矿井每年安排采掘作业计划时必须核定矿井生产和通风能力,必须按实际供风量核定矿井产量,严禁超通风能力生产。
矿井每年安排采掘作业计划时必须核定矿井生产和通风能力,必须按实际供风量核定矿井产量,严禁超通风能力生产。
【解读】本条是关于矿井生产能力和矿井通风能力核定的规定。
在我国很多煤矿发生重大瓦斯爆炸事故的案例中,很多与通风能力不足造成瓦斯超限、积聚有着直接的关系。如贵州盘江矿务局山脚树和老屋基煤矿,计算风量和实际风量都不能满足采面风量要求而导致1990年3月8日和1995年12月31日的瓦斯爆炸事故,分别死亡17人和65人;平顶山十矿的矿井风量较需要风量少3640m3/min,采区缺少风量1213.5m3/min,致使各采面风量不足,加上风门随意打开且不关,风流短路,导致了1996年5月21日死亡84人的特大事故。据1990~1999年全国重大瓦斯爆炸事故中,由于风量不足导致瓦斯积聚,发生爆炸事故次数占总数41.67%,死亡人数占总数的43.52%。
造成矿井风量不足的原因主要是有些矿井进入深部开采后,煤层瓦斯含量和在开采过程中的瓦斯涌出量加大,也有一些矿井推广应用了综采、综放开采方法,产量大幅度提高,瓦斯涌出量也随之增大。而这些矿井的通风系统和通风能力并没有及时同步进行调整或改造,生产过程中峋不足,导致瓦斯隐患乃至重大事故的发生。为此,《规程》规定矿井每年必须核定生产能力和通风能力,按实际供风量核定矿井产量,即“以风定产”,严禁超通风能力生产。
1.关于煤矿生产能力核定的有关规定
为依法加强煤矿生产能力管理,规范煤矿生产行为和加强煤矿生产能力核定管理,保障核定煤矿生产能力的规范化、科学化,国家发改委颁发了《煤矿生产能力管理办法》、《煤矿生产能力核定资质管理办法》和《煤矿生产能力核定标准》。对煤矿生产能力核定做出了具体规定,主要内容如下:
(1)国家对从事煤矿生产能力核定的单位实行资质管理。国务院煤炭行业管理部门负责全国煤矿生产能力核定单位资质管理的指导,直接负责在国家工商行政管理总局办理企业法人登记和在国家事业单位登记管理局企事业单位法人登记的单位生产能力核定资质的管理;省级人民政府煤炭行业管理部门负责本行政区域权限内的企事业单位生产能力核定资质的管理。
(2)从事煤矿生产能力核定的单位,必须具备:独立的企业法人或事业单位法人资格、有固定的办公场所、有一定的技术力量(在采煤、矿建、机电、通风、地质、测量、运输、洗选、露天专业技术人员中,每个专业不少于2人,且每个专业至少有1人为高级工程师以上技术职称)等条件,并取得国务院或省级人民政府煤炭行业管理部门颁发的核定资质证书,未取得核定能力资质证书的单位,不得从事煤矿生产能力核定工作。
(3)煤矿生产能力核定应按照以下三个阶段进行;
①由具备资质的煤矿企业或委托具备资质的中介机构(具备生产能力核定资质的单位)现场核定;
②主管部门(单位)审查;
③煤炭生产许可证颁发管理机关审查确认。
(5)煤矿生产能力是掼在一定时期内(通常为一年)煤矿各生产系统(环节)所具备的综合生产能力。煤矿生产能力在建设和生产的不同阶段,分为设计生产能力和核定生产能力。
(6)煤矿核定生产能力,必须具备以下条件:
①依法取得采矿许可证、安全生产许可证、煤炭生产许可证、矿长资格证和营业执照;
②有健全的生产、技术、安全管理机构及必备的专业技术人员;
④各生产系统及安全监测监控系统运转正常。
(7)核定煤矿生产能力主要是逐项核定生产系统和环节的能力,取其中最低能力为煤矿综合生产能力。同时,核查采区回采率、煤炭储量和服务年限。
井工矿主要核定:主井提升系统、副井提升系统、通风系统、井下运输系统、排水系统、供电系统、地面生产系统和采场能力。矿井压风和通讯系统、地面运输能力等作为参考依据。
露天太重点核定:穿爆、运输、排土等环节能力。除尘、防排水、供电、地面生产系统的能力作为参考依据。
(8)核定煤矿生产能力,以年为计量单位,年工作日按330d计算。
