复杂地质条件矿井通风方案研究_苗海鹏.pdf

201917 技术应用与研究 36Modern Chemical Research 当代化工研究 复杂地质条件矿井通风方案研究 ＊苗海鹏 （山西潞安郭庄煤业公司 山西 046100） 摘要高瓦斯等复杂地质构造对井下煤炭安全生产影响重大，本文就复杂地质条件下矿井通风系统提出两种方案构想，并通过两种方案 计算分析对比，提出长巷道掘进时通风系统分段施工的方法。结合某煤矿工程实践，确定了该通风方案的可行性，本通风方案对复杂地质 条件的矿井通风设计具有一定的指导意义。 关键词矿井通风；高瓦斯 中图分类号T 文献标识码A Research on Mine Ventilation Scheme under Complex Geological Conditions Miao Haipeng Shanxi Luan Guozhuang Coal Industry Company, Shanxi, 046100 AbstractComplex geological structures such as high gas has a great influence on the safety of underground coal production. This paper put forward two concepts of mine ventilation system under complex geological conditions, and through the calculation, analysis and comparison of the two schemes, it put forward segmented construction of ventilation system in long roadway excavation. Combining with the engineering practice of a coal mine, the feasibility of this ventilation scheme is determined. The ventilation scheme has certain guiding significance for mine ventilation design under complex geological conditions. Key wordsmine ventilation；high gas 1.引言 高瓦斯、松软煤层等复杂地质构造对井下煤炭掘进效率 具有巨大的影响，同时，对煤矿安全生产也造成较大威胁。 在煤炭掘进技术不断进步的今天，国家对煤矿安全生产要求 越来越高，因此，如何预防复杂地质条件下煤矿安全事故的 发生，提高复杂地质条件下煤矿生产效率，是值得研究的重 大课题。 矿井通风系统作为煤矿生产中的重要设备，是井下职工 的生命线，也是煤矿安全生产的重要保障。在复杂地质构造 矿井中，矿井通风技术难度和重要程度都大大提高，这就要 求矿井通风系统确保安全可靠运行。在高瓦斯矿井掘进过程 中，通风系统不仅能可靠运行，而且要根据工作面现场情况 调节风量大小，从而达到稀释瓦斯、安全掘进的目的[1]。 本文结合某煤矿掘进工作面，对复杂地质条件下通风方 案进行研究。 2.煤矿地质条件概述 该煤矿煤层变化总趋势为东高西低，高度变化从1030m 到830m，高度差为200m，煤层稳定，平均厚度为8.5m，倾斜 角0～15，平均角度7。煤层以弱粘煤、不粘煤为主。 煤层地质构造复杂，地层的挤压致使煤层松软。 3.掘进面风量需求计算 在高瓦斯掘进工作巷设计通风系统，主要考虑方向为巷 道内瓦斯浓度、巷道内降尘、巷道内氧气浓度等。 依据该煤矿所在区域附近煤矿掘进面瓦斯涌出量300m/h 进行后续计算。 巷道需风量计算公式为， QC80QWK/C-C0 式中，QC为巷道需风量； QW为瓦斯涌出量； C为巷道内瓦斯安全浓度，1.3； C0为巷道内瓦斯实际浓度；K为空气中瓦斯不均匀系 数，取1.3。