南阳坡矿井的矿井通风设计分析

车泽晖

（沁和能源集团有限公司 中村煤矿，山西 晋城 048211）

南阳坡矿井的矿井通风设计分析

车泽晖

（沁和能源集团有限公司 中村煤矿，山西 晋城 048211）

以南阳坡矿井为例，根据矿井实际情况，通过分析设计，为南阳坡矿井提供了良好的井下通风系统；主要包括矿井风量计算、矿井风量分配、扇风机的选择。

南阳坡矿井；通风；风量计算；扇风机的选择

南阳坡井田位于大同煤田西南部。井田南北最宽3 200 m，东西长3 580 m，面积为7.58 km。矿井各煤层均有爆炸性、且属于容易自燃煤层；矿井为低瓦斯矿井。

1 矿井风量计算

根据《煤矿安全规程》，矿井需要的风量按下列要求计算，并选取其中的最大值：

（1）按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供风量不得少于4m3。南阳坡矿井的总风量为：

式中：Qm为矿井总风量，m3/min；N为井下同时工作最多人数，取人数为300；K为矿井通风系数，取1.25。

（2）按采煤工作面、掘进工作面、硐室及其它地点实际需要风量的总和计算：

式中：Qm为矿井总风量，m3/min；∑Qc为采煤工作面实际需要的风量总和，m3/min；∑Qj为掘进工作面实际需要风量的总和，m3/min；∑QD为硐室实际需要风量的总和，m3/min；∑Qqt为其它用风地点所需风量的总和，m3/min；K为矿井通风系数，取1.25。

1.1 采煤工作面实际需要的风量

1.1.1 按CO2涌出量计算

矿井达产时，瓦斯绝对涌出量为8.35 m3／min；瓦斯相对涌出量3.52 m3／t。CO2相对涌出量7.55 m3/t；绝对涌出量为 7.55×3 415.7／（24×60）=19.24 m3/min。

则综采工作面CO2绝对涌出量按下式计算：

式中：Qc为采煤工作面需要风量，m3／min ：qc为工作面CO2绝对涌出量，m3／min；K为工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取1.3。

1.1.2 按回采工作面温度计算

式中：VC为回采工作面适宜风速，取0.8 m/s；SC为回采工作面平均有效断面，按最大和最小控顶有效端面的平均值计算,为9 m2；Ki为工作面长度系数，取1.3。

1.1.3 按人数计算

式中：N为采煤工作面内同时工作的最多人数,为150人；Qc=4×150=600m3/min

1.1.4 按风速验算

采用最低风速验算：Qc≥15×Sc=15×9=135 m3/min.

采用最高风速验算：Qc≤240×Sc=240×9=2160m3／min.

其中Sc为回采工作面平均有效断面，m2。

根据《煤矿安全规程》，回采工作面最低风速为0.25 m/s，最高风速为4 m／s的要求验算，满足要求。取上述计算最大值，Qc=1682.2 m3／min=28.0 m3／s。两个生产采煤工作面需风量Q=2×28.0=56.0m3／s。

1.2 综掘工作面实际需要的风量

1.2.1 按瓦斯(CO2)涌出量计算

式中：qj为掘进工作面平均绝对CO2涌出量，为7.55×681.13/（2×24×60）＝1.79 m3/min；K为掘进工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数。

Qj＝100×1.79×1.3/1.5＝155.13m3/min.

1.2.2 按人数计算

式中：N为掘进工作面内同时工作的最多人数，30人；Qj=4×30=120 m3/min。取上述计算最大值，Qj=354m3/min=5.9m／s。

1.2.3 按局部通风机吸风量计算

式中：qF为掘进面局部通风额定风量，m3/min；I为掘进面同时运转的局部通风机台数，台；K为为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，取1.3。

1.2.4 其它风量计算

根据以上两种计算方法，取其最大者，确定矿井的总风量为108m3/s。

2 矿井风量分配

南阳坡矿井设计的通风方式为机械抽出式，根据矿井开拓设计方案，掘进工作面采用JBT—61型局部扇风机通风，电机功率14kW，额定风量250 m3/min。

根据掘进工作面风量，应按巷道断面大小、送风距离、煤岩巷三个因素按所选局部通风机性能供风；井下根据半分配等风量分配原则，将矿井总风量进行分配：一个综采工作面30 m3/s；一个综掘工作面6 m3/s；变电所3m3/s。

3 负压与等积孔的计算

井巷通风总阻力是选择矿井主扇的重要因素之一。选择主扇之前，必须首先计算井巷通风阻力。

通风阻力的计算，包括摩檫阻力和局部阻力两个部分。根据上述两个时期通风阻力最大的风路，计算出各区段井巷的摩擦阻力。

式中：hm为摩擦阻力，mmH2O；a为摩擦阻力系数，kg·s2/m4；L 为井巷长度，m；U 为井巷净断面周长，m；Q 为通过井巷的风量，m3/s；S3为井巷净断面积，m2。

将以上计算出来的各个数值填入表1和表2（表中的所列数值是当空气为12kg/m3时数值表略）。

容易时期与困难时期的矿井总风阻力和总等积孔计算如下：

4 扇风机的选取

4.1 确定扇风机所需风量

式中：K为通风设备漏风系数，由于风井不做提升用，故K取1.05。

4.2 确定扇风机所需全压

式中：Δh为通风设备阻力损失（包括风硐损失），取Δh=196 Pa；hz为自然风压，因进、出风井井口标高基本相同，故hz=0。

4.3 网路阻力系数

4.4 网路特性曲线方程

将上述曲线置于BDK54-8-No24型风机性能曲线图上，即得风机运行工况点，工况点参数如下：通风容易时期：Qsf=136m3/s，H1=1275Pa，η1=63%。通风困难时期：Qsf=136m3/s，H2=1979Pa，η2=74%。

4.5 预选电机

式中：K为备用系数，取1.2；ηc为传动效率，直接传动时，ηc=1。

通过计算可知，该矿选用两台BDK54-8-No24型轴流式扇风机，一台工作，一台备用。配用电机功率为220×2kW。

5 结束语

矿井通风系统的好坏，关系到煤矿企业的经济效益，合理的通风系统直接决定着矿井抗灾能力的大小。经对南阳坡矿井井下通风系统的设计，解决了井田面积大对于通风带来的隐患，达到了实际工作情况的要求，设计方案技术上容易执行、经济节约，可为今后煤矿巷道快速施工提供参考。

[1] 崔向阳,王国祥.煤矿的通风安全管理[J].河南科技,2010(01)：46-47.

[2] 宫良伟,齐伟.煤矿采掘计划编制研究[J].安徽科技.2006（8）：45.

[3] 徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.

Abstract:Ideal ventilation system is designed for Nanyangpo Mine on the analysis of the real situation,which includes ventilation calculation,distribution,and fan selection.

Key words:Nanyangpo Mine;ventilation;ventilation calculation;ventilation fan selection

编辑：刘新光

Analysis on Ventilation Design in Nanyangpo Mine

CHE Ze-hui

(Zhongcun Mine,Qinhe Energy Group,Jincheng Shanxi 048211)

TD724

A

1672-5050（2012）07-0063-03

2011-10-11

车泽晖（1964—），男，硕士研究生，工程师，从事采矿工程及通风研究工作。