單翼混合式復(fù)雜通風(fēng)系統(tǒng)降低礦井通風(fēng)阻力研究

盧振偉

摘 要：興翟溝（新密）煤礦的開(kāi)采活動(dòng)全部集中在礦區(qū)東翼，隨著礦井開(kāi)采越來(lái)越深，礦井的通風(fēng)線路也越來(lái)越長(zhǎng)，通風(fēng)阻力越來(lái)越大甚至超標(biāo)，相繼會(huì)出現(xiàn)部分工作面風(fēng)量不足的問(wèn)題。礦井面臨制定降低通風(fēng)阻力優(yōu)化方案的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)我砘旌鲜綇?fù)雜通風(fēng)系統(tǒng)；通風(fēng)阻力；優(yōu)化方案

中圖分類號(hào)：TD724 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）02-0097-02

Research on a Hybrid Complex Ventilation System to Reduce Ventilation

Resistance of the Mine

LU Zhenwei

（Zheng Xingzhai Gou （Xinmi） Coal Industry Co.， Ltd.，Zhengzhou Zhongxing Group Zhengxing Coal Industry Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 452370）

Abstract： Xingzhai Gou （Xinmi） coal mine mining activities of all concentrated in the east wing， as the mine is getting deeper and deeper， the ventilation resistance is getting bigger and even over the standard， one after another， there will be a problem of insufficient air volume in some working faces. The mine is faced with the problem of formulating the optimization scheme for reducing ventilation resistance.

Keywords： a hybrid complex ventilation system；ventilation resistance；optimization scheme

1 礦井概況與通風(fēng)瓦斯情況

興翟溝（新密）煤礦礦井范圍西南以鳳凰嶺斷層為自然邊界；東南以九里山斷層為自然邊界；東北部以第十一勘探線作為技術(shù)邊界，與某營(yíng)礦毗鄰；西北部自西南向東北以中零斷層、李河斷層、李貴作斷層、-75m二1底板等高線、李莊斷層以及李莊風(fēng)井區(qū)邊界為限，與某礦相鄰。礦井通風(fēng)方式為混合抽出式，主、副井及羅莊西風(fēng)井為進(jìn)風(fēng)井，北風(fēng)井及羅莊東風(fēng)井為回風(fēng)井。礦井西翼水文地質(zhì)條件復(fù)雜，斷層較多，至今沒(méi)有開(kāi)拓。

按照《礦井瓦斯等級(jí)鑒定規(guī)范》（AQ 1025—2006）要求，2013年8月對(duì)礦井進(jìn)行了瓦斯等級(jí)鑒定，絕對(duì)瓦斯涌出量52.68m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量57.89m3/t，絕對(duì)二氧化碳涌出量11.36m3/min，相對(duì)二氧化碳涌出量12.48m3/t，鑒定結(jié)果為突出礦井。所采二1煤層厚度0.10～13.53m，平均厚度4.90m，煤層傾角8°～14°。煤層瓦斯含量為10～30m3/t，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為30～40m3/min[1]。

2 礦井通風(fēng)阻力測(cè)定

由有關(guān)人員組成聯(lián)合測(cè)定小組，依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》和《礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力測(cè)定方法》（MT/T 440—2008）有關(guān)要求，對(duì)本礦通風(fēng)阻力進(jìn)行測(cè)定和計(jì)算。

2.1 測(cè)定路線

測(cè)定路線共有四條：①副井口—井底車場(chǎng)—東大巷—17回風(fēng)—東總回風(fēng)—北風(fēng)井底；②機(jī)車庫(kù)—專用回風(fēng)巷—北風(fēng)井底；③39炸藥庫(kù)—東大巷—211軌道—211回風(fēng)—111回風(fēng)—東總回風(fēng)—羅莊回風(fēng)井底；④羅莊進(jìn)風(fēng)井—羅莊進(jìn)風(fēng)巷—29軌道—39軌道—39回風(fēng)—29回風(fēng)—羅莊南總回風(fēng)—羅莊回風(fēng)井底。

