礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)優(yōu)化

譚 慧

（汾西礦業(yè)南關(guān)煤業(yè)， 山西 靈石 031300）

引言

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井正常生產(chǎn)的基本前提，在整合煤礦資源時(shí)期，礦井通風(fēng)系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)都將產(chǎn)生改變，與資源整合前相比，整合后的通風(fēng)系統(tǒng)服務(wù)范圍和風(fēng)量都將發(fā)生巨大變化[1]。由于通風(fēng)需求量增加、通風(fēng)路線延長(zhǎng)、通風(fēng)阻力增大，整合前的通風(fēng)系統(tǒng)將無(wú)法滿足整合后的生產(chǎn)需求[2]。因此，為了保證礦井安全生產(chǎn)，必須對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)概況

1.1 礦井概況

某煤業(yè)集團(tuán)一礦地處山西省，該礦共有9個(gè)獨(dú)立通風(fēng)硐室，兩個(gè)采煤工作面，開(kāi)拓方式為立斜井混合開(kāi)拓。隸屬于同一礦業(yè)公司的二礦與一礦相鄰，為了提高生產(chǎn)效率，決定對(duì)兩礦資源進(jìn)行整合。

1.2 通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

一礦采用主井進(jìn)風(fēng)，西風(fēng)井回風(fēng)的中央邊界式抽出式通風(fēng)。通風(fēng)機(jī)房布置有兩臺(tái)4-72-11No20B離心式通風(fēng)機(jī)，一臺(tái)正常使用，另一臺(tái)備用。根據(jù)礦井通風(fēng)阻力測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際生產(chǎn)情況，并結(jié)合近期通風(fēng)系統(tǒng)圖標(biāo)注的通風(fēng)路線，共布置30個(gè)測(cè)點(diǎn)，確定礦井的三條主測(cè)路線為東翼、南翼和西翼，測(cè)點(diǎn)分布圖如圖1所示。經(jīng)核定通風(fēng)能力，礦井等積孔為1.7 m2，總回風(fēng)量為2 831 m3/min，總進(jìn)風(fēng)量為2 755m3/min，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率為50 Hz。

二礦采用主、副井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)平硐回風(fēng)的兩進(jìn)一回式通風(fēng)，通風(fēng)機(jī)房布置有兩臺(tái)4-72-11No20B離心式通風(fēng)機(jī)，一臺(tái)正常使用，另一臺(tái)備用。

整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)可分為進(jìn)風(fēng)、用風(fēng)及回風(fēng)等三段。通常情況下，整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)阻比例為進(jìn)風(fēng)段和回風(fēng)段占35%，用風(fēng)段占30%。根據(jù)通風(fēng)阻力測(cè)定結(jié)果，該礦井風(fēng)量供給和風(fēng)阻分布主要存在以下問(wèn)題。

1）主要通風(fēng)機(jī)效率低下。由于礦井主要通風(fēng)機(jī)已服務(wù)較長(zhǎng)時(shí)間，出現(xiàn)嚴(yán)重老化，造成其效率降低，從而致使巷道、硐室、工作面等需風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量不足。

2）礦井漏風(fēng)量偏大。礦井現(xiàn)采用中央并列式抽出式通風(fēng)，由于通風(fēng)線路較長(zhǎng)，造成進(jìn)回風(fēng)井附近風(fēng)壓增加，因此導(dǎo)致礦井漏風(fēng)量偏大。西風(fēng)井巷道變形損壞嚴(yán)重且維修困難，因此漏風(fēng)尤為嚴(yán)重。

3）風(fēng)阻占比不合理。回風(fēng)段風(fēng)阻占礦井總風(fēng)阻40%以上，所占比例偏高。這種情況在東西兩翼尤為嚴(yán)重，其回風(fēng)段風(fēng)阻所占比例皆在60%以上，而用風(fēng)段風(fēng)阻占比皆在10%以下。在單翼集中生產(chǎn)以后，東翼和西翼風(fēng)阻分配不合理，出現(xiàn)有些采區(qū)風(fēng)量不足而有些采區(qū)風(fēng)量富余的情況，最終造成礦井在高負(fù)壓、高阻力的狀態(tài)下運(yùn)行，從而造成資源浪費(fèi)。

4）通風(fēng)線路長(zhǎng)度較大。南翼和東翼通風(fēng)線路總長(zhǎng)度分別為13 700 m和12 200 m，易出現(xiàn)長(zhǎng)距離單進(jìn)雙回折返式通風(fēng)，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和通風(fēng)能力造成不利影響。

圖1 一礦通風(fēng)系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)圖

1.3 通風(fēng)系統(tǒng)改造應(yīng)注意的問(wèn)題

根據(jù)對(duì)一礦和二礦的通風(fēng)系統(tǒng)分析，在資源整合時(shí)期，通風(fēng)系統(tǒng)改造應(yīng)注意以下問(wèn)題：

1）一礦和二礦通風(fēng)方式不同，前者采用“一進(jìn)一回”式通風(fēng)，后者采用“兩進(jìn)一回”式通風(fēng)，在對(duì)兩煤礦進(jìn)行資源整合時(shí)，為確保各用風(fēng)點(diǎn)風(fēng)量充足及通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠，應(yīng)重點(diǎn)考慮通風(fēng)方式的選取。

2）由于兩礦通風(fēng)系統(tǒng)較為復(fù)雜且存在局部風(fēng)阻較大的現(xiàn)象，因此在進(jìn)行資源整合時(shí)，應(yīng)盡量將回風(fēng)巷道截彎取直，增強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性并降低局部風(fēng)阻。

