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[摘要]平煤股份五矿己四采区原初步设计为两条专用回风下山，断面均为16.5m2，经验算前期一条专用回风下山既能满足矿井通风需求，后期两条专用回风下山通风能力富余较大，经优化前期只施工一条专用回风下山，采区提前投产见效益，后期缩小专用回风下山断面，节省建设成本，达到工期短，投资省、早投产早见效益的目的。
[关键词] 通风系统 回风量 需风量
中图分类号：TD722文献标识码：A 文章编号：
1己四采区基本情况
五矿己四采区设计生產能力为1.0Mt/a，主采煤层为己15、己16-17煤层。采区走向平均长度2500m，倾斜平均长度2300m，可采储量为22.83Mt。主采己15煤层、己16-17煤层，己15煤层瓦斯含量1.74～3.94m3/t，己16-17瓦斯含量10.485m3/t。主要矿建工程有新建进风井、回风井，采区布置四条下山：东翼回风下山，西翼回风下山，轨道下山，采区皮带运输下山等工程。其中：东翼回风下山长度为1432m，断面16.5m2，已施工完工。西翼回风下山长度为1217m，断面16.5m2，目前已施工454m，剩余763m，现停工。首采面己15-24050工作面计划于2014年12月份试生产。
采区通风系统为中央并列式，有两个进风井进风，一个回风立井回风，通风方式为机械抽出式。
2采区风量计算
2.1需风量计算
根据现行《煤矿安全规程》第一百零三条规定，采区需要的风量应按下列要求分别计算，并选取其中的最大值。
2.1.1按井下同时工作的最多人数计算
Q=4×NK（m3/min）
式中：Q—采区总供风量，m3/min；4—每人每分钟最小供风标准，4m3/min；N—采区同时工作的最多人数，200人；K—采区通风系数，取1.2。代入得：Q=4×NK =960m3/min=16m3/s
2.1.2按采煤、掘进、硐室等处实际需要风量总和计算
Q =（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q其他）×K，m3/s
式中：K—漏风系数，K=1.2。
（1）采煤工作面
①按瓦斯涌出量计算
Q采=100×q采×K c
式中：Q采—采煤工作面需要风量，m3/min；
q采—采煤工作面绝对瓦斯涌出量，依据采煤工作面瓦斯涌出量预测瓦斯涌出量为35.60m3/min，抽采后剩余瓦斯涌出量为12.46m3/min（6.58 m3/t）； Kc—备用风量系数，综采工作面取1.2～1.6。 代入得：Q采=100×12.46×1.4=1744.5m3/min≈29.1m3/s
②按采煤工作面温度计算
Q采=60×Vc×Sc×Ki
式中：Vc-采煤工作面风速，取1.8；Sc-采煤工作面平均断面积，10m2；Ki-工作面长度系数，取1.2。
代入式得：Q=60×1.8×10×1.2=1296m3/min=21.6m3/s
③按工作人员数量计算
Q采=4×nc 式中：
4—每人每分钟供给的最低风量，m3/min；nc—采煤工作面同时工作的最多人数，30人。代入得：Q采=4×nc=4×30=120m3/min，即2.0m3/s
④按风速进行验算
综合以上几方面因素，参照生产采区实际，采煤工作面用风量取1800m3/min =30m3/s。回采工作面要求最小允许风速为0.25 m/s，最大允许风速为4 m/s，即：0.25×S最小≤Q采≤4×S最大
式中：Q采—采煤工作面需要風量，m3/min；SC—回采工作面有效断面积，10m2；代入式得：0.25×10=2.5≤Q采≤40=4×10；风量满足风速要求。
（2）掘进工作面所需风量Q掘
①按瓦斯涌出量计算：Q掘≥100×q掘×kd
式中：Q掘—掘进工作面实际需要的风量，m3/min；q掘—掘进工作面的瓦斯绝对涌出量，依据掘进工作面瓦斯涌出量预测抽采后剩余瓦斯涌出量为3.83m3/min；Kd—掘进工作面瓦斯涌出不均衡的风量系数，取1.8。代入得：Q掘=100×3.83×1.8=689m3/min=11.5m3/s
②按人数计算掘进工作面实际需要的风量：Q掘=4×N/60 式中：N—掘进工作面同时工作的最多人数，取19人。
代入得：Q掘=4×N/60=4×19/60=1.27m3/s
③按炸药量计算掘进工作面实际需要的风量：Q掘=24A 式中：A—爆破炸药最大用量，取5Kg。
Q掘=24A =24×5=120m3/min=2m3/s；
④按局部通风机实际吸风量计算需要风量
岩巷掘进：Q掘=Q扇.Ii+60×0.15S （m3/min）
