仙亭煤礦二水平通風(fēng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)優(yōu)化

林朝傳

一、 礦井概況

永安煤業(yè)公司仙亭煤礦位于閩中戴云山脈大田縣境內(nèi)，主要開(kāi)采上京井田及龍頭坑井田、永豐井田、后洋井田+660m以下煤層。

礦井初步規(guī)劃為四個(gè)生產(chǎn)水平，即+500m、+300m、+100m、-100m水平。第一水平（+500m）設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為30萬(wàn)噸/年，近幾年原煤產(chǎn)量穩(wěn)定在25萬(wàn)噸/年，生產(chǎn)系統(tǒng)比較完善；第二水平設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為30萬(wàn)噸/年，設(shè)計(jì)201采區(qū)、202采區(qū)、205采區(qū)三個(gè)生產(chǎn)采區(qū)，各采區(qū)已在+660m水平連通。二水平于2000年10月開(kāi)始延深，目前201采區(qū)已投入生產(chǎn)，已形成較完整的二水平生產(chǎn)系統(tǒng)。

該礦井屬于低瓦斯礦井，煤塵無(wú)爆炸性，煤層自燃傾向性為三類（不易自燃）。

二、礦井通風(fēng)現(xiàn)狀及通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)施方案的選擇

采用分區(qū)機(jī)械抽出式通風(fēng)，副斜井為主進(jìn)風(fēng)井，主斜井為輔助進(jìn)風(fēng)井。進(jìn)風(fēng)風(fēng)流經(jīng)采區(qū)+500m運(yùn)輸大巷、下部車場(chǎng)、軌道上山進(jìn)入各采區(qū)區(qū)段石門，而后流經(jīng)各工作面和用風(fēng)地點(diǎn)；乏風(fēng)流經(jīng)區(qū)段回風(fēng)石門、人行上山、采區(qū)回風(fēng)巷、采區(qū)主要通風(fēng)機(jī)排至地面?，F(xiàn)有各采區(qū)主要通風(fēng)機(jī)能力均能滿足安全生產(chǎn)的基本要求，但礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在不少問(wèn)題，主要有以下幾方面：

1、由于與毗鄰礦井為上下關(guān)系，礦井未設(shè)計(jì)+650m總回風(fēng)水平，只利用+660m大巷做為礦井的回風(fēng)巷，而毗鄰礦井+660m水平仍在生產(chǎn)，礦際間+660m主要巷道已聯(lián)通。

2、由于歷史原因影響，上京井田上部形成多平峒開(kāi)采；井田內(nèi)各煤層頂板堅(jiān)硬，不易大面積冒落（僅局部垮落），造成自然通風(fēng)的通道多，風(fēng)流穩(wěn)定性差。

3、九十年代前后，靠近地表部分煤炭資源劃歸地方開(kāi)采，由于小煤無(wú)序開(kāi)采，加劇了自然漏風(fēng)通道，風(fēng)流方向及風(fēng)量難以控制。

4、各采區(qū)地面通風(fēng)機(jī)房位置地勢(shì)高，進(jìn)、回風(fēng)井口高差達(dá)150m，受溫差及上述因素影響自然風(fēng)壓波動(dòng)較大。

根據(jù)礦井通風(fēng)現(xiàn)狀、《仙亭煤礦+300m水平延深初步設(shè)計(jì)》及一水平多次通風(fēng)系統(tǒng)改造經(jīng)驗(yàn)，礦井于2003年開(kāi)始著手設(shè)計(jì)二水平通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)施方案，經(jīng)過(guò)有關(guān)專家進(jìn)行方案會(huì)審、論證，確定采用中央并列式全負(fù)壓機(jī)械抽出式通風(fēng)。礦井總進(jìn)風(fēng)風(fēng)井為副斜井，主斜井為輔助進(jìn)風(fēng)井，總回風(fēng)水平為+660m，而后用回風(fēng)斜巷與地面主要通風(fēng)機(jī)相連通，作為礦井總回風(fēng)井。

三、 設(shè)計(jì)方案優(yōu)化原則與依據(jù)

二水平通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化原則是：本著“經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、安全可靠”的原則，在保證在安全的前提下，資金投入少、通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。依據(jù)：《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《煤礦安全規(guī)程》、有關(guān)專家會(huì)審意見(jiàn)、論證報(bào)告等。

