【正文】 個極端，一方面采區(qū)內(nèi)部風(fēng)量緊張，瓦斯不能很好的得到釋放，瓦斯經(jīng)常處于臨界狀態(tài)，瓦斯超限次數(shù)增加，威脅安全生產(chǎn)；再者，采區(qū)總回風(fēng)因為巷道斷面小，風(fēng)速超限。D．礦井的機械化程度卻越來越高，對風(fēng)量、溫度的要求也越來越高，因此必須對通風(fēng)系統(tǒng)進行改造（1）隨著多水平開采的強力開發(fā)，采煤方法和采煤工藝進一步先進，礦井不斷向下延伸，瓦斯問題日益突出，系統(tǒng)的優(yōu)化和風(fēng)機的改造勢在必行。A．研究的技術(shù)條件。比如礦井通風(fēng)阻力測定，網(wǎng)絡(luò)解算，主扇性能鑒定等，在使用這些技術(shù)方面，四礦也有比較成熟的經(jīng)驗。通過采取施工新巷道解決通風(fēng)阻力和提高礦井安全性能的方法是目前國內(nèi)采用的主要方法。以前也做過這方面的研究，但是由于研究的深度不夠，沒有達(dá)到應(yīng)有的效果，以至造成阻力節(jié)節(jié)攀升。本次優(yōu)化的關(guān)鍵之處在于使用“三個測定”，完成了“三個同時”。這三個測定要注重數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,尤其前兩個測定,對分析優(yōu)化方案起關(guān)鍵性作用。要根據(jù)不同的地點，“三個測定”的數(shù)據(jù)，采取不同的優(yōu)化方式，達(dá)到安全與效益最大化。所采用的原理為流體力學(xué)中有關(guān)流體方面的定理如博努里方程、摩擦阻力定理、主要通風(fēng)機特性曲線等。摩擦阻力定律： Hr = 式中：Hr為井巷的摩擦阻力。①負(fù)壓指標(biāo)：三水平降低通風(fēng)阻力1800pa，增加風(fēng)量500m3/min，即由2004年3月份的負(fù)壓4850pa，風(fēng)量6529 m3/min，降低到負(fù)壓3050pa，風(fēng)量增加到7029 m3/min 。即負(fù)壓降低到3650pa，風(fēng)量增加到7929 m3/min以上。4 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的選擇與計算 三水平通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的實施該項目采用通風(fēng)安全技術(shù)中的阻力測定技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)解算技術(shù)、主扇性能鑒定技術(shù)等。伯努里方程：P1+ρ1gh1+ρ1v12/2= P2+ρ2gh2+ρ2v22/2式中，P1，P2為斷面2點的大氣壓力；ρ1，ρ2為斷面2點的空氣密度；h1，h2為斷面2點的標(biāo)高；v1，v2為斷面2點的空氣流速。 根據(jù)以上步驟，確定具體的優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)的工程項目方案。或者在調(diào)高主扇角度的情況下降低阻力1200pa，風(fēng)量增加1200 m3/min以上。（2）安全指標(biāo)：瓦斯超限次數(shù)減少80%，通風(fēng)系統(tǒng)完全符合《規(guī)程》要求。采用基點法，其兩測點間的通風(fēng)阻力值用下式計算：hi,i+1 =（Pi－Pi+1）＋（Hi－Hi+1）（ρi + ρi+1）／2 +（ρiνi2／2－ρi+1νi+12／2）+（Pdi+1－Pdi）式中 hi,i+1 ┄i至i+1點間的通風(fēng)阻力值，Pa；Pi、Pi+1 ┄分別為i和i+1點的絕對壓力值，Pa；Hi、Hi+1┄分別為i和i+1點的標(biāo)高值，m；ρi、ρi+1┄分別為i和i+1點的空氣密度，Kg/m3。Pdi+Pdi┄分別為i和i+1點讀數(shù)時的地面大氣壓力變化值，Pa。具體測定數(shù)據(jù)見下表。