内蒙古某矿矿井通风能力核定及设备选型分析

吴胜利

（山东能源兖煤集团内蒙古昊盛煤业，内蒙古 鄂尔多斯 017200）

1 矿井概况

内蒙古某矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市呼吉尔特矿区东北部，设计能力为90万t/年，井田面积为6.5079 km2，开采深度529.95～179.95 m标高，煤层厚6.10～6.80 m，平均厚6.34 m，矿井采用斜井-平硐混合开拓，井下共有三个采区。巷道布置有一采区回风巷、东回风大巷、西辅运大巷、东辅运大巷、井下煤仓、东胶带大巷、北辅运大巷、北胶带大巷、北回风大巷、三采区皮带巷、三采区回风巷。一采区布置1个回采工作面15303工作面。煤矿绝对瓦斯涌出量为2.47 m3/min，相对瓦斯涌出量为2.04 m3/t；绝对二氧化碳涌出量为1.01 m3/min，相对二氧化碳涌出量为0.84 m3/t。井下回采工作面绝对瓦斯涌出量最大为1.39 m3/min，掘进工作面绝对瓦斯涌出量最大为0.19 m3/min。该矿井属低瓦斯矿井[1-2]。

2 通风系统

2.1 通风方式

内蒙古某矿采用机械抽出式中央并列式的通风方式。共有副平硐、主斜井、回风立井3个井筒，“两进一回”，副平硐、主斜井进风，回风立井回风[3]。

2.2 通风线路

副平硐→东辅运大巷→北辅运大巷→三采区皮带巷→15303运输顺槽→15303采煤工作面→15303回风顺槽→三采区回风巷→北回风大巷→东回风大巷→回风立井；副平硐→东辅运大巷→北辅运大巷→采区变电所→三采区回风巷→北回风大巷→东回风大巷→回风立井；主斜井→清理煤斜巷→煤仓上口→东胶带大巷→联络巷→东回风大巷→回风立井；副平硐→东辅运大巷→联络巷→5号抽水点→东回风大巷→回风立井；副平硐→井底车场→西辅运大巷→主联络巷Ⅱ→一采区水泵房→回风立井；副平硐→井底车场→西辅运大巷→一采区配电点→联络巷→一采区回风巷→回风立井；副平硐→井底车场→西辅运大巷→15103运联巷→1号抽水点→一采区回风巷→回风立井。

3 矿井风量计算

3.1 15303采煤工作面需风量计算

3.1.1 按气象条件计算[4-5]

式中：Vcf为采煤工作面的风速，取1.5 m/s；Scf为采煤工作面的平均有效断面积，按最大和最小有效断面的平均值；Scf=lcb×hcf，lcb为最大控顶距和最小控顶距的平均值，hcf为采高，70%为有效通风断面系数。15303工作面控顶距取最大控顶距3.85 m和最小控顶距3.25 m的平均值3.55 m，采高2.12 m；K采高为采煤工作面采高调整系数，放顶煤取1.2；K采面长为采煤工作面长度调整系数，15301采煤长度146 m，取1.0；70%为采面有效通风断面系数。将数值代入公式计算得Qcf=564 m3/min。

3.1.2 按瓦斯涌出量计算

式中：q采CH4为据瓦斯等级鉴定报告结果：回采工作面瓦斯绝对涌出量为1.39 m3/min；K采为采煤工作面瓦斯涌出不平均的备用风量系数，正常生产时连续观测60 d，日最大瓦斯涌出量和两个月平均日绝对瓦斯涌出量的比值；取1.5；125为采煤工作面回风巷风流中的瓦斯浓度不应超过0.8%的换算系数。将数值代入公式计算得Q采2≥261m3/min。

3.1.3 按二氧化碳的涌出量计算

式中：q采CO2为根据瓦斯等级鉴定报告结果：该回采工作面二氧化碳绝对涌出量为0.39 m3/min；67为采煤工作面回风巷风流中的二氧化碳浓度不应超过1.5%的换算系数。将数值代入公式计算得Q采2≥40m3/min。