煤巷掘进：Q掘=Q扇.Ii+60×0.25S （m3/min） 式中：
Q扇一局部通风机实际吸风量，m3/min。
Ii一掘进工作面同时通风的局部通风机台数，1台。
岩巷掘进：Q掘=Q扇.Ii+60×0.15S=522.5 （m3/min）=8.7m3/s；
煤巷掘进：Q掘=Q扇.Ii+60×0.25S=670.8（m3/min）=11.18m3/s；
⑤按风速进行验算
综合以上几方面因素，参照生产采区实际，煤巷掘进工作面取15m3/s，岩巷掘进工作面取10m3/s。掘进工作面要求最小允许风速为0.25m/s，最大允许风速为4m/s，即：0.25×S掘≤Q掘≤4×S掘 代入得：0.25×12.9=3.23≤Q掘≤51.6=4×12.9
风量满足风速要求。
（3）独立通风硐室所需风量Q硐
根据井巷及硐室布置，各主要机电硐室、爆炸材料库等均独立通风。各硐室风量详见配风量表1、表2。
（4）其它需风量：其它巷道需风量按3～5%计算。
（5）总风量：采区前期风量为102m3/s，采区后期风量为162m3/s，如表1、表2所示。
表1：采區前期风量计算
序号 项目 数量 每处供风量
（m3/s） 小计
（m3/s）
1 采煤工作面 1 30 30
2 煤巷掘进工作面 2 15 30
3 岩巷掘进工作面 1 10 10
4 爆破材料库 1 2 2
5 采区变电所 3 1.5 4.5
6 皮带机头硐室 2 1.5 3
7 修理间及充电室 1 2 2
8 其它 3.5
9 合计 85
10 考虑矿井通风系数 1.2
11 总计 102
表2：采区后期风量计算
序号 项目 数量 每处供风量
（m3/s） 小计
（m3/s）
1 采煤工作面 2 30 60
2 煤巷掘进工作面 4 15 60
3 岩巷掘进工作面
4 爆破材料库 1 2 2
5 采区变电所 3 1.5 4.5
6 皮带机头硐室 2 1.5 3
7 修理间及充电室 1 2 2
8 其它 3.5
9 合计 135
10 考虑矿井通风系数 1.2
11 总计 162
2.2回风量计算
1.东翼回风下山回风量计算
Qhf =16.5m2×8m/s= 132m3/s；风速取允许风速8m/s
2.东翼回风下山回风量计算：Qhf =16.5m2×8m/s= 132m3/s
3.总回风量计算：总回风量132m3/s + 132m3/s = 264m3/s
3通风系统优化
根据采区风量计算，采区前期需风量102m3/s，后期需风量162m3/s；两条专用回风下山回风量264m3/s。经验算采区通风能力富余较多，为节省建设项目投资及缩短施工工期，我矿对通风系统进行了优化。
3.1采区前期系统优化
己四采区前期只有一个己15工作面、两个己15掘进工作面、一个开拓头、七个硐室。前期需风量102m3/s（表1）。东翼回风下山回风量132m3/s；132m3/s>102m3/s。
回风量大于需风量，东翼回风下山能够满足采区前期需风量要求。根据采区前期需风量及接替安排，我矿决定西翼回风下山未施工段共763米暂缓施工，在首采面投产后再施工。节省建设工期10个月，以达到早投产早见效益目的。
3.2采区后期系统优化
己四采区后期布置一个己15工作面、一个己17工作面、两个己15掘進工作面、两个己17掘进工作面、七个硐室。后期需风量为162 m3/s。
东翼回风下山回风量计算：Qhf =16.5m2×8m/s= 132m3/s
西翼回风下山回风量计算：Qhf =16.5m2×8m/s= 132m3/s
总回风量计算：132m3/s + 132m3/s n= 264m3/s
总回风量-总需风量=264m3/s-162 m3/s=102 m3/s；风量富余102m3/s。
因后期回风量富余较多，我矿在保证安全用风，充分考虑巷道变形的前提下，对西翼回风未施工段763米设计断面进行了优化，断面从16.5m2优化为12.5 m2，以节省投资及缩短工期。
3.3西翼回风下山断面优化后回风量计算
西翼回风下山回风量计算：Qhf =12.5m2×8m/s= 100m3/s
总回风量合计：Qhf =132 m3/s +102 m3/s=234 m3/s>162 m3/s
总回风量>总需风量。西翼回风下山断面优化后，东西翼回风下山总回风量大于总需风量并留有余量，能够满足己四采区后期需风量要求。
3.4西翼回风下山设计优化节约投资计算
西翼回风下山未施工段763米，断面从16.5m2优化为12.5 m2，节省工程量3025m3 ，每米造价降低4000元，763×4000元=354万元。设计优化后节约投资354万元。
4结束语
