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第5 期 冯耀挺采煤工作面风量计算方法及主要参数选取 采煤工作面风量计算方法及主要参数选取 冯耀挺 陕西能源职业技术学院，陕西咸阳7 1 2 0 0 0 摘要根据采煤工作面瓦斯涌出量及分布状况，提出采煤工作面按瓦斯涌出量进行计算的方法及 其主要参数的选取，对完善采煤工作面需风量的计算方法，保障采煤工作面安全生产将起到积极的 作用。 关键词采煤工作面；需风量；计算方法；主要参数 中图分类号T D 7 2 2 文献标识码A 文章编号1 6 7 1 - 7 4 9 X 2 0 0 8 0 5 - 0 0 1 1 - 0 3 0 引言 在设计和生产过程中，对于采煤工作面所需风 量，是按采煤工作面瓦斯、二氧化碳涌出量、爆破后 的有害气体产生量、工作面的气温和风速以及人数 等规定分别进行计算，然后取其最大值。瓦斯、二氧 化碳涌出量是计算采煤工作面所需风量的主要因 素。采煤工作面的需风量必须满足稀释、排除生产 过程中产生的瓦斯和二氧化碳。按瓦斯、二氧化碳 涌出量计算采煤工作面所需风量一般是根据采煤工 作面瓦斯绝对涌出量值，以采煤工作面回风巷瓦斯 浓度不超过1 ．0 ％为标准进行计算的。 在实际生产过程中，采煤工作面瓦斯浓度最高 区域为上隅角。据文献J ，当采煤工作面回风流瓦 斯浓度为0 ．6 ％～0 ．8 ％时，采煤工作面上隅角瓦斯 就可能超限；阳泉三矿综放工作面当U 型通风方式 风排瓦斯大于3m 3 ／m i n 时，回风流瓦斯浓度大于0 ． 5 ％，上隅角瓦斯浓度一般处于超限状态，采用U L 型通风方式，当风排瓦斯量大于1 5m 3 ／m i n 时，回风 流瓦斯浓度大于0 ．7 ％时，上隅角瓦斯浓度也一般 处于超限状态。另据陕西旬东矿区统计，当采煤工 作面回风巷瓦斯浓度达到0 ．4 ％时，上隅角瓦斯浓 度达到1 ．0 ％一2 ．O ％。上隅角瓦斯积聚超限是矿 井瓦斯管理工作中十分棘手的问题，严重影响和制 收稿日期2 0 0 7 1 2 1 2 作者简介冯耀挺 1 9 5 7 一 ，男．陕西扶风人，1 9 8 3 年毕业于西安矿 业学院采矿系，副教授，首批国家注册安全工程师、国家注册安全评 价师，现在陕西能源职业技术学院主要从事矿井开拓开采、通风安全 的教学、设计和科研工作。 约矿井的安全生产。因此，采煤工作面所需风量的 计算应能同时满足回风流中瓦斯浓度和上隅角瓦斯 浓度不超限的要求‘2 | 。 1 采煤工作面按瓦斯涌出量计算需风量 1 ．1 U 型通风方式采煤工作面 U 型通风方式是采煤工作面最基本、最普遍的 一种通风方式，不论是低瓦斯采煤工作面，还是高瓦 斯采煤工作面。采煤工作面按瓦斯涌出量计算所需 风量，必须满足采煤工作面正常生产时回风流及上 隅角瓦斯浓度不超过1 ．O ％。回风流中瓦斯浓度按 规定取1 ．0 ％，上隅角瓦斯浓度按规定取1 ．O ％。 理论和实践证明，在u 型通风方式的采煤工作 面，上隅角瓦斯浓度一般都较采煤工作面回风巷的 瓦斯浓度高，按上隅角瓦斯浓度计算的采煤工作面 需风量也可满足按回风巷瓦斯浓度计算的所需风 量。因此，对于U 型通风方式采用如下公式计算 Q 采 1 0 0 q 采K 采K ★ 1 式中 Q 采采煤工作面需风量，m 3 ／r a i n ； q 采采煤工作面瓦斯绝对瓦斯涌出量， m 3 ／m i n ，对于高瓦斯矿井或低瓦斯矿 井的高瓦斯区域，g 采值是按煤层抽放 瓦斯后的采场实际瓦斯绝对涌出量 计算的； 磁采煤工作面瓦斯涌出不均衡系数，机 采工作面取1 ．2 1 ．8 ，炮采工作面取 1 ．6 2 ．