王玉民
新疆龙煤能源有限责任公司
矿井配风应坚持安全合理高效的原则，既要保证井下人员足够的新鲜空气，冲淡并排除井下各种有毒有害气体与矿尘，创造良好的作业环境，又要防止风量过大、煤尘飞扬、污染环境。机械风机强力运转，造成浪费。掘进工作面需风量占矿井风量的大部分，因此，在掘进工作面配风中，计算参数的选取正确与否，将直接影响矿井总风量和掘进工作面安全风量，乃至影响矿井通风能力的核定准确性。在实际配风过程中，进行掘进巷道风速验算时巷道断面、巷道风量、局部通风机防止循环风和局部通风机吸风量的取值是影响掘进配风的主要因素。
1.影响矿井配风的参数选择
1.1掘进巷道风量计算：掘进工作面的需风量和掘进工作面的配风量是完全不同的，掘进工作面需风量是为满足掘进工作面稀释瓦斯等有害气体、排除矿尘、创造良好气候条件而由局部通风机供给的最低风量；后者是为保证局部通风机送到掘进工作面的风量不低于掘进工作面的最低风量，并满足局部通风机所在巷道最低风速要求，此要求即为矿井主要通风机在局部通风机所在巷道通风全风压供给的最低风量。在进行掘进巷道配风时，需要进行风速验算，目的是满足巷道风量设计要求，排除瓦斯和矿尘，防止风量过大，风速过高而造成煤尘飞扬。掘进巷道风速验算按如下公式：
9（15）×S≤Q掘≤240×S
式中：Q掘--掘进工作面有效风量，m3/min；
S--巷道断面积，m2；
9（15）--掘进巷道最低风速，岩巷取9m/min，煤及半煤岩巷取15m/min；
240--掘进巷道允许的最高风速，m/min。
进行巷道验算时，选取巷道断面和风量，是正确进行配风的关键。
（1）掘进巷道风流定义划分：掘进工作面迎头至风筒出口段巷道风流称为掘进工作面风流。在此段巷道中风流实质是2个风量的混合，一是从风筒出口出来的风量Q1，其方向指向迎头，有风筒出口向迎头扩散，另一个是迎头返回来的风量Q2，其方向背离迎头，若忽略工作面瓦斯气体的涌出量，这两个风量实际相等。风筒出风口至掘进巷道出风口段巷道空间内的风流称为掘进巷道回风流，此段巷道风流与风筒内的风流相反，一个是新鲜风流，一个是乏风流。
通过以上分析，巷道风速最小的地点不是风筒出口与工作面之间段，而是风筒出口以后至巷道拉门段。因此，在掘进巷道风速验证时，巷道断面应该取净断面积（S净减去风筒断面S1、减去管线断面积S2、减去测风人体断面积S3后的巷道断面），而不是巷道掘进断面S掘或巷道净断面积S净，此计算才是准确的。在计算风量时，必须取掘进工作面的有效风量（即为风筒出口风量Q1），而不能取局部通风机的吸风量进行验算（更不能取风机厂家提供的吸风量进行验算），因为局部通风机的吸风量受现场环境的影响，其吸风量在往掘进面输送过程中，风筒漏风，到末端风量会减少。
1.2防局部通风机循环风量
为防止局部通风机发生循环风，《煤矿安全规程》规定：安装局部通风机地点，全风压供给该处的风量必须大于局部通风机的吸风量，且局部通风机安装地点到回风口间的巷道中的最低风速必须符合本规程第136条的规定，因此，在计算局部通风机配风量时，必须计算防止循环风的风量。
公式为：Q=Q局+9（15）×S巷
式中 Q--局部通风机配风量，m3/min；
Q局--局部通风机实际吸风量，m3/min；
S巷--安设局部通风机的巷道断面，m2；
9（15）--局部通风机吸风口至掘进工作面回风巷口之间的最低风速，岩巷取9m/min、煤及半煤岩巷取15m/min。
在实际矿井配风中，要注意当出现以下2种情形时，如何计算防循环风的风量。
（1）局部通风机安装在联络巷永久风门以外处，风筒穿过风门墙的局部通风机计算配风量时，不必计算防循环风风量，如图2所示，联络巷的用途是方便行人、通车，设置永久风门的目的就是防止风流短路而隔断风流的。此时，按照局部通风机的实际吸风量计算配风量的公式为Q=Q局；
（2）2台局部通风机安装在进风巷道同一位置处为2个
掘进面通风时，防循环风量只需计算一次，按局部通风机所在巷道的煤岩别进行最低风量计算。如图3所示。
计算公式：Q=Q局1+Q局2+9（15）×S。
1.3局部通风机吸风量取值
在确定局部通风机吸风量时，其额定吸风量只能作为参考，实际吸风量应综合考虑局部通风机的功率、供风距离、风筒直径、风筒拐弯、风筒漏风等因素，要进行实地测量，确定合理的取值范围，在制定矿井配风计划时，按不同的供风距离选取合适的吸风量数值。为准确选取不同型号的局部通风机在不同风筒直径、供风距离不等条件下的吸风量，我们委托新疆同安工贸公司通风检测站对额定功率5.5-2×11KW的局部通风机在井下现场进行了现场实际测定，结果见表1、表2.
