晉華宮煤礦中央風井改造效果分析

金芝緯

（大同煤礦集團華盛虎峰煤業(yè)有限公司，山西 運城 043300）

1 概述

晉華宮礦是大同煤礦集團有限責任公司下屬的國有大型礦井之一，位于大同市以西12.5 km處,居大同煤田東北端,與舉世聞名的云岡石窟隔河相望，地理位置優(yōu)越，交通便利。

晉華宮礦是一個多井口的大型礦井，礦井井田位于大同煤田東北邊緣,井田面積約為41 km2，由馬武山井、晉華宮大井、南山井組成。馬武山井因資源枯竭原因于1985年10月報廢；晉華宮大井于1957年投產，原設計生產能力為0.9 Mt/a，歷經多次擴建，核定生產能力為3.15Mt/a；南山井利用云岡礦報廢井口進行改造，1971年開工建設，1973年投產，歷經多次改造，核定生產能力為1.2 Mt/a。晉華宮礦歷年瓦斯等級鑒定結果為低瓦斯礦井。

晉華宮礦大井劃分為兩個水平開采，一水平為斜井開拓，二水平為主斜井-副立井混合開拓方式，礦井現主要開采水平為二水平（+870 m水平），2011年，晉華宮礦大井主要開采煤層為7-3#、7-4#、11#、12-3#共四個煤層，共劃分為三個生產采區(qū)和一個接續(xù)采區(qū)，生產采區(qū)分別為大井河南區(qū)域12-3#層301采區(qū)、河北區(qū)域7-3#層307采區(qū)、河北11#層307采區(qū)；接續(xù)采區(qū)為河北7-4#層307采區(qū)。大井現有三個綜采工作面，8個掘進工作面 （其中有兩個機掘工作面）。

晉華宮礦大井通風方式為混合分區(qū)式，通風方法為機械抽出式，目前共有七個進風井，三個回風井；進風井分別為主斜井、副斜井、副立井、行人井、中一區(qū)斜井、北二斜井、北三立井，回風井分別為麻村風井、榆澗風井和中央風井。其中大井河北區(qū)域由麻村風井和榆澗風井擔負供風，大井河南區(qū)域主要由中央風井擔負供風任務，大井河南區(qū)域主要生產盤區(qū)為12-3#層301盤區(qū)，盤區(qū)布置有1個綜采工作面，4個掘進工作面。中央風井裝有2K58II№28型主通風機兩臺，一臺運轉，一臺備用，風井總回風量為7548 m3/min，通風負壓為2303 Pa，主通風機排風量7880 m3/min，已達到最大通風能力。該主通風機自安裝使用至今，因使用年限長，機體銹蝕嚴重、機型技術落后，且效率低、耗能高、噪音大、維護困難，存在較大安全隱患。

考慮到晉華宮礦大井開采向縱深進一步發(fā)展，中央風井主通風機擔負河南區(qū)域12-3#層301盤區(qū)新增采掘隊組、盤區(qū)產量進一步提升，區(qū)域需風量增大的要求，為解決中央風井主通風機擔負大井河南區(qū)域通風路線長，巷道通風阻力大，盤區(qū)深部風量衰減嚴重，部分進風、回風巷道內風速超限、主通風機運行負荷加大的問題，必須對中央風井通風系統進行改造，對中央風井主通風機予以升級改造，保障礦井安全生產。

2 改造方案

通過對晉華宮礦中央風井場地多次進行現場踏勘，針對該場區(qū)舊有主通風機正在運行，場地面積有限，地面現有在建辦公樓及舊有通風機房、壓風機房等建筑存在的問題，對中央風井場地重新進行了整體規(guī)劃；經過對多種方案仔細分析、比選、研究和論證，最終確定了最為經濟實用的合理化方案，即在不影響現有中央風井舊主通風機正常運轉使用、保障礦井安全生產的前提下，在中央風井垂直風井舊風硐一側施工新風硐，安裝新主通風機，完美解決新、舊主通風機更換的關系，最終解決晉華宮礦大井河南區(qū)域生產盤區(qū)用風困難的問題。關鍵技術方案如下：