(9)煤矿核定生产能力的档次划分标准如表2-2-4所示,凡生产能力不在标准档次的,按就近下靠的原则确定能力。
(10)煤炭生产许可证颁发管理机关自收到经主管部门(单位)审查的煤矿企业申请
报告和有关资料后,30日之内正式文件批准核定生产能力。
煤矿应将煤炭生产许可证登记的生产能力细化为季均、月均生产能力,建立月、季检查和年度考核制度,严禁超登记能力组织生产。
(11)煤矿通风系统能力必须按实际供风量核定,井下各用风地点所需风量要符合规范要求。经省级煤炭行业管理部门批准的矿井年度通风能力,可作为核定生产能力的依据。
(12)为确保煤矿核定生产能力控制在通风能力允许的范围内,通风能力必须大于最终确定的综合生产能力10%以上。
(13)核定煤矿生产能力所用参数,必须采集已公布或上报的生产技术指标、现场实测和全法检测机构的测试数据,经统计、分析、整理、修正,并进行现场验证而确定。
2.关于矿井通风能力核定的必备条件及主要内容
1)核定通风能力的必备条件
(1)必须有完整独立的通风、防尘、防灭火及安全监测系统,通风网络合理,控制风流的设施可靠;
(2)必须采用机械通风,运转风机和备用风机必须具备同等能力,矿井通风机经具备资质的监测机构测试合格。
(3)安全监测仪器、仪表齐全、可靠;
(4)局部通风机的安装和使用符合规定;
(5)采掘工作面的串联风符合规定;
(6)矿井瓦斯管理必须符合有关规程规定。
2)通风系统能力核定的主要内容
(1)核查采煤工作面、掘进工作面及井下独立用风地点的基本状况;
(2)核查矿井通风机的运转状况;
(3)矿井有两个以上的通风系统时,应按照每一个通风系统分别进行通风能力核定,矿井的通风系统能力为每一个通风系统能力之和,矿井必须按照每一通风系统能力合理组织生产。
3.关于矿井通风能力核定的计算方法
根据国家发改委[2006]819号文规定,矿井通风能力核定有两种计算方法,即总体核算法和由里处外核算法,依据矿井具体条件选用其中一种算未能。
1)方法一
总体核算法(适用于产量在30万t/a以下的矿井)。
(1)公式一(适应于低瓦斯矿井):
式中 A——矿井生产能力,万t/a;
Q——矿井总进风量,m3/min,矿井实际进风量必须满足矿井的总需要风量,按核定时矿井总进风量计算;
q——平均日产吨煤需要的风量,m3/min·t,用下式计算:
式中 Q1——矿井上年度实际需要风量(m3/min),矿井实际需要风量为矿井采煤工作面,掘进工作面、硐室和其他用风巷道需要风量之和;
A1——矿井上年度平均日产煤量,t。
参数选取和计算时,首先应对上年度矿井供风量的安全、合理、经济性运行认真分析与评价,对上年度生产安排的合理性进行必要的分析与评价,对串联一瓦斯超限等因素掩盖的吨煤供风量不足,要加以修正,并考虑近三年矿井生产情况和通风系统的变化,限其合理值。
K——矿井通风能力系统,取1.30~1.50,取值范围不得低于此取值范围,并结合当地煤炭企业实际情况恰当选取确保瓦斯不超限的系数。当矿井等积孔小于1㎡时,k取1.50;矿井等积孔大于1㎡而小于2㎡时,k取1.40;矿井等积孔大于2㎡时,k取1.30。
(2)公式二(适用于高瓦斯矿井、突出矿井、有冲击地压矿井):
式中 Q进——矿井总进风量,m3/min;
0.0926——总进回风巷按瓦斯浓度不超过0.75%核算为单位分钟的常数;
q相——矿井平均相对瓦斯涌出量,m3/t;在通风能力核定时,当矿井有瓦斯抽放时,q相取值不小于10,小于10时按10计算。
扣减瓦斯抽放量应符合下列要求:
①与正常生产的采掘工作面风排瓦斯量无关的确抽放量不得扣减(如封闭已开采结束的采区进行瓦斯抽放作为瓦斯利用补充源等)
②未计入矿井瓦斯等级鉴定计算范围的瓦斯抽放量不得扣除;
③扣除部分的瓦斯抽放量取当年平均值;
④如本年已完成矿井瓦斯等级鉴定的,取本年矿井瓦斯等级鉴定结果;本年度未完成矿井瓦斯等级鉴定的,取上年度矿井瓦斯等级鉴定结果。
