曾文忠

摘 ?要：文章以威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改變工程實踐為例，簡述了煤礦改變通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容和工程實踐的主要安全技術(shù)措施，為地方小型礦井?dāng)U能改造工程完成后，礦井通風(fēng)系統(tǒng)改變或調(diào)整提供了示范和較強的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：小型煤礦;通風(fēng)系統(tǒng);改變實踐

中圖分類號：TD79 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）28-0095-03

Abstract： Taking the ventilation system change engineering practice of Honglujing Coal Mine in Weiyuan County as an example， this paper briefly describes the main contents of coal mine ventilation system design and the main safety technical measures in engineering practice. After the completion of the local small mine capacity expansion and transformation project， the change or adjustment of mine ventilation system provides a demonstration and strong reference.

Keywords： small coal mine; ventilation system; change engineering practice

引言

煤礦升級、擴能改造等是地方小型礦井“四化”建設(shè)和“智能化”建設(shè)的主要方式。近年來，隨著地方小型礦井開采能力的增大和開采深度的增加，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的改造、改變或調(diào)整成為了煤礦通風(fēng)系統(tǒng)管理工作的常態(tài)，對煤礦安全生產(chǎn)工作的緊迫性、重要性日益突顯。

威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦擴能改造工程完成后，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》[1]“改變?nèi)V井通風(fēng)系統(tǒng)時，必須編制通風(fēng)設(shè)計及安全措施，由企業(yè)負(fù)責(zé)人審批”的要求，由礦井總工程師牽頭，組織相關(guān)人員及時“編、審、學(xué)”《威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整設(shè)計及安全措施》，順利地完成了“通風(fēng)系統(tǒng)改變工程”的所有工程內(nèi)容，為礦井試生產(chǎn)、竣工驗收和持續(xù)的安全生產(chǎn)提供了通風(fēng)保障。

1 煤礦基本情況

威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦位于威遠(yuǎn)縣連界鎮(zhèn)新農(nóng)村，與威遠(yuǎn)縣城直線距離約30km;現(xiàn)為四川省獨立升級改造礦井，礦井現(xiàn)核定生產(chǎn)能力為210kt/a。

紅爐井煤礦位于資威穹隆背斜北西翼，處在四川沉降褶皺帶之西南部。礦區(qū)內(nèi)地層呈單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀310～20°∠2～5°;礦區(qū)范圍內(nèi)未見斷層及次級褶皺，地質(zhì)構(gòu)造屬簡單型。

煤礦法定開采范圍內(nèi)開采的大白炭、草皮炭煤層呈“層狀～似層狀”，在礦區(qū)范圍內(nèi)總體穩(wěn)定，產(chǎn)狀與巖層一致，且結(jié)構(gòu)簡單，全區(qū)可采。大白炭煤層埋深57m～288m，開采標(biāo)高+560m～+355m，純煤平均厚度約0.35m，頂板為頁巖、砂質(zhì)泥巖，底板為砂質(zhì)泥巖;草皮炭煤層埋深132m～345m，開采標(biāo)高+498m～+285m，純煤平均厚度約0.36m，頂板為頁巖、砂質(zhì)泥巖，底板為砂質(zhì)泥巖。兩煤層間約75m垂距。

煤礦地表水體有船石湖水庫、紅旗水庫。經(jīng)論證，對礦井開采無影響。礦井地下水以砂巖裂隙水為主，孔隙水次之。含水層主要是砂巖，相對隔水層主要為泥（頁）巖，各含水層間無水力聯(lián)系，主要表現(xiàn)為承壓和自流。紅爐井煤礦水文地質(zhì)類型[2]為復(fù)雜類型，水害隱患危險性[2]為Ⅱ級（危險級）。

威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦[3]屬高瓦斯礦井，礦井絕對瓦斯涌出量14.2m3/min，相對瓦斯涌出量35.22m3/t，屬高瓦斯礦井;開采的大白炭煤層[4]自燃傾向性等級為Ⅱ級（自燃），有爆炸危險性，草皮炭煤層[4]自燃傾向性等級為Ⅲ級（不易自燃），煤塵有爆炸危險性。地溫正常，無沖擊地壓。

