淺議掘進工作面需風(fēng)量計算和局部通風(fēng)機選型

淺議掘進工作面需風(fēng)量計算和局部通風(fēng)機選型陳坡劉和進中煤第七十一工程處有限責(zé)任公司，宿州，中國，234109摘要:掘進工作面局部通風(fēng)機選型是《作業(yè)規(guī)程》和《施工組織設(shè)計》中一項重要內(nèi)容，更是掘進工作面安全生產(chǎn)的保障。但按照行業(yè)傳統(tǒng)掘進工作面需風(fēng)量計算方法計算需風(fēng)量時，存在一定不合理性。本文分析行業(yè)傳統(tǒng)工作面需風(fēng)量計算方法中各個計算公式的來源，結(jié)合我處各項目實際情況，提出符合實際的需風(fēng)量計算方法和局部通風(fēng)機選型程序，以供共同探討。關(guān)鍵詞:局部通風(fēng)；風(fēng)機選型；需風(fēng)量；1引言局部通風(fēng)機選型前提則是掘進工作面需風(fēng)量計算，按照行業(yè)傳統(tǒng)掘進工作面需風(fēng)量計算方法計算需風(fēng)量時，由于計算公式繁瑣較多，部分計算公式選用不合理，再加上需風(fēng)量計算程序錯誤，易出現(xiàn)理論計算需風(fēng)量與實際需風(fēng)量相差很大的現(xiàn)象，易會造成局部通風(fēng)機選型不合理。2行業(yè)傳統(tǒng)掘進工作面需風(fēng)量計算方法存在的問題掘進工作面需風(fēng)量計算，按照行業(yè)傳統(tǒng)計算方法，則是分別按照按瓦斯（二氧化碳）涌出量、炸藥使用量、局部通風(fēng)機的實際吸入風(fēng)量、人數(shù)和風(fēng)速驗算等規(guī)定分別進行計算，然后取其中最大值。計算過程中，以上計算方法是并列的。但是在掘進工作面施工前，我們僅僅能了解到時只有瓦斯、二氧化碳預(yù)計涌出量、炸藥使用量和作業(yè)期間最多人數(shù)。而局部通風(fēng)機實際吸入風(fēng)量是根據(jù)不同的風(fēng)機性能來確定的。在沒有相關(guān)依據(jù)進行局部通風(fēng)機選型時，局部通風(fēng)機型號無法確定，風(fēng)機的實際吸風(fēng)量也是無法確定的。由此可見，行業(yè)傳統(tǒng)掘進工作面需風(fēng)量計算過程中，出現(xiàn)了程序錯誤。為了避免上述計算程序錯誤，建議正確局部通風(fēng)機選型方法如下：①按照巷道預(yù)計瓦斯（二氧化碳）涌出量、炸藥使用量和最多同時作業(yè)人員數(shù)量等分別按照相關(guān)公式進行計算，取最大值；②最大值與巷道按最大最小風(fēng)速要求計算風(fēng)量相比較，進行風(fēng)量驗證。③依據(jù)所取最大值，合理選擇風(fēng)機型號；④根據(jù)所選風(fēng)機的實際吸風(fēng)量與風(fēng)機吸風(fēng)口至巷道回風(fēng)口之間巷道最小風(fēng)速配風(fēng)要求計算風(fēng)量之和，確定風(fēng)機安裝地點的巷道配風(fēng)，即為掘進工作面需風(fēng)量。3工作面需風(fēng)量計算各公式分析3.1按照瓦斯涌出量計算風(fēng)量：行業(yè)傳統(tǒng)需風(fēng)量計算中，按照瓦斯涌出量計算風(fēng)量公式是根據(jù)瓦斯?jié)舛炔怀^1%換算而來的。但目前很多地方對瓦斯?jié)舛裙芾硪呀?jīng)提高了標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)傳統(tǒng)需風(fēng)量計算中，按照瓦斯涌出量計算公式已經(jīng)不能滿足該規(guī)定。