礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造

辛 兵

礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造

辛 兵

對(duì)大同煤礦集團(tuán)大同地煤公司馬口煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)改造進(jìn)行了介紹。

礦井通風(fēng)；通風(fēng)系統(tǒng)；通風(fēng)系統(tǒng)改造

1 礦井概況

馬口煤礦木代井位于大同市左云縣店灣鎮(zhèn)木代村，井田面積11.177 km2，批采侏羅紀(jì)3#、7#、10#、11-1#、11-2#、12#、13-2#共7層煤。礦井開(kāi)拓方式為斜井、分水平盤(pán)區(qū)式開(kāi)采。一水平3＃、7#層已于1999年開(kāi)采完畢，二水平11-1#層于2007年10月底開(kāi)采完畢，并進(jìn)行了永久封閉。現(xiàn)開(kāi)采三水平13＃層煤，有一個(gè)402生產(chǎn)盤(pán)區(qū)及131皮帶大巷、133材料大巷、135回風(fēng)大巷3條開(kāi)拓大巷。礦井歷年來(lái)鑒定為低瓦斯礦井。2006年礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造前瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果為：瓦斯絕對(duì)涌出量5.47 m3/min，相對(duì)涌出量 5.30 m3/t。

2 改造前礦井通風(fēng)系統(tǒng)

改造前礦井采用中央邊界抽出式通風(fēng)，共有3個(gè)井口，即主井、副井、7#層風(fēng)井。其中主、副井進(jìn)風(fēng)，7#層風(fēng)井回風(fēng)。主井傾角-16°，斷面11 m2，斜長(zhǎng)630 m；副井傾角-18°，斷面11 m2，斜長(zhǎng)375 m；風(fēng)井傾角-22°，斷面5.7 m2，斜長(zhǎng)226 m。通風(fēng)系統(tǒng)改造前礦井開(kāi)采二水平11-1#層及三水平13＃層，且全部集中在井田西翼開(kāi)采，并通過(guò)一回風(fēng)暗斜井與東翼7＃層總回風(fēng)巷連通進(jìn)行回風(fēng)（7#層只保留回風(fēng)系統(tǒng)）。7#風(fēng)井安裝2臺(tái)沈陽(yáng)通風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的2K60-4-No18型軸流式主扇，1985年投入使用，1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，電機(jī)功率均為180 kW，轉(zhuǎn)速734 r/min，反風(fēng)方式為風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)。其中1＃主扇于1997年7月經(jīng)沈陽(yáng)廠家技術(shù)改造，風(fēng)葉角度40°，排風(fēng)量為2 800 m3/min左右；2＃主扇未改造，風(fēng)葉角度25°，排風(fēng)量為1 900 m3/min左右。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造前11-1#層共有15、16兩個(gè)生產(chǎn)盤(pán)區(qū)，每個(gè)盤(pán)區(qū)各布置1個(gè)刀柱炮采面，分別為15801回采、16806回采（11－1＃層所有掘進(jìn)工程已全部施工完畢，無(wú)掘進(jìn)工作面）；13＃層則全部布置為掘進(jìn)工程，有402一個(gè)生產(chǎn)盤(pán)區(qū)和131皮帶大巷、133材料大巷、135回風(fēng)大巷3條開(kāi)拓大巷。402盤(pán)區(qū)共布置 5個(gè)掘進(jìn)工作面，分別為 402、402－1、402－2三條盤(pán)區(qū)巷掘進(jìn)面和2201、5201兩條順槽巷掘進(jìn)面。11－1＃層所有開(kāi)拓、盤(pán)區(qū)巷道均為雙巷布置，軌道巷進(jìn)風(fēng)，皮帶巷回風(fēng)，無(wú)專用回風(fēng)巷。由于11-1#層現(xiàn)采盤(pán)區(qū)巷道及開(kāi)拓大巷兩側(cè)均已形成部分采空區(qū)（已回采完畢），故無(wú)法補(bǔ)掘回風(fēng)巷，但新開(kāi)拓的13#煤層均按三巷布置，有專用回風(fēng)巷 (見(jiàn)圖1)。

圖1 改造前礦井通風(fēng)系統(tǒng)示意

3 改造前通風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

①礦井在開(kāi)采11-1#和13#煤層時(shí)一直無(wú)水平獨(dú)立回風(fēng)井，仍沿用東翼一水平7#層風(fēng)井進(jìn)行回風(fēng)，通風(fēng)路線長(zhǎng)，通風(fēng)阻力大（最大通風(fēng)流程達(dá)7 km）。更為嚴(yán)重的是7#風(fēng)井及7#層總回風(fēng)大巷受南部已關(guān)閉的原左云縣店灣村1#井的火區(qū)威脅，2004年12月曾發(fā)生風(fēng)井回風(fēng)流中CO嚴(yán)重超限事故，后雖經(jīng)1個(gè)半月的加固密閉、堵漏治理工作，使CO涌出得到了有效控制，但對(duì)火區(qū)未進(jìn)行徹底治理，一旦發(fā)生火區(qū)氣體爆炸，將嚴(yán)重威脅木代井全礦井的安全。