礦井采用斜井開拓?，F(xiàn)開采草皮炭煤層，設(shè)有5個井筒、“四進(jìn)一回”，即+629m主斜井、+628m副斜井、+629m人行斜井和+628m排水斜井等四個井筒進(jìn)風(fēng)，631m回風(fēng)斜井一個井筒回風(fēng)。后期開采大白炭煤層時，即開采+332m水平煤層時，新建+620m回風(fēng)斜井回風(fēng)并兼作安全出口。

礦井常設(shè)兩個生產(chǎn)帶區(qū)，每個帶區(qū)布置1個對拉工作面和2～3個掘進(jìn)工作面。正常情況下礦井共有2個采煤工作面、5個掘進(jìn)工作面。

礦井主要通風(fēng)機2臺，型號為FBCDZ-6-№20B，配套電機功率2×220kW，額定風(fēng)量2490-6450m3/min。

2 煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改變主要內(nèi)容

礦井?dāng)U能工程完成后，通風(fēng)系統(tǒng)改變[5]的主要內(nèi)容有：

2.1 及時編制礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整設(shè)計及安全措施

礦井主要技術(shù)負(fù)責(zé)人牽頭，組織礦井生產(chǎn)技術(shù)科、安監(jiān)科、通風(fēng)科等工程技術(shù)人員，按照《煤礦安全規(guī)程》142條等有關(guān)規(guī)定，編審《威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整設(shè)計及安全措施》，經(jīng)煤礦主要負(fù)責(zé)人審批后執(zhí)行。

2.2 合并礦井生產(chǎn)與擴建通風(fēng)系統(tǒng)，改變礦井井筒功能和作用

（1）礦井?dāng)U建工程完成前，生產(chǎn)通風(fēng)系統(tǒng)與擴建通風(fēng)系統(tǒng)分為兩個獨立的通風(fēng)系統(tǒng)

生產(chǎn)系統(tǒng)共有3個井筒，“兩進(jìn)一回”，即+629m人行斜井和+628m副斜井進(jìn)風(fēng)，+628m回風(fēng)斜井回風(fēng)。+628m回風(fēng)斜井口安裝有2臺BDKⅢ-№19型主要通風(fēng)機，配套電機功率2×220kW，額定風(fēng)量3000-4000m3/min。

擴建區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)為新施工的2個井筒，“一進(jìn)一回”，即+629m主斜井進(jìn)風(fēng)，+631m回風(fēng)斜井回風(fēng);在+631m回風(fēng)斜井口安裝有2臺FBCDZ（A）型主要通風(fēng)機，配套電機功率2×22kW，額定風(fēng)量444-1120m3/min。

（2）合并生產(chǎn)與擴建通風(fēng)系統(tǒng)，改生產(chǎn)系統(tǒng)+628m回風(fēng)斜井為合并后的進(jìn)風(fēng)斜井

將生產(chǎn)通風(fēng)系統(tǒng)與擴建通風(fēng)系統(tǒng)合并成為一個礦井通風(fēng)系統(tǒng)，并將原生產(chǎn)系統(tǒng)的+628m回風(fēng)斜井改為進(jìn)風(fēng)斜井（命名為+628m排水斜井）。合并后，礦井共有5個井筒，“四進(jìn)一回”;進(jìn)風(fēng)斜井4個、回風(fēng)斜井1個，即+629m主斜井、+628m副斜井、+629m人行斜井和+628m排水斜井等4個井筒進(jìn)風(fēng)，+631m回風(fēng)斜井一個井筒繼續(xù)回風(fēng)。

（3）更換主要通風(fēng)機

將原2臺BDKⅢ-№19型主要通風(fēng)機（配套電機功率2×220kW，額定風(fēng)量3000-4000m3/min）更換為2臺FBCDZ-6- №20B型防爆對旋軸流式通風(fēng)機（配套電機功率2×220kW，額定風(fēng)量2490～6450m3/min，風(fēng)壓1600～3800Pa），一臺運行，一臺備用。

2.3 礦井配風(fēng)及風(fēng)量調(diào)節(jié)