2.2 測(cè)定儀器

精密氣壓計(jì)3臺(tái)、干濕溫度計(jì)3臺(tái)、空盒氣壓計(jì)2臺(tái)、低速風(fēng)速表1塊、中速風(fēng)速表3塊、高速風(fēng)速表2塊、秒表3塊、鋼卷尺、測(cè)桿3根。

3 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的必要性

通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的必要性主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：①建礦時(shí)間早，通風(fēng)斷面小，通風(fēng)阻力超標(biāo)；②礦井單翼生產(chǎn)，通風(fēng)巷道線路長(zhǎng)，作業(yè)地點(diǎn)多，風(fēng)量不能滿足生產(chǎn)需要；③隨著開(kāi)采深度的增加，煤層瓦斯含量增加、瓦斯涌出量顯著增大，礦井所需風(fēng)量也相應(yīng)增加，所以礦井通風(fēng)系統(tǒng)必須進(jìn)行改造。

4 礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析

4.1 測(cè)定通風(fēng)系統(tǒng)阻力的評(píng)價(jià)

①北風(fēng)井系統(tǒng)礦井通風(fēng)總阻力的實(shí)測(cè)結(jié)果h阻=∑hAB=2 403.2Pa。

本礦通風(fēng)為抽出式，根據(jù)礦井通風(fēng)機(jī)裝置與通風(fēng)阻力的壓力關(guān)系，推算礦井通風(fēng)阻力h阻j為：h阻j=2 321.00-8.97+10.2=2 321.23Pa，HS=2 320.00Pa（HS為風(fēng)機(jī)房U型水柱計(jì)讀數(shù)，Pa）。

實(shí)測(cè)阻力的相對(duì)誤差：Δh=3.52%。

②羅莊風(fēng)井系統(tǒng)實(shí)測(cè)礦井通風(fēng)總阻力：h阻=∑hAB=2 870.4Pa。

h阻j=HS- hV+HN=2 980.00-59.24+59.7=2 980.46Pa。

實(shí)測(cè)阻力的相對(duì)誤差Δh=3.68%；HS=2 980.00Pa，HN=59.24Pa。

本次該礦井西線測(cè)定阻力誤差為3.52%，東線測(cè)定阻力誤差為3.68%，測(cè)定結(jié)果符合要求，可以對(duì)本礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行分析。

4.2 礦井兩通風(fēng)井的阻力分布情況

4.2.1 北風(fēng)井系統(tǒng)阻力分布情況。北風(fēng)井進(jìn)風(fēng)段阻力553.3Pa，百米阻力16.47Pa，占總阻力百分比23.02%。用風(fēng)段阻力364.8Pa，百米阻力22.38Pa，占總阻力百分比15.18%。回風(fēng)段阻力1 485.1Pa，百米阻力41.85Pa，占總阻力百分比61.8%。

4.2.2 羅莊風(fēng)井系統(tǒng)阻力分布情況。羅莊風(fēng)井進(jìn)風(fēng)段阻力963.3Pa，百米阻力83.6Pa，占總阻力百分比33.56%。用風(fēng)段阻力131.2Pa，百米阻力45.23Pa，占總阻力百分比39.41%?；仫L(fēng)段阻力775.9Pa，百米阻力97.84Pa，占總阻力百分比27.03%。

就以上兩種情況來(lái)說(shuō)，北風(fēng)井系統(tǒng)通風(fēng)線路長(zhǎng)，回風(fēng)段阻力所占比例偏大。

5 通風(fēng)系統(tǒng)改造方案的制定

5.1 結(jié)合目前礦區(qū)施工情況制定方案

對(duì)高阻巷道擴(kuò)修，111采區(qū)上部不建進(jìn)回風(fēng)井，其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在兩點(diǎn)：①不建新東進(jìn)回風(fēng)井，不需要征地的手續(xù)和費(fèi)用；②羅莊風(fēng)井擔(dān)負(fù)兩個(gè)主要生產(chǎn)采區(qū)的通風(fēng)，風(fēng)量大、負(fù)壓低，負(fù)壓易滿足要求。

