

将相关数据代入式（1）后，可得出[Q矿]为3 502 m3/min。

1.4 临时通风机选型

1.4.1 临时通风机需风量计算。临时通风机需风量计算公式为：

式中：[K]表示考虑临时通风机外部漏风系数，取1.2;[Q矿]表示矿井需要总进风量，由1.3部分得出为3 502 m3/min。将相关数据代入式（13）得出[Q扇]为70.08 m3/s。

1.4.2 矿井通风阻力计算。矿井通风阻力计算公式为：

式中：[H阻]为矿井的通风阻力，Pa;1.4表示矿井的局部通风阻力按摩总阻力的40%计算;[h摩总]表示风流经井巷各区段的摩擦阻力之和，Pa，计算公式为：

式中：[Q]表示分配到本区段井巷中的风量，m3/s;[a]表示本区段井巷的摩按阻力系数，N·s2/m4;[L]表示本区段井巷长度，m;[C]表示本区段井巷周长，m;[S]表示本区段巷道断面积，m2。

根据上公式（16）计算井巷通风阻力，结果如表1所示。

1.4.3 临时通风机风压计算。临时通风机风压计算公式为：

式中：[H扇]表示临时通风机风压，Pa;[H扇装]表示扇风机装量阻力，取200 Pa;[H自]表示矿井自然风压，忽略为0。将相关数据代入式（17）得出[H扇]为572 Pa。

1.4.4 临时通风机的选型。依据[Q扇]=70.08 m3/s=4 205 m3/min，[H扇]=572 Pa。选用FBCDZ№23/2×132 kW建井通风机两台。通风机参数：风量为2 400～6 334 m3/min，风压为418～2917 Pa，电机功率为2×132 kW，转速为740 r/min，电流为152 A，电压为660 V。两台通风机一用一备，能够满足贯通后用风需求。

2 临时通风机联网方案及安全技术措施

2.1 临时通风机联网方案

两井贯通后，停止主井局部通风机运转，关闭主井口风门，启动主斜井井口临时通风机，形成副斜井进风、主斜井回风的全风压通风系统。

2.2 安全技术措施

①长短探结合，掌握贯通距离，距贯通点20 m前，做好系统调整的工作准备[2]。

②在主斜井工作面井口设置栅栏及警标，贯通前保持正常通风，每班检查风筒的完好状况、工作面及回风流中的瓦斯浓度，瓦斯浓度大于0.8%时[3]，必须立即处理。

③主副井联络巷掘进工作面每次爆破前，由班组长和瓦斯检查工共同到主斜井工作面检查瓦斯浓度，瓦斯浓度大于0.8%时，必须先停止在掘工作面的工作，处理瓦斯。只有在2个工作面及其回风流中的甲烷浓度都在0.8%以下时，掘进的工作面方可爆破。

④主副井联络巷掘进工作面每次爆破前，2个工作面入口必须设置专人警戒。

⑤临近贯通点3 m时，减小装药量，放小炮掘进。

⑥巷道贯通后，停止主副井区域井下的一切工作，立即调整井下通风系统。

⑦通风系统调整过程中，井下参与人员至少2人一组，配置测风及气体监测装备。当出现风流不稳定、风速不符合规程要求或瓦斯超限等不安全情况时，立即撤退到副井下口全风压通风地点并汇报矿调度室。

⑧通风系统调整结束并稳定1 h后，参与调风人员方可离开现场。

⑨通风系统调整结束后，3班瓦斯检查员加强责任区域瓦斯及有害气体的检测，发现气体异常要及时进行汇报和处理。

⑩每10天进行一次矿井全面测风，系统发生变化随时测风，发现问题及时处理，确保通风系统稳定、可靠。具体来说，第一，在主井口风门设置风门开关传感器，风门设置底帘并采取包边等方式，最大程度减少风门漏风;第二，主井口房调节风窗开口大小根据供风需求固定调节，严禁随意调节。

?临时通风机安装设备开停传感器，备用通风机必须能在10 min内启动。

?临时通风机必须与系统内局部通风机实现风电闭锁，当临时通风机因故障停止运转时，系统内的局部通风机必须同步停止运转，以免产生循环风，造成事故[4]。

3 结语

通过安全技术方案的落实，保障了两井安全贯通及贯通后的系统稳定，为三井贯通积累了有效经验。

参考文献：

[1]国家安全生产监督管理总局.煤矿矿井风量计算方法：MTT 634—2019[S].北京：应急管理出版社，2019.

[2]国家安全生产监督管理總局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2011.

[3]中华人民共和国应急管理部.煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范：AQ 1029—2019[S].北京：应急管理出版社，2019.

[4]国家安全生产监督管理总局.煤矿建设安全规范：AQ 1083—2011[S].北京：煤炭工业出版社，2011.