礦井每年安排采掘作業計劃時必須核定礦井生產和通風能力,必須按實際供風量核定礦井產量,嚴禁超通風能力生產。
礦井每年安排采掘作業計劃時必須核定礦井生產和通風能力,必須按實際供風量核定礦井產量,嚴禁超通風能力生產。
【解讀】本條是關于礦井生產能力和礦井通風能力核定的規定。
在我國很多煤礦發生重大瓦斯爆炸事故的案例中,很多與通風能力不足造成瓦斯超限、積聚有著直接的關系。如貴州盤江礦務局山腳樹和老屋基煤礦,計算風量和實際風量都不能滿足采面風量要求而導致1990年3月8日和1995年12月31日的瓦斯爆炸事故,分別死亡17人和65人;平頂山十礦的礦井風量較需要風量少3640m3/min,采區缺少風量1213.5m3/min,致使各采面風量不足,加上風門隨意打開且不關,風流短路,導致了1996年5月21日死亡84人的特大事故。據1990~1999年全國重大瓦斯爆炸事故中,由于風量不足導致瓦斯積聚,發生爆炸事故次數占總數41.67%,死亡人數占總數的43.52%。
造成礦井風量不足的原因主要是有些礦井進入深部開采后,煤層瓦斯含量和在開采過程中的瓦斯涌出量加大,也有一些礦井推廣應用了綜采、綜放開采方法,產量大幅度提高,瓦斯涌出量也隨之增大。而這些礦井的通風系統和通風能力并沒有及時同步進行調整或改造,生產過程中峋不足,導致瓦斯隱患乃至重大事故的發生。為此,《規程》規定礦井每年必須核定生產能力和通風能力,按實際供風量核定礦井產量,即“以風定產”,嚴禁超通風能力生產。
1.關于煤礦生產能力核定的有關規定
為依法加強煤礦生產能力管理,規范煤礦生產行為和加強煤礦生產能力核定管理,保障核定煤礦生產能力的規范化、科學化,國家發改委頒發了《煤礦生產能力管理辦法》、《煤礦生產能力核定資質管理辦法》和《煤礦生產能力核定標準》。對煤礦生產能力核定做出了具體規定,主要內容如下:
(1)國家對從事煤礦生產能力核定的單位實行資質管理。國務院煤炭行業管理部門負責全國煤礦生產能力核定單位資質管理的指導,直接負責在國家工商行政管理總局辦理企業法人登記和在國家事業單位登記管理局企事業單位法人登記的單位生產能力核定資質的管理;省級人民政府煤炭行業管理部門負責本行政區域權限內的企事業單位生產能力核定資質的管理。
(2)從事煤礦生產能力核定的單位,必須具備:獨立的企業法人或事業單位法人資格、有固定的辦公場所、有一定的技術力量(在采煤、礦建、機電、通風、地質、測量、運輸、洗選、露天專業技術人員中,每個專業不少于2人,且每個專業至少有1人為高級工程師以上技術職稱)等條件,并取得國務院或省級人民政府煤炭行業管理部門頒發的核定資質證書,未取得核定能力資質證書的單位,不得從事煤礦生產能力核定工作。
(3)煤礦生產能力核定應按照以下三個階段進行;
①由具備資質的煤礦企業或委托具備資質的中介機構(具備生產能力核定資質的單位)現場核定;
②主管部門(單位)審查;
③煤炭生產許可證頒發管理機關審查確認。
(5)煤礦生產能力是摜在一定時期內(通常為一年)煤礦各生產系統(環節)所具備的綜合生產能力。煤礦生產能力在建設和生產的不同階段,分為設計生產能力和核定生產能力。
(6)煤礦核定生產能力,必須具備以下條件:
①依法取得采礦許可證、安全生產許可證、煤炭生產許可證、礦長資格證和營業執照;
②有健全的生產、技術、安全管理機構及必備的專業技術人員;
④各生產系統及安全監測監控系統運轉正常。
(7)核定煤礦生產能力主要是逐項核定生產系統和環節的能力,取其中最低能力為煤礦綜合生產能力。同時,核查采區回采率、煤炭儲量和服務年限。
井工礦主要核定:主井提升系統、副井提升系統、通風系統、井下運輸系統、排水系統、供電系統、地面生產系統和采場能力。礦井壓風和通訊系統、地面運輸能力等作為參考依據。
露天太重點核定:穿爆、運輸、排土等環節能力。除塵、防排水、供電、地面生產系統的能力作為參考依據。
(8)核定煤礦生產能力,以年為計量單位,年工作日按330d計算。
