煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐

劉偉

（冀中能源峰峰集團(tuán)辛安礦，河北邯鄲056200）

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)情況

辛安礦為高瓦斯礦井，礦井通風(fēng)方式為混合式，通風(fēng)方法為抽出式。有五個(gè)進(jìn)風(fēng)井，分別為主斜井、皮帶斜井、副斜井、辛安南副井、辛安風(fēng)井，兩個(gè)回風(fēng)井，辛安南風(fēng)井和黃沙風(fēng)井。其中辛安南風(fēng)井安裝有兩臺(tái)GAF-30-20-1型風(fēng)機(jī)，其中一臺(tái)使用一臺(tái)備用，電機(jī)功率1400kW，風(fēng)機(jī)角度-9度；黃沙斜風(fēng)井安裝有兩臺(tái)FBCDZ№20型風(fēng)機(jī)，其中一臺(tái)使用一臺(tái)備用，電機(jī)功率2*185kW。

目前黃沙斜風(fēng)井回風(fēng)量為3801m3/min，通風(fēng)阻力為1450Pa，等積孔1.90㎡，該風(fēng)機(jī)主要負(fù)擔(dān)+32m水平、-100m水平獨(dú)立通風(fēng)硐室的通風(fēng)風(fēng)量；辛安南風(fēng)井回風(fēng)量10440m3/min，通風(fēng)阻力2880Pa，等積孔3.78m2，該風(fēng)機(jī)主要負(fù)擔(dān)-280m水平、-500m水平獨(dú)立通風(fēng)硐室及礦井所有生產(chǎn)地區(qū)的通風(fēng)風(fēng)量；目前全礦井綜合等積孔5.51m2，礦井有效風(fēng)量率為91.94%。

11216采區(qū)通風(fēng)現(xiàn)狀。辛安礦11216采區(qū)為兩翼開采，布置有三條下山巷道。分別為：11216采區(qū)運(yùn)煤下山、11216采區(qū)通風(fēng)下山、11216采區(qū)軌道下山；目前，南翼布置有112161回采工作面、112165運(yùn)煤巷通路掘進(jìn)工作面、112164配巷掘進(jìn)工作面；北翼布置有112163運(yùn)料石門掘進(jìn)工作面、-500大巷煤柱里塊切眼掘進(jìn)工作面，該系統(tǒng)存在以下弊端：

①112161工作面，風(fēng)排瓦斯量為3.36m3/min，瓦斯抽采量3.1m3/min，瓦斯絕對(duì)涌出量為6.46m3/min。工作面回采期間瓦斯涌出量大需風(fēng)量大。

②112165運(yùn)煤巷掘進(jìn)期間瓦斯涌出量較大，巷道掘進(jìn)期間需兩組FBDNO6.3/2*30kW局部風(fēng)機(jī)供風(fēng)，需風(fēng)量較大。

③112163運(yùn)料巷也將進(jìn)行掘進(jìn)，布置采煤工作面，生產(chǎn)集中，通風(fēng)困難。

④-500m大巷煤柱里塊運(yùn)煤巷也需一定的風(fēng)量，滿足生產(chǎn)的需求。

目前11216采區(qū)回風(fēng)量為4553m3/min，生產(chǎn)地區(qū)集中，通風(fēng)困難，增加風(fēng)量急需解決[1]。

2 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案

2.1 -500通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案簡(jiǎn)介

在-500水平煤巷中新掘一條820m通風(fēng)系統(tǒng)，為11216采區(qū)回風(fēng)服務(wù)，掘成后與-500南翼回風(fēng)配合作為11216采區(qū)雙巷回風(fēng)使用，緩解11216采區(qū)的供風(fēng)壓力，減小辛安南風(fēng)井的通風(fēng)阻力。

2.2 效果檢驗(yàn)

該方案掘進(jìn)煤巷820m，每掘一米巷道費(fèi)用3000元，共計(jì)費(fèi)用：820×3000=246萬元。有效提高了辛安南風(fēng)井風(fēng)機(jī)的有效風(fēng)量率，增設(shè)一條采區(qū)回風(fēng)巷，提高了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。該方案在煤巷中掘進(jìn)，掘進(jìn)速度快，掘進(jìn)過程中也有效回收煤炭1.5941萬噸，巷道貫通后投入使用后也可解放45萬噸煤，經(jīng)濟(jì)效益共計(jì)：45+1.5941=46.5941萬噸×750元=3.495億元。根據(jù)礦區(qū)實(shí)際決定采取以上方案，對(duì)-500通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。該方案不僅能夠有效解決原有11216采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的所有通風(fēng)難題，同時(shí)也是安全效益與經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)方案[1]。

3 -500通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造前、后該地區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)

優(yōu)化改造前11216采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)：辛安南副井→-500m進(jìn)風(fēng)下山→-500m軌道下山→-500m主下山→-400m大巷→-400m皮帶機(jī)道→11216采區(qū)運(yùn)煤下山、11216采區(qū)軌道下山→11216采區(qū)各采掘工作面、車房、硐室→11216通風(fēng)下山→-500m南翼總回→-500m通風(fēng)下山→辛安南風(fēng)井

優(yōu)化改造后11216采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)：辛安南副井→-500m進(jìn)風(fēng)下山→-500m軌道下山→-500m主下山→-400m大巷→-400m皮帶機(jī)道→11216采區(qū)運(yùn)煤下山、11216采區(qū)軌道下山→11216采區(qū)各采掘工作面、車房、硐室→11216通風(fēng)下山→-500m南翼總回、-500通風(fēng)系統(tǒng)改造→-500m通風(fēng)下山→辛安南風(fēng)井

