高產(chǎn)高效礦井的通風安全保障系統(tǒng)

1、高產(chǎn)高效礦井的通風安全保障系統(tǒng)通風系統(tǒng)特點高產(chǎn)高效礦井通風簡況及特點：根據(jù)114處高產(chǎn)高效礦井統(tǒng)計，低瓦斯礦井有77處，占礦井總數(shù)的67.5%；高瓦斯礦井31處，占27.2%；煤與瓦斯突出礦井6處，占5.3%。煤容易自燃的礦井22處，占礦井總數(shù)的19.3%；自燃的礦井70處，占61.4%；不易自燃的礦井22處，占19.3%。以礦井通風方式來分類，中央式（中央并列和中央分列式）通風的礦井有53處，占礦井總數(shù)的46.5%；對角式和通風式通風的礦井有38處，占33.3%，混合式通風的礦井有23處，占20.2%。全部礦井采用機械通風，其中主要通風機采用軸流式的礦井有76處，占67%；采用離心式通風機的

2、礦井38處，占33%。軸流式通風機主要型號為K58、K60GAF等系列，其運行效率較高，高效工作區(qū)寬，工作性能較優(yōu)，可以反轉反風等，但噪聲較大，為此不少礦井裝有消音裝置；離心式通風機的主要型號有G473、K473、472、473等系列，其特點是噪聲較小、效率較高和風壓較大等。從主通風機工作方式來分類，有109處采用抽出式，占96%；有5處采用壓入式，占4%，這5處都是低瓦斯礦。高產(chǎn)高效礦井通風具有如下特點：礦井采煤和掘進工作面數(shù)量的大幅度減少，使礦井和采區(qū)的通風系統(tǒng)都大為簡化；采煤工作面數(shù)量少、單產(chǎn)高，用風地點更加集中，漏風量相應減少；綜采綜放工藝與炮采相比，瓦斯涌出不均衡系數(shù)減少，高產(chǎn)高效使

3、產(chǎn)量不均衡系數(shù)降低，從而使礦井通風系數(shù)減少，礦井總風量與總阻力（總風壓）有所降低；采煤工作面進風巷與回風巷的長度都大幅度增大，掘進巷道獨頭通風的長度成倍增加，由幾百米提高到2000米甚至更長，長距離局部通風技術及裝備有了新的發(fā)展；采煤工作面配風量的決定因素發(fā)生某些變化，低瓦斯礦井高產(chǎn)高效工作面配風量主要由氣候條件來決定，機電裝備容量很大，引起工作面氣溫升高23，甚至更高，這要求風速與風量加大，而工作面同時工作人數(shù)大減，炸藥也很少應用，故這些已不再是對配風量起決定作用的因素；高瓦斯工作面的配風量仍然由瓦斯涌出量決定，由于日產(chǎn)高、相對瓦斯涌出量大，故絕對瓦斯涌出量很高，出現(xiàn)工作面、上隅角以及回風巷

4、瓦斯?jié)舛瘸迒栴}，單靠通風已解決不了這一問題，綜合抽放瓦斯是高瓦斯礦井采煤工作面實現(xiàn)高產(chǎn)高效的關鍵和保障，因此礦井需建設完善的礦井瓦斯抽放系統(tǒng)；礦井通風系統(tǒng)應具有更高的可靠性、穩(wěn)定性和防災抗災能力中，以確保礦井高產(chǎn)高效，裝備先進的通風安全監(jiān)測系統(tǒng)是高產(chǎn)高效礦井必須的重要裝備之一；后退式采煤工作面U型改為W型通風系統(tǒng)是治理綜放工作面瓦斯問題的有效措施之一，其布置特點是，三條巷道在空間上呈品字型排列：工作面兩側的煤巷是沿煤層底板掘進的，用于工作面的進風與回風；蹭的巷道是沿煤層頂板掘進的，用作排放頂煤和采空區(qū)冒落拱卸壓瓦斯的專用排瓦斯巷。二、高產(chǎn)高效礦井建設中的通風系統(tǒng)改造礦井通風系統(tǒng)改造的目的是使