(9)煤礦核定生產能力的檔次劃分標準如表2-2-4所示,凡生產能力不在標準檔次的,按就近下靠的原則確定能力。
(10)煤炭生產許可證頒發管理機關自收到經主管部門(單位)審查的煤礦企業申請
報告和有關資料后,30日之內正式文件批準核定生產能力。
煤礦應將煤炭生產許可證登記的生產能力細化為季均、月均生產能力,建立月、季檢查和年度考核制度,嚴禁超登記能力組織生產。
(11)煤礦通風系統能力必須按實際供風量核定,井下各用風地點所需風量要符合規范要求。經省級煤炭行業管理部門批準的礦井年度通風能力,可作為核定生產能力的依據。
(12)為確保煤礦核定生產能力控制在通風能力允許的范圍內,通風能力必須大于最終確定的綜合生產能力10%以上。
(13)核定煤礦生產能力所用參數,必須采集已公布或上報的生產技術指標、現場實測和全法檢測機構的測試數據,經統計、分析、整理、修正,并進行現場驗證而確定。
2.關于礦井通風能力核定的必備條件及主要內容
1)核定通風能力的必備條件
(1)必須有完整獨立的通風、防塵、防滅火及安全監測系統,通風網絡合理,控制風流的設施可靠;
(2)必須采用機械通風,運轉風機和備用風機必須具備同等能力,礦井通風機經具備資質的監測機構測試合格。
(3)安全監測儀器、儀表齊全、可靠;
(4)局部通風機的安裝和使用符合規定;
(5)采掘工作面的串聯風符合規定;
(6)礦井瓦斯管理必須符合有關規程規定。
2)通風系統能力核定的主要內容
(1)核查采煤工作面、掘進工作面及井下獨立用風地點的基本狀況;
(2)核查礦井通風機的運轉狀況;
(3)礦井有兩個以上的通風系統時,應按照每一個通風系統分別進行通風能力核定,礦井的通風系統能力為每一個通風系統能力之和,礦井必須按照每一通風系統能力合理組織生產。
3.關于礦井通風能力核定的計算方法
根據國家發改委[2006]819號文規定,礦井通風能力核定有兩種計算方法,即總體核算法和由里處外核算法,依據礦井具體條件選用其中一種算未能。
1)方法一
總體核算法(適用于產量在30萬t/a以下的礦井)。
(1)公式一(適應于低瓦斯礦井):
式中 A——礦井生產能力,萬t/a;
Q——礦井總進風量,m3/min,礦井實際進風量必須滿足礦井的總需要風量,按核定時礦井總進風量計算;
q——平均日產噸煤需要的風量,m3/min·t,用下式計算:
式中 Q1——礦井上年度實際需要風量(m3/min),礦井實際需要風量為礦井采煤工作面,掘進工作面、硐室和其他用風巷道需要風量之和;
A1——礦井上年度平均日產煤量,t。
參數選取和計算時,首先應對上年度礦井供風量的安全、合理、經濟性運行認真分析與評價,對上年度生產安排的合理性進行必要的分析與評價,對串聯一瓦斯超限等因素掩蓋的噸煤供風量不足,要加以修正,并考慮近三年礦井生產情況和通風系統的變化,限其合理值。
K——礦井通風能力系統,取1.30~1.50,取值范圍不得低于此取值范圍,并結合當地煤炭企業實際情況恰當選取確保瓦斯不超限的系數。當礦井等積孔小于1㎡時,k取1.50;礦井等積孔大于1㎡而小于2㎡時,k取1.40;礦井等積孔大于2㎡時,k取1.30。
(2)公式二(適用于高瓦斯礦井、突出礦井、有沖擊地壓礦井):
式中 Q進——礦井總進風量,m3/min;
0.0926——總進回風巷按瓦斯濃度不超過0.75%核算為單位分鐘的常數;
q相——礦井平均相對瓦斯涌出量,m3/t;在通風能力核定時,當礦井有瓦斯抽放時,q相取值不小于10,小于10時按10計算。
扣減瓦斯抽放量應符合下列要求:
①與正常生產的采掘工作面風排瓦斯量無關的確抽放量不得扣減(如封閉已開采結束的采區進行瓦斯抽放作為瓦斯利用補充源等)
②未計入礦井瓦斯等級鑒定計算范圍的瓦斯抽放量不得扣除;
③扣除部分的瓦斯抽放量取當年平均值;
④如本年已完成礦井瓦斯等級鑒定的,取本年礦井瓦斯等級鑒定結果;本年度未完成礦井瓦斯等級鑒定的,取上年度礦井瓦斯等級鑒定結果。