2.3.1 采煤工作面所需風(fēng)量848m3/min

（1）按采煤工作面瓦斯涌出量計算：Q采=100×q采×Kc

式中：Q采-采煤工作面的實際需要風(fēng)量;q采-采面平均絕對瓦斯涌出量，根據(jù)以往實際測定q采=2.35m3/min;Kc-采面瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)取1.8。

計算結(jié)果：一個對拉工作面實際需風(fēng)為423（m3/min），單面風(fēng)為212（m3/min）。

（2）按采煤工作面溫度及適宜的風(fēng)速計算：Q采=60×V采×S采（m3/min）

式中：V采為采面適宜風(fēng)速，取1.3m/s;S采為采面斷面積，取2.45m2

計算結(jié)果：一個對拉工作面實際需風(fēng)為2×191.1=382（m3/min）

（3）根據(jù)實際最多作業(yè)人數(shù)計算：Q采=4NK

式中：N為采煤面同時作業(yè)的最多人數(shù)，N=30;K為風(fēng)量系數(shù)，K=1.5

計算結(jié)果：一個對拉工作面實際需風(fēng)為30×4×1.5=180m3/min

（4）按炸藥使用量計算：Q采=25Ac=25×4.8=120m3/min

式中：Ac為采面一次使用最大炸藥量，取4.8kg

根據(jù)以上（1）、（2）、（3）、（4），取一個對拉工作面的實際需風(fēng)量為423m3/min。

（5）按風(fēng)速驗算。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》[1]規(guī)定，采煤工作面最低風(fēng)速為0.25m/s，最高風(fēng)速為4m/s。即采煤工作面風(fēng)速應(yīng)滿足“15×Sc≤Q采≤240×Sc”

式中：Sc為回采工作面平均有效斷面，2.45m2。

經(jīng)計算：滿足《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的風(fēng)速要求。

（6）礦井2個對拉采煤工作面，共需風(fēng)量為2×（2×212）=848m3/min

2.3.2 掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量1100m3/min

（1）按掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量計算：Q掘=（100QCH4）/C×KCH4

式中：QCH4-掘進(jìn)面瓦斯絕對涌出量（m3/min），實測為0.2m3/min;KCH4-瓦斯涌出不均勻系數(shù)，取1.6

計算結(jié)果：Q掘=32m3/min

（2）按炸藥使用量計算：Q掘=25A

式中：A-一次放炮最大消耗量3.5kg

計算結(jié)果：Q掘=87.5m3/min

（3）按工作人數(shù)計算：Q掘=4N=4×6=24（m3/min）

式中：N-同時工作的最多人數(shù)

（4）局扇通風(fēng)機吸風(fēng)量：采用FBD5/2×5.5型局部通風(fēng)機供風(fēng)，額定風(fēng)量為140-220m3/min。取Q掘為220m3/min為掘進(jìn)工作面供風(fēng)量。

根據(jù)以上（1）、（2）、（3）、（4），取一個掘進(jìn)工作面的實際需風(fēng)量為220m3/min。

（5）按風(fēng)速驗算：根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》[1]規(guī)定，掘進(jìn)工作面最低風(fēng)速為0.15m/s，最高風(fēng)速為4m/s。即掘進(jìn)工作面風(fēng)速應(yīng)滿足“9×Sc≤Q掘≤240×Sc”

式中：Sc為掘進(jìn)工作面平均有效斷面，4.62m2

經(jīng)計算：滿足《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的風(fēng)速要求。

（6）礦井5個掘進(jìn)工作面，共需風(fēng)量為5×220=1100m3/min。

2.3.3 獨立回風(fēng)硐室所需風(fēng)量：∑Q硐室=700m3/min

（1）+389m水平西水泵房所需風(fēng)量Q硐1=120m3/min;

（2）井下機車充電硐室所需風(fēng)量Q硐2=120m3/min;

（3）帶區(qū)變電所所需風(fēng)量Q硐3=160m3/min;

（4）掘進(jìn)變電所所需風(fēng)量Q硐4=80m3/min;

（5）井底充電硐室所需風(fēng)量Q硐5=110m3/min;

（6）主斜井底東水泵房需風(fēng)量Q硐6=110m3/min。

2.3.4 礦井所需風(fēng)量為：Q總需=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐）×K通

