B煤矿瓦斯防治讲座.

1煤矿瓦斯防治讲座（二）胡光龙研究员煤科总院沈阳研究院2瓦斯防治二、认真实施“四位一体”瓦斯治理十六字工作体系。国家煤矿安监局办公室关于进一步健全煤矿瓦斯综合治理工作体系建设工作机制的通知煤安监司办〔2012〕11号即“加快建设‘通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位’的瓦斯综合治理工作体系”3瓦斯综合治理—工作体系目标：认真落实瓦斯“零超限”目标管理制度，进一步完善通风系统和设施，强化局部通风管理，持续做到通风系统合理可靠、监测监控系统有效；严格执行瓦斯抽采达标和防治煤与瓦斯突出规定，建立瓦斯抽采达标自评估体系，严格落实区域和局部“两个四位一体”防突措施，切实做到先抽后采、抽采达标、不采突出面、不掘突出头。4瓦斯综合治理—工作体系通风可靠的基本要求是：系统合理、设施完好、风量充足、风流稳定；抽采达标的基本要求是：多措并举、应抽尽抽、抽采平衡、效果达标；监控有效的基本要求是：装备齐全、数据准确、断电可靠、处置迅速；管理到位的基本要求是：责任明确、制度完善、执行有力、监督严格。5瓦斯综合治理—工作体系通风可靠通风可靠的基本要求是：系统合理、设施完好、风量充足、风流稳定1、系统合理：1）符合矿井通风设计规范具有完整独立的通风系统：类型：矿井为中央并列、中央边界；两翼对角；分区。机械通风方式：压入和抽出式。一进一回的长壁工作面通风系统：U型后退、U型前进、Z型前进。两进一回或一进两回的工作面通风系统（Y型、W型）。两进两回的工作面通风系统（H型系统）6瓦斯综合治理—工作体系通风可靠2）符合安全规程的要求：如采掘面应独立通风；串联通风；下行风等符合规程114、115、116、117条要求。风流中气体组分、速度、温度符合规程100、101、102条要求。采用机械通风可反风符合规程121、122条要求。突出矿井符合防突规定第23条要求。禁止巷道一段进风，一段回风等。7瓦斯综合治理—工作体系通风可靠3）符合通风质量标准要求：8瓦斯综合治理—工作体系通风可靠2、设施完好：符合安全规程109、118条，主要进回风井巷必须设置永久风墙或正反向风门；控制风流的风门、风桥、风墙、风窗等设施必须可靠。减少内部漏风。3、风量充足：合理测算矿井有效风量1）矿井有效风量：为采煤、掘进、硐室、无轨胶轮车及其它巷道用风之和∑Q有效＝Q采＋∑Q掘＋∑Q硐＋∑Q无轨+∑Q其它9瓦斯综合治理—工作体系通风可靠2）采煤工作面需要风量计算：（1）按瓦斯涌出量计算式中：Q采i——采煤工作面需要的风量，m3/min；——采煤工作面绝对瓦斯涌出，m3/min；——采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数1.2-1.4。i采通KiCHi4q100采通采KQ4CHq10瓦斯综合治理—工作体系通风可靠如铁法晓明矿：S3715工作面需要风量Q1=100×11.0×1.35=1480m3/minN2411工作面需要风量Q2=100×10.0×1.35=1350m3/min备用面供风为1000m3/min。总计3830m3/min。11瓦斯综合治理—工作体系通风可靠（2）按工作面温度计算Q采i=60×V采i×S采i×K采面长i式中：Q采i——按气温计算采煤工作面的需要风量，m3/min；V采i——采煤工作面按气温要求的风速，m/s，按气温t°＝23～24℃时，V＝2.0m/s；S采i——采煤工作面净断面，m2；计算S3715工作面Q1=60×2.0×7.0×1.0=840m3/minN2411工作面Q2=60×2.0×7.0×1.0=840m3/min12瓦斯综合治理—工作体系通风可靠（3）按最高风速验算计算风量≤Q采iS采iQ采i——最高风速时（4m/s）采煤工作面允许通过风量，m3/minS采i——采煤工作面通风有效断面，m2。