②礦井生產(chǎn)主要集中在井田西翼。西翼11－1＃層所有開(kāi)拓、盤(pán)區(qū)巷道均為雙巷布置，為軌道巷進(jìn)風(fēng)，皮帶運(yùn)輸巷回風(fēng)，且無(wú)專用回風(fēng)巷，而在皮帶回風(fēng)巷設(shè)置調(diào)風(fēng)設(shè)施難以合理有效地調(diào)控風(fēng)量，致使各工作面配風(fēng)比較困難，礦井通風(fēng)系統(tǒng)不合理。

③由于礦井采掘嚴(yán)重失調(diào)，接替緊張，采掘工作面布署較多，而礦井主通風(fēng)能力嚴(yán)重不足，存在超通風(fēng)能力生產(chǎn)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著木代井的安全生產(chǎn)及正常采掘接替（礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造前，曾被迫將13＃層402整個(gè)盤(pán)區(qū)停產(chǎn)封閉）。

④7＃風(fēng)井2臺(tái)主扇通風(fēng)能力不匹配。由于2臺(tái)主扇通風(fēng)能力不匹配，在日常生產(chǎn)工作中，木代井7＃風(fēng)井基本上一直運(yùn)轉(zhuǎn)排風(fēng)量較大的1＃主扇，而2＃主扇很少運(yùn)轉(zhuǎn)，2臺(tái)主扇不能按期進(jìn)行倒運(yùn)行和檢修。

4 通風(fēng)系統(tǒng)改造方案

由于木代井整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在著諸多不安全隱患，嚴(yán)重影響著礦井的安全生產(chǎn)，因此需盡快改造礦井通風(fēng)系統(tǒng)。

2005年5月7日大同煤礦集團(tuán)公司召開(kāi)了關(guān)于對(duì)馬口煤礦木代井通風(fēng)系統(tǒng)改造的專題會(huì)議，研究決定了礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案：從木代井11－1＃層15盤(pán)區(qū)巷向北掘進(jìn)，與東周窯二號(hào)井對(duì)掘貫通總回風(fēng)大巷，將來(lái)利用東周窯二號(hào)井風(fēng)井 (以下簡(jiǎn)稱東二風(fēng)井)作為木代井的回風(fēng)井，徹底甩掉現(xiàn)使用的7#風(fēng)井。預(yù)計(jì)共需掘進(jìn)半煤巖巷道約950 m，斷面10 m2，并在東二風(fēng)井口重新施工回風(fēng)硐（原回風(fēng)硐斷面?。?，新安裝2臺(tái)FBDCZNo20型對(duì)旋式主扇。

5 通風(fēng)系統(tǒng)改造

2005年6月，馬口煤礦木代井開(kāi)始從11－1＃層15盤(pán)區(qū)軌道巷向北沿11-1＃煤層掘進(jìn)，與此同時(shí)，東周窯二號(hào)井開(kāi)始沿11-1＃煤層向南進(jìn)行掘進(jìn)，兩礦井于2005年12月19日順利實(shí)現(xiàn)對(duì)掘貫通木代井西翼總回風(fēng)大巷。2006年3月至7月期間，先后完成了西翼總回風(fēng)大巷噴漿、施工東二風(fēng)井回風(fēng)硐及安裝2臺(tái)FBDCZNo20型對(duì)旋軸流式主扇等工程；同時(shí)馬口煤礦做好木代井礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整改造的準(zhǔn)備工作后，于7月31日新主扇投入運(yùn)行。東二風(fēng)井新主扇投入運(yùn)行后，根據(jù)當(dāng)時(shí)風(fēng)量需求，將原7＃層風(fēng)井1＃主扇轉(zhuǎn)速由734 r/min調(diào)小為435 r/min（采用變頻調(diào)控），排風(fēng)量降為1 030 m3/min，負(fù)壓由原來(lái)的1 250 Pa降為530 Pa。

東二風(fēng)井新主扇投入運(yùn)行后，當(dāng)時(shí)葉片角度為43°/35°，風(fēng)井回風(fēng)量為3 358 m3/min，主扇排風(fēng)量為3 603 m3/min，負(fù)壓3 100 Pa，超出2 000 Pa的規(guī)定值。此時(shí)東二風(fēng)井主扇通風(fēng)能力仍不能滿足木代井西翼所有采掘工作面的所需風(fēng)量，如靠繼續(xù)調(diào)大東二風(fēng)井主扇葉片角度來(lái)增大風(fēng)量，則主扇通風(fēng)負(fù)壓會(huì)更高，主扇甚至?xí)l(fā)生“喘振”現(xiàn)象，且增風(fēng)效果不明顯。其主要原因是木代井井下部分進(jìn)、回風(fēng)大巷巷道斷面小，特別是11－1＃層大部分巷道斷面小，存在超風(fēng)速現(xiàn)象；其次是13＃層通風(fēng)路線長(zhǎng)，因風(fēng)流由11-1＃層通過(guò)暗斜井進(jìn)入13＃層后再折返回11－1＃層，然后回至東二風(fēng)井，導(dǎo)致礦井通風(fēng)阻力大，新主扇處于高負(fù)壓運(yùn)行狀態(tài)，主扇每月電費(fèi)消耗約9.1萬(wàn)元 (見(jiàn)圖2)。