四、 二水平通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

1、合理確定總回風(fēng)巷位置。根據(jù)礦井實(shí)際，礦井總回風(fēng)井布置有如下三個(gè)方案：

方案A：從主平峒往里450m處往正南方向新掘長(zhǎng)250m的專用回風(fēng)道作為礦井總回風(fēng)井，其井口標(biāo)高為+669m。

方案B: 從主平峒往里275m處往正南方向新掘長(zhǎng)230m的專用回風(fēng)道與礦基建倉(cāng)庫(kù)相通，作為礦井總回風(fēng)井，其井口標(biāo)高為+675m。

方案C: 從主平峒六采區(qū)口往里30m處往北方向新掘長(zhǎng)20m的平巷和一條長(zhǎng)70m與主平峒平行的斜巷與地表相通，作為礦井總回風(fēng)井，其井口標(biāo)高為+700m。

經(jīng)過(guò)安全管理和技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上比較，綜合考慮通風(fēng)系統(tǒng)完善性、主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行日常維護(hù)和管理、總回風(fēng)井的維護(hù)等各方面因素，礦井總回風(fēng)井位置選擇方案Ⅱ。該方案安全管理極為方便，不受小煤入侵影響，系統(tǒng)可靠；機(jī)房建設(shè)、風(fēng)機(jī)安裝較為簡(jiǎn)單，日常檢修、維護(hù)方便，且總回風(fēng)巷長(zhǎng)度較短，通風(fēng)阻力小，通風(fēng)費(fèi)用、初期投資較其他方案低。

2、 優(yōu)化巷道布置，解決好過(guò)渡時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)安全管理。根據(jù)礦井生產(chǎn)實(shí)際，考慮到過(guò)渡時(shí)期上、下水平同時(shí)生產(chǎn)時(shí)的通風(fēng)需要，為避免上下水平通風(fēng)系統(tǒng)的相互干擾，在+460區(qū)段布置專用集中回風(fēng)石門（從205采區(qū)+460北石門掘一石門與201采區(qū)+460北石門相連通），兩個(gè)采區(qū)的回風(fēng)并入到一采區(qū)總回風(fēng)巷，而后污風(fēng)進(jìn)入礦井總回風(fēng)巷。上部一、五采區(qū)在回收復(fù)采時(shí)可充分利用原有的通風(fēng)系統(tǒng)， 201、205采區(qū)生產(chǎn)時(shí)利用二水平通風(fēng)系統(tǒng)，上、下水平通風(fēng)系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置必要的通風(fēng)構(gòu)筑物隔開(kāi)，避免了上、下水平通風(fēng)系統(tǒng)的相互干擾。

3、 優(yōu)化通風(fēng)線路。在布置二水平通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，將采區(qū)回風(fēng)巷下降至各采區(qū)+420區(qū)段，對(duì)+460區(qū)段的部分通風(fēng)眼及時(shí)進(jìn)行封閉，減少通風(fēng)設(shè)施的設(shè)置，縮短了礦井通風(fēng)線路，避免了角聯(lián)通風(fēng)，降低了礦井通風(fēng)阻力，使礦井通風(fēng)系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單。經(jīng)優(yōu)化后的通風(fēng)系統(tǒng)，減少各類通風(fēng)設(shè)施設(shè)置6道，縮短通風(fēng)線路650m，阻力降低320Pa，使礦井通風(fēng)更加容易。

4、主要通風(fēng)機(jī)選擇。根據(jù)仙亭煤礦長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，二水平通風(fēng)系統(tǒng)必須綜合考慮三水平延深通風(fēng)需要，要有一定的富裕量。經(jīng)過(guò)礦井風(fēng)量和阻力等計(jì)算，選擇G4-73-11№22D、BD№20、2K60№18（均能滿足要求）三種主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)行比較。

BD№20、2K60№18兩種型號(hào)的軸流式通風(fēng)機(jī)具有調(diào)節(jié)方便、可反轉(zhuǎn)反風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)，但由于軸流式風(fēng)機(jī)存在不穩(wěn)定工作區(qū)，不適于礦井風(fēng)阻較大，且風(fēng)阻值不太穩(wěn)定的礦井。而且軸流式風(fēng)機(jī)的效率比離心式風(fēng)機(jī)低，工作噪音也比離心式通風(fēng)機(jī)大。