3 K 角采煤工作面上隅角与回风流中的瓦 1 2 陕西煤炭 2 0 0 8 年 斯浓度比例系数。K 角按下式计算 K 角 C 角／C 圆 2 式中 C 角采煤工作面上隅角的平均瓦斯浓 度，％； C 回采煤工作面回风流中的平均瓦斯浓 度，％。 按C O 涌出量计算时，方法同上，工作面回风 巷及上隅角允许浓度取1 ．5 ％。 1 ．2 U L 型通风方式采煤工作面 U L 型通风方式是为解决高瓦斯采煤工作面 上隅角瓦斯超限问题而提出的改进型通风方式，是 高瓦斯不易自燃煤层采煤工作面常采用的一种通风 方式。采煤工作面按瓦斯涌出量计算所需风量，回 风流中瓦斯浓度、上隅角瓦斯浓度取值同u 型通风 方式，专用瓦斯尾巷内风流中瓦斯浓度按煤矿安 全规程规定取2 ．5 ％。 设采煤工作面回风巷风排瓦斯涌出量占采煤工 作面瓦斯总涌出量 不包括抽放量 的比例系数为 ，，在不考虑上隅角瓦斯影响时，采煤工作面风量计 算公式为 Q 采 l O O q 采K 采f 4 0 1 一力g 采K 采 3 当考虑到采煤工作面上隅角瓦斯对需风量的影 响时，对于U L 型通风方式采用如下公式计算 Q 采 4 0 q 采K 采C f 2 ．5 K , 角一1 1 ] 4 式中K 。角采煤工作面U L 型通风方式时上 隅角与回风流中的瓦斯浓度比例系 数，计算方法同公式 2 ； 产_ 采煤工作面回风巷风排瓦斯量占工作 面总涌出量的比例系数。一般占2 0 ％ 一4 0 ％。 1 ．3 其他通风方式采煤工作面 当采煤工作面采用Y 型、H 型、w 型等通风方 式时，可参照U L 型通风方式的计算方法，根据采 煤工作面风流路线、用风要求、风量分配、巷道支护 特征和对各风流中最高允许瓦斯浓度的规定来计算 采煤工作面的需风量。 2 按瓦斯涌出量计算需风量的主要参数 2 ．1 采煤工作面瓦斯绝对涌出量g 采‘3 1 新建矿井采煤工作面瓦斯相对涌出量对于新 建矿井，当井田周围无已开采矿井时，采煤工作面的 瓦斯相对涌出量应按分源预测法进行预测。采煤工 作面瓦斯涌出量由开采层和邻近层瓦斯涌出量组 成，其计算公式 Q 采c Q 开c Q 邻c 式中Q 采。采煤工作面瓦斯相对涌出量，m 3 ／t ； Q 开。开采煤层瓦斯相对涌出量，m 3 ／t ； Q 邻c 邻近层相对瓦斯涌出量，m 3 ／t 。 对于一次采全高的开采煤层瓦斯涌出量按下式 计算 Q 开c K 。心墨m ／M W o 一耽 5 式中墨围岩瓦斯涌出系数，取1 ．1 1 ．3 ，全 部跨落法管理顶板时取1 ．2 ； ％工作面丢煤瓦斯涌出系数，其值为工 作面回采率的倒数； 恐采煤巷道预排瓦斯影响系数，按恐 L 一2 h ／L 计算，其中￡为工作面长 度，h 为掘进巷道预排等值宽度，h 为 1 8 ～2 0m m 煤层厚度，m ； 胁一开采层采高，m ； 职煤层原始瓦斯含量，m 3 ／t ； 贩煤层残存瓦斯含量，m 3 ／t ，根据煤的 变质程度选取。 对于厚煤层分层开采时按下式计算 Q 开c K 。K 2 K 3 群 W o 一耽 6 式中K ，取决于煤层分层数量和顺序的分层瓦 斯涌出系数。 对于邻近煤层瓦斯相对涌出量按下式计算J i “ Q 邻c ∑w o i m f 叼f ／M 7 式中既第i 个邻近层煤层瓦斯原始含量， ’ m 3 ／t ； m ，第i 个邻近层煤层厚度，m ； 叼；第i 个邻近层煤层瓦斯排放率，％。 对于新建矿井，当井田周围已有开采矿井时，采 煤工作面的瓦斯相对涌出量可按类比法进行预测。 在一个煤田或一个矿区范围内，在地质条件相同或 相近的情况下，采煤工作面瓦斯涌出量与钻孔煤层 瓦斯含量之间存在一个自然比值。可通过邻近生产 矿井采煤工作面已知的瓦斯涌出资料和钻孔煤层瓦 斯含量资料的统计计算，求得一个比值。