5、改造后的系統(tǒng)能夠滿足高產(chǎn)高效礦井安生生產(chǎn)的要求和具有較強的防災抗災能力，技術上先合理、可靠，保證用風地點有質量好、數(shù)量足、穩(wěn)定的風量和較好的經(jīng)濟效益。高產(chǎn)高效礦井進行礦井通風系統(tǒng)改造的基本做法測定好現(xiàn)有通風系統(tǒng)的基礎參數(shù)，明確改造主攻內(nèi)容。現(xiàn)有礦井通風系統(tǒng)既是改造后系統(tǒng)的組成基礎又是進行改造的主要內(nèi)容。因此，在進行礦井通風系統(tǒng)技術改造設計之前，首先應對原有通風系統(tǒng)進行全面調(diào)研，作好礦井通風系統(tǒng)阻力測定與分析；礦井各主要通風機及裝置的性能測定與分析等。然后結合未來生產(chǎn)發(fā)展時期開拓開采計劃的要求與條件，依據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定搞好礦井通風系統(tǒng)改造設計。在設計中要明確原有通風系統(tǒng)中哪些是改造后系統(tǒng)中繼續(xù)

6、留用的，哪些是需要加以擴修改造的，以及配套新建的工程等。擬定多種礦井通風系統(tǒng)改造方案，對各方案進行網(wǎng)絡解算與技術、經(jīng)濟、安全可靠性分析與比較，選定最優(yōu)方案。擬定方案時，提出盡可能多的改造方案，方案愈多，最后選定的方案才能愈優(yōu)。方案不僅能解決當前通風存在問題，而且要能使礦井長遠發(fā)展中的通風系統(tǒng)問題得到合理安排；方案要充分利用原有通風系統(tǒng)、設施和對原有系統(tǒng)與設施進行改造升級，這樣既可以少投入，以能縮短工期、早收益。礦井通風系統(tǒng)的通風能力一般應有10%的富裕量，即用風地點供風量需要量多10%。建成后高產(chǎn)高效礦井通風系統(tǒng)應達到的要求用風地點風量充足，風流穩(wěn)定用風地點必須得到煤礦安全規(guī)程規(guī)定的所需風量，

7、為此，高產(chǎn)高效礦井通風系統(tǒng)必須保證各用風地點的風量充足和風流穩(wěn)定。對此該系統(tǒng)應達到如下指標：系統(tǒng)內(nèi)各主要通風機的工作點所提供的風量總和足夠，并且工作點都應在較高靜壓效率利用區(qū)內(nèi)穩(wěn)定運行；通風網(wǎng)絡具有合理結構：用風區(qū)不許有風流不穩(wěn)定的角聯(lián)分支，即角聯(lián)分支數(shù)在用風區(qū)為零；采掘工作面為并聯(lián)結構，消除工作面串聯(lián)；礦井風網(wǎng)力求簡單，角聯(lián)分支數(shù)越少越好。風網(wǎng)阻力分布應合理：回風段阻力占系統(tǒng)阻力的百分比越小越好，因為回風段阻力小，表明回風通暢；反之，回風阻力大，回風不暢，不僅容易致災，而且在災變埋藏，有毒有害氣體排出困難，會擴大災害，對風流控制出困難，根據(jù)實際統(tǒng)計研究，回風阻力百分比以35小于%為好；在多主

8、要通風機聯(lián)合工作的多回風井系統(tǒng)中，公共段阻力與全礦通風系統(tǒng)最小阻力百分比以小于20%為好，因此，各風機相互影響較小，運行穩(wěn)定和。風網(wǎng)低風阻，礦井低風壓高產(chǎn)高效礦井應采用多種措施降低風網(wǎng)風阻與礦井風壓。礦井各回風井系統(tǒng)的等積孔宜滿足式A0.07Q0.8即屬于通風容易系統(tǒng)，式中Q為回風系統(tǒng)的風量（m3/s）。從能量觀點看，礦井風壓是單位風量（1m3/s）流經(jīng)礦井風網(wǎng)時所消耗的功率，該值愈低，通風運行成本愈低，愈經(jīng)濟。該指標也反映風網(wǎng)風阻的大小。這一指標對有自然發(fā)火煤層的礦井具有特別重要的意義，礦井風壓愈大，意味著供給煤體自然發(fā)火的漏風愈充分，煤愈易自燃。兗州南屯煤礦屬煤自燃礦井，自然發(fā)火期為3個月