1）在保證晉華宮礦中央風井現有舊有主通風機持續(xù)運轉，最小限度影響礦井井下現有正常生產的前提下，平面位置垂直中央風井舊風硐施工主風硐（新風硐），主風硐（新風硐）與中央風井原有風硐段對接（原有風硐段為早期形成，巷道斷面較小，長度約為5～6 m），主風硐傾角45°，設計凈斷面16.1 m2，長度27.2 m，采用C30鋼筋混凝土砌碹支護；由于對接原有風硐段斷面較小，因此同時施工輔助風硐以解決風硐風速超限問題，設計輔助風硐傾角1°左右，設計凈斷面12.3 m2，長度18.2 m，采用C30鋼筋混凝土砌碹支護。

本次研究方案，為保證工程施工時不影響礦井正常生產，在輔助風硐與中央風井原有舊風硐接口位置、新掘主風硐與中央風井井筒接口位置分別預留3 m間距，先進行主風硐和輔助風硐的施工，當兩者均施工到位后，按制定的相關安全技術措施將中央風井服務區(qū)域作業(yè)人員全部撤出地面，停止主要通風機運轉，再當班完成中央風井原有主風硐與輔助風硐、新掘主風硐與中央風井井筒的對接。同時砌筑永久密閉墻對中央風井舊風硐進行隔絕封閉。中央風井風硐布置平面見圖1。

同時對晉華宮礦大井河南區(qū)域301盤區(qū)井下通風系統作進一步的優(yōu)化：對部分回風巷道雜物、浮矸進行清理，對部分回風巷補打錨桿、錨索，架工字鋼棚加強支護，對部分回風巷斷面進行刷大改造，刷大巷道長度合計約為460 m，解決了河南區(qū)域回風巷風速超限問題，進一步降低了區(qū)域通風阻力，保證了礦井正常生產銜接接替要求，保障了礦井安全生產。

2）經過比選，中央風井主要通風機新選擇AGF606-2.82-1.58-2型軸流通風機2臺，1臺工作，1臺備用，異步電機型號為Y6302-8型，電機功率1250 kW，電壓6 kV，礦井通風機前、后期靜壓效率達74%～85%，節(jié)能效果好。通風機采用先進、可靠的傳感器及計算機技術實現了主通風機性能及狀態(tài)的在線實時監(jiān)測。能夠滿足晉華宮礦大井河南區(qū)域井下生產風量要求。

3）經過多次現場考察，對已有中央風井工業(yè)場地進行整體規(guī)劃，結合地勢、地形合理布置中央風井新主風硐、輔助風硐、地面風道、新建通風機房、配電室等建（構）筑物，拆除、優(yōu)化、集中整合利用部分小型建筑物，整修場內道路，盡量減少土石方工程量和基礎工程費用；整體設計經濟合理，有利生產、方便生活，便于管理。

3 效果分析

1）中央風井通風系統改造方案在最小限度影響礦井正常生產的前提下，克服現有風井場地平面空間狹小，地下已有舊風硐等通風建構筑設施情況不甚明朗的特點，精心進行設計，合理規(guī)劃，中央風井新施工一條主風硐和一條輔助風硐，并在施工過程中很好地解決了井下新、舊風硐對接，新、舊主通風機安裝，新、舊地面配套系統替換等一系列問題，本次改造于2012年底完成后，中央風井總回風量增加為9648 m3/min，而通風負壓僅為2350 Pa，解決了礦井大井河南區(qū)域風量緊張、局部通風阻力大的問題，為礦井產能的進一步提升提供了有力的保證，保障了礦井的安全生產。

2）新選中央風井通風機能夠在生產過程中掌握主通風運行參數和狀態(tài)，通風機電動機具有電壓、電流、功率、風量、風速、負 壓、效率、振動、電動機定子和軸承溫度監(jiān)測，且溫度超限時報警；監(jiān)測系統可動態(tài)顯示運轉風機的風量、負壓、效率曲線，具有故障自診斷功能。改變了傳統的設備管理方式，提高了主通風機設備的自動化管理水平，有力地保證了主通風機設備的經濟、可靠運行。

3）利用中央風井場地現有地面空間，新建主通風機房、配電室等地面建（構）筑物，結構緊湊，布局合理，在滿足基本生產及工藝要求的同時，節(jié)約了大量資金。

4 結語

晉華宮礦中央風井通風系統改造后，在滿足晉華宮礦大井河南區(qū)域風量使用要求的同時，有效地解決了部分回風巷風速超限問題，進一步降低區(qū)域通風阻力，保證了礦井正常銜接接替和穩(wěn)產增效要求，保障了礦井安全生產。