名稱壓力溫度標(biāo)高密度位壓差風(fēng)速風(fēng)速動壓差阻力長度巷高巷寬斷面形狀副井上口20300副井下口165609121467圓形己三暗斜口272140650拱形三水平明斜3982028504拱形1交叉點10180拱形2交叉點335191220拱形戊九皮下下口5521390拱形中部變電所34497614766拱形中川22808138288460拱形戊819120機巷524226240拱形已1531120風(fēng)巷152385105100拱形下部變電所364510205270拱形下延運輸平巷75235205100拱形已1631170機巷口537167472360矩形已1631090風(fēng)巷口30161348900矩形1泵站口30215100矩形已1531120風(fēng)巷口2561143603矩形戊019120機巷口3531850矩形戊819120風(fēng)巷口452108210矩形新中部變電所365436290矩形戊819030機巷25522631814矩形戊819030機巷3327339512矩形戊819030風(fēng)巷口352456160矩形明斜井口250357207200矩形老泵站口69016960拱形距明斜136米64612776拱形戊七變電所回風(fēng)口724249722梯形戊九輔助回風(fēng)口853500348拱形826537647384矩形北風(fēng)井底157530614776拱形北風(fēng)井上口452363410643519311圓形合計5184 方案比較A． 方案的提出。方案一、為了適應(yīng)高突礦井的要求，戊九采區(qū)施工一條專回；采區(qū)外部，對原來的戊七穿層回風(fēng)下山擴修；丁九采區(qū)由于資源剩余少，用風(fēng)量少，只是施工一條專回，回風(fēng)系統(tǒng)不再擴修。B． 方案比較對于兩個方案，我們進行了設(shè)計，并進行了網(wǎng)絡(luò)解算，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果，可以看出在第一種方案的情況下，若想達(dá)到降低負(fù)壓1800pa，風(fēng)量滿足要求，?；氐臄嗝嬉脖仨氃?6 m2以上，這樣的斷面顯然不適合礦井目前的支護條件，無法滿足要求。從施工隊伍來看，目前施工隊伍較多，且掘進速度較快，能夠在1~2年完成。C． 方案內(nèi)容以及工程量采取的方案:主要是改變采區(qū)、采面通風(fēng)系統(tǒng)，增加進回風(fēng)條數(shù)，由采區(qū)外部的一條回風(fēng)下山改造為兩條回風(fēng)下山回風(fēng)；采區(qū)內(nèi)部的“一進一回”通風(fēng)系統(tǒng)，改造為“兩進一回”通風(fēng)系統(tǒng)；工作面由原來的“U”型通風(fēng)改造為“一進兩回”通風(fēng)系統(tǒng)。井巷名稱最低允許風(fēng)速(m/s)最高允許風(fēng)速(m/s)無提升設(shè)備的風(fēng)井和風(fēng)硐15專為升降物料的井筒12風(fēng)橋10升降人員和物料的井筒8主要進、回風(fēng)巷道8架線電機車巷道18運輸機巷道、采區(qū)進、回風(fēng)巷道6回采工作面，掘進中的煤巷和半煤巖巷4掘進中的巖巷4其它人行巷道按照國家發(fā)改委引發(fā)的《煤礦生產(chǎn)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》（發(fā)改運行〖2006〗819號）相管規(guī)定，按“煤礦通風(fēng)能力核定辦法”中方法二（有里向外核算法）進行核定計算。丁九采區(qū)布置有已1531180采面、已1631170采面、已1531120機巷、已1531120風(fēng)巷、已1631090機巷東段、三車場、中央變電所、炸藥庫、充電硐室、采區(qū)變電所采煤工作面空氣溫度(℃)采煤工作面合理風(fēng)速(m/s)18～18～20～20～23～23～26～（1）采煤工作面需風(fēng)量：①按瓦斯涌出量計算Q采=100q采KCH4式中：Q采—回采工作面實際需要風(fēng)量 m3∕min。（已1531180采面從投產(chǎn)至今，風(fēng)量698m3/min，%，∕min， m3∕min， m3∕min）KCH4—采面瓦斯涌出不均衡通風(fēng)系數(shù)KCH4=則Q采=100=195 m3∕min。工作面最大斷面積6m2，最小斷面積4m2，取5m2。八點班與零點班交接班時，工作面人數(shù)最多，最多達(dá)60人。取以上最大值540m3∕min⑤ 按風(fēng)速進行驗算60﹤Q采﹤604S （m3∕min）605﹤540﹤6045 （m3∕min） S—工作面平均斷面積取5m2則15S﹤Q采﹤240S所以已1631170采面采煤工作面需風(fēng)量為540m3∕min（2）已1531180采面采煤工作面需要風(fēng)量① 按瓦斯涌出量計算Q采=100q采KCH4式中Q采—回采工作面實際需要風(fēng)量 m3∕minq采—回采工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯的平均絕對涌出量 m3∕min已1531180采面為二分層開采，配風(fēng)量650m3/min，%，∕min， m3∕min，∕min。