9、6個月，投產(chǎn)初期5年間，礦井風壓較低，介于1200pa1600pa，沒有發(fā)生過煤自燃；1978年1982年5年間，由于巷道失修，礦井風壓升到2060pa2810pa，發(fā)生自燃14發(fā)火次，平均2.8次/年；1983年以來，擴修了嚴重失修的三個采區(qū)的回風系統(tǒng)，改造了礦井通風系統(tǒng)等，18年來礦井風壓始終控制在1000pa1300pa，總共發(fā)生自燃現(xiàn)象6次，平均0.3次/年，可見低風壓對預防自然發(fā)火起到重要作用。均衡分風、充分發(fā)揮網(wǎng)絡的通風能力對于多風機回風井系統(tǒng)，通風阻力最大與最小系統(tǒng)阻力之比宜小于1.3，即在生產(chǎn)安排上力求均衡分風，使各分支通風阻力均衡，在這種條件下運行的各風機電耗低、穩(wěn)定性好。礦

10、井風量調(diào)節(jié)采用節(jié)能技術礦井風量調(diào)節(jié)不宜采用耗能大的增阻法，而宜采用調(diào)頻技術及時調(diào)葉片安裝角等等節(jié)能的改變風機轉速方法，使主要通風機裝置提供相應的風量時保持其能在高效率狀態(tài)下運行，實現(xiàn)節(jié)能通風。嚴格全礦通風設施質量及管理通風設施質量達優(yōu)，大力減少通風設施數(shù)量，千米通風巷道通風設施數(shù)宜少于3座，礦井外部漏風率低于5%，礦井有效風量率高于85%。裝備先進的礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)裝備礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)是煤礦安全技術的重大進步，使用礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)，為煤礦安全生產(chǎn)、預防事故發(fā)生、改善勞動環(huán)境、提高生產(chǎn)與社會效益提供了保證。我國的高產(chǎn)高效礦井都裝備了功能比較先進的安全監(jiān)測系統(tǒng)，在安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。為確

11、保高產(chǎn)高效礦井的安全生產(chǎn)，進一步提高安全監(jiān)測水平，可應用以下指標：井下通風安全善漏檢率，是指礦井監(jiān)測點應設與實設個數(shù)之差占應設個數(shù)的百分比，對高產(chǎn)高效礦井應達到零，即監(jiān)測點應設個數(shù)按礦井通風安全監(jiān)測裝置使用管理規(guī)定的要求來確定；礦井通風安全監(jiān)測系統(tǒng)故障率，是指監(jiān)測系統(tǒng)在一個月內(nèi)發(fā)生故障的次數(shù)，對高產(chǎn)高效礦井，該指標應為零次。為此礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)必須保證完好狀態(tài)，必須保證全天不間斷監(jiān)測全礦所有探頭的全部參數(shù)。二、礦井瓦斯抽放方法礦井瓦斯抽放的條件及方法抽放瓦斯在高瓦斯、煤和瓦斯突出礦井能夠有效地防治瓦斯災害、改善安全與環(huán)境、促進煤炭生產(chǎn)、提高效益。抽放瓦斯對高瓦斯、煤和瓦斯突出有的高產(chǎn)高效礦井具

12、有特別重要的意義，因為這兩個瓦斯等級的高產(chǎn)高效礦井，瓦斯將成為制約安全生產(chǎn)的決定因素。實踐證明，凡是抽放工作搞得好的在礦井，安全狀況好，生產(chǎn)主動，才能實現(xiàn)高產(chǎn)高效；凡是抽放工作搞得差的，瓦斯事故多發(fā)、停產(chǎn)頻繁、高產(chǎn)高效失去保障。因此，抽放瓦斯搞得好壞，是關系到高瓦斯、煤和瓦斯突出礦井高產(chǎn)高效的關鍵科技工程。根據(jù)114處高產(chǎn)高效礦井統(tǒng)計，有23處礦井建有瓦斯抽放系統(tǒng)，進行瓦斯抽放的占總數(shù)的1/5，年抽放瓦斯總量2億m3，抽放量最大的是撫順的老虎臺礦，1997年抽放量8543萬m3。年抽放量在1000萬m3以上的還有陽泉一礦與三礦，鐵法大興煤礦以及盤江月亮田煤礦等。瓦斯抽放對這些礦井實現(xiàn)高產(chǎn)高效目