然后将该 比值与新建矿井采煤工作面已知的钻孔煤层瓦斯含 量相乘，即可得到新建矿井采煤工作面的瓦斯涌出 第5 期 冯耀挺采煤工作面风量计算方法及主要参数选取 1 3 量。 生产矿井采煤工作面瓦斯相对涌出量对于生 产矿井，不同水平的采煤工作面瓦斯相对涌出量采 用矿山统计法进行预测[ 4 ] 。在瓦斯风化带以下的 甲烷带内，当煤层瓦斯地质条件和生产技术条件变 化不大时，相对瓦斯涌出量随采深变化而变化，可采 用下式进行预测 Q 采c 日一风 ／a 2 8 式中Q 采。采煤工作面相对瓦斯涌出量，I n 3 ／t ； 日开采深度，i n ； 风瓦斯风化带深度，m ； a 相对瓦斯涌出量增深率，t ／i n 2 。 对于同一水平的采煤工作面，瓦斯相对涌出量 采用开采技术条件相近的工作面瓦斯涌出值。当无 采面瓦斯涌出值时，可采用矿井近三年来矿井瓦斯 等级鉴定值，确定采煤工作面的瓦斯涌出量。对于 小型矿井，可采用矿井相对涌出量值，对于中型以上 矿井，采煤工作面瓦斯相对涌出量一般可按矿井涌 出量的8 0 ％取值。 采煤工作面瓦斯绝对涌出量q 秉的计算根据 采煤工作面瓦斯相对涌出量和采煤工作面产量按下 式计算其绝对涌出量g 采。 q 采 Q 采c A 产K 产／ 3 3 0 2 4 6 0 式中 q 采采煤工作面绝对瓦斯涌出量，i n 3 ／ m i n ； A 产采煤工作面年产量，t ； K 声采煤工作面产量不均衡系数，取1 ． 1 0 。 2 ．2 上隅角与回风流中的瓦斯浓度比例系数 采煤工作面上隅角与回风流中的瓦斯浓度比例 系数如、吒角的大小，主要取决于本煤层和邻近层 瓦斯含量、煤层厚度及倾角、煤层直接顶板厚度和冒 落性。生产矿井采煤工作面K 角、＆角可按上述 2 式计算。新建矿井采煤工作面可根据影响采面上隅 角瓦斯大小的主要因素确定。在低瓦斯矿井采煤工 作面、高瓦斯矿井及采煤工作面瓦斯绝对涌出量大 于51 1 1 3 ／m i n 采取抽放措施后，其上隅角与回风流中 的瓦斯浓度比例系数K 角、K ￡角范围一般在1 ．2 3 ．5 之间，如潞安矿业 集团 公司王庄煤矿6 l 采区工 作面上隅角与回风巷的瓦斯浓度系数为2 ．3 。邻近 层瓦斯含量高、开采煤层厚度及倾角大、煤层直接顶 板为较坚硬不易冒落者，取大值。反之，取小值。 3结语 采煤工作面需风量的计算方法及主要参数的确 定，直接影响采面的安全和制约采面的生产能力。 在低瓦斯矿井采煤工作面和高瓦斯矿井采煤工作面 采取抽放以后，按回风巷及上隅角瓦斯浓度进行配 风，可有效提高采煤工作面的安全可靠度，减少或取 消处理上隅角瓦斯超限的专项措施，保障采煤工作 面安全生产。 参考文献 [ 1 ] 王显政．煤矿安全新技术[ M ] ．北京煤炭工业出 版社，2 0 0 2 ，5 8 3 9 9 ． [ 2 ]王彦凯，李桦．关于高瓦斯采煤工作面需风量计 算方法的探讨[ J ] ．煤矿安全，2 0 0 1 ， 7 ． [ 3 ]赵全福．煤矿安全手册第二篇矿井瓦斯防治 [ M ] ．北京煤炭工业出版社，1 9 9 4 ． [ 4 ]章立清，秦玉金，姜文忠，等．我国矿井瓦斯涌出 量预测方法研究现状及展望[ J ] ．煤矿安全， 2 0 0 7 ， 8 ． 卜- 卜_ 卜- 一 - - - - - ●呻- 卜 - - - - - 卜卜 - } 斗- } - - ● - 一 - - 一 一十- - 一卜- - 卜 - 卜 - 卜- ■- 呻 下接第1 5 页 徐州中国矿业大学出版社，3 8 3 3 8 4 ． [ 4 ] 王成发．对煤矿安全管理的研究[ J ] ．中国集体经 济，2 0 0 7 ， 3 ． [ 5 ]闫显运．浅议煤矿安全管理[ J ] ．