通風(fēng)系統(tǒng)改造方案可行性分析

南富春，劉安定

(山西昔陽(yáng)運(yùn)裕煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉中 045300)

1 礦井概況

山西昔陽(yáng)運(yùn)裕煤業(yè)有限責(zé)任公司(運(yùn)裕煤礦)開(kāi)采15#煤層，井田面積9.562 km2，礦井生產(chǎn)能力1.5 Mt/a，屬高瓦斯礦井，煤塵無(wú)爆炸危險(xiǎn)性，煤層自燃等級(jí)為Ⅲ級(jí)，屬不易自燃煤層，地質(zhì)構(gòu)造屬簡(jiǎn)單類型為東高西低的單斜構(gòu)造，水文地質(zhì)條件為中等類型，礦井分東、西兩個(gè)采區(qū)，采煤方法為綜采低位放頂煤采煤法，采用全部垮落法后退式管理頂板。

2 通風(fēng)現(xiàn)狀

2.1 通風(fēng)方式、方法

依據(jù)井田開(kāi)拓部署，工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)布置主斜井、副斜井、運(yùn)人斜井3 個(gè)進(jìn)風(fēng)井筒;風(fēng)井廣場(chǎng)布置1 個(gè)回風(fēng)立井。利用主斜井、副斜井、運(yùn)人斜井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井為專用回風(fēng)井，4 個(gè)井筒均作為礦井安全出口。礦井通風(fēng)方式為中央分列式，通風(fēng)方法為機(jī)械負(fù)壓抽出式?；夭晒ぷ髅娌捎靡贿M(jìn)兩回通風(fēng)方式，掘進(jìn)工作面采用壓入式通風(fēng)。

2.2 主扇運(yùn)行情況

目前，回風(fēng)立井安裝2 臺(tái)AGF606 -2.82 -1.58 -2型軸流風(fēng)機(jī)，礦井總進(jìn)風(fēng)量13 796 m3/min，總回風(fēng)量13 984 m3/min，通風(fēng)阻力2 550 Pa.

2.3 通風(fēng)系統(tǒng)

按1.5 倍的通風(fēng)富余系數(shù)在井巷通風(fēng)斷面的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有井巷進(jìn)風(fēng)能力進(jìn)行計(jì)算，礦井需風(fēng)量為17 100 m3/min.

2.3.1 井筒通風(fēng)系統(tǒng)

3 個(gè)進(jìn)風(fēng)井總進(jìn)風(fēng)能力為10 620 m3/min，回風(fēng)立井的回風(fēng)能力為12 370 m3/ min，現(xiàn)有進(jìn)風(fēng)井不能滿足通風(fēng)的要求;回風(fēng)立井在采取封閉梯子間的措施后，風(fēng)速可達(dá)到15 m/s，回風(fēng)井的最大回風(fēng)能力為23 193 m3/min，可滿足通風(fēng)要求。

2.3.2 大巷通風(fēng)系統(tǒng)

南進(jìn)風(fēng)大巷最大進(jìn)風(fēng)能力為12 811 m3/min ＜17 100 m3/min，西區(qū)進(jìn)風(fēng)大巷最大進(jìn)風(fēng)能力為13 312 m3/min ＜17 100 m3/min，均不滿足進(jìn)風(fēng)能力要求。回風(fēng)大巷的回風(fēng)能力為17 280 m3/min ＞17 100 m3/min，回風(fēng)大巷能力滿足要求。

通風(fēng)系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖1.

3 通風(fēng)系統(tǒng)改造方案

3.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案

現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)不能滿足礦井生產(chǎn)通風(fēng)需求，存在的問(wèn)題是入風(fēng)能力不足，進(jìn)風(fēng)井井筒和進(jìn)風(fēng)大巷風(fēng)速超限，需增加進(jìn)風(fēng)能力。

圖1 通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

增加風(fēng)井進(jìn)風(fēng)能力，可考慮現(xiàn)進(jìn)風(fēng)井?dāng)U巷，新建井筒，利用原有舊井。若現(xiàn)有風(fēng)井?dāng)U巷，影響礦井正常生產(chǎn)，故提出利用原有舊井改造為進(jìn)風(fēng)井、新建進(jìn)風(fēng)井井筒兩個(gè)方案進(jìn)行比較。

方案一:新建北畝進(jìn)風(fēng)立井。

在井田南部北畝火車站西北方向約200 m 處新建一進(jìn)風(fēng)立井，位于井下西區(qū)南回風(fēng)大巷以南50 m處，該井筒直徑7 m，垂深301 m.

