2236工作面开采风量计算及相关安全建议

李新建

摘 要：影响2236工作面开采通风的因素较多，采煤工作面风量应分别按瓦斯涌出量、同时工作人数、炸药量和温度进行计算，然后人们可以取最大的一项确定采煤工作面的需要风量，但其必须符合采煤工作面的最低允许风速和最高允许风速验算要求。最后，本文确定2236工作面需要的风量值为236 m3/min。工作面试采取得的成功经验对相似工作面的开采有较好的借鉴价值。

关键词：工作面;开采;通风;安全建议

中图分类号：TD823文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）02-0085-03

Air Volume Calculation and Related Safety Recommendations for 2236

Working Face

LI Xinjian

（Quanping Quarry，Lengshuijiang Hunan 417500）

Abstract： There are many factors affecting mining ventilation at 2236 working face， the air volume of the coal mining face should be calculated according to the gas emission volume， the number of people working at the same time， the volume of explosives and the temperature， then people can take the largest item to determine the required air volume of the coal mining face， but it must meet the minimum and maximum allowable wind speed verification requirements of the coal mining face. Finally， this paper calculated to determine the required air volume value of 2236 working face is 236 m3/min. The successful experience obtained in the job interview has a good reference value for the mining of similar working faces.

Keywords： working face;mining;ventilation;safety recommendations

2236工作面地面標高为+230～+310 m，运输巷标高为-158～-153 m，回风巷标高为-121～-118 m。从地表来看，其位于铎山镇塘冲村地段，全为稻田、旱土和山地，工作面与地表的垂直高高平均约为350 m。工作面回采对地表状况无影[1-2]。该工作面位于22采区-160～-120中石门的南翼，其上部的2233中、后段工作面已开采，但因地质构造的影响，局部开采不充分，另外，上覆二煤和下伏五煤均未开采。其走向长度为300 m，倾斜长度为70～120 m。

1 工作面煤层赋存、地质、水文和回采影响情况

1.1 工作面设计开采煤层

本工作面设计开采煤层为三煤层。下面结合地质资料，分析工作面煤层赋存情况。煤层厚度为1.0～2.8 m，煤层结构简单，煤层倾角为10°～28°，煤层倾向为210°。开采煤层三煤层较稳定，该煤层上部一般为光亮型中条带状块煤，厚度为0.5～1.0 m，下部为粉末煤，含矸1～2层，平均煤厚为2 m，构造影响地段全为粉末煤。本工作面煤层为三煤层，根据邻近工作面煤质化验资料分析其煤质化验指标情况，如表1所示。

1.2 工作面地质构造

根据2236机和风巷所揭露的地质资料，该区域地质构造较为复杂，中小型断层和褶曲发育;煤层走向平均为145°，倾角为20°（现机巷揭露的煤层倾角平均为16°，风巷揭露的煤层倾角平均为23°。2236机和风巷掘进过程严格落实《金竹山矿业有限公司三、五煤层间距钻探技术管理规定》，根据钻探资料，2236机、风巷三、五煤层间距介于5.2～6.5 m，平均为5.5 m。

1.3 影响回采的其他因素

工作面区域地质构造较为复杂，中小型断层和褶曲发育，2236机、风巷断层F2、F3、F4、F8对工作面回采有一定程度的影响，人们需要提前考虑掘补充巷。在断层处，顶板比较破碎，应加强顶板管理[3-4]。该工作面煤层中部含矸1～2层，厚度为0.1～0.3 m，平均厚度为0.2 m，回采期间一定加强煤质管理。

2 采煤方法及巷道布置

2.1 采煤方法

根据历史开采经验、现场开采条件和现有支护材料等情况，2236工作面采用走向长壁后退式采煤法[5]。根据煤层赋存条件，煤层平均煤厚为2.0 m，经研究，2236工作面确定采用一次采全高方式，循环进度为0.8 m。工作面的支护材料为DW18—25m单体配2.2 m∏型梁。

2.2 采煤工艺设计

2.2.1 炮眼布置。根据煤层的结构特点，2236工作面采用双排三花眼方式布置炮眼。顶眼布置在直接顶板下0.5 m处煤层内，斜向顶板方向打眼，夹角为8°，终孔位置与煤层顶板的垂直距离为360 mm;底眼布置在距煤层底部0.2 m的煤层内，夹角为10°，炮眼间距均为1.2 m。

2.2.2 爆破设计。2236工作面采用三级煤矿许用含水炸药和煤矿许用毫秒延期电雷管爆破，连线方式为串联。当顶板破碎时，要根据工作面实际情况，减少爆破量，并严格按爆破说明书规定进行装药爆破。

3 工作一通三防

3.1 具体计算

首先，根据通风系统瓦斯涌出量计算采煤工作面风量，即

[Q采=100×q采×K采通=100×0.27×1.4=37.8 m3/min]      （1）

式中，[q采]为采煤工作面的瓦斯绝对涌出量，m3/min;[K采通]为采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，炮采工作面[K采通]可取1.4～2.0。