经过对采区通风系统优化前期只施工一条专用回风下山，缩短投产工期10个月，后期缩小专用回风下山断面，节省投资354万元，经济效益、社会效益显著。
作者简介：梅世付（1968—），男，河南平顶山人，工程师，1990毕业于中国矿业大学，现从事技术管理工作。
[关键词] 通风系统 回风量 需风量
中图分类号：TD722文献标识码：A 文章编号：
1己四采区基本情况
五矿己四采区设计生產能力为1.0Mt/a，主采煤层为己15、己16-17煤层。采区走向平均长度2500m，倾斜平均长度2300m，可采储量为22.83Mt。主采己15煤层、己16-17煤层，己15煤层瓦斯含量1.74～3.94m3/t，己16-17瓦斯含量10.485m3/t。主要矿建工程有新建进风井、回风井，采区布置四条下山：东翼回风下山，西翼回风下山，轨道下山，采区皮带运输下山等工程。其中：东翼回风下山长度为1432m，断面16.5m2，已施工完工。西翼回风下山长度为1217m，断面16.5m2，目前已施工454m，剩余763m，现停工。首采面己15-24050工作面计划于2014年12月份试生产。
采区通风系统为中央并列式，有两个进风井进风，一个回风立井回风，通风方式为机械抽出式。
2采区风量计算
2.1需风量计算
根据现行《煤矿安全规程》第一百零三条规定，采区需要的风量应按下列要求分别计算，并选取其中的最大值。
2.1.1按井下同时工作的最多人数计算
Q=4×NK（m3/min）
式中：Q—采区总供风量，m3/min；4—每人每分钟最小供风标准，4m3/min；N—采区同时工作的最多人数，200人；K—采区通风系数，取1.2。代入得：Q=4×NK =960m3/min=16m3/s
2.1.2按采煤、掘进、硐室等处实际需要风量总和计算
Q =（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q其他）×K，m3/s
式中：K—漏风系数，K=1.2。
（1）采煤工作面
①按瓦斯涌出量计算
Q采=100×q采×K c
式中：Q采—采煤工作面需要风量，m3/min；
q采—采煤工作面绝对瓦斯涌出量，依据采煤工作面瓦斯涌出量预测瓦斯涌出量为35.60m3/min，抽采后剩余瓦斯涌出量为12.46m3/min（6.58 m3/t）； Kc—备用风量系数，综采工作面取1.2～1.6。 代入得：Q采=100×12.46×1.4=1744.5m3/min≈29.1m3/s
②按采煤工作面温度计算
Q采=60×Vc×Sc×Ki
式中：Vc-采煤工作面风速，取1.8；Sc-采煤工作面平均断面积，10m2；Ki-工作面长度系数，取1.2。
代入式得：Q=60×1.8×10×1.2=1296m3/min=21.6m3/s
③按工作人员数量计算
Q采=4×nc 式中：
4—每人每分钟供给的最低风量，m3/min；nc—采煤工作面同时工作的最多人数，30人。代入得：Q采=4×nc=4×30=120m3/min，即2.0m3/s
④按风速进行验算
综合以上几方面因素，参照生产采区实际，采煤工作面用风量取1800m3/min =30m3/s。回采工作面要求最小允许风速为0.25 m/s，最大允许风速为4 m/s，即：0.25×S最小≤Q采≤4×S最大
式中：Q采—采煤工作面需要風量，m3/min；SC—回采工作面有效断面积，10m2；代入式得：0.25×10=2.5≤Q采≤40=4×10；风量满足风速要求。
（2）掘进工作面所需风量Q掘
①按瓦斯涌出量计算：Q掘≥100×q掘×kd
式中：Q掘—掘进工作面实际需要的风量，m3/min；q掘—掘进工作面的瓦斯绝对涌出量，依据掘进工作面瓦斯涌出量预测抽采后剩余瓦斯涌出量为3.83m3/min；Kd—掘进工作面瓦斯涌出不均衡的风量系数，取1.8。代入得：Q掘=100×3.83×1.8=689m3/min=11.5m3/s
②按人数计算掘进工作面实际需要的风量：Q掘=4×N/60 式中：N—掘进工作面同时工作的最多人数，取19人。
代入得：Q掘=4×N/60=4×19/60=1.27m3/s
③按炸药量计算掘进工作面实际需要的风量：Q掘=24A 式中：A—爆破炸药最大用量，取5Kg。
Q掘=24A =24×5=120m3/min=2m3/s；
④按局部通风机实际吸风量计算需要风量
岩巷掘进：Q掘=Q扇.Ii+60×0.15S （m3/min）
煤巷掘进：Q掘=Q扇.Ii+60×0.25S （m3/min） 式中：
Q扇一局部通风机实际吸风量，m3/min。
Ii一掘进工作面同时通风的局部通风机台数，1台。
岩巷掘进：Q掘=Q扇.Ii+60×0.15S=522.5 （m3/min）=8.7m3/s；