式中：K通-礦井通風(fēng)系數(shù)，取K通=1.15

計算結(jié)果為Q總需=3045m3/min。

3 煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改變主要措施

（1）礦井通風(fēng)科組織通風(fēng)隊、機電科等有關(guān)人員進(jìn)行安全技術(shù)措施學(xué)習(xí)，并考核合格后，方能從事礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整工作。

（2）礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整期間，停止井下一切與通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整無關(guān)的作業(yè)，并撤出所有無關(guān)人員;切斷所有采掘工作面供電（非本質(zhì)安全型電源）;并在與全風(fēng)壓風(fēng)流交匯口處設(shè)置柵欄，揭示警標(biāo)等。

（3）所有參與通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整的入井人員必須攜帶自救器、礦燈、配戴便攜式瓦斯報警儀等，瓦斯檢查人員必須攜帶光學(xué)瓦斯檢定器，通風(fēng)測風(fēng)人員攜帶測風(fēng)表等。

（4）嚴(yán)格按照主要通風(fēng)機的更換順序進(jìn)行更換

a.先停止原主要通風(fēng)機運轉(zhuǎn)→打開井口防爆門和風(fēng)門→構(gòu)筑擋風(fēng)墻（隔斷回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷與原回風(fēng)斜井）;同時，撤除井下原井底聯(lián)絡(luò)風(fēng)門，保持原回風(fēng)斜井與原主要進(jìn)風(fēng)大巷的暢通→關(guān)閉（新井）防爆風(fēng)門及安全聯(lián)絡(luò)風(fēng)門，啟動新回風(fēng)井的主要通風(fēng)機→調(diào)整主要通風(fēng)機工況點，使礦井風(fēng)量符合需風(fēng)量要求。

b.礦井通風(fēng)科隊人員對各用風(fēng)區(qū)域及硐室的風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，每小時，對各區(qū)域及硐室的供風(fēng)風(fēng)量進(jìn)行測試。

c.各區(qū)域瓦斯檢查人員對各自區(qū)域內(nèi)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行檢查，每30分鐘檢查一次并做好記錄，發(fā)現(xiàn)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛犬惓１仨毩⒓聪虻V井調(diào)度室報告。

（5）井下各區(qū)域風(fēng)量調(diào)整順序

a.對全風(fēng)壓供風(fēng)的采煤工作面、維修作業(yè)地點、獨立通風(fēng)硐室進(jìn)行調(diào)配風(fēng)量。

b.對各獨立通風(fēng)掘進(jìn)工作面的風(fēng)量進(jìn)行風(fēng)量調(diào)配。

（6）通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整期間，所有人員嚴(yán)禁進(jìn)入回風(fēng)巷道內(nèi);在未對掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機進(jìn)行風(fēng)量調(diào)整前，嚴(yán)禁擅自啟動局部通風(fēng)機和“一風(fēng)吹”;局部通風(fēng)機供風(fēng)區(qū)域全部恢復(fù)通風(fēng)后，通風(fēng)科測風(fēng)人員再對所有供風(fēng)區(qū)域立即進(jìn)行全面測風(fēng);調(diào)風(fēng)工作結(jié)束后，所有參與通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整的瓦斯檢查人員、測風(fēng)員，必須將記錄交由調(diào)度室和通風(fēng)科;當(dāng)班調(diào)風(fēng)等人員必須與下班通風(fēng)工作人員和瓦斯檢查人員做好交接班工作。

（7）通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后，通風(fēng)科安排通風(fēng)、瓦斯檢查員做好監(jiān)測工作，通過監(jiān)測，礦井各用風(fēng)區(qū)域風(fēng)量穩(wěn)定，且符合供風(fēng)要求后，經(jīng)礦長同意后方可安排進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。

4 結(jié)束語

威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦技改擴能工程完成后，按照《煤礦安全規(guī)程》要求，及時編制《威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整設(shè)計及安全措施》，并嚴(yán)格執(zhí)行安全措施和調(diào)風(fēng)計劃，為礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整、礦井試生產(chǎn)、投產(chǎn)驗收和正常生產(chǎn)提供了主要的安全保障。

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