验算：S2715工作面允许通风量Q1（1480）≤240×7.0＝1680m3/min；N2411工作面允许通风量Q2（1350）≤240×7.0＝1680m3/min；13瓦斯综合治理—工作体系通风可靠3）掘进工作面的风量计算掘进总需要量按矿井各独立通风掘进工作面实际需要量总和计算。（1）按瓦斯出量计算式中：Q掘——掘进工作面的需风量，m3/min；qCH4——掘进工作面的瓦斯涌出量，m3/min，如晓明矿每个煤巷掘进头的瓦斯涌出量为1.75m3/min；K掘通——掘进工作面的瓦斯不均匀系数，如晓明矿煤巷掘进工作面瓦斯不均匀系数K掘通＝1.6。......21掘掘掘＝QQQ掘通掘Kq100Q4CH14瓦斯综合治理—工作体系通风可靠计算每个煤巷掘进工作面的风量（共4个工作面）Q掘=100×1.75×1.6=280m3/min（2）按局部通风机吸风量计算Q掘=Q风机+15SQ掘——掘进工作面需要的通风量，m3/min；Q风机——局部通风机实际吸风量，m3/min；煤巷掘进采用FD－ⅡN06/30局部通风机其额定吸风量Q=300m3/min。S——局部通风机至掘进工作面回风之间的净断面积，m2，按S＝8m2计算每个掘进工作面需风量Q掘＝300+15×8＝420m3/min（4个面1680m3/min）15瓦斯综合治理—工作体系通风可靠（3）按最低风速验证：《规程》规定煤巷掘进风速V≥0.25m/sQ掘≥S×15m3/minS——掘进巷道断面，m2，如晓明矿大巷断面为10～12m2。最低风速验算Q掘（420）≥12×15=180m3/min4）硐室风量计算晓明矿硐室供风量均经验配风，机电硐室配风量为80～10m3/min。中央系统共8个硐室共需850m3/min；边界系统共4个硐室共需400m3/min；全矿硐室需风量∑Q硐＝850+400＝1250m3/min。16瓦斯综合治理—工作体系通风可靠5）稀释无轨胶轮车（柴油机车）废气需风量依据《现代矿井辅助运输设备选型及计算》中的统计：①美国、澳大利亚要求一般井下使用柴油机巷道风量不少于3m3/(kW·min)。美国矿业安全局规定：当多台柴油机车辆在同一巷道中运行时，第1台按上述规定值配风，第2台按75%，3台及更多时，按每台加50%配风。②英国要求不少于5.44m3/(kW·min)。③德国、日本要求使用柴油机的配风量不少于4～6m3/(kW·min)。6）其它巷道用风计算矿井已采区仍有些巷道需要供风，亦按其经验供风，如晓明矿，中央系统需400m3/min；边界系统需1000m3/min。全矿其它用风为∑Q其它=400+1000=1400m3/min。17瓦斯综合治理—工作体系通风可靠7）计算全矿需要的总风量∑Q需＝∑Q有效×K矿通式中：K矿通——矿井通风系数，考虑矿井的内部漏风和风量分配不均匀等因素。（抽出式通风K矿通＝1.15～1.2，压入式K矿通=1.25～1.3）。如铁法晓明矿：∑Q有效＝Q采.备＋∑Q掘＋∑Q硐＋∑Q其它＝3830+1680+1250+1400＝8160m3/min计算全矿需风量：∑Q需＝8160×1.2＝9792m3/min。目前矿井实际供风量中央系统为4389m3/min，边界系统为4267m3/min。全矿总供风量为8656m3/min，不能满足矿井需要风量9792m3/min，因此矿井需要进行通风改造。18瓦斯综合治理—工作体系通风可靠4、风流稳定：保障要点：足够的通风能力与以风定产；减少矿井外部、内部漏风；进风段、用风段、回风段风阻适宜。1）核定通风能力（1）总体核算法，根据矿井上年度的实际供风量、瓦斯涌出量和平均日产1t煤的实际供风量来计算。低瓦斯矿井的通风能力核定计算公式41110350KqQP19瓦斯综合治理—工作体系通风可靠式中：P——矿井通风能力，104t/a；Q——矿井总进风量，m3/min；q1——平均日产1t煤需要供风量，m3/min；q1的取值应对上年度实际有效风量的安全，合理和经济性进行分析，取其合理值；K1——矿井通风系数，考虑矿井漏风和配风不均匀等因素的备用系数，取1.3～1.5，取值范围由矿井根据实际情况选取，但必须验算瓦斯不超限。