煤巷掘进：Q掘=Q扇.Ii+60×0.25S=670.8（m3/min）=11.18m3/s；
⑤按风速进行验算
综合以上几方面因素，参照生产采区实际，煤巷掘进工作面取15m3/s，岩巷掘进工作面取10m3/s。掘进工作面要求最小允许风速为0.25m/s，最大允许风速为4m/s，即：0.25×S掘≤Q掘≤4×S掘 代入得：0.25×12.9=3.23≤Q掘≤51.6=4×12.9
风量满足风速要求。
（3）独立通风硐室所需风量Q硐
根据井巷及硐室布置，各主要机电硐室、爆炸材料库等均独立通风。各硐室风量详见配风量表1、表2。
（4）其它需风量：其它巷道需风量按3～5%计算。
（5）总风量：采区前期风量为102m3/s，采区后期风量为162m3/s，如表1、表2所示。
表1：采區前期风量计算
序号 项目 数量 每处供风量
（m3/s） 小计
（m3/s）
1 采煤工作面 1 30 30
2 煤巷掘进工作面 2 15 30
3 岩巷掘进工作面 1 10 10
4 爆破材料库 1 2 2
5 采区变电所 3 1.5 4.5
6 皮带机头硐室 2 1.5 3
7 修理间及充电室 1 2 2
8 其它 3.5
9 合计 85
10 考虑矿井通风系数 1.2
11 总计 102
表2：采区后期风量计算
序号 项目 数量 每处供风量
（m3/s） 小计
（m3/s）
1 采煤工作面 2 30 60
2 煤巷掘进工作面 4 15 60
3 岩巷掘进工作面
4 爆破材料库 1 2 2
5 采区变电所 3 1.5 4.5
6 皮带机头硐室 2 1.5 3
7 修理间及充电室 1 2 2
8 其它 3.5
9 合计 135
10 考虑矿井通风系数 1.2
11 总计 162
2.2回风量计算
1.东翼回风下山回风量计算
Qhf =16.5m2×8m/s= 132m3/s；风速取允许风速8m/s
2.东翼回风下山回风量计算：Qhf =16.5m2×8m/s= 132m3/s
3.总回风量计算：总回风量132m3/s + 132m3/s = 264m3/s
3通风系统优化
根据采区风量计算，采区前期需风量102m3/s，后期需风量162m3/s；两条专用回风下山回风量264m3/s。经验算采区通风能力富余较多，为节省建设项目投资及缩短施工工期，我矿对通风系统进行了优化。
3.1采区前期系统优化
己四采区前期只有一个己15工作面、两个己15掘进工作面、一个开拓头、七个硐室。前期需风量102m3/s（表1）。东翼回风下山回风量132m3/s；132m3/s>102m3/s。
回风量大于需风量，东翼回风下山能够满足采区前期需风量要求。根据采区前期需风量及接替安排，我矿决定西翼回风下山未施工段共763米暂缓施工，在首采面投产后再施工。节省建设工期10个月，以达到早投产早见效益目的。
3.2采区后期系统优化
己四采区后期布置一个己15工作面、一个己17工作面、两个己15掘進工作面、两个己17掘进工作面、七个硐室。后期需风量为162 m3/s。
东翼回风下山回风量计算：Qhf =16.5m2×8m/s= 132m3/s
西翼回风下山回风量计算：Qhf =16.5m2×8m/s= 132m3/s
总回风量计算：132m3/s + 132m3/s n= 264m3/s
总回风量-总需风量=264m3/s-162 m3/s=102 m3/s；风量富余102m3/s。
因后期回风量富余较多，我矿在保证安全用风，充分考虑巷道变形的前提下，对西翼回风未施工段763米设计断面进行了优化，断面从16.5m2优化为12.5 m2，以节省投资及缩短工期。
3.3西翼回风下山断面优化后回风量计算
西翼回风下山回风量计算：Qhf =12.5m2×8m/s= 100m3/s
总回风量合计：Qhf =132 m3/s +102 m3/s=234 m3/s>162 m3/s
总回风量>总需风量。西翼回风下山断面优化后，东西翼回风下山总回风量大于总需风量并留有余量，能够满足己四采区后期需风量要求。
3.4西翼回风下山设计优化节约投资计算
西翼回风下山未施工段763米，断面从16.5m2优化为12.5 m2，节省工程量3025m3 ，每米造价降低4000元，763×4000元=354万元。设计优化后节约投资354万元。
4结束语
经过对采区通风系统优化前期只施工一条专用回风下山，缩短投产工期10个月，后期缩小专用回风下山断面，节省投资354万元，经济效益、社会效益显著。
作者简介：梅世付（1968—），男，河南平顶山人，工程师，1990毕业于中国矿业大学，现从事技术管理工作。