13、標和安全生產(chǎn)起到?jīng)Q定性保障作用。抽放系統(tǒng)建立的條件煤礦安全規(guī)程規(guī)定，凡符合下列情況之一的礦井，必須建立地面永久或井下臨時瓦斯抽放系統(tǒng)。一個采煤工作面瓦斯涌出量大于5m3/min,或一個掘進工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，且用通風方法解決瓦斯問題不合理時；礦井絕對瓦斯涌出量大于等于40m3/min；年產(chǎn)量100150萬t，礦井絕對瓦斯涌出量大于30m3/min；年產(chǎn)量60100萬t，礦井絕對瓦斯涌出量大于25m3/min；年產(chǎn)量40萬t60萬t,礦井絕對瓦斯涌出量大于20m3/min；年產(chǎn)量小于等于40萬t，礦井絕對瓦斯涌出量大于15m3/min。瓦斯抽放方法及選擇礦井瓦斯抽放方法是指匯集瓦

14、斯工程的施工方法而言的，它可以分為鉆孔法、巷道法、管路法和綜合法。各種抽放方法及適用條件見表1。瓦斯抽放類型，按抽放對象的空間位置來分有開采煤層（本層）、鄰近煤層、采空區(qū)和圍巖抽放；按地應力對比來分有未卸壓抽放和卸壓抽放；按時間比來分有采（掘）前預抽、邊采（掘）邊抽和采后抽放。礦井瓦斯抽放方法的選擇要根據(jù)瓦斯抽放的目的、瓦斯的來源、煤層地質條件、開采技術條件、瓦斯基礎參數(shù)以及效率、成本等因素進行綜合分析來確定，未卸壓的原始煤層，其所含瓦斯的抽放難易程度可劃分為三類中，如表2所示。容易抽放與勉強抽放煤層，一般在未卸壓條件下（即不采取專門的卸壓措施）即可以投訴抽出瓦斯；難以抽放煤層一般應采取密集鉆

15、孔專門的或采動的卸壓措施才能進行抽放。在目前技術條件下，“密鉆孔、嚴封閉”是抽放未卸壓煤層瓦斯的技術方向。鉆孔密度提高到0.1m鉆孔/t煤以上時，將有較好的抽放效果，嚴封閉是指管路了鉆孔要嚴密封閉以提高瓦斯抽放負壓和效果。為提高抽放瓦斯效果，越來越多的礦井采用開采層、鄰近層和采空區(qū)相結合的綜合瓦斯抽放方法。抽放分類抽放方法適用條件開采層抽放未卸壓抽放巖巷揭煤，煤巷掘進預抽由巖巷向煤層打穿層鉆孔，煤巷工作面打超前鉆孔。突出危險煤層、高瓦斯煤層。采區(qū)大面積預抽由開采層機巷、風巷或煤門等打上向、下向順層鉆孔（平行孔或人斜向孔或立體交叉孔）在預抽時間的高瓦斯煤層、突出危險煤層由石門、巖巷、鄰近層煤巷等

16、向開采層打穿層鉆孔。屬勉強或容易抽放煤層，突出危險煤層地面鉆孔高瓦斯容易抽放煤層，埋深較淺密封開采巷道高瓦斯容易抽放煤層卸壓抽放邊掘邊抽由煤巷兩側或巖巷向煤巷周圍卸壓帶打防護鉆孔。突出危險煤層、高瓦斯煤層邊采邊抽由開采層機巷、風巷等向工作面前方卸壓區(qū)打鉆。突出危險煤層、高瓦斯煤層由巖巷、煤門等向開采分層的上部或下部未采分層打穿層鉆孔或順層鉆孔。突出危險煤層、高瓦斯煤層水力割縫、松動爆破由開采層機巷、風巷等打順層鉆孔高瓦斯難以抽放煤層鄰近層抽放卸壓抽放開采層工作面推過后抽放上、下鄰近煤層由開采層機巷、風巷、中巷或巖巷等向鄰近層打鉆鄰近層瓦斯涌出量大，影響開采層安全時。由開采層機巷、風巷、中巷或巖巷等向采空區(qū)方向打迎面斜交鉆孔由煤