中小型復(fù)雜礦山通風(fēng)系統(tǒng)改造

郝 凱

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)沁秀公司，山西 晉城 048006）

中小型復(fù)雜礦山通風(fēng)系統(tǒng)改造

郝 凱

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)沁秀公司，山西 晉城 048006）

文章主要針對(duì)中小型復(fù)雜礦山改造通風(fēng)系統(tǒng)的過程，我們通過對(duì)改造后的通風(fēng)系統(tǒng)觀察發(fā)現(xiàn)對(duì)該礦通風(fēng)系統(tǒng)的改造取得了較滿意的效果，采場風(fēng)量的合格率升高，由之前的48.48%上升到74.1%，使得井下的通風(fēng)得到有效改善。

改造通風(fēng)系統(tǒng)；通風(fēng)改善；多級(jí)機(jī)戰(zhàn)

中小型礦山在通風(fēng)系統(tǒng)方面都會(huì)存在的問題，使得礦山的生產(chǎn)力遭到制約。其中晉煤集團(tuán)的中小型礦山就是其中一個(gè)比較典型的案例。

1 小型礦山通風(fēng)系統(tǒng)及存在問題分析

礦山中的通風(fēng)系統(tǒng)正在隨著煤礦開采不斷延伸及工作量的逐漸增加而表現(xiàn)出越來越突出的矛盾，表現(xiàn)如下：①系統(tǒng)在調(diào)節(jié)風(fēng)量的能力方面表現(xiàn)較差。因?yàn)榫哂休^多的水平，而調(diào)控風(fēng)量的手段又比較缺乏，風(fēng)流的狀態(tài)基本上就是自然分配，風(fēng)量在礦井的上部中段處較大，而在礦井的下部中段處具有較小的風(fēng)量，并且風(fēng)量的分配不能做到按需分配。除此之外，主扇對(duì)各個(gè)井的控制能力方面，由于具有較多的井而呈現(xiàn)自然狀態(tài)。而主井與副井之間較大的間距造成了在主井和副井之間出現(xiàn)一個(gè)很大范圍的“微壓區(qū)”，通風(fēng)較困難。而在冬季往往會(huì)有不利的自然風(fēng)壓出現(xiàn)，從而導(dǎo)致副井出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象；②在采場沒有貫穿風(fēng)流形成。采場在對(duì)礦井的上下中段進(jìn)行聯(lián)系時(shí)主要通過填充井和人行井完成，而較小的上下壓以及微弱的風(fēng)流，再加上大多數(shù)的采場在通風(fēng)方面都是靠擴(kuò)散的方式，這就導(dǎo)致了采場通風(fēng)比較困難；③礦井具有較長的風(fēng)路，較大的阻力，缺乏系統(tǒng)風(fēng)量。經(jīng)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，至少缺少42.3%的風(fēng)量。東風(fēng)井和北風(fēng)井都已經(jīng)達(dá)到350m左右，而主井和副井已經(jīng)達(dá)到500m左右。因?yàn)闅v史的原因，北風(fēng)井具有過小的斷面，僅僅為4m2，具有較大的阻力，在-65m的東、北風(fēng)井處以及-125m的北風(fēng)井處的3臺(tái)主扇主扇風(fēng)機(jī)很難直接對(duì)深部產(chǎn)生作用，導(dǎo)致深部風(fēng)量的不足。特別是在自然風(fēng)壓反向的夏季，深部以及主井和副井處通風(fēng)變得更加困難；④井下具有較大的負(fù)壓，漏風(fēng)和循環(huán)風(fēng)的現(xiàn)象極易發(fā)生。多個(gè)中段的開采作業(yè)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，很難對(duì)漏風(fēng)進(jìn)行控制。在老礦山比較常見的就是自上而下進(jìn)行多個(gè)中段的開采，這就使得礦井難以克服通風(fēng)工作的困難；⑤風(fēng)流在井下分布不均勻，具有較低的有效風(fēng)量率。在主扇淺部和中段所通過的風(fēng)量比實(shí)際需要的風(fēng)量大，而距離主扇深部較遠(yuǎn)處以及中段的風(fēng)量則比實(shí)際需要的風(fēng)量小。這就造成礦井具有較大的總排風(fēng)量，而有效排風(fēng)量卻較少。僅具有低于30%的有效風(fēng)量率；⑥因?yàn)榧磳?65m中段關(guān)閉，造成了在對(duì)主扇以及大巷進(jìn)行維護(hù)時(shí)非常困難。根據(jù)上文可以看出，不斷延伸的礦井以及逐年增長的作業(yè)量，使得現(xiàn)在的通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)通風(fēng)要求不能很好的滿足，必須改造通風(fēng)系統(tǒng)。