山东煤炭科技， 2 0 0 7 ， 2 ． A n a l y s i so ns a f e t ym a n a g e m e n td i m e n s i o nm o d e lo fg a se x p l o s i o n M UD a n - d a n ，1 2S h u g a n g ，P A NH o n g y u S c h o o lo fE n e r g y ，X i ’a nU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，X i ’a n7 1 0 0 5 4 ，C h i n a A b s t r a c t F r o mt h ep o i n t so fm a n a g e m e n t ，t h ep a p e ra n a l y z e si n f l u e n c ef a c t o r so fc o a lm i n eg a se x p l o s i o n ，b u i l du pm a n - m a c h i n e e n v i r o n m e n ts y s t e mm o d e la n dd i m e n s i o nm o d e lo fc o a lm i n es a f e t ym a n a g e m e n t ．I nt h el a s t ，g i v e ss o m ei m p r o v i n gm e a s u r e sf o rp r o d u e t l o n ． K e yw o r d s s a f e t ym a n a g e m e n t ；g a se x p l o s i o n ；a c c i d e n t 采煤工作面风量计算方法及主要参数选取采煤工作面风量计算方法及主要参数选取 作者冯耀挺， FENG Yao-ting 作者单位陕西能源职业技术学院,陕西咸阳,712000 刊名 陕西煤炭 英文刊名SHAANXI MEITAN 年，卷期2008，““5 引用次数0次 参考文献4条参考文献4条 1.王显政 煤矿安全新技术 2002 2.王彦凯.李桦 关于高瓦斯采煤工作面需风量计算方法的探讨[期刊论文]-煤矿安全 200107 3.赵全福 煤矿安全手册第二篇矿井瓦斯防治 1994 4.章立清.秦玉金.姜文忠 我国矿井瓦斯涌出量预测方法研究现状及展望[期刊论文]-煤矿安全 200708 相似文献2条相似文献2条 1.期刊论文 王彦凯.李桦 关于高瓦斯采煤工作面需风量计算方法的探讨 -煤矿安全2001,327 本文在分析了按瓦斯涌出量计算采煤面需风量的一般方法存在的不足的基础上,完善了用瓦斯涌出量合理计算采煤面需风量的方法. 2.期刊论文 陆剑.周敏.夏丽秋.Lu Jian.Zhou Min.Xia Liqiu 煤矿瓦斯和煤尘的监测与控制 -丽水学院学报 2007,295 通过大量资料和数据,利用目标规划等方法建立了数学模型,利用ORIGIN、MATLAB、LINGO等软件对所建立的模型进行了求解和分析,得到以下的结论 利用Origin软件可求得每天的相对和绝对瓦斯涌出量并取其范围,再对照收集数据判断该煤矿是否属于高瓦斯矿井;通过Matlab6.5软件对收集的数据进 行拟合,得到瓦斯浓度变化和煤尘爆炸浓度下限变化量关系的曲线和函数,判断煤矿不安全的程度;从目标规划入手,运用Lingo软件确定该煤矿所需的最佳 通风量,并利用收集的数据得出工作面备风系数,从而确定2个采煤工作面所需风量和局部通风机的额定风量. 本文链接 下载时间2010年5月28日