5.2 需要優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)的井區(qū)測(cè)定

5.2.1 北風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)。①北風(fēng)井風(fēng)機(jī)承擔(dān)27采區(qū)至主副井底各采區(qū)、27采區(qū)部分風(fēng)量和硐室的用風(fēng)，計(jì)劃用風(fēng)總量為3 249m3/min，其中27采區(qū)需要風(fēng)量為1 579m3/min，北風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)阻力為2 079Pa。②北風(fēng)井風(fēng)機(jī)承擔(dān)27采區(qū)至主副井底各采區(qū)、硐室用風(fēng)和27采區(qū)全部的用風(fēng)，計(jì)劃用風(fēng)總量為5 049m3/min，其中27采區(qū)需要風(fēng)量為3 379m3/min，北風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)阻力為3 849Pa。

5.2.2 羅莊風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)。①羅莊風(fēng)井風(fēng)機(jī)承擔(dān)17采區(qū)部分風(fēng)量和29、39、211采區(qū)風(fēng)量，計(jì)劃用風(fēng)總量為8 869m3/min，其中17采區(qū)需要的風(fēng)量為1 799m3/min，羅莊風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)阻力為1 949Pa。②羅莊風(fēng)井風(fēng)機(jī)承擔(dān)29、39和211采區(qū)風(fēng)量不再承擔(dān)17采區(qū)部分風(fēng)量，計(jì)劃用風(fēng)總量為6 969m3/min，羅莊風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)阻力為1 880Pa。

經(jīng)過(guò)計(jì)算分析：北風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)無(wú)論是全部擔(dān)負(fù)27采區(qū)風(fēng)量或擔(dān)負(fù)17采區(qū)部分風(fēng)量，通風(fēng)阻力均顯示超標(biāo)狀態(tài)。羅莊風(fēng)井無(wú)論怎樣配風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量、通風(fēng)阻力均能滿足要求。因此，需對(duì)北風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造[2]。

6 對(duì)優(yōu)化系統(tǒng)通風(fēng)降阻情況的分析

通風(fēng)降阻工程完成并且羅莊把19-39輔助回風(fēng)巷啟用后，北風(fēng)井計(jì)劃5 056m3/min，阻力為1 949.89Pa。羅莊風(fēng)井計(jì)劃風(fēng)量為6 971m3/min，阻力為1 879Pa。27采區(qū)至主副井底生產(chǎn)地風(fēng)量點(diǎn)由北風(fēng)井風(fēng)機(jī)承擔(dān)，211、29和39采區(qū)風(fēng)量由羅莊風(fēng)井風(fēng)機(jī)承擔(dān)。

通過(guò)分析：①擴(kuò)修東總回風(fēng)部分巷道后北風(fēng)井系統(tǒng)滿足通風(fēng)需求；②39、211采區(qū)的風(fēng)量，羅莊風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)能滿足需要；③礦井生產(chǎn)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化后，北風(fēng)井、羅莊風(fēng)井能滿足礦井通風(fēng)兩個(gè)時(shí)期要求，不需要新建風(fēng)井。

7 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)興翟溝（新密）煤礦所有的工作面階梯等生產(chǎn)部署，并經(jīng)過(guò)對(duì)本礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力的測(cè)量和分析計(jì)算，從而制定了通風(fēng)系統(tǒng)改造方案，并繪制了通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖，按照方案的實(shí)施，本礦井兩個(gè)風(fēng)井都能滿足該礦的通風(fēng)要求，不需要另建風(fēng)井。這樣的優(yōu)化方案為本礦節(jié)省了新建風(fēng)井、安裝主要通風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)運(yùn)行電費(fèi)、地面建筑設(shè)施及征地費(fèi)用近億元。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家安全局.防治煤與瓦斯突出規(guī)定[S].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

[2]張益民.高瓦斯煤礦通風(fēng)能力核定的方法分析[J].科技與生活，2011（23）：173.