2 通風(fēng)系統(tǒng)的改造方案

①通風(fēng)系統(tǒng)。用多級(jí)機(jī)戰(zhàn)系統(tǒng)來代替主扇系統(tǒng)。采用Ⅲ級(jí)的系統(tǒng)，其中Ⅰ級(jí)為南風(fēng)井，Ⅱ級(jí)為局部區(qū)域分區(qū)，Ⅲ級(jí)為主回風(fēng)井；②框架。主進(jìn)風(fēng)井選用南風(fēng)井，在主井與副井處減少進(jìn)風(fēng)，對(duì)東風(fēng)井和北風(fēng)井以及明天井回風(fēng)進(jìn)行控制；③網(wǎng)路。網(wǎng)路的形式采用上下間隔式。兩個(gè)中段對(duì)回風(fēng)道的使用共用一條，上中段下行回風(fēng)，下中段進(jìn)行上行回風(fēng)，回風(fēng)采用水平進(jìn)風(fēng)，在不進(jìn)行回風(fēng)的中段東北風(fēng)井端進(jìn)行隔斷。促使壓差在相鄰的中間段產(chǎn)生，促成采場中貫穿風(fēng)流的形成；④風(fēng)機(jī)。將一臺(tái)第Ⅲ級(jí)風(fēng)機(jī)安裝在-185中段的東風(fēng)井和北風(fēng)井處，風(fēng)機(jī)為55kW，型號(hào)為k45-6-15。將一臺(tái)30kW的型號(hào)為k45-6-13的Ⅰ級(jí)風(fēng)機(jī)安裝在-245m的南風(fēng)井；⑤擴(kuò)大北風(fēng)井的斷面，由4m2擴(kuò)大到8m2。

改造后的通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)進(jìn)風(fēng)量的控制在上中部主要是采用風(fēng)門進(jìn)行控制，這就促使新鮮風(fēng)流下行，因?yàn)槟巷L(fēng)井僅僅延伸到-245m的中段，所以在這里建立一個(gè)一級(jí)機(jī)戰(zhàn)，等完成下部中段系統(tǒng)以后，將南風(fēng)井下掘到-365m中段處，再在這對(duì)另一安裝風(fēng)機(jī)進(jìn)行安裝以完成一級(jí)機(jī)戰(zhàn)的完善工作。在一級(jí)和三級(jí)機(jī)戰(zhàn)安裝完成以后，在2、3個(gè)采場進(jìn)行小功率風(fēng)機(jī)的安裝。

3 通風(fēng)效果在改造前后的比較

因?yàn)闀r(shí)間緊迫，設(shè)計(jì)工程還沒有完全完成，比如擴(kuò)大北風(fēng)井的斷面等，盡管是這樣，也取得了比較明顯的階段性成果。①系統(tǒng)的總進(jìn)風(fēng)達(dá)到54. 61 m3/s，比改造之前增高了29.78%，而總回風(fēng)達(dá)到55.68%，比改造前增加了26.48%；其中副井進(jìn)風(fēng)達(dá)到21. 55 m3/s、主井進(jìn)風(fēng)達(dá)到29. 25 m3/s、明天井進(jìn)風(fēng)達(dá)到2. 01m3/s、南風(fēng)井進(jìn)風(fēng)達(dá)到1. 8m3/s；北風(fēng)井出風(fēng)達(dá)到14. 99 m3/s、東風(fēng)井出風(fēng)達(dá)到40. 59m3/s；系統(tǒng)的通風(fēng)能力與改造前的系統(tǒng)相比表現(xiàn)出明顯的增加；②對(duì)現(xiàn)在進(jìn)行作業(yè)的34個(gè)采風(fēng)場風(fēng)量的測(cè)定結(jié)果顯示，采風(fēng)量的合格率達(dá)到74.2%，與改造前相比有明顯的提升；③更換風(fēng)機(jī)以后，明顯增加了其能力；④打破了主、副井之間原來的“微壓區(qū)”，有效改善了區(qū)間的采場通風(fēng)；⑤風(fēng)機(jī)的數(shù)量以及裝機(jī)的容量經(jīng)過改造后都大量減少。在改造之前的風(fēng)機(jī)數(shù)量和裝機(jī)容量分別為46臺(tái)和409.7kW；改造之后則變?yōu)?臺(tái)風(fēng)機(jī)，而功率僅為140kW到203kW之間。除此之外，在改造系統(tǒng)的過程中，通過新技術(shù)的使用，遠(yuǎn)程控制主扇，在生產(chǎn)調(diào)度室設(shè)置控制臺(tái)。這樣調(diào)度員在開停機(jī)時(shí)可以根據(jù)井下的生產(chǎn)情況酌情進(jìn)行，使電耗減少，另外開戶人員減少，在工資方面就可以減少數(shù)萬元的開支。通過對(duì)礦山通風(fēng)系統(tǒng)的改造，將原來混亂的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改善，并且在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益上取得明顯成效，值得其它復(fù)雜中小型礦山的借鑒。

［1］徐則林.中小型復(fù)雜礦山通風(fēng)系統(tǒng)改造［J］.采礦技術(shù)，2006，（3）：396-397.

［2］黃俊歆.礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控算法與三維可視化關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.中南大學(xué)，2012.

［3］胡文軍，胡章地，陳龍，等.中小型磷礦井下安全避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)方案［J］.武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，（10）：6-10.

［4］趙千里，高謙，賈進(jìn)章，等.通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中單向回路及其控制技術(shù)的探討［J］.礦業(yè)研究與開發(fā).2006，26（6）：92-95.

TD724

A

1671-3818（2016）10-0090-01

郝凱（1985-），男，山西襄汾人，研究方向： 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化、瓦斯治理。