∑k——綜合系數
∑k取值見表2-2-5。
表2-2-5∑k取值表
2)方法二
由里向外核算法(適用于產量在30萬t/a以上的礦井)。
(1)生產礦井需要風量。生產礦井需要風量按各采煤、掘進工作面,硐室及其他巷道等用風地點分別進行計算,包括按規定配備的備用工作面需要風量。現有通風系統必須保證各用風地點穩定可靠供風花雪月。
(2)采煤工作面的需要風量,每個采煤工作面實際需要風量,應按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害氣體產生量以及工作面氣溫、風速和人數等規定分別進行計算,然后取其中最大值。
①低瓦斯礦井的采煤工作面按氣象條件事瓦斯涌出量(用瓦斯涌出量計算,采用高瓦斯計算公式)確定需要風量,其計算公式為:
②高瓦斯礦井按照瓦斯(或二氧化碳)涌出量計算:
根據《規程》規定,按采煤工作面回風流中瓦斯(或二氧化碳)的濃度不超過1%的要求計算:
式中 Q采——采煤工作實際需要風量,m3/min;
q采——采煤工作面回風巷風流中瓦斯(或二氧化碳)的平均絕對涌出量,m3/min;
KCH4——采面瓦斯涌出不均衡通風系數(正常生產條件下,連續觀測1個月,日最大絕對瓦斯涌出量與月平均日瓦斯絕對涌進出量的比值)。
③工作面布置有專用排瓦斯巷的采煤工作面風量計算:
式中 QCH4尾——采煤工作面尾巷的風排瓦斯量,m3/min;
S采——采煤工作面的平均斷面積,㎡。
④按工作面溫度選擇適宜的風速進行計算(見表2-2-4);
Q采=60×v采×S采
式中 v采——采煤工作面風速,m/s;
S采——采煤工作面的平均斷面積,㎡。
⑤按采煤工作面同時作業人數和炸藥量計算需要風量:
每人供風≮4m3/min;
Q采>4N(m3/min)
每千克炸藥供風≮25m3/min:
Q采>25A(m3/min)
式中 N——采煤工作面最多人數;
A——1次爆破炸藥最大用量,㎏。
⑥按風速進行驗算:
15S
式中 S——工作面平均斷面積,㎡。
即最低風速0.25m/s,最高風速4m/s。
⑦備用工作面亦應滿足按瓦斯、二氧化碳、氣溫等規定計算的風量,且最少不得低于采煤工作面實際需要風量的50%。
Q備≥1/2Q采
(3)掘進工作面的需要風量。每個掘進工作面實際需要風量,應按瓦斯(或二氧化碳)涌出量,爆破后有害氣體產生量,工作面溫度、風速、人數以及局部通風機的實際吸風量等規定分別進行計算,然后取其中最大值。
①按照瓦斯(或二氧化碳)涌出量計算需要風量:
Q掘=100×q掘×K掘通
式中 Q掘——單個掘進工作面需要風量,m3/min
q掘——掘進工作面回風流中瓦斯(或二氧化碳)的平均絕對涌出量,m3/min;
K掘通——瓦斯涌出不均衡通風系數(正常生產條件下,連續觀測1個月,日最大絕對瓦斯涌出量與月平均日瓦斯絕對涌出量的比值)。
按二氧化碳的涌出量計算需要風量時,可參照瓦斯涌出量計算方法進行。
②按局部通風機的實際吸風量計算需要風量:
巖巷掘進:Q掘=(Q扇+9S)×Ii
煤巷掘進:Q掘=(Q扇+15S)×Ii
式中 Q扇——局部通風機實際吸風量,m3/min,安設局部通風機的巷道中的風量,除了滿足局部通風機的吸風量而外,還應保證局部通風機吸入口至掘進工作面回風流之間的風速巖巷不小于0.15m/s、煤巷和半煤巷不小于0.25m/s,以防止局部通風機吸入循環風和這段距離內風流停滯,造成瓦斯積聚;
S——安設局部通風機的巷道斷面積,㎡
Ii——掘進工作面同時通風的局部通風機臺數。
③按掘進工作面同時作業人數和炸藥量計算需要風量:
每人供風≮4m3/min:
Q掘>4N(m3/min)
每千克炸藥供風≮25m3/min:
Q掘>25A(m3/min)
式中 N——掘進工作面最多人數;
A——1次爆破炸藥最大用量,kg。
④按風速進行驗算:
巖巷掘進最低風量Q巖掘>9S掘(m3/min)