然后，按同时工作的人数计算采煤工作面风量，即

[Q采=4×N采=4×19=76 m3/min]              （2）

式中，[N采]为采煤工作面同时工作的最多人数，人。

接着，按采煤工作面炸药量计算采煤工作面风量，即

[Q采=10×A采=10×6.3=63 m3/min]           （3）

式中，[A采]为采煤工作面一次爆破的最大炸药用量，kg;10为每千克二、三级煤矿许用炸药需风量，m3/min。

最后，按气候条件（温度）计算采煤工作面风量，即

[Q采=60×65%×Scf×Kch×Kcl×Vcf=60×65%×5.5×1.1×1.0×1.0=235.95 m3/min] （4）

式中，[Scf]为采煤工作面平均有效断面积，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，m2;[Kch]为采煤工作面采高调整系数（见表2）;[Kcl]为采煤工作面长度调整系数（见表3）;[Vcf]为采煤工作面风速、温度调整系数（见表4）;70%为有效通风断面系数。

下面结合式（5），根据风速进行采煤工作面风量验算。

[15S采≤Q采≤240S采]                      （5）

采煤工作面平均断面积[S采]=5.5 m2，将其代入式（5）可得：

[15×5.5≤235.95≤240×5.5]             （6）

经计算，可得：

[82.5≤235.95≤1 320]                     （7）

3.2 通风方式及路线

工作面采用上行通风。新风路径为：井口→南北隧道→主副井→-50下车场→-50西大巷→22采区上车场→22采区轨道下山→22-160中部車场→22-160中石门→2236机巷→工作面。泛风路径为：工作面→2236风巷→22-120中石门→22-120回风联络巷→22-120北运巷回风通道→22采区回风上山→-50回风通道→-39风桥→西北翼风井→地面。

4 工作面开采相关安全建议

4.1 顶板管理

人们要严格执行“敲帮问顶”制度。进班后，班组长及工人应认真检查各自工作地点的顶帮支架等情况，一旦发现问题，就要及时处理。煤壁要平齐，要处理掉伞檐（最大突出部分不超过200 mm）和松动的煤块。支柱的迎山角为1°～3°，∏型梁中间支柱向采空区要有2°～3°的戗度，单体柱的初撑力不少于90 kN（11.5 MPa），支柱的柱窝深不小于100 mm，严禁上“丁”字棚。要保证支柱钻底小于100 mm，支柱插底时必须穿鞋，其规格为300 mm×200 mm×100 mm。

4.2 防治水患

根据地质说明书，本工作面存在少量裂隙水，无其他水患危险，其在正常情况下完全可以通过水沟自行排放，不会对工作面造成危害。当工作面或其他地点出现异常情况时，首先必须保持头脑清醒，不要慌乱，应根据具体情况进行处理，并及时与调度室取得联系，在险情较大且不能自行处理的情况下，当班队长应立即组织人员按水灾避灾路线进行撤退。

4.3 爆破管理

爆破作业必须执行“一炮三检”和“三人连锁爆破”制度，并在起爆前检查起爆地点的瓦斯浓度。毫秒延期电雷管最后一段的延期时间不得超过130 ms。爆破工必须把炸药、电雷管分开存放在专用的爆炸物品箱内，同时加锁，严禁乱扔、乱放。电雷管必须由爆破工亲自运送，炸药应当由爆破工或者在爆破工监护下运送。爆炸物品箱必须放在顶板完好、支护完整且避开机械、电气设备的地点，爆破时必须把爆炸物品箱放置在警戒线以外的安全地点。

4.4 一通三防

4.4.1 通风安全技术措施。通风设施必须牢固可靠，工作面必须配足风量。人员及运输车辆过风门时，必须随手关门，严禁两道风门同时开启。工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过0.8%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，切断电源，撤出人员并采取有效措施，进行处理。要加强巷道维护及工作面进出口管理，断面必须符合规定，保证风路畅通，风流稳定。根据工作面实际情况，要随时测风，每次测风结果应当记录并写在测风地点的记录牌上。要根据测风结果采取措施，进行风量调节。在日常管理中，通风队按要求对主要测风站进行补足，对临时测风站进行标定。测风员在测风时发现临时测风站有变化时可根据现场情况重新选定测风站。

4.4.2 瓦斯防治措施。每班进班后，当班队长必须对2236机、风巷及工作面进行一次全面检查，发现因漏顶漏矸而造成巷道堵塞的，必须先将巷道扒通，使工作面达到足够风量，然后才能进行生产。瓦斯检查员必须每班按规定次数对工作面的瓦斯进行检查。通风队必须按规定为工作面安装瓦斯传感器。当工作面的顶板没有完全垮落时，必须用风筒布将切顶线围挡起来，防止工作面采空区漏风而影响工作面风量。

5 结语

研究表明，采煤工作面风量应分别按瓦斯涌出量、同时工作人数、炸药量和温度进行计算，接着，人们可以取最大的一项确定采煤工作面的需要风量，但其必须符合采煤工作面的最低允许风速和最高允许风速验算要求。经计算和验证，本研究确定2236工作面需要的风量值为236 m3/min。

参考文献：

[1]煤矿矿井风量计算标准[J].煤矿安全，1973（3）：1-16.

[2]赵书田.煤矿有效风量的测量和计算[J].煤矿安全，1987（8）：26-27.

[3]李红军，吴玉文.煤矿井下无轨胶轮车配风量计算探讨[J].煤炭工程，2012（8）：23-24.

[4]辛德林，张世良，郑彬，等.煤矿长距离缓坡斜井盾构法施工通风风量及负压计算研究[J].煤炭工程，2016（7）：8-10.

[5]王海波，刘彦青，郝晋辉，等.煤矿地面主通风机工况点风量风机静压准确预测研究[J].煤炭工程，2020（8）：143-149.