表1 使用￠0.4m风筒的局部通风机实际吸风量
从表中看出，供风距离越长，风机吸风量越小，同时供给工作面迎头的末端有效风量越小，为此，为避免配风量减少造成隐患，应随着供风距离的增加更换大功率风机。随着新技术的出现，对旋大功率风机相继出现，供风距离短时，可以开一级电机，供风距离长时，同时开动二级风机，即双机开动，保证掘进面末端有效风量。
2.掘进工作面配风计算举例
某半煤岩掘进工作面为高瓦斯工作面，设计供风长度为800米，采用压入式局部通风机供风，需风量应按瓦斯绝对涌出量、风速、工作面最大人数及气温条件分别计算，并取其中最大值。然后根据实际需风量选择局部通风机，再以局部通风机的实际吸风量计算掘进工作面的配风量。
2.1按瓦斯绝对涌出量计算
（1）Q=100×q掘×k掘=100×0.42×1.8=75.6m3/min；
式中 100--单位瓦斯涌出量配风量100m3/min；
Q掘--掘进工作面绝对瓦斯涌出量0.42m3/min；
K掘--掘进工作面瓦斯涌出不均匀风量备用系数，取1.8。
（2）按CO2绝对涌出量计算
Q=67×q掘×k掘=67×0.1×1.8=12.06m3/min；
式中 67--单位CO2涌出量的配风量，67m3/min；
Q掘--掘进工作面CO2绝对涌出量，0.1m3/min；
K掘--掘进工作面瓦斯涌出不均匀风量备用系数，取1.8m3/min。
2.2 按掘进工作面每班工作最多人数计算
Q=4n=4×10=40m3/min；
式中 n--掘进工作面同时工作的最多人数，取10人；
2.3按风速进行验算。
（1）按最低风速进行验算
Qmin=15×S巷=15×9=135m3/min；
式中 S巷=该巷道净断面积，为9m2。
因此，该工作面的需风量应取135m3/min。
（2）按最高风速进行验算
Qmax=240×S巷=240×9=2160m3/min>135m3/min；
根据以上验算，风速符合《煤矿安全规程》要求，故掘进工作面实际需风量为135m3/min。
2.4局部通风机选型及掘进工作面配风量计算
该巷道施工供风距离为800米，以上计算得知，该工作面施工时末端工作面需风量135m3/min。根据《新疆龙煤公司煤矿“一通三防”工作实施细则》，选择局部通风机，并按局部通风机吸风量计算掘进工作面配风量。
（1）供风距离在200m以内时，选择FDB-NO.2×11KW局部通风机，功率为2×11KW，起初单机运转，吸风量为180m3/min，，配备￠500mm风筒，工作面有效风量为145m3/min，对工作面进行压入式通风即可满足要求。
按局部通风机的实际吸风量和防止循环风计算掘进工作面配风量：Q=Q吸+9×S吸=180+9×9.36=264.2m3/min
式中 Q--局部通风机实际吸风量，取180m3/min；
S吸--局部通风机安装地点巷道断面积，为9.36m2；
该巷道供风距离在200m以内时，配风量为264m3/min.
（2）供风距离200-500m时，选择2台 FDB-NO.2×11KW对旋风机，双风机运转，吸风量为250m3/min，配备￠500风筒，有效供风量为165m3/min以上，对工作面进行压入式通风即可满足要求。
按局部通风机的实际吸风量和防止循环风计算掘进工作面的配风量：
Q掘=Q吸+9×S吸=250+9×9.36=334m3/min，该巷道供风距离在200-500m以内时，配风量为334m3/min。
（3）供风距离在500-800m时，选择2台FDB-NO.2×11KW型局部通风机，风机功率为2×11KW，双风机运转，吸风量为220m3/min，配备￠500mm风筒，工作面有效风量为150m3/min，对工作面进行压入式通风即可满足要求。
（4）按局部通风机的实际吸风量和防止循环风计算掘进面的配风量：Q掘=Q吸+9×S吸=220+9×9.36=304m3/min
式中 Q吸--局部通风机实际吸风量，取220m3/min；
S吸=风机安装地点巷道断面积，9.36m2；
该巷道供风距离在500-800m以内时，配风量为304m3/min。
因此，该掘进工作面的配风量在200m以内时配风量不小于264m3/min，供风距离在200-500m以内时，配风量不小于334m3/min，供风距离在500-800m以内时，配风量不小于304m3/min。
3.结束语：
在矿井配风中，合理、准确计算掘进巷道配风，是决定矿井总风量计算的关键，也是矿井核定通风能力的准确性的必严要求，防止矿井个别地点配风不均匀，过大或过小造成隐患，也是矿井保证安全节能提高效益的重要手段。
作者简介：
王玉民（1966-）大学本科学历，新疆龙煤能源有限责任公司通风安全部部长。
论文作者:王玉民
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/30
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