高瓦斯矿井（包括突出矿井和有冲击地压矿井）计算公式4CH100926.03504KqQP20瓦斯综合治理—工作体系通风可靠式中：P——矿井通风能力，104t/a；Q——矿井总进风量，m3/min；——矿井瓦斯相对涌出量，m3/t；可按瓦斯鉴定的数值确定，矿井有瓦斯抽放时应扣除地面抽放量；ΣK——矿井通风备用系数，包括矿井产量不均匀，瓦斯涌出不均匀，备用工作面用风系数以及矿井内部漏风系数等的综合系数，可取1.5-1.8，大型矿井取小值，中、小矿井取大值；0.0926——总回风巷瓦斯浓度不超过0.75%的换算数，即1/（24×60×0.75%）。按矿井需风量计算方法核算，矿井需风量的计算是按照生产矿井的采煤工作面、掘进工作面、硐室和其它巷道等用风地点分别进行计算，并计算出各个采区的需风量和全矿总需风量。4CHq21瓦斯综合治理—工作体系通风可靠按照矿井总风量与矿井各个用风地点的需风量（有效风量），并按采掘计划列出的采掘工作面个数和相应的计划产量（出煤量），计算出矿井通风能力。式中：P——矿井通风能力，104t/a；P采i——第i个煤工作面正常条件下的年产量，104t/a；P掘i——第i掘进工作面正常掘进条件下年进尺的出煤量，104t/a；m、n——分别为矿井采煤工作面、煤巷掘进工作面的个数。n1iim1ii掘采＋PPP22瓦斯综合治理—工作体系通风可靠矿井主要通风机能力的验证按照矿井主要通风机的实际运行性能曲线和矿井通风系统的通风能力曲线相运行确定的风机运行的实际工况点，即风量Q和风压H应处于风机稳定和合理的区域内，并检验风机供给矿井的总进风量应大于矿井需要的总进风量。其进风比应满足下列要求：10.105.1～＝需矿进QQ23瓦斯综合治理—工作体系通风可靠矿井通风系统能力的验算:矿井通风系统的供风量的通过能力与矿井通风网络各井巷通风阻力大小有直接关系。这就要进行矿井井巷风阻的计算和测定，并进行矿井通风网络的解算，验证矿井的总进风量和各个用风地点的风量分配是否满足实际需要，风量分配与各用地点的需风量不符时，应进行风量调节，之后，再进行通风网络解算，使之风量分配符合各用风地点的风量需求。若解算结果风量分配仍不能满足需风量的要求，此时应减少采掘工作面的产量或个数，降低矿井的生产能力(以风定产）；否则进行通风系统改造（一般采用扩修井巷），使之满足矿井供风量的要求。24瓦斯综合治理—工作体系通风可靠矿井通风能力核定实例根据铁法晓明矿困难时期的通风系统进行通风能力核定。晓明矿计划产量170万t/a，对中央风井系统的通风改造：（1）新掘一条长525m断面12m2的并联风道，从南一排4号层分岔口到中央风井底；（2）扩修风道由原断面6-7m2扩修为12m2，从南三东翼回风巷至南一排4号层岔口，全长2160m；（3）中央风井更换主要通风机，选用BD-Ⅱ-8-24（HP）对旋通风机，其额定风量为110m3/s，额定风压3230Pa，额定功率420KW。改造后的矿井通风系统经通风网络解算结果为：中央风井系统通风5765m3/min，边界风井系统通风量达4608m3/min，全矿总供风量为10373m3/min，矿井困难时期的风量计算总需风量应达9792m3/min。矿井供风比Q供/Q需=10313/9792=1.06，达到要求。通风网络解结果表明各用地点供风量均能满足需风量的要求。25瓦斯综合治理—工作体系通风可靠（2）通过矿井供风量的解算结果来进行矿井通风能力的核定。S2715工作面能力核定：式中：P1——S3715采面的日产能力，t/d；Q1——S3715采面的供风量，m3/min，Q1=1500m3/min；q1——S3715采面的瓦斯相对涌出量，m3/t，q1=7.0m3/tK——采煤瓦斯涌出不均匀通风系数，机采面K=1.2-1.5，本次核定K=1.35。KqQP1001440111t/d7.2285666.10111qQP26瓦斯综合治理—工作体系通风可靠N2411工作面