3.1 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案的實(shí)施

3.1.1 優(yōu)化改造步驟

①首先，在保持-500m通風(fēng)系統(tǒng)不變的情況下，新掘一條820m長(zhǎng)-500m通風(fēng)系統(tǒng)改造與11216采區(qū)通風(fēng)下山貫通。

②系統(tǒng)調(diào)整前，在11212聯(lián)絡(luò)巷建調(diào)節(jié)風(fēng)門兩道、-500m三風(fēng)眼外進(jìn)風(fēng)側(cè)建調(diào)節(jié)風(fēng)門兩道、-500m南大巷正前建調(diào)節(jié)風(fēng)門兩道，112121運(yùn)煤通路建擋風(fēng)墻一道、-500通風(fēng)系統(tǒng)改造運(yùn)料石門建調(diào)節(jié)風(fēng)門墻兩道，巷道貫通前這些設(shè)施要全部建好。

③在系統(tǒng)調(diào)整當(dāng)班，關(guān)閉以上新建調(diào)節(jié)風(fēng)門，拆除-500三風(fēng)眼處原三組風(fēng)門，將11216采區(qū)通風(fēng)下山的回風(fēng)引入-500通風(fēng)系統(tǒng)改造巷內(nèi)，與-500m南翼總回作為11216采區(qū)的雙巷回風(fēng)使用。通過調(diào)節(jié)各處調(diào)節(jié)設(shè)施，使各處風(fēng)量滿足風(fēng)速要求，直至達(dá)到風(fēng)量要求、瓦斯不超限。

④安排測(cè)風(fēng)員對(duì)-500m水平各巷道進(jìn)行測(cè)風(fēng)，直至各通風(fēng)巷道無微風(fēng)現(xiàn)象后，-500m水平通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造結(jié)束。

該優(yōu)化改造方案共需新建通風(fēng)設(shè)施9道，將-500m通風(fēng)系統(tǒng)改造巷調(diào)整為11216采區(qū)回風(fēng)巷道使用，由原只有-500m南翼總回一條巷道擔(dān)負(fù)11216采區(qū)的回風(fēng)狀態(tài)更改為由-500m南翼總回與-500m通風(fēng)系統(tǒng)改造雙巷回風(fēng)，有效降低辛安南風(fēng)井通風(fēng)阻力，增加該風(fēng)井的回風(fēng)量。

3.1.2 -500m通風(fēng)系統(tǒng)改造巷道斷面驗(yàn)算

Smin—允許最小斷面

Q—預(yù)計(jì)回風(fēng)量，取1440m3/min

Vmax—允許最大風(fēng)速，取6m/s，

目前-500m通風(fēng)下山巷道實(shí)際規(guī)格為4.5m×3.2m（寬×高），巷道凈斷面12.22m2，滿足巷道風(fēng)速要求。

巷道實(shí)際風(fēng)速計(jì)算

3.1.3 安全技術(shù)要求

①在系統(tǒng)改造完成后，每班由通風(fēng)區(qū)安排專人對(duì)各處通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)通風(fēng)設(shè)施異常應(yīng)立即安排專人進(jìn)行維護(hù)，確保-500m水平通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

②安排各地區(qū)瓦斯檢查工加強(qiáng)對(duì)本地區(qū)通風(fēng)瓦斯情況進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)無風(fēng)、微風(fēng)，或者瓦斯出現(xiàn)異常時(shí)，必須立即匯報(bào)通風(fēng)區(qū)值班室，由通風(fēng)區(qū)安排專人進(jìn)行處理。

③在-500m通風(fēng)系統(tǒng)改造測(cè)風(fēng)站處安設(shè)甲烷傳感器1臺(tái)，風(fēng)速傳感器1臺(tái)，同時(shí)嚴(yán)格按《煤礦安全規(guī)程》要求每15天對(duì)甲烷傳感器進(jìn)行調(diào)校與閉鎖實(shí)驗(yàn)，確保安全監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 預(yù)計(jì)改造后通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量分析

預(yù)計(jì)優(yōu)化改造后11216采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)：辛安南副井→-500m進(jìn)風(fēng)下山→-500m軌道下山→-500m主下山→-400大巷→-400m皮帶機(jī)道→11216采區(qū)運(yùn)煤下山、11216采區(qū)軌道下山→11216采區(qū)各采掘工作面、車房、硐室：112161工作面、112164配巷、112165運(yùn)煤巷通路、112163運(yùn)料石門、-500大巷煤柱里塊切眼、11216采區(qū)泵房、11216采區(qū)軌道車房→11216通風(fēng)下山→-500通風(fēng)系統(tǒng)改造、-500m南翼總回→-500m通風(fēng)下山→辛安南風(fēng)井。

通風(fēng)系統(tǒng)改造前后11216采區(qū)主要巷道通風(fēng)參數(shù)一覽表

4 改造后的優(yōu)勢(shì)

通過通風(fēng)改造后，進(jìn)一步優(yōu)化了辛安南風(fēng)井風(fēng)量分配，礦井通風(fēng)系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，各采掘頭面風(fēng)量配備更合理。同時(shí)11216采區(qū)增加一條回風(fēng)巷，消除了安全隱患，應(yīng)急避險(xiǎn)功能進(jìn)一步完善。解放呆滯煤量46.5941萬噸。巖巷掘進(jìn)改為煤巷掘進(jìn)，提高了速度，降低了成本，回收了呆滯煤。有效降低礦井通風(fēng)阻力，增加風(fēng)量。礦井主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況更加合理，經(jīng)濟(jì)效益顯著。