3）由于整合以后各巷道的功能可能發(fā)生變化，因此應(yīng)盡量利用原有巷道進(jìn)行改造，從而降低巷道掘進(jìn)的成本。

2 系統(tǒng)改造方案研究

2.1 方案提出

2.1.1 方案1

將一礦現(xiàn)有西翼風(fēng)井改造為輔助進(jìn)風(fēng)，二礦原有主副斜井改造為回風(fēng)井。改造后礦井整體通風(fēng)系統(tǒng)為“三進(jìn)兩回”。具體改造方案如下：原一礦進(jìn)風(fēng)井不變，西翼首采區(qū)軌道上山改造為輔助進(jìn)風(fēng)井，原二礦總回風(fēng)井改造為進(jìn)風(fēng)井。將二礦原主副斜井改造為回風(fēng)井，自一礦東翼總回風(fēng)巷開(kāi)鑿?fù)ㄏ蚨V主副井的回風(fēng)巷，作為整合后礦井的回風(fēng)大巷。

2.1.2 方案2

一礦現(xiàn)有西翼進(jìn)風(fēng)井改造為輔助進(jìn)風(fēng)井，并在一礦工業(yè)廣場(chǎng)東南角開(kāi)鑿新風(fēng)井。改造后的礦井整體通風(fēng)系統(tǒng)為“三進(jìn)一回”。具體改造方案如下：在一礦工業(yè)廣場(chǎng)東南角開(kāi)鑿新風(fēng)井作為中央回風(fēng)井，使其貫通東翼總回風(fēng)大巷，擔(dān)負(fù)整個(gè)礦井的回風(fēng)任務(wù)。將原西翼總回風(fēng)井改造為進(jìn)風(fēng)井，西翼軌道上山用作進(jìn)風(fēng)巷，為西翼各需風(fēng)點(diǎn)及3108工作面供風(fēng)。將二礦原總回風(fēng)井改造為進(jìn)風(fēng)井，總回巷作為進(jìn)風(fēng)巷，并將原主副斜井巷道封閉。自一礦東翼總回風(fēng)巷開(kāi)鑿一條為二礦回風(fēng)的巷道，負(fù)責(zé)整個(gè)南寧煤礦的回風(fēng)。

2.1.3 方案3

保持原通風(fēng)系統(tǒng)，利用現(xiàn)有西翼風(fēng)井回風(fēng)，局部改造。改造后的礦井整體通風(fēng)系統(tǒng)為“兩進(jìn)一回”。具體改造方案為：更換主要通風(fēng)機(jī)，局部改造現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)，減小各主要巷道通風(fēng)阻力。具體措施如下：

1）根據(jù)通風(fēng)阻力測(cè)定結(jié)果，部分巷道通風(fēng)阻力過(guò)大，因此對(duì)一礦南翼回風(fēng)巷道-600 m水平大巷—東翼二采區(qū)軌道下山—東翼總回風(fēng)巷—西翼軌道上山—總回風(fēng)巷分支，西翼3108回風(fēng)巷—總回風(fēng)巷分支，東翼總回風(fēng)巷—首采區(qū)軌道上山分支等線路進(jìn)行降低通風(fēng)阻力措施處理，從而減小能量損耗。自一礦東翼總回風(fēng)巷開(kāi)鑿一條為二礦回風(fēng)的巷道，負(fù)責(zé)整個(gè)二礦的回風(fēng)。封閉二礦原主副斜井，總回風(fēng)巷進(jìn)風(fēng)。

2）兩煤礦整合改造以后的總需風(fēng)量為在70 m3/s以上，目前使用的風(fēng)機(jī)正常工況點(diǎn)風(fēng)量?jī)H為49 m3/s，難以達(dá)到供風(fēng)要求，因此需對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行重新選型。

2.2 各方案網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果分析

根據(jù)《礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)分析及電算方法》，將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果輸入專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)解算軟件對(duì)上述方案進(jìn)行分析得：[3-4]

1）方案1。主要通風(fēng)機(jī)選用兩臺(tái)23-47K45-4No14型風(fēng)機(jī)，每個(gè)回風(fēng)井布置一臺(tái)。經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解算，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量分別為41.56 m3/s和40.93 m3/s，風(fēng)壓分別為1 605.3 Pa和 1 601.71 Pa。

2）方案2。開(kāi)鑿新風(fēng)井后，局部回風(fēng)巷風(fēng)阻有所下降，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解算，更換26-76DK40-8No24風(fēng)機(jī)后，礦井總風(fēng)量為82.03 m3/s，風(fēng)壓為1 430.933 Pa。

3）方案3。礦井主要通風(fēng)機(jī)無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解算，局部降阻并更換25-68DK40-6No20型風(fēng)機(jī)后，礦井總風(fēng)量為82.89m3/s，風(fēng)壓為2180.013Pa。

2.3 各方案比選（見(jiàn)表1）

表1 三種方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)兩煤礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀及資源整合通風(fēng)系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行分析，提出三套通風(fēng)系統(tǒng)改造方案，經(jīng)計(jì)算比選，方案1更具優(yōu)勢(shì)，因此建議將方案1作為兩礦資源整合通風(fēng)系統(tǒng)改造方案。即把一礦原西翼風(fēng)井改為輔助進(jìn)風(fēng)井，二礦原有主副斜井改為回風(fēng)井。