刘店煤矿主要通风机负压解决硐室通风技术

摘要：在矿井生产过程中，由于现场条件的制约，不得不出现深度超过6米的硐室，为了防止巷道内甲烷等有害气体积聚，造成事故发生，必须采用通风方式排除有毒有害气体，保证安全生产，如何采用安全经济的通风方法是煤矿安全生产的重要课题，本文对此参开了分析。

关键词：矿井负压 通风 硐室 安全 经济

1 概述

刘店煤矿位于安徽省涡阳县境内，为完成101采区超前探水孔，在101回风上山施工了一个长55米的独头巷道，为保证探放水工作顺利进行，巷道断面为12.5m2，巷道施工时采用局部通风机供风，计划钻孔施工结束后采用封闭的方式解决硐室通风问题。经过卫生部门对钻孔内灰岩水化验得知，不仅水质好，达到生活用水标准，且赋存量极其丰富，有利用价值，为充分利用钻场内灰岩水，必须保留该巷道，如何安全经济的解决该通风就成为一个问题。若长期采用局扇通风，即使用最小的5.5kw局扇，每年的电费约4.3万元。若施工一条巷道，实现全负压通风，则至少需要60m的巷道工程量，按最小断面2m2计算，需要投资60万元，加上后期巷道维护费用成本则在70万元以上。

若施工钻孔，实现负压通风，则至少需要直径1m的钻头施工，由于是上山巷道，施工难度大，且现场需要钻场，为保证钻孔不塌陷，需全程下套管，经计算费用至少需要40万元，且施工过程中安全隐患较多。

以上三种方案都不够安全经济，为有效解决硐室通风问题，根据刘店煤矿实际，利用矿井负压通风解决该问题。

2 矿井主要通风机负压解决硐室通风的原理

刘店矿矿井采用中央并列式方式通风，中央风井主要通风机负压为2930pa，根据现场实测，101绞车房回风道风门两侧风压差为1465pa，（如图），利用风门两侧负压，计划通过用直径500mm风筒刚性风筒，将风流引入硐室。

根据厂家提供的实测数据显示，刘店矿选用的Ф500mm刚性风筒摩擦阻力系数α=0.00314N・s2/m4，根据摩擦风阻Rf=α・■和摩擦阻力hf=RfQ2计算，风筒的摩擦风阻为Rf=0.00314・■=45.65N・s2/m8。另根据现场实测和计算，风筒末端相对负压h3在-760pa―-580pa范围之内，通过计算，风筒末端风量Q应该在■=■=4.02m3/s-■=3.56m3/s。根据规程规定，无瓦斯涌出的巷道最低风速不得低于0.15m/s，由于该硐室主要用于防治水钻孔施工和后期灰岩水利用，为全岩巷道，实测无瓦斯涌出，威胁安全的主要因素是缺氧窒息和作业人员呼出的二氧化碳浓度超标，按照最低允许风速0.15m/s计算，该巷道允许的最低风量为12.5m2×0.15m/s=1.875m3/s，小于预计的最低风量3.56m3/s。根据规定，有人作业的巷道，配风量不低于4m3/人.min，该硐室最多时可能会有35人同时作业，最低配风量为35×4=140m3/min=2.33m3/s，也小于预计的最低风量3.56m3/s，所以采用此方式完全能够满足通风需要。

3 负压解决硐室通风的安全效果

在选择矿井主要通风机全负压通风的方案后，刘店矿根据设计，利用101绞车房通道两道风门对巷道两侧形成的负压，在风门墙体上施工风筒洞，安装穿墙风筒，并用水泥堵漏，尽可能减少风门漏风。为确保风筒风阻最低，每一节风筒都经过严格筛选，保证风筒内侧光滑，摩擦系数尽可能低，共安装了70米Ф500mm刚性风筒，并对风筒进行了固定，保证风筒不拐死弯，尽可能的保证了风筒的平直度，以达到最大限度降低风筒阻力的目的。

安装结束后，测风员现场实测，风筒末端风速为1146m/min，根据Q=VS可知，风筒末端风量为1146m/

min×0.19625m2=225m3/min=3.75 m3/s，符合预算结果。在方案实施结束后，为确保安全，连续9个班，每班安排测风员和气样分析员对现场风量、甲烷等环境进行监测，风量能够稳定在3.68m3/s至3.92m3/s之间，同时，每班采集气样送地面化验室进行检验，氧气浓度稳定在20%以上、二氧化碳浓度稳定在0.06%以内，气体浓度符合规定，同时，无一氧化碳、甲烷等有毒有害气体，能够满足安全生产要求。通过调阅地面主要通风机监测数据，主要通风机负压下降23-35pa，说明该方案在解决安全问题的同时，能起到降低矿井通风阻力，优化通风系统的效果。

4 取得的经济效果

通过计算，刘店煤矿采用全负压通风方式解决101回风钻场通风问题投入的材料仅是70mФ500mm刚性风筒及吊挂用的铁丝等，材料共需费用为7300元，运输、安装、调整及数据收集整理共用工时27个，工资约8100元，后期维护费用约1万元，费用共计2.54万元，远小于局扇通风、施工硐室或钻孔达到全负压通风的费用，且该方案耗时最短，施工过程中无安全隐患。同时由于此方案起到了降低通风阻力，优化通风系统的作用，主要通风机电耗每年即可节约1.3万元，预计两年后即可转入相对盈利状态，具有较强的适应性，是典型的安全、经济、高效一体的技术方案。

5 结束语

煤矿安全管理工作千头万绪，需要职工用辛勤和汗水换得收获，但更需要用知识和技术来实现安全、经济、高效的发展目的，技术创新能起到事半功倍的效果，是企业生存和发展的最佳动力和支撑。

参考文献：

[1]杨艳国.矿井通风与安全[M].中国矿业大学出版社，2012.

[2]段仓熊，介小文，李伯平.徐家沟煤矿通风系统优化改造方案分析[J].价值工程，2013（25）.

[3]宋祥生.清镇煤矿主通风机性能测定及分析[J].价值工程，2012（18）.

作者简介：王芳（1984-），男，河北涉县人，助理工程师，研究方向：矿井通风与安全。