經(jīng)綜合考慮，設(shè)計(jì)選擇主要通風(fēng)機(jī)為G4-73-11№22D離心式通風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速n=580rpm，該風(fēng)機(jī)具備較大的備用能力，可滿足三水平延深通風(fēng)能力。由于礦井三水平延深時(shí)，礦井三水平總回風(fēng)巷設(shè)在+500m水平，進(jìn)風(fēng)路線雖加長(zhǎng)，而回風(fēng)路線相對(duì)減短，三水平與二水平對(duì)比風(fēng)阻相差不大，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，三水平的風(fēng)量與二水平差不多。因此，G4-73-11№22D離心式通風(fēng)機(jī)的能力能夠符合要求。

5、 合理解決好后期接續(xù)采區(qū)的通風(fēng)。礦井后期接續(xù)采區(qū)為203、206、208采區(qū)，根據(jù)礦井實(shí)際，203采區(qū)為+300m進(jìn)風(fēng)至區(qū)段石門、用風(fēng)地點(diǎn)、回風(fēng)巷、龍頭坑+500m回風(fēng)大巷并入202采區(qū)回風(fēng)系統(tǒng)。206采區(qū)、208采區(qū)為+300m進(jìn)風(fēng)至區(qū)段石門、用風(fēng)地點(diǎn)、回風(fēng)巷、五采區(qū)+500m回風(fēng)大巷、五采區(qū)回風(fēng)上山、+660m后洋石門、+660m主平峒、礦井總回風(fēng)巷。207采區(qū)為+300m進(jìn)風(fēng)至區(qū)段石門、用風(fēng)地點(diǎn)、回風(fēng)巷、永豐+500m回風(fēng)大巷、一采區(qū)回風(fēng)上山并入201采區(qū)回風(fēng)系統(tǒng)。

五、二水平通風(fēng)系統(tǒng)方案評(píng)價(jià)

二水平通風(fēng)系統(tǒng)，克服了原有分區(qū)式通風(fēng)時(shí)通風(fēng)設(shè)施設(shè)備多，日常管理復(fù)雜，回風(fēng)巷漏風(fēng)較大、礦井有效風(fēng)量率底的問(wèn)題，便于通風(fēng)集中管理。同時(shí)將礦井總回風(fēng)巷由原來(lái)的+775m回風(fēng)斜巷變?yōu)楝F(xiàn)在的+660m主平峒，日常管理、維護(hù)更加方便，風(fēng)量調(diào)節(jié)更容易。

從礦井長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，綜合考慮長(zhǎng)期通風(fēng)效果和+100m水平延深初期通風(fēng)需要，在+300m水平生產(chǎn)到+380m區(qū)段以下、礦井主要運(yùn)輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到+300m水平的同時(shí)，可適時(shí)將礦井總回風(fēng)水平降低至+500m水平，以縮短通風(fēng)線路，降低礦井通風(fēng)阻力，提高礦井有效風(fēng)量率。

六、通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)施安全管理措施

1、由于二水平各采區(qū)投入生產(chǎn)時(shí)間不平衡，必須制定過(guò)渡時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)管理措施，確保礦井通風(fēng)安全；同時(shí)做好二水平隔離煤柱的保護(hù)工作，封密直接貫通上水平采空區(qū)的巷道。

2、主要通風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行前，必須按照《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，對(duì)安裝調(diào)試好的主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)行性能測(cè)定，以便使主要通風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)行；同時(shí)對(duì)二水平進(jìn)行全面的通風(fēng)阻力測(cè)定，調(diào)整和優(yōu)化礦井生產(chǎn)布局，降低通風(fēng)能耗。

3、方案實(shí)施后，必須按《煤礦安全規(guī)程》要求進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行校驗(yàn)和反風(fēng)演習(xí)，以檢驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行和符合抗災(zāi)要求；二水平正常生產(chǎn)后，應(yīng)合理調(diào)整產(chǎn)量布局，控制201采區(qū)、205采區(qū)、202采區(qū)的產(chǎn)量，做到各采區(qū)通風(fēng)能力與產(chǎn)量的合理搭配。