因此，建議按照如下公式進行計算：式中：Q—掘進工作面需風(fēng)量m3/minq—掘進工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中平均絕對瓦斯涌出量，m3/min；K—掘進工作面瓦斯涌出不均衡備用風(fēng)量系數(shù)C—掘進工作面回風(fēng)流中最高允許瓦斯?jié)舛认拗怠?.2按照炸藥使用量計算風(fēng)量：目前按照炸藥使用量計算風(fēng)量的公式比較多，但主要是一下幾種：一級煤礦許用炸藥：Q≥25A①二、三級煤礦許用炸藥：Q≥10A式中：Q—掘進工作面實際需要風(fēng)量，m3/min；A—掘進工作面一次爆破所用的最大炸藥量，Kg；25—每千克一級煤礦許用炸藥需風(fēng)量m3/min；10—每千克二、三級煤礦許用炸藥需風(fēng)量，m3/min。公式①是由如下公式演變而來的：式中：Q壓—稀釋、排除掘進巷道中炮煙所需的風(fēng)量，m3/min;AC—掘進工作面一次起爆最大炸藥量,Kg；b—每公斤炸藥爆破后生成的當(dāng)量CO的量；t—通風(fēng)時間,一般取20～30min；C—爆破經(jīng)通風(fēng)后,允許工人進入工作面工作的CO濃度,一般取C=0.02%。將各參數(shù)取值代入上式后,簡化為：Q≥25A；一級煤礦許用炸藥；Q≥10A；二、三級煤礦許用炸藥。Qkp=②式中：t—掘進巷道的通風(fēng)時間，一般取40~60minK—淋水系數(shù)；S—掘進巷道的凈斷面積m2；A—同時爆破的炸藥量kg；L—掘進巷道的通風(fēng)長度m；巷道通風(fēng)長度L的確定：按L稀=400A/S計算，當(dāng)掘進巷道長度小于按該式計算的L稀的值時，取掘進巷道的長度；反之則取L稀的值。類似的公式還有：Q=Q=式中：p—局部通風(fēng)機進出口風(fēng)量比這幾個公式都是源自于由前蘇聯(lián)В.Н.沃洛寧公式Qkp=式中：A—同時爆破炸藥量kg；b—每kg炸藥產(chǎn)生的CO當(dāng)量，煤巷b=0.1m3/kg；巖巷b=0.04m3/kgP—風(fēng)筒進出口風(fēng)量比；C—氧化炭濃度允許值C=0.02%。綜合考慮各種因素，各種系數(shù)取值不同，而衍生出不同的計算公式。公式①主要是側(cè)重礦井生產(chǎn)期間的采掘工作面，其一次爆破使用炸藥量不是很大，因而采用公式①計算。公式②主要是側(cè)重于井筒施工期間的風(fēng)量計算，根據(jù)《煤礦建設(shè)安全規(guī)范》要求，由于井筒施工，一次起爆炸藥量較大，一般采用公式②進行風(fēng)量計算。3.3按照最多同時作業(yè)人數(shù)計算風(fēng)量：一般交接班時，人數(shù)是最多的。Q人=4N式中：N—掘進工作面同時工作的最多人數(shù)；4—每人每分鐘需風(fēng)量，m3/min。3.4風(fēng)量驗證：風(fēng)量驗證公式如下：巖巷：V×60×Sj≥Q≥0.15×60×Sj煤巷：V×60×Sj≥Q≥0.25×60×Sj式中：V—局部通風(fēng)巷道允許最大風(fēng)速；m/sSj—掘進巷道斷面m2Q—按照瓦斯（二氧化碳）涌出量、炸藥使用量、最多同時作業(yè)人員數(shù)量等計算出的最大風(fēng)量，m3/min。應(yīng)該注意的是，該計算公式中，Sj注釋為“掘進巷道斷面”是不合適的，應(yīng)該是充分考慮風(fēng)流自掘進迎頭至回風(fēng)系統(tǒng)混合風(fēng)流段的巷道斷面情況。所以風(fēng)量驗證時應(yīng)該滿足兩個條件：一、風(fēng)量必須大于自迎頭至回風(fēng)混合風(fēng)流段最大巷道斷面處的最小風(fēng)速；二、風(fēng)量必須小于自迎頭至回風(fēng)混合風(fēng)流段巷道斷面最小處的最大風(fēng)速。充分考慮風(fēng)速、斷面后，計算公式建議調(diào)整如下：巖巷：V×60×S小≥Q≥0.15×60×S大煤巷：V×60×S小≥Q≥0.25×60×S大