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鉆孔通風技術在配電硐室通風中的應用

文檔作者：劉彥斌，尚青戰(zhàn)，路瑞恒，李園園文檔來源：鄭煤集團公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月26日
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2012年第6期 中州煤炭 總第198期
鉆孔通風技術在配電硐室通風中的應用
劉彥斌，尚青戰(zhàn)，路瑞恒，李園園
(鄭煤集團公司米村煤礦，河南新密452394)
摘要：針對米村煤礦一150 m配電硐室布置情況，通過對比幾種通風方式，選擇了鉆孔通風技術。在綜合考
慮配電硐室溫度、所需風量等因素的基礎上，計算出配電硐室需要的最大風量，利用相鄰2條巷道之間的風
壓差，通過打回風鉆孔來滿足配電硐室風量需求。
關鍵詞：通風鉆孔；風量；風壓差；風管內徑
中圖分類號：TD726 文獻標志碼：B 文章編號：1003—0506(2012)06—0073～02
米村煤礦是開采近40 a的老礦井，煤炭資源緊
張。為了保證采掘活動的正常接替，同時對26和
28兩煤柱工作面進行回采。用電量的加大，造成中
央變電所已接近滿負荷，不能滿足28煤柱回風巷、
26煤柱綜采切巷及遷巷車場、26煤柱瓦斯泵站等用
電需要。基于此，米村礦綜合考慮現(xiàn)有巷道的布置
情況，在一150 m水平設置了配電專用硐室。
1 配電硐室概況
(1)配電硐室位置選擇。根據(jù)各掘進工作面風
機和瓦斯泵站滿負荷工作功率需要，且配電硐室能
夠容放2臺KBSG一315／6礦用隔爆型干式變壓器、2
臺PBG一100礦用隔爆型高壓真空配電裝置和8臺
KBZ-400隔爆型智能化真空饋電開關，要求配電硐
室高度不低于2．5 m，凈寬不小于3 m，長度大于10
m。為了輸電方便，初步將配電硐室布置在中央變
電所附近。由于該區(qū)域巷道分布較為密集，新掘1
條巷道的選址比較困難，經(jīng)綜合考慮，將配電硐室選
在原一150 m水倉外環(huán)巷道內。
(2)一150 m水平配電硐室周圍巷道分布情況
(圖1)。水平配電硐室位于21行人下山的下部，原
一150 m水倉外環(huán)巷道入口處，北部為中央變電所，
南部分布有28、26軌道巷，上部有28膠帶巷及26
煤柱回風聯(lián)巷，硐室凈斷面積9 m ，高3 m，長16 m。
(3)配電硐室布置特點。采用該方式布置配電
硐室的優(yōu)點是利用了現(xiàn)有巷道，節(jié)省了建配電硐室
的成本和時間；缺點是一150 m水倉的增容改造，使
收稿日期：2012—03—23
作者簡介：劉彥斌(1984一)，男，河北景縣人，助理工程師，2007年
畢業(yè)于河南理工大學，現(xiàn)從事煤礦技術工作。
原外環(huán)水倉人口巷道的風量不能滿足配電硐室通風
需要。因此，需要對該處的通風進行優(yōu)化設計。
圖1 配電硐室周圍巷道布置示意
2 通風方案選擇
(1)壓人式通風機通風。根據(jù)配電硐室需風
量，需要配備2臺通風機，為避免出現(xiàn)循環(huán)風，應將
通風機布置在上風口，即21行人下山配電硐室以北
10 m外。壓入式通風機通風的優(yōu)點在于不必建專
門的回風巷道，節(jié)約建設成本；缺點是通風機運轉需
要有專人進行維護，且長期運轉電力消耗成本高。
另外，由于2l行人下山巷寬僅4 m，上下班行人較
多，影響交通。并且21行人下山巷道兩邊聯(lián)巷較
多，通風機選址比較困難。
(2)掘回風巷回風。在配電硐室掘l條回風聯(lián)
巷(圖2)，與28軌道巷貫通，施工方位202。，工程量
36 m。其優(yōu)點是施工方便，但是工程量大，成本高。
(3)鉆孔通風。鉆孔通風就是在配電硐室與26
煤柱回風聯(lián)巷之間打鉆孔，利用2條巷道間的風壓
· 73 ·
2012年第6期 中州煤炭 總第198期
差，通過打鉆孔實現(xiàn)通風。打鉆前要求測出2條巷
