煤仓施工过程中通风方法的选择与应用

孙启建

(山西焦煤霍州煤电集团汾河焦煤股份有限公司三交河矿，山西 洪洞 031600)

1 概况

三交河煤矿施工一采区10#煤煤仓采用反井钻机施工反井钻孔，然后正井扩刷、反井钻孔的方式进行施工。在煤仓上口的皮带机头硐室内的反井钻机平台上安装好反井钻机，然后以煤仓中心线为准用反井钻机的钻头(Φ240 mm牙轮无芯钻头)垂直硐室底板进行开口钻进，从上至下先施工一个导孔与主斜井强力皮带巷钻通反井导孔钻通后，在煤仓下部的转载皮带巷内更换大钻头(Φ1 400 mm反井牙轮无芯钻头)，然后以反井导孔为基准开始提钻反向扩孔钻进与一采区10#煤煤仓皮带机头硐室扩通，作为煤仓爆破掘进时的排水、排矸、通风的通道[1]。煤仓施工高度为51 m，提钻反向扩孔后钻孔断面约为1.5 m2，煤仓设计最大净断面为50.24 m2，煤仓上部具有独立通风系统，如图1所示。

图1 通风系统示意图

2 煤仓需风量计算

1) 按瓦斯涌出量计算：

Q掘=125q掘K掘通

(1)

式中：q掘为工作面回风流中最大绝对瓦斯涌出量，取0.15 m3/min；K掘通为工作面瓦斯涌出不均衡通风系数，正常生产条件下，连续观测1个月，日最大绝对瓦斯涌出量与月平均绝对瓦斯涌出量的比值，取1.8；125为按工作面回风流中的瓦斯浓度不应超过0.8%的换算系数。

算得：Q掘=0.15×1.8×125=33.75 m3/min。

2) 按二氧化碳涌出量计算：

Q掘=100qCO2KCO2

(2)

式中，qCO2为工作面回风流中最大绝对二氧化碳涌出量，取0.2 m3/min；KCO2为工作面二氧化碳涌出不均衡通风系数，正常生产条件下，连续观测1个月，日最大绝对二氧化碳涌出量与月平均绝对二氧化碳涌出量的比值，取1.7；100为按工作面回风流中的二氧化碳浓度不应超过1.0%的换算系数。

算得：Q掘=0.2×1.7×100=34 m3/min。

3) 按工作面同时作业人数计算需要风量：

Q掘≥4N

(3)

式中：N为同时工作最多人数，取30人；每人供风≥4 m3/min。

算得：Q掘=4×30=120 m3/min。

4) 按炸药量计算：

二级煤矿许用炸药

Q≥10A

(4)

式中：A为工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg，此处取42 kg。

算得：Q≥10A≥10×42=420 m3/min

按上述(1)-(4)条件计算，取420 m3/min为工作面的实际需风量。

5) 按最低风速计算：

Q掘≥60×0.15S掘

(5)

Q掘≥60×0.15×50.24=452.16 m3/min

式中，S掘为掘进工作面巷道的净断面积，在此取50.24 m3/min。

按上述(1)-(5)条件计算，取452.16 m3/min为工作面的实际需风量[2]。

3 通风方法的选择

根据井下煤仓施工特点可以选择总风压通风和局部通风机通风两种通风方法。

3.1 总风压通风方法

总风压通风方法是利用提钻反向扩孔后孔道作为进风立眼，施工过程中煤仓上部孔道上安设具有调风板的篦子，由测风员对篦子上调风板进行调节保证工作面风量满足要求，施工过程中严禁全部打开调风板出渣。

3.1.1 总风压通风方法优缺点

总风压通风方法是使用扩孔后孔道作为通风立眼，减少煤仓内设施数量，增大施工空间，便于施工人员进行操作；但通风立眼需兼做排水、排矸通道，易造成孔道内风量变化，在煤仓上部孔道安设调风板的篦子，爆破后崩落岩石易覆盖篦子影响风量，对煤仓爆破后对破碎岩石粒度大小要求高，出渣时，增加人工破碎岩石工序；使用篦子无法全部覆盖保护，人员施工时必须避开孔口，增加了安全隐患。

3.2 局部通风机通风方法

采用局部通风机压入式通风方式进行供风，需根据煤仓实际需风量，按照风筒百米漏风率实测值计算局部通风机实际吸风量。

Q吸=Q掘/ [1-(L掘/100)·n]

(6)

式中：Q吸为局部通风机实际吸风量，m3/min；Q掘为掘进工作面实际需风量，m3/min；n为风筒百米漏风率，%，在此取1.5%；L掘为掘进工作面最大供风长度，m，取132.56 m。

算得：Q吸=452.16÷(1-132.56×1.5%÷ 100)=461.33 m3/min。

局扇实际吸入风量取461.33 m3/min。

我矿目前使用的局扇均为2×30 kW高效对旋局扇，双级供风时最大吸风量500 m3/min；可满足供风需求。

3.2.1 局部通风机通风方法优缺点

采用局部通风机压入式通风方式进行供风，扩孔后孔道作为专用排水、排矸通道，孔口处可做稳定全覆盖，施工过程中工作面风量稳定，对爆破后破碎岩石粒度大小要求低，减少人工破碎岩石工序，出渣时，可使用绞车将孔口覆盖物升起便于出渣，同时压入式通风方式保证了出渣时通风系统稳定；但使用该方法，需在仓体内增加一趟风筒，减少了煤仓内施工空间，给施工人员操作带来不便，同时爆破作业过程中对风筒保护难度大，造成风筒经常损坏，限于煤仓由上向下扩刷方式，风筒吊挂延伸困难。

4 结论

通过分析比较，采用总风压通风方法虽然增加了煤仓作业空间但通风口风量易受到爆破、出渣影响，并增加人员作业过程中安全隐患；而使用局部通风机压入式通风方式虽然减少了煤仓作业空间，但保证了施工过程中煤仓内风量稳定，利于爆破后炮烟等有毒有害气体的快速吹散，大大提高了作业过程的安全性。在重安全高效益的原则下易首选局部通风机压入式通风方式，并通过井下现场使用验证了采用该供风方法煤仓通风系统稳定。