布爾臺煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改進

李庭斌

(神東煤炭集團布爾臺煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209)

0 引言

礦井通風(fēng)系統(tǒng)作為礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，其基本任務(wù)主要有：將足夠的新鮮空氣送到井下，供給井下人員呼吸所需要的氧氣；沖淡有害氣體和礦塵后的空氣排出地面，保證井下空氣質(zhì)量并使礦塵濃度限制在安全范圍內(nèi)；新鮮空氣送到井下后，能夠調(diào)節(jié)井下巷道和工作場所的氣候條件，滿足井下規(guī)定的風(fēng)速、溫度和濕度的要求，創(chuàng)造良好的作業(yè)環(huán)境。由此可見礦井通風(fēng)的重要性，通風(fēng)不正常就不能生產(chǎn)。所有礦井的通風(fēng)系統(tǒng)都越簡單越好，越安全越好，越可靠越好，越經(jīng)濟越好。即通風(fēng)系統(tǒng)簡單，便于通風(fēng)管理；通風(fēng)經(jīng)濟合理，可以節(jié)約通風(fēng)費用；而通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠狀況直接決定著整個礦井的安全或危險程度，是煤礦安全工作的重中之重[1]?，F(xiàn)代化大型礦井隨著逐步開采，礦井開采深度不斷增加，多水平逐步延伸，礦井通風(fēng)路線也在逐步延長，通風(fēng)阻力也在逐步增加，通風(fēng)難度也越來越困難。因此，要保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)的“系統(tǒng)簡單、安全可靠、經(jīng)濟合理”就必須采取措施，確保通風(fēng)系統(tǒng)正常運行，完成對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造，為礦井安全生產(chǎn)提供安全可靠的通風(fēng)系統(tǒng)。

1 礦井及通風(fēng)系統(tǒng)概括

1.1 礦井概況

布爾臺煤礦井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市伊金霍洛旗的東南，屬布爾臺鄉(xiāng)管轄。井田邊界為一不規(guī)則的多邊形，東西長3.9～22.1 km，南北寬2.2～16.9 km，井田面積192.632 km2。保有地質(zhì)儲量31.2億t，剩余可采儲量18.5億t。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力2 000萬t/a。設(shè)計服務(wù)年限71年，可采煤層10層，主采煤層3層(2-2煤、4-2煤、5-2煤)。礦井現(xiàn)在布置5個盤區(qū)，分別為4-2煤一盤區(qū)、二盤區(qū)，2煤一盤區(qū)、二盤區(qū)及三盤區(qū)。

礦井絕對瓦斯涌出量31.63 m3/min，相對瓦斯涌出量1.0 m3/t，為低瓦斯礦井?，F(xiàn)先開采的2-2、4-2煤層吸氧量均超過0.7 cm3/g且有火焰出現(xiàn)，均屬于I類易自燃，煤塵具有爆炸性。礦井無煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出現(xiàn)象，無地壓現(xiàn)象，屬地溫正常區(qū)，無地熱危害。

1.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)概況

礦井采用機械抽出式通風(fēng)。共布置5個風(fēng)井，其中3個進風(fēng)井：主斜井、副平硐、松定霍洛進風(fēng)立井；2個回風(fēng)井：松定霍洛回風(fēng)立井、工業(yè)廣場回風(fēng)斜井。兩回風(fēng)井各安裝2臺抽出式對旋軸流通風(fēng)機，1臺運行、1臺備用。松定霍洛主扇型號為FBCDZ-10-№.34抽出式對旋軸流風(fēng)機，電機型號(調(diào)頻電機)YBF630M-10，電壓等級660 V，電機功率2×560 kW，電流780 A，風(fēng)量9 600～18 000 m3/min，轉(zhuǎn)速580 r/min?，F(xiàn)主扇運行頻率為42 Hz，葉片運行角度為-3°，總回風(fēng)量為16 866 m3/min，負壓為1 200 Pa。工業(yè)廣場主扇型號為FBCDZ-8-№.26抽出式對旋軸流風(fēng)機，電機型號YBF-560-8，電壓等級10 000 V，電機功率2×280 kW，電流29.6 A，風(fēng)量5 400～10 800 m3/min，轉(zhuǎn)速740 r/min?，F(xiàn)主扇葉片運行角度為-3°，總回風(fēng)量為8 286 m3/min，負壓為2 300 Pa。

礦井布置有7個掘進工作面，采用局部通風(fēng)機壓入式通風(fēng)；礦井布置有3個綜采(放)工作面，采用“三進兩回”偏“Y”型通風(fēng)，即回風(fēng)順槽進風(fēng)經(jīng)過工作面和運輸順槽一段巷道與運輸順槽另外一段進風(fēng)混合后經(jīng)過運輸順槽與下一個面的回風(fēng)順槽的聯(lián)絡(luò)巷進入下一個面的回風(fēng)順槽，同時與下一個面回風(fēng)順槽的進風(fēng)混合后回入邊界巷(下一個面切眼)通過備采面的運輸順槽和相鄰的回風(fēng)順槽回入回風(fēng)大巷的通風(fēng)方式。