则有 QC80QWK/C-C0 8051.3/1.3 400m/min 根据瓦斯涌出量计算的巷道风量需求为400m/min。 4.通风方案设计 根据在高瓦斯、松软煤层复杂地质条件下掘进施工的要 求，在此提出两个通风设计方案。 1单次掘进通风设计方案 单次掘进时，设计通风距离为1600m，根据掘进进度及 掘进过程中瓦斯涌出量变化情况，选择合适的通风机及风 筒，确保通风稀释后瓦斯浓度低于1。单次掘进通风系统示 意图如下图1所示。 图1 单次掘进通风方案示意图 2分两段掘进通风设计方案 方案二采用分两段掘进，按照两个阶段进行通风方案设 计。 当该工作面的3条巷道都掘进到700m时，在运输巷道、 回风顺槽和排放巷道之间贯通一条联络巷道。通过调节每两 个巷道之间的风门，使三条巷道在联络巷道西的通风状态为 全负压通风，回风路径全部通过回风顺槽，此设计目的在于 缩短局部通风路径[2]。 ChaoXing 201917 技术应用与研究37 Modern Chemical Research 当代化工研究 在掘进的第一阶段，通过局部通风系统对掘进工作面进 行通风工作；第二阶段当联络巷贯通后，三条巷道在联络巷 以西全部为全负压通风，以东区域仍然配备局部通风系统进 行通风工作。方案二通风系统如图2所示。 （a）第一阶段通风系统示意图 （b）第二阶段通风系统示意图 图2 方案二通风系统示意图 掘进巷通风系统参数计算方式如下， RfR100L/100；δ1δ100L/100；QaQh/1-δ1 FfRfQhQa 式中，R f为输风筒阻力；R100为每百米输风筒阻 力；δ100为每百亩输风筒漏风率；L为输风筒长度；Qh为工 作面风力需求量；Ff输风筒总风阻。 由上述公式计算可知，两种方案在运行可靠性上是可行 的，下面我们对两种方案进行对比研究。 两种方案技术比较如下表1所示。 表1 两种方案通风技术比较 项目方案1方案2 实现复杂程度简单复杂 安全管理 单次掘进通风距离 远，管理难度大 分两段局部供风， 距离短，易管理 系统维护 输风筒量大，维护 工作量大，且容易 发生漏风 输风筒较少，容易 维护，不易发生 漏风 总风阻 风阻随着掘进距离 变大而变大 风阻几乎无变化 瓦斯抽放无法集中抽放瓦斯 第二阶段可集中抽 放瓦斯 给排水管理无法集中管理 第二阶段可集中 管理 两种方案从经济上比较，方案1主要费用为输风筒及输 风筒后期维护费用和长距离带式输送机及其附属费用等；方 案2主要费用为联络巷施工费，其余费用均远低于方案1。根 据煤矿施工经验计算，方案二费用大致为方案一费用的四分 之一。综上，选择方案二作为掘进巷道通风系统施工方案。 5.分段通风技术施工实际评估 对施用上述通风系统的某煤矿通风参数及进行调研，其 通风方案施工如下图3所示。 （a）第一阶段通风情况示意图 （b）第二阶段通风情况示意图 图3 通风方案二施工情况示意图 第一阶段掘进长度为273m，通风参数及瓦斯涌出量如图 4所示。 图4 第一阶段通风参数图 采用分段通风方案后，通风距离缩短。全负压通风段巷 道瓦斯浓度不足千分之0.5，排风巷出口瓦斯浓度不足千分 之2。第二阶段通风参数如下图5所示。 图5 第二阶段通风参数图 由上述工程应用可以看出，通风方案二在工程实际中可以 安全可靠且经济性高的实现复杂地质条件掘进巷道通风要求。 6.结论 （1）本文结合某煤矿施工环境实际，对复杂地质条件 下矿井通风方案进行了研究，并提出两种通风系统施工方 案；（2）经过计算分析及对比研究，认为掘进巷通风系统 分段实施更为可行；（3）通过参考某煤矿工程实际，得出 上文所提方案二在工程中可以有效应用的结论。 【参考文献】 [1]邵和.基于并行计算的矿井通风能力动态核定及优化调节 研究[D].中国矿业大学,2016. [2]焦健.复杂地质构造松软煤层高瓦斯长巷掘进通风技术实 践研究[D].西安科技大学,2005. 【作者简介】 苗海鹏（1986-），男，助理工程师，山西潞安郭庄煤业公 司；研究方向快速掘进技术及掘进工作面安全生产管理。 ChaoXing