道間的垂直高差、溫度，速壓差等參數(shù)，根據(jù)風壓差
計算出滿足風量需要的鉆孑L孔徑。
圖2 回風聯(lián)巷設計示意
將以上3個方案綜合比較得知，鉆孔通風工程
量小，工期短，成本低，且利用風壓差實現(xiàn)自然通風，
不用專人維護。因此，選用鉆孔通風作為配電硐室
的通風方式。
3 配電硐室需風量計算
配電硐室的風量主要考慮2個方面：配電硐室
工作人員的需要和機電設備散熱降溫的需要。配電
硐室內機電設備運行產(chǎn)生的熱量損耗，使進、回風產(chǎn)
生溫差，這項溫差所反映的硐室內風流所吸收的熱
量與機電設備運行的發(fā)熱損耗量相等。
3．1 機電設備散熱需風量
Ql：—60— pC p At
AP
式中，Q．為獨立通風硐室需風量；A為1 kW·h的電
量變?yōu)闊崃康漠斄浚珹=3 600 kJ／(kW·h)；P 為配
電硐室內機電設備滿載運行時總的熱量損耗；p為
配電硐室內的空氣密度；C 為空氣的定壓比熱，一
般取1．000 6 kJ／(kg·K)；At為配電硐室進、回風的
氣溫差。
(1)P 計算。一150 m水平配電硐室機電設備
滿載運行時負荷包括：2臺KBSG．315／6礦用隔爆型
干式變壓器1 400 W X2、2臺PBG一100礦用隔爆型
高壓真空配電裝置200 W ×2和8臺KBZ-400隔爆
型智能化真空饋電開關300 W ×8。由此可以得出，
滿負荷時總損耗P =5．6 kW。
(2)△￡計算。為了保證變壓器等設備的正常運
行，配電硐室的溫度應控制在30℃ 以下，結合該礦
實際，取經(jīng)驗值25℃ ，配電硐室進風口氣溫最高達
． 74 ．
20℃ ，得出At=5℃ 。
(3)P的測量¨ 。經(jīng)實際測量，配電硐室內平
均空氣密度為1．298 l kg／m 。
將數(shù)值代入式(1)計算，得Q，=52 in。／min。
3．2 配電硐室工作人員需風量
配電硐室工作人員按最多2人計算，每人需風
量為4 Ill ／rain，共計需風量Q，=8 In ／min。
綜上可知，配電硐室總的需風量Q總=Q +Q：，
即Q =60 m ／min。
4 鉆孑L通風方案實施
4．1 通風鉆子L布置
如圖3所示，經(jīng)測量，配電硐室與26煤柱回風
聯(lián)巷打鉆斜距36 ITI，垂直高差30 Ill，方位86。，傾角
56。。
圖3 通風鉆孔立體效果
4．2 兩點間風壓差測算
配電硐室與26煤柱回風聯(lián)巷間的風壓差主要
由靜壓差、位壓差和速壓差3部分組成。
(1)靜壓差，即巷道內兩點間相對靜壓(H )的
差值。△日 =H 一日 2。經(jīng)測算，△日 ：1 910 Pa。
(2)位壓h 是指風流 在地球引力作用下，任
一斷面上單位體積風流對某一設定基準面產(chǎn)生的重
力位能。h =zvg。其中，z為該斷面與基準面垂直
距離；p為該斷面處的空氣密度(經(jīng)測算，配電硐室
內空氣密度P．=1．298 l kg／m ，26煤柱回風聯(lián)巷的
空氣密度P：=1．222 7 kg／m )；g為重力加速度，取
9．8 m／s 。從而得巷道不同兩點問的位壓差為：
h川。)=Z ． P g。經(jīng)測量，配電硐室與26煤柱回風
聯(lián)巷間垂直差Z 一 =一30 m，平均密度P。． =(P．+
P：)／2，即1．260 4 kg／m 。從而得h -2】=一370．6
Pa。
(3)空氣定向流動的動能轉化呈現(xiàn)的壓力稱為
速壓，P =pv ／2。由此得兩點間的速壓差P vfl21=P
( 一 i)／2。經(jīng)計算，配電硐室與26煤柱回風聯(lián)巷
間的速壓差為0．14 Pa。 (下轉第1 l3頁)
2012年第6期 唐振偉。等：復雜地質條件下回采工作面防突技術 總第198期
少于300 mm處再效檢，只有在q<4．5 L／min時，即
直至措施有效后，該段方可回采。
3．5 安全防護
(1)工作面鉆孔施工時只準1臺鉆機作業(yè)，與
鉆孔施工無關人員不能進入工作面和回風流，且鉆
孔施工時必須按照自上而下的順序施工。鉆孔施工
期間若出現(xiàn)卡鉆、頂鉆、瓦斯超限等異常情況，要采