3.1.4 按工作人员数量验算

式中：N为采煤工作面同时工作的最多人数，取20人；4为每人需风量，m3/min。将数值代入公式计算得Q采4≥80 m3/min。

3.1.5 按风速进行验算

验算最小风量：Qmin≥60×0.25Scb。

验算最大风量：Qmax≤60×4Scb；Scb=lcb×hcf×70%式中：Scb为工作面平均通风断面积，m2。

按最低风速验算：Qmin≥15×Scb×70%=15×8.59×70%=91 m3/min。

按最高风速验算：Qmax≤240×Scb×70%=240×7.27×70%=1222 m3/min。

按工作面进风巷断面验算风速：由于进风面断面面积是15.0 m2。故：V进风巷=564÷60÷15.0=0.63 m/s＞0.25 m/s验算符合规定。

通过上述计算15301采煤工作面需风量，按工作面气象条件取得最大计算数值为564 m3/min。经验算91 m3/min＜564 m3/min＜1222 m3/min，该风量满足验算风速条件。

确定15303工作面需风量为564 m3/min。

3.2 井下硐室需风量计算

1）水泵房需风量计算：Q水泵房=210 m3/min。

2）中央变电所需风量计算：Q中变=198 m3/min。

3）一采区配电点：Q采配=189 m3/min。

4）避难硐室：Q避≥109 m3/min。

5）采区变电所：Q采变=166 m3/min。

故硐室总计需用风量为：189+166=355 m3/min。

3.3 其他用风区域需风量计算

其他巷道所需风量，按照风速分别进行计算。

1）主联络巷I：Q主联≥54 m3/min。

2）主联络巷II：Q主联≥99 m3/min。

3）15105运输联络巷：Q15103≥140 m3/min。

4）15201回风联络巷：Q15201≥139 m3/min。

5）6号排水点：Q水≥114 m3/min。

6）15104联络巷：Q15201≥130 m3/min。

7）三采区临时水仓：Q临水≥189 m3/min。

8）三采区皮带巷后半段：Q三皮≥135 m3/min。

9）矿用防爆胶轮车行驶巷道需要风量：

式中：Qdi为该地点矿用防爆胶轮车尾气排放稀释需要风量，m3/min；Pdi为每台矿用防爆胶轮车的功率，取值范围45 kW、65 kW。

行驶防爆胶轮车的巷道，应按同时运行的最多车辆数量增加巷道配风，配风量应不小于4 m3/min·kW；矿井采取2台矿用防爆胶轮车同时运行进行计算。

代入数值计算得Qdi≥4×（45+65）≥440 m3/min。防爆胶轮车用风量取440 m3/min。

综合以上计算，井下其他用风巷道及胶轮车需风量合计1440m3/min。

3.4 矿井总风量计算

矿井所需的总风量，按照采掘工作面、主副巷道、硐室及所需通风区域，实际需风量的总和，并考虑漏风和配风不均匀备用风量系数[4-5]，计算公式为：

Q矿=（∑Q采i+∑Q掘i+∑Q硐i+∑Q其他i）×km

式中：∑Q采i为采煤工作面实际需要风量的总和，取564 m3/min；∑Q掘i为掘进工作面实际需要风量的总和，取0 m3/min；∑Q硐i为硐室实际需要风量的总和，355 m3/min；∑Q其他i为矿井除了采、掘、硐室地点以外的其它巷道需风量的总和，取1440 m3/min；Km为矿井内部漏风备用风量系数（本矿Km取1.15）。故Q矿≈2713 m3/min。故矿井需要风量2713 m3/min。

4 通风机选型及应用效果

4.1 通风机选型

煤矿矿共安装2台同等能力主通风机，一备一用。矿井主要通风机型号为FBCDZ-10-No.28，一台运行，一台备用，主扇电机型号为YBF630s-10型，功率2×280 kW如表1所示。

表1 通风机参数表

4.2 应用效果

矿井主要通风机型号为FBCDZ-10-No.28，按照矿井主要通风机的实际特性曲线对通风能力进行验证，根据该矿实测数据：矿井总进风量为4254 m3/min，总回风量达4306 m3/min，通风机负压370 Pa，矿井等积孔为4.60 m2。风机实际运行工况点处于通风机的合理工作范围内，煤矿各区域风流及方向稳定，风量充足，风速均衡，满足设计要求。

5 结论

经计算得出内蒙古某矿需风量为2713 m3/min，实际供风量4254 m3/min，内蒙古某矿有效风量为3970 m3/min，92.1%的有效风量率，供风量大于所需风量，符合内蒙古某矿矿井风量分配计划。

内蒙古某矿地面主要安设两台同型号FBCDZ-10-№28（2×280 kW）型轴流式对旋主通风机，运行工况符合经济性和安全性的要求。井下通风设施完善，风量、风速及温度符合规定。