圖2 改造后礦井通風(fēng)系統(tǒng)示意

為了解決木代井礦井通風(fēng)阻力大、新主扇高負(fù)壓運(yùn)行的問(wèn)題，馬口煤礦又實(shí)施了通風(fēng)降阻工程，一是從13＃層135回風(fēng)大巷至11－1＃層15盤(pán)區(qū)軌道巷之間補(bǔ)掘了一回風(fēng)暗斜井（斜長(zhǎng)59 m，傾角25°），于2006年9月22日貫通，貫通后對(duì)木代井礦井通風(fēng)系統(tǒng)又進(jìn)行了重新調(diào)整。二是從11－1＃層?xùn)|翼向西翼補(bǔ)掘了西翼輔助運(yùn)輸大巷（長(zhǎng)度450 m，為進(jìn)風(fēng)巷），于11月5日實(shí)現(xiàn)貫通。貫通后降低了副井井底車(chē)場(chǎng)至西翼11－1＃層之間的皮帶暗斜井和軌道暗斜井的風(fēng)速，使巷道超風(fēng)速的問(wèn)題得到解決。之后于11月15日停轉(zhuǎn)了東翼7＃層風(fēng)井主扇，并對(duì)7＃層總回風(fēng)大巷及回風(fēng)井筒進(jìn)行了永久隔離封閉（見(jiàn)圖3）。

圖3 降阻后礦井通風(fēng)示意

6 改造后的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果分析

①礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造后，徹底甩掉了原使用的7＃風(fēng)井，避免了小窯火區(qū)威脅，使影響木代井安全生產(chǎn)的這一重大隱患得到排除。

②礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造后，使13＃層通風(fēng)路線大大縮短，礦井通風(fēng)阻力降低，東二風(fēng)井回風(fēng)量增至4 478 m3/min，主扇排風(fēng)量為4 612 m3/min，負(fù)壓降為1 950 Pa，達(dá)到了良好的降阻增風(fēng)效果。由于礦井風(fēng)量增加，使得13＃層402盤(pán)區(qū)啟封恢復(fù)了生產(chǎn)，每月原煤產(chǎn)量可增加約1.6萬(wàn)t。

③礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造后，所有區(qū)域均改為皮帶巷進(jìn)風(fēng)，11－1#層為軌道巷回風(fēng)，13＃層為?；叵锘仫L(fēng)，使礦井通風(fēng)系統(tǒng)趨于合理。

④礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造后，東二風(fēng)井新安裝的2臺(tái)FBDCZNo20型對(duì)旋軸流式主扇，1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，電機(jī)功率均為185×2 kW，轉(zhuǎn)速960 r/min，風(fēng)壓1 950 Pa，排風(fēng)量4 612 m3/min，反風(fēng)方式為風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)，2臺(tái)主扇通風(fēng)能力相同，能夠?qū)崿F(xiàn)按期倒運(yùn)行和檢修；同時(shí)主扇每月電費(fèi)消耗由降阻前的9.1萬(wàn)元降至約6萬(wàn)元，全年可節(jié)省電費(fèi)消耗約37.2萬(wàn)元。

7 結(jié)語(yǔ)

對(duì)木代井礦井通風(fēng)系統(tǒng)的改造不僅有效緩解了木代井通風(fēng)能力緊張的局面，而且改變了木代井礦井通風(fēng)系統(tǒng)不合理的狀況，使長(zhǎng)期影響木代井安全生產(chǎn)和制約礦井采掘接替正常生產(chǎn)的通風(fēng)重大隱患得到了有效解決，提高了礦井抗災(zāi)能力，為今后的安全發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)也產(chǎn)生了巨大的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

Renovation of Mine Ventilation System

Xin Bing

This article introduce the technological reformation of the mine ventilation system in Ma Kou Coal area,Datong Dimei Co.,Datong Coal Mine Group.

mine ventilation;ventilation system;ventilation system reformation

TD724

A

1000-4866（2010）01-0041-03

辛兵，男，1975年2月出生，1995年畢業(yè)于北京煤炭工業(yè)學(xué)校，現(xiàn)任大同煤礦集團(tuán)大同地煤公司馬口煤礦通風(fēng)副總工程師，助理工程師。

2009-10-22

2009－11－05