2 現(xiàn)有礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題

2.1 礦井通風(fēng)線路長，通風(fēng)阻力大

布爾臺煤礦現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)是工業(yè)廣場回風(fēng)斜井主要負責4-2煤層一盤區(qū)全部通風(fēng)任務(wù)和4-2煤二盤區(qū)部分通風(fēng)任務(wù)。孫定霍洛回風(fēng)立井負責2-2煤一盤區(qū)、二盤區(qū)及三盤區(qū)全部通風(fēng)任務(wù)及4-2煤二盤區(qū)部分通風(fēng)任務(wù)?，F(xiàn)有的通風(fēng)系統(tǒng)導(dǎo)致礦井通風(fēng)路線長，通風(fēng)的阻力大，由于本礦煤層為易自燃煤層，過高的通風(fēng)阻力加大了發(fā)生內(nèi)因火災(zāi)的可能性，使礦井存在著安全隱患。

2.2 礦井通風(fēng)風(fēng)量分配不合理

布爾臺煤礦綜采工作面原有通風(fēng)方式為“U”型通風(fēng)，由于處理回風(fēng)隅角瓦斯的緣故，更改為偏“Y”形通風(fēng)，及采用“三進一回”，通過邊界回風(fēng)巷，利用下一個面的備用巷道回入總回的通風(fēng)方式。隨著采掘布置的變化，和通風(fēng)系統(tǒng)的增多，開采42106綜放工作面時候，若仍然用工業(yè)廣場負責其回風(fēng)，工業(yè)廣場風(fēng)量將極其緊張，存在風(fēng)量不足的情況。

2.3 礦井抗災(zāi)能力不足

現(xiàn)有的通風(fēng)系統(tǒng)，2個回風(fēng)井通風(fēng)任務(wù)交叉，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，發(fā)生災(zāi)變時，災(zāi)害波及范圍廣，抗災(zāi)能力不足，不利于礦井開采。

2.4 礦井局部地點溫度過高

由于通風(fēng)路線長，導(dǎo)致部分掘進工作面和綜采工作面移變列車處溫度過高，解決困難。

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化實施方案

礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整是一個復(fù)雜、微觀的調(diào)整過程，在進行改造的過程中，不但要注意科學(xué)地設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)，還要重視礦井的安全需求、礦井的綜合安全系數(shù)等一系列問題，因此在進行礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造之前，一定要充分考慮礦井的各方面因素，謹慎、細心地設(shè)計改造方案，按計劃縝密進行[2]。因為每個礦井的現(xiàn)場實際情況各不相同，特別是隨著采掘布局和地質(zhì)情況的不同也在進行相應(yīng)的變化，因此，礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造必須根據(jù)現(xiàn)有的條件，制定優(yōu)化、改進方案。

3.1 方案的提出

結(jié)合布爾臺煤礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)有狀況和存在的問題經(jīng)研究制定出了2個通風(fēng)改造方案。

方案一：保持礦井現(xiàn)有大的通風(fēng)系統(tǒng)不變，僅調(diào)整42106綜放工作面的通風(fēng)系統(tǒng)，即42106綜放工作面回風(fēng)一部分通過邊界巷進入孫定霍洛回風(fēng)立井，另外一部分通過下一個面的備用巷道仍然由工業(yè)廣場回風(fēng)斜井負責。

方案二：調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)，42106綜放工作面通風(fēng)由工業(yè)廣場回風(fēng)負責，礦井通風(fēng)系統(tǒng)采用分盤區(qū)通風(fēng)，由工業(yè)廣場回風(fēng)斜井負責4-2煤一盤區(qū)和2-2煤一盤區(qū)的通風(fēng)任務(wù)；由孫定霍洛回風(fēng)立井負責4-2煤二盤區(qū)、2-2煤二盤區(qū)及2-2煤三盤區(qū)的通風(fēng)任務(wù)。

3.2 方案的確定

對比方案一、二可以看出有以下優(yōu)缺點。

方案一優(yōu)點：①通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整工作量小，需要施工2處、拆除2處通風(fēng)設(shè)施；②現(xiàn)有主要通風(fēng)機風(fēng)量能夠滿足要求，不需要調(diào)整。

方案一缺點：①2套回風(fēng)系統(tǒng)有一處直接聯(lián)通，造成通風(fēng)系統(tǒng)不獨立、不可靠，抗災(zāi)能力較差；②2套回風(fēng)系統(tǒng)直接聯(lián)通，可能造成主扇對拉；③通風(fēng)路線仍然長，不會降低通風(fēng)阻力，也無法解決井下局部地點溫度過高的問題。