采面溫度經(jīng)常在23℃左右，根據(jù)“煤礦通風(fēng)能力核定辦法”中方法二表8—5。工作面最大斷面積6m2,最小斷面積4m2，取5m2。則Q采=450=200 m3∕min④、礦井使用乳化炸藥，所以該項可不進行計算。巖巷掘進工作面：（1）二下三車場：①、按照瓦斯涌出量計算Q掘=100q掘K掘通式中Q掘—單個掘進工作面需風(fēng)量 m3∕minq掘—掘進工作面回風(fēng)流中瓦斯的絕對涌出量 m3∕min二下皮帶瓦斯絕對涌出量較小，通過近一年的考查， m3∕min左右， m3∕min， m3∕min。Q掘=Q扇Ii+60S（m3∕min）式中Q扇—局部通風(fēng)機實際吸風(fēng)量，取220m3∕min。S—。則Q掘=49=36 m3∕min④、礦井使用乳化炸藥，所以該項可不進行計算。K掘通—瓦斯涌出不均衡通風(fēng)系數(shù)K掘通= q掘最大/ q掘平均=則Q掘=100=∕min②、按局部通風(fēng)機實際吸風(fēng)量計算Q掘=Q扇Ii+6012Q扇—局部通風(fēng)機實際吸風(fēng)量 m3∕min。Ii—掘進工作面同時通風(fēng)的局部通風(fēng)機臺數(shù)為1。交接班時人數(shù)最多為20人則Q掘=420=80 m3/min④、礦井使用乳化炸藥，所以該項可不進行計算。（3）已1531120風(fēng)巷（煤巷頭）①、按瓦斯涌出量計算Q掘=100q掘K掘通式中Q掘—單個掘進工作面需分量 m3∕min q掘—掘進工作面回風(fēng)流中瓦斯絕對涌出量 m3∕min戊81915風(fēng)巷實際配風(fēng)量430m3/min，%，∕min，根據(jù)實際觀測， m3∕min，∕min。局扇為222kw對旋局扇，取320 m3∕min。S—局扇吸風(fēng)口至掘進工作面回風(fēng)流巷道斷面積為7m2則Q掘=2901＋607=395m3/min③、按掘進工作面同時作業(yè)人數(shù)計算Q掘=4NN掘進工作面最多人數(shù)。取以上最大值為395 m3/min⑤、按風(fēng)速進行驗算15S=15= m3/min240S=240=1560 m3/min則15S﹤Q掘﹤240S 滿足要求則戊81915風(fēng)巷需風(fēng)量為395 m3/min。K掘通—瓦斯涌出不均衡通風(fēng)系數(shù)K掘通= q掘最大/ q掘平均=則Q掘=100=∕min②、按局部通風(fēng)機實際吸風(fēng)量計算Q掘=Q扇Ii+60Q扇—局部通風(fēng)機實際吸風(fēng)量 m3∕min。Ii—掘進工作面同時通風(fēng)的局部通風(fēng)機臺數(shù)為1。交接班時人數(shù)最多為20人則Q掘=415=60 m3/min④、礦井使用乳化炸藥，所以該項可不進行計算。則掘進工作面共需配風(fēng)ΣQ掘=290+400+395+307=1392 m3/min井下硐室獨立通風(fēng)的有中央變電所、炸藥庫、充電硐室、Ⅰ采區(qū)變電所，井下各個獨立通風(fēng)硐室配風(fēng)：（1）四礦三水平井下小型爆破材料庫井下爆破材料庫配風(fēng)必須滿足每小時4次換氣量：Q庫=4V/60=190=（m3/min）式中：Q庫井下爆破材料庫需要風(fēng)量，m3/minV井下爆破材料庫的體積，取190 m3依據(jù)：該井下爆破材料庫為梯形棚支護，高２ｍ、上寬２ｍ、下寬３ｍ，長30m，壁坎4個，經(jīng)斷面5m3，深2m，總體積190 m3。Q充=200q=200=100m3/min式中：Q充井下充電硐室需要風(fēng)量，m3/minq充電硐室在充電時產(chǎn)生的氫氣量，m3/min（3）中央變電所中央變電所按其硐室中運行的機電設(shè)備發(fā)熱量進行計算：Qｒｉ＝3600ΣNθ/ρCp60△t=3600710605=71 m3/min式中：Qｒｉ機電硐室的需風(fēng)量，m3/minΣN機電硐室中運轉(zhuǎn)的電動機總功率，710KW；θ機電硐室的發(fā)熱系數(shù)，根據(jù)《煤礦生產(chǎn)能力核定與管理指南》第八章表8—ρ空氣密度，Cp空氣的空壓比熱，平煤四礦礦井計算需要風(fēng)量為