∑k——综合系数
∑k取值见表2-2-5。
表2-2-5∑k取值表
2)方法二
由里向外核算法(适用于产量在30万t/a以上的矿井)。
(1)生产矿井需要风量。生产矿井需要风量按各采煤、掘进工作面,硐室及其他巷道等用风地点分别进行计算,包括按规定配备的备用工作面需要风量。现有通风系统必须保证各用风地点稳定可靠供风花雪月。
(2)采煤工作面的需要风量,每个采煤工作面实际需要风量,应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算,然后取其中最大值。
①低瓦斯矿井的采煤工作面按气象条件事瓦斯涌出量(用瓦斯涌出量计算,采用高瓦斯计算公式)确定需要风量,其计算公式为:
②高瓦斯矿井按照瓦斯(或二氧化碳)涌出量计算:
根据《规程》规定,按采煤工作面回风流中瓦斯(或二氧化碳)的浓度不超过1%的要求计算:
式中 Q采——采煤工作实际需要风量,m3/min;
q采——采煤工作面回风巷风流中瓦斯(或二氧化碳)的平均绝对涌出量,m3/min;
KCH4——采面瓦斯涌出不均衡通风系数(正常生产条件下,连续观测1个月,日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌进出量的比值)。
③工作面布置有专用排瓦斯巷的采煤工作面风量计算:
式中 QCH4尾——采煤工作面尾巷的风排瓦斯量,m3/min;
S采——采煤工作面的平均断面积,㎡。
④按工作面温度选择适宜的风速进行计算(见表2-2-4);
Q采=60×v采×S采
式中 v采——采煤工作面风速,m/s;
S采——采煤工作面的平均断面积,㎡。
⑤按采煤工作面同时作业人数和炸药量计算需要风量:
每人供风≮4m3/min;
Q采>4N(m3/min)
每千克炸药供风≮25m3/min:
Q采>25A(m3/min)
式中 N——采煤工作面最多人数;
A——1次爆破炸药最大用量,㎏。
⑥按风速进行验算:
15S
式中 S——工作面平均断面积,㎡。
即最低风速0.25m/s,最高风速4m/s。
⑦备用工作面亦应满足按瓦斯、二氧化碳、气温等规定计算的风量,且最少不得低于采煤工作面实际需要风量的50%。
Q备≥1/2Q采
(3)掘进工作面的需要风量。每个掘进工作面实际需要风量,应按瓦斯(或二氧化碳)涌出量,爆破后有害气体产生量,工作面温度、风速、人数以及局部通风机的实际吸风量等规定分别进行计算,然后取其中最大值。
①按照瓦斯(或二氧化碳)涌出量计算需要风量:
Q掘=100×q掘×K掘通
式中 Q掘——单个掘进工作面需要风量,m3/min
q掘——掘进工作面回风流中瓦斯(或二氧化碳)的平均绝对涌出量,m3/min;
K掘通——瓦斯涌出不均衡通风系数(正常生产条件下,连续观测1个月,日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日瓦斯绝对涌出量的比值)。
按二氧化碳的涌出量计算需要风量时,可参照瓦斯涌出量计算方法进行。
②按局部通风机的实际吸风量计算需要风量:
岩巷掘进:Q掘=(Q扇+9S)×Ii
煤巷掘进:Q掘=(Q扇+15S)×Ii
式中 Q扇——局部通风机实际吸风量,m3/min,安设局部通风机的巷道中的风量,除了满足局部通风机的吸风量而外,还应保证局部通风机吸入口至掘进工作面回风流之间的风速岩巷不小于0.15m/s、煤巷和半煤巷不小于0.25m/s,以防止局部通风机吸入循环风和这段距离内风流停滞,造成瓦斯积聚;
S——安设局部通风机的巷道断面积,㎡
Ii——掘进工作面同时通风的局部通风机台数。
③按掘进工作面同时作业人数和炸药量计算需要风量:
每人供风≮4m3/min:
Q掘>4N(m3/min)
每千克炸药供风≮25m3/min:
Q掘>25A(m3/min)
式中 N——掘进工作面最多人数;
A——1次爆破炸药最大用量,kg。
④按风速进行验算:
岩巷掘进最低风量Q岩掘>9S掘(m3/min)
煤巷掘进最低风量Q煤掘>15S掘(m3/min)
岩煤巷道最高风量Q掘>240S掘(m3/min)
式中S掘——掘进工作面的断面积,㎡。
(4)井下硐室需要风量。井下硐室需要风量应按矿井各个独立通风硐室实际需要风量的总和来计算:
②井下充电室,应按其回风流中氢气浓度小于0.5%计算风量。
③机电硐室需要风量应根据不同硐室内设备的降温要求进行配风。
④选取硐室风量,须保证机电硐室温度不超过30℃,其他硐室温度不超过26℃。
(5)其他井巷实际需要风量。其他井巷实际需要风量应按矿井各个其他巷道用风量的总和计算:
式中Q其1、Q其2、Q其3、…、Q其n——各其他井巷风量,m3/min。
①按瓦斯涌出量计算:
Q其i=100qCH4×K其通(m3/min)
式中 Q其i——第i个其他井巷实际用风量,m3/min;
qCH4——第i个其他井巷最大瓦斯绝对涌出量,m3/min;
K其通——瓦斯涌出不均衡系数,取1.2~1.3;
100——其他井巷中风流瓦斯浓度不超过1%所换算的常数。
②按其风速验算:
Q其他i>9S其i(m3/min)
式中 S其i——第i个其他井巷断面,㎡
(6)矿井通风能力计算。按照矿井总进风量与矿井各用风地点的需风量(有效风量)计算出采、掘工作面个m1、m2(按合理采掘比计算),取当年度每个采掘工作面的产量,计算矿井通风能力。
式中 p——矿井通风能力,万t/a;
P采i——第i个采煤工作面正常生产条件的年产量,万t/a;
P掘j——第j个掘进工作面正常掘进条件下的年进尽换算成煤的产量,万t/a;
m1——采煤工作面的数量,个;
m2——掘进工作面的数量,个;
m1,m2应符合合理采掘比。根据我国当前采掘水平,合理的采掘比通常在1:1.5~1:3.5之间,一般为1:2.5。
具体方法:由矿井总进风量(有效风量)减去硐室需风量,备用工作面需风量和其他巷道用风量后,求出矿井能够供给采煤和掘进的有效风量风量Q采掘:
根据计算出的Q采掘;合理选取比例,利用下式可求出采煤工作面的个数m1和掘进工作面的个数m2:
Q采掘=m1Q采+m2Q掘
若选取m1:m2=1:2.5
即m2=2.5m1
则m1=Q采掘/(Q采+2.5Q掘)
式中Q采、Q掘——为采面和掘面的平均需风量。
然后按采、掘工作面的产量,计算矿井通风能力:
p=m1·p采i+m2·p掘j
式中符号同前。
4.关于矿井通风能力验证
⑴矿井通风动力的验证。按照矿井主要通风机的实际特性曲线对通风能力进行验证,主要通风机实际运行工况点应处于安全、稳定、可靠、合理的范围内。
⑵可进行通风网络解算通验证矿井通风能力的企业,在进行通风能力核定中,可按下限选取有关系数。通风网络解算时,要对矿井所有巷道进行阻力测定,利用矿井通风阻力测定的结果对矿井通风网络进行解算,验证通风阻力与主要通风机性是否匹配,能否满足安全生产实际需要。
⑶用风地点有效风量验证。采用矿井内采区有效风量验证用风地点的供风能力,核查矿井内各用风地点的有效风量是否满足风量需要,井巷中风流速度、温度应符合《规程》规定。
⑷稀释瓦斯能力验证。利用瓦斯等级鉴定结果以及矿井瓦斯安全监测仪器仪表检测的结果,验证矿井通风稀释排放瓦斯的能力,各地点瓦斯浓度应符合《规程》的有关规定。
5.关于矿井通风能力核定结果计算
按照以上方法所计算的通风能力为矿井初步通风能力,凡不符合《规程》有关埃塞俄比亚的,以及有下列情况的,应从矿井通风能力中扣减相应部分的通风能力,扣减后的通风能力最终矿井核定通风能力。
⑴高瓦斯矿井、突出矿井没有专用回风巷的采区,没有形成完全风压通风系统、没有独立完整通风系统的采区的通风能力;采掘工作面通风系统不完善、不偷的,没有形成全风压通风系统的回采工作面和没有独立完整通风系统的掘进工作面的通风能力,应从矿井通风能力中扣减。
⑵存在不符合有关规定的串联通风、扩散通风、采空区通风的用风地点的通风能力,应从矿井通风能力中扣减。