煤巷掘進最低風量Q煤掘>15S掘(m3/min)
巖煤巷道最高風量Q掘>240S掘(m3/min)
式中S掘——掘進工作面的斷面積,㎡。
(4)井下硐室需要風量。井下硐室需要風量應按礦井各個獨立通風硐室實際需要風量的總和來計算:
②井下充電室,應按其回風流中氫氣濃度小于0.5%計算風量。
③機電硐室需要風量應根據不同硐室內設備的降溫要求進行配風。
④選取硐室風量,須保證機電硐室溫度不超過30℃,其他硐室溫度不超過26℃。
(5)其他井巷實際需要風量。其他井巷實際需要風量應按礦井各個其他巷道用風量的總和計算:
式中Q其1、Q其2、Q其3、…、Q其n——各其他井巷風量,m3/min。
①按瓦斯涌出量計算:
Q其i=100qCH4×K其通(m3/min)
式中 Q其i——第i個其他井巷實際用風量,m3/min;
qCH4——第i個其他井巷最大瓦斯絕對涌出量,m3/min;
K其通——瓦斯涌出不均衡系數,取1.2~1.3;
100——其他井巷中風流瓦斯濃度不超過1%所換算的常數。
②按其風速驗算:
Q其他i>9S其i(m3/min)
式中 S其i——第i個其他井巷斷面,㎡
(6)礦井通風能力計算。按照礦井總進風量與礦井各用風地點的需風量(有效風量)計算出采、掘工作面個m1、m2(按合理采掘比計算),取當年度每個采掘工作面的產量,計算礦井通風能力。
式中 p——礦井通風能力,萬t/a;
P采i——第i個采煤工作面正常生產條件的年產量,萬t/a;
P掘j——第j個掘進工作面正常掘進條件下的年進盡換算成煤的產量,萬t/a;
m1——采煤工作面的數量,個;
m2——掘進工作面的數量,個;
m1,m2應符合合理采掘比。根據我國當前采掘水平,合理的采掘比通常在1:1.5~1:3.5之間,一般為1:2.5。
具體方法:由礦井總進風量(有效風量)減去硐室需風量,備用工作面需風量和其他巷道用風量后,求出礦井能夠供給采煤和掘進的有效風量風量Q采掘:
根據計算出的Q采掘;合理選取比例,利用下式可求出采煤工作面的個數m1和掘進工作面的個數m2:
Q采掘=m1Q采+m2Q掘
若選取m1:m2=1:2.5
即m2=2.5m1
則m1=Q采掘/(Q采+2.5Q掘)
式中Q采、Q掘——為采面和掘面的平均需風量。
然后按采、掘工作面的產量,計算礦井通風能力:
p=m1·p采i+m2·p掘j
式中符號同前。
4.關于礦井通風能力驗證
⑴礦井通風動力的驗證。按照礦井主要通風機的實際特性曲線對通風能力進行驗證,主要通風機實際運行工況點應處于安全、穩定、可靠、合理的范圍內。
⑵可進行通風網絡解算通驗證礦井通風能力的企業,在進行通風能力核定中,可按下限選取有關系數。通風網絡解算時,要對礦井所有巷道進行阻力測定,利用礦井通風阻力測定的結果對礦井通風網絡進行解算,驗證通風阻力與主要通風機性是否匹配,能否滿足安全生產實際需要。
⑶用風地點有效風量驗證。采用礦井內采區有效風量驗證用風地點的供風能力,核查礦井內各用風地點的有效風量是否滿足風量需要,井巷中風流速度、溫度應符合《規程》規定。
⑷稀釋瓦斯能力驗證。利用瓦斯等級鑒定結果以及礦井瓦斯安全監測儀器儀表檢測的結果,驗證礦井通風稀釋排放瓦斯的能力,各地點瓦斯濃度應符合《規程》的有關規定。
5.關于礦井通風能力核定結果計算
按照以上方法所計算的通風能力為礦井初步通風能力,凡不符合《規程》有關埃塞俄比亞的,以及有下列情況的,應從礦井通風能力中扣減相應部分的通風能力,扣減后的通風能力最終礦井核定通風能力。
⑴高瓦斯礦井、突出礦井沒有專用回風巷的采區,沒有形成完全風壓通風系統、沒有獨立完整通風系統的采區的通風能力;采掘工作面通風系統不完善、不偷的,沒有形成全風壓通風系統的回采工作面和沒有獨立完整通風系統的掘進工作面的通風能力,應從礦井通風能力中扣減。
⑵存在不符合有關規定的串聯通風、擴散通風、采空區通風的用風地點的通風能力,應從礦井通風能力中扣減。