用“間隙”打鉆作業(yè)方式，作業(yè)人員撤至下安全口以
外100 m的安全地點，再次恢復打鉆時間間隔不得
低于30 min。
(2)通風區(qū)加強對工作面CH 、CO及CO 的監(jiān)
測監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報處理。瓦斯超限時，工作
面及運輸巷、回風巷所有非本安型電氣設備必須全
部斷電。該工作面監(jiān)測監(jiān)控設備必須做到每3 d校
檢一次。
(3)必須采取遠距離放炮，每次放炮前，回風流
必須撤人停電，并在各通道口站好崗，放炮地點設在
膠帶運輸巷距下安全口以外100 m處，放炮地點必
須有壓風自救系統(tǒng)和直通礦調度的電話。
(4)每次放炮前應全部檢查防突風門、壓風自
救、隔離式自救器等安全防護裝置的安全性能，凡一
(上接第74頁)
綜上所述，配電硐室與26煤柱回風聯(lián)巷之間的
風壓差為H總=△H +h (1_2)+P 2)，代入數(shù)據(jù)計算
得H總=1 539．54 Pa。
4．3 鉆孔直徑計算
(1)風速 =4Q總／(叮TD )。其中，D為鉆孑L風管
直徑。
(2)鉆孔通風風管每米沿程風阻R=0．5 p／
D。其中，A為風管阻力系數(shù)，A=0．019。
(3)沿程總風阻H=RL。其中， 為通風鉆孔長
度。
(4)總風壓H總=1．1H。
綜上分析，可以得出鉆孑L內徑計算公式
。=( ㈩
將數(shù)據(jù)代入公式(2)，計算得D=219 mm。因
此可以得出，滿足配電硐室風量需要的鉆孔風管：總
長36 m，內徑220 mm。
5 結語
經(jīng)過實際檢測、打鉆，各項指標滿足設計要求，
項工作未落實者，不準作業(yè)。
(5)嚴格放炮管理制度，必須使用水炮泥，炮眼
填滿，嚴格執(zhí)行“一炮三檢制”、“放炮站崗接送
制”、“回風流停電撤人”和“四人聯(lián)鎖放炮制”。
通過采取以上煤與瓦斯突出綜合治理措施，回
采期間杜絕了瓦斯超限現(xiàn)象，工作面上隅角瓦斯?jié)?
度始終控制在0．20％ 一0．65％ 之間，回風巷瓦斯?jié)?
度控制在0．15％ ～0．60％ 之間，效檢超標次數(shù)明顯
下降，瓦斯防治效果顯著，有效控制了瓦斯災害發(fā)
生
4 結語
2122工作面應用松動爆破聯(lián)合超前排放的綜
合防突技術，通過松動爆破，增加了煤體裂隙，增大
了煤層透氣性，有利于瓦斯的排放；高密度施工超前
排放鉆孔，增大瓦斯釋放通道，瓦斯得到較大限度的
排放，有效提高了瓦斯治理效果，經(jīng)濟安全效果顯
著，工作面在回采過程中，沒有發(fā)生過煤與瓦斯突出
動力現(xiàn)象。該技術解決了高瓦斯低透氣性突出煤層
回采工作面的防突和瓦斯超限問題，實現(xiàn)安全高效
回采。 (責任編輯：劉光雨)
鉆孔通風效果良好。同時，實際操作過程中也發(fā)現(xiàn)
存在的問題和需改進的地方：① 鉆孔通風要求2條
巷道間的風壓差足夠大，否則不能滿足風量需要。
②2條巷道間溫差及鉆孔傾角較大，回風過程中空
氣中的水蒸氣遇冷凝結成水后又倒流回進風孔口，
因此，在今后的應用中應考慮對冷卻水的收集問題。
③ 要對配電硐室內巷道進行防漏風處理，保證巷道
內的有效回風。④ 計算2條巷道間需要的鉆孔風管
內徑公式比較繁瑣，建議今后類似工程中，在粗略估
算需風量的情況下，適量加大回風風管內徑，并安裝
調控閥門來調控風量。
參考文獻：
[1] 渾寶炬，郭立穩(wěn)．礦井通風與除塵[M]．北京：冶金工業(yè)出版
社，2007．
[2] 中國礦業(yè)大學科研所通風安全室．鄭煤集團公司米村煤礦礦
井通風系統(tǒng)阻力測定與分析報告[R]．鄭州：鄭煤集團公司，
2006．
[3] 王海寧．礦井風流流動與控制[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，
2007．
(責任編輯：秦愛新)

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