方案二優(yōu)點：①2套回風(fēng)系統(tǒng)能夠繼續(xù)保持相互獨立，實現(xiàn)分區(qū)通風(fēng)，可靠性高；②實現(xiàn)分區(qū)域通風(fēng)后通風(fēng)路線明顯變短，通風(fēng)阻力也將明顯降低，對井下局部地點降溫也有益處。

方案二缺點：①通風(fēng)設(shè)施施工和通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整的工作量相對較大，需要施工4處、拆除3處通風(fēng)設(shè)施；②隨著后期掘進工作面與邊界巷貫通后，孫定霍洛回風(fēng)立井主要通風(fēng)機風(fēng)量需要調(diào)整，增大投資。

方案確定：方案一雖然調(diào)整比較簡單，工作量小，但僅僅能解決局部地點風(fēng)量分配不合理的問題，對于通風(fēng)路線長、通風(fēng)阻力大的問題不能有效解決；方案二雖然工程量大，調(diào)整系統(tǒng)比較復(fù)雜，但能解決現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題。綜上分析，從安全及解決問題的角度最終確定通風(fēng)系統(tǒng)改造方案為方案二。

3.3 方案的實施

系統(tǒng)調(diào)整前的準備工作：①啟封2-2煤總回22101回順與4-2煤暗回風(fēng)斜井之間密閉(總共三道密閉先提前拆除兩道、剩余一道待調(diào)節(jié)時現(xiàn)場拆除)；②在2-2煤2盤區(qū)總回22202回順與2-2煤回風(fēng)立井間靠22202回順側(cè)砌一道磚閉厚1 m的調(diào)節(jié)窗(2 m×4 m)；在調(diào)節(jié)之前將調(diào)節(jié)板全部準備好，將系統(tǒng)調(diào)整完畢后封堵調(diào)節(jié)窗，再在靠回風(fēng)立井側(cè)砌筑一道1 m密閉；③提前在42107回順砌筑一道3 m×4 m的調(diào)節(jié)密閉；④在4-2煤二盤區(qū)主回之間最后一個聯(lián)巷內(nèi)砌筑一道4.2 m×3 m的風(fēng)門并安設(shè)3 m×0.5 m的調(diào)節(jié)密閉；⑤調(diào)風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整時拆除4-2煤2盤區(qū)總回調(diào)節(jié)風(fēng)窗；⑥22203回順靠3聯(lián)巷砌筑一道調(diào)節(jié)密閉，將22203回順靠總回側(cè)調(diào)節(jié)密閉拆除。

通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)整：經(jīng)過周密計劃，在通過風(fēng)量核算及危險源辨識的情況下，編制了通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方案及安全技術(shù)措施。按照措施實施了通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整。該調(diào)整在礦領(lǐng)導(dǎo)統(tǒng)一指揮下，各小組分工協(xié)作的情況下順利完成，且達到了方案設(shè)計的風(fēng)量要求。

3.4 效果檢驗

負壓：通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后，2個主要通風(fēng)井負責的通風(fēng)路線都縮短了將近5 000 m，2個主要通風(fēng)機的負壓都降低了100 Pa左右。

風(fēng)量：通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后42106綜放工作面的回風(fēng)由松定霍洛回風(fēng)立井負責，工業(yè)廣場回風(fēng)斜井的風(fēng)量滿足需要。

通風(fēng)任務(wù)：通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后，2個回風(fēng)井通風(fēng)任務(wù)明確，不存在交叉現(xiàn)象，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)也相對簡單，發(fā)生災(zāi)變時，災(zāi)害波及范圍小，抗災(zāi)能力強，為煤礦安全生產(chǎn)提供了保證。

環(huán)境改善：通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后，由于通風(fēng)路縮短，采掘面都距離進風(fēng)井筒比較近，利于散熱，所以局部地點溫度過高的情況也得到了改善，為采掘工人創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境。

4 結(jié)語

通風(fēng)系統(tǒng)對于煤礦的開采工作負有重要的使命，是礦井安全生產(chǎn)的基本保障，所以對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的改造必須在理論指導(dǎo)下結(jié)合礦井的實際條件和采掘接續(xù)有計劃地進行，要從安全角度、技術(shù)角度和管理角度綜合考慮，選擇最佳方案。通過實例表明，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造在滿足礦井通風(fēng)需要的同時，能解決現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)存在的不合理之處，為煤礦安全生產(chǎn)提供更可靠的保障；同時通風(fēng)系統(tǒng)改造優(yōu)化也給條件相似的其他礦井提供了借鑒。