北畝進(jìn)風(fēng)立井留設(shè)2 個(gè)馬頭門，分別在11#煤和15#煤附近。高抽巷進(jìn)風(fēng)石門和沿11#煤頂板布置的高抽運(yùn)輸巷相連，滿足于高抽巷施工、生產(chǎn)期間的用風(fēng)要求;15#煤進(jìn)風(fēng)石門和西區(qū)軌道大巷、西區(qū)膠帶大巷相連，滿足用風(fēng)要求。由于新建進(jìn)風(fēng)立井設(shè)在西區(qū)的中部，主要用風(fēng)地點(diǎn)在西區(qū)，南進(jìn)風(fēng)大巷最大進(jìn)風(fēng)能力為12 811 m3/min，大于該礦原有的3 個(gè)進(jìn)風(fēng)井筒的進(jìn)風(fēng)能力10 620 m3/min，南進(jìn)風(fēng)大巷進(jìn)風(fēng)能力滿足要求。

在滿足高抽巷用風(fēng)量3 780 m3/min、消防材料庫(kù)用風(fēng)量180 m3/min、爆炸材料庫(kù)用風(fēng)量180 m3/min的前提下，西區(qū)進(jìn)風(fēng)大巷的進(jìn)風(fēng)量為12 960 m3/min，西區(qū)進(jìn)風(fēng)大巷最大進(jìn)風(fēng)能力為13 312 m3/min ＞12 960 m3/min，西區(qū)進(jìn)風(fēng)大巷進(jìn)風(fēng)能力滿足要求。

通風(fēng)系統(tǒng)改造方案一示意圖見(jiàn)圖2.

方案二:利用已有封閉立井改造為進(jìn)風(fēng)立井、新掘進(jìn)風(fēng)大巷。

利用在井田中部有已封閉的立井作為專用進(jìn)風(fēng)井，該井筒直徑3.5 m，垂深196 m. 改造后進(jìn)風(fēng)立井可利用已有的石門擴(kuò)巷后與東區(qū)軌道、回風(fēng)大巷連接，也可新掘進(jìn)風(fēng)石門與南軌道、膠帶大巷連接。原石門巷道，年久失修，巷道冒落嚴(yán)重，已基本被封閉。為減少施工難度，保證安全生產(chǎn)，新掘進(jìn)風(fēng)石門與南軌道、南膠帶大巷連接。

圖2 通風(fēng)系統(tǒng)改造方案一示意圖

礦井正常生產(chǎn)時(shí)需風(fēng)量為17 100 m3/min，南進(jìn)風(fēng)大巷最大進(jìn)風(fēng)能力為12 811 m3/min，西區(qū)進(jìn)風(fēng)大巷最大進(jìn)風(fēng)能力為13 312 m3/min，均不滿足進(jìn)風(fēng)能力要求，需增加進(jìn)風(fēng)斷面14 m2左右。為了減少施工對(duì)礦井正常生產(chǎn)系統(tǒng)的影響，確定新掘一條進(jìn)風(fēng)大巷與新掘進(jìn)的進(jìn)風(fēng)石門相連，滿足西區(qū)生產(chǎn)的通風(fēng)要求。

通風(fēng)系統(tǒng)改造方案二示意圖見(jiàn)圖3.

圖3 通風(fēng)系統(tǒng)改造方案二示意圖

3.2 北畝進(jìn)風(fēng)立井與大巷連接方式

15#煤進(jìn)風(fēng)石門與西區(qū)軌道巷、膠帶大巷連接可沿煤層布置，又可沿巖層布置。選用沿巖層布置進(jìn)風(fēng)石門，主要原因:1)進(jìn)風(fēng)石門服務(wù)年限同礦井服務(wù)年限，沿巖層布置可減少巷道維護(hù)量。2)沿煤層布置需穿過(guò)已施工的西區(qū)南回風(fēng)大巷，需施工風(fēng)橋工程，影響西區(qū)正常生產(chǎn)。

4 方案比選

4.1 兩種方案的比較

1)方案一進(jìn)風(fēng)石門為331 m;方案二進(jìn)風(fēng)石門為511 m，另需新掘一條進(jìn)風(fēng)大巷2 967 m.方案一較方案二少3 147 m，少投資3 510 萬(wàn)元。

方案一由于通風(fēng)線路較方案二減少1 634 m，容易時(shí)期通風(fēng)阻力較方案二小1 016 Pa，困難時(shí)期通風(fēng)阻力較方案二小926 Pa.

2)方案一需新建進(jìn)風(fēng)井筒，租地12 900 m2，方案二充分利用現(xiàn)有風(fēng)井井筒，租地8 513 m2，方案一較方案二多租地4 387 m2，按每年3 元/m2租金計(jì)算，多投資17 萬(wàn)元(礦井服務(wù)年限13 年)。

4.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

經(jīng)濟(jì)投入比較見(jiàn)表1.

表1 經(jīng)濟(jì)投入比較表

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)兩種方案的比較可以看出，方案一容易時(shí)期通風(fēng)阻力較方案二小1 016 Pa，困難時(shí)期通風(fēng)阻力較方案二小926 Pa，而且工程投資少3 482 萬(wàn)元，方案一的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果優(yōu)于方案二，因此，選擇方案一，在井田南部北畝火車站西北方向約200 m 處新建北畝進(jìn)風(fēng)立井增加礦井進(jìn)風(fēng)量。

［1］ 朱玉寬.鑫基煤礦井田開(kāi)拓方案的可行性分析［J］.山西煤干院學(xué)報(bào)，2015(1):38 -39.

［2］ 郭俊杰.晉楊煤礦井田開(kāi)拓方案的可行性分析［J］.山西煤干院學(xué)報(bào)，2015(1):40 -42.