烏東煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造研究

蔣小龍

(國(guó)家能源投資集團(tuán)神華新疆能源有限責(zé)任公司烏東煤礦，新疆 烏魯木齊 830000)

1 礦井概況

烏東煤礦井田位于準(zhǔn)南煤田東南段，行政區(qū)劃屬烏魯木齊市米東區(qū)管轄，井田面積約19.94km2，井田內(nèi)地質(zhì)儲(chǔ)量12.8億t，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量6.61億t，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為600萬(wàn)t/a。

井田內(nèi)南區(qū)主采B1-2、B3-6煤層，B1-2煤層平均厚度37.45m，B3-6煤層平均厚度48.87m，煤層傾角平均87°，屬近直立煤層。北區(qū)主采43#、45#煤層，43#煤層平均厚度23.39m，45#煤層平均厚度27.14m，煤層傾角平均為45°，屬急傾斜煤層。井田內(nèi)煤層屬于急傾斜特厚煤層群，采用水平分段綜采放頂煤采煤方法，與國(guó)內(nèi)同行業(yè)煤層開采條件相比有其獨(dú)特性。

礦井通風(fēng)方式為中央并列式，北區(qū)主斜井、副斜井進(jìn)風(fēng)，南區(qū)副斜井進(jìn)風(fēng)，全礦井由北區(qū)回風(fēng)立井回風(fēng)?；仫L(fēng)立井配備了2臺(tái)FBCDZ-8-No28/2×400型防爆對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)，1供1備，風(fēng)量為4800～13200m3/min，計(jì)劃應(yīng)進(jìn)風(fēng)量為5586.4m3/min，實(shí)際進(jìn)風(fēng)量為6012.05m3/min，實(shí)際排放風(fēng)量為6187.36m3/min，負(fù)壓為1450Pa，等積孔為3.15m2，主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率37Hz。該礦井簡(jiǎn)化后的通風(fēng)系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

烏東煤礦南區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題：（1）總回風(fēng)立井和+500～+568m水平斜巷風(fēng)速超過《煤礦安全規(guī)程》第101條規(guī)定；（2）礦井通風(fēng)阻力大，進(jìn)、回風(fēng)通風(fēng)線路長(zhǎng)，拐點(diǎn)多，負(fù)壓高，總進(jìn)風(fēng)為6012.05m3/min，負(fù)壓達(dá)到1500Pa；（3）立回風(fēng)井筒內(nèi)未設(shè)置通達(dá)地面的第二安全出口；（4）礦井通風(fēng)阻力中總進(jìn)風(fēng)巷道和總回風(fēng)巷道阻力較大。

圖1 烏東煤礦通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造原則與方案設(shè)計(jì)

2.1 改造原則

礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造的目的是保障礦井通風(fēng)系統(tǒng)合理、穩(wěn)定、抗災(zāi)能力強(qiáng)，并滿足礦井生產(chǎn)能力的用風(fēng)需求。礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造應(yīng)根據(jù)礦井實(shí)際生產(chǎn)情況來(lái)進(jìn)行，在擬定方案時(shí)應(yīng)遵循以下原則：

（1）滿足礦井生產(chǎn)能力的用風(fēng)要求。

（2）力求通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、可調(diào)性強(qiáng)：① 通風(fēng)設(shè)施位置合理、調(diào)節(jié)可靠、數(shù)量適中；②通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單可靠；③ 便于采區(qū)或工作面建立局部反風(fēng)系統(tǒng)；④ 保證各用風(fēng)地點(diǎn)的需風(fēng)量。

（3）有利于防治煤炭自燃：① 便于采空區(qū)和工作面的調(diào)壓；② 控制采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)阻力≤200Pa。

（4）通風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性好：① 合理應(yīng)用現(xiàn)有井巷；② 保證礦井主要通風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)、可靠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

（5）符合煤炭行業(yè)的相關(guān)法律和規(guī)范。

2.2 改造方案設(shè)計(jì)

結(jié)合烏東礦井的實(shí)際情況，為消除通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題，設(shè)計(jì)了如下改造方案：

（1）南區(qū)地面（標(biāo)高+800m）至井下+400m水平施工副立井作為進(jìn)風(fēng)井，安裝罐籠用于提人、提料。

（2）南區(qū)地面（標(biāo)高+800m）至井下+400m水平施工立風(fēng)井作為回風(fēng)井，在井口安裝主通風(fēng)機(jī)。

（3）全礦井采用分區(qū)式通風(fēng)。為消除風(fēng)網(wǎng)角聯(lián)的影響，新施工的副立井及立風(fēng)井設(shè)計(jì)斷面38m2，遠(yuǎn)大于北區(qū)的回風(fēng)立井?dāng)嗝妗Ｒ虼送L(fēng)系統(tǒng)即使出現(xiàn)角聯(lián)失穩(wěn)也可以通過各分區(qū)主扇工況點(diǎn)調(diào)節(jié)解決問題，使得礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性始終處于可控的狀態(tài)。

改造后的礦井通風(fēng)系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

圖2 改造后的通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施與效果檢驗(yàn)

3.1 改造方案現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

2015年底烏東煤礦根據(jù)設(shè)計(jì)方案啟動(dòng)了通風(fēng)系統(tǒng)的改造工程，主要時(shí)間節(jié)點(diǎn)如圖3所示。

圖3 烏東煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改造時(shí)間節(jié)點(diǎn)

3.2 效果檢驗(yàn)

2017年6月底通風(fēng)系統(tǒng)改造與調(diào)整全面完成后，對(duì)系統(tǒng)的主要參數(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定并與改造前的參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，如表1所示。

通過表1可以發(fā)現(xiàn)，通風(fēng)系統(tǒng)的改造實(shí)現(xiàn)了以下效果：

（1）風(fēng)量可通過主要通風(fēng)機(jī)變頻器調(diào)整，最高風(fēng)量可達(dá)到11944.8m3/min（井筒斷面33.18m2，允許風(fēng)速6m/s），主要通風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量14280m3/min。

（2）通風(fēng)等積孔達(dá)到6m2以上，實(shí)現(xiàn)了通風(fēng)容易礦井。

（3）通風(fēng)阻力大大降低，礦井總負(fù)壓降至800Pa以下。

（4）提高礦井總回風(fēng)，綜采工作面風(fēng)量通過調(diào)整可達(dá)到1000m3/min以上，掘進(jìn)工作面能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離掘進(jìn)供風(fēng)，風(fēng)量可達(dá)到350m3/min以上，實(shí)現(xiàn)了大風(fēng)量低負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)。

（5）礦井進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段、回風(fēng)段的阻力占比趨于合理，用風(fēng)段阻力占比升高，系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性增強(qiáng)。

（6）副立井提升系統(tǒng)安裝完成后，南區(qū)井下通達(dá)地面的安全出口由1個(gè)變?yōu)?個(gè)，滿足了相關(guān)規(guī)定的要求，提高了礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理水平和礦井抗災(zāi)能力。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與危險(xiǎn)源辨識(shí)

系統(tǒng)改造完成后，依據(jù)烏東煤礦現(xiàn)場(chǎng)的情況制定了該礦井的通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及危險(xiǎn)源辨識(shí)表用于系統(tǒng)的安全性評(píng)價(jià)自檢，如表2所示。

表1 烏東煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改造前后技術(shù)參數(shù)對(duì)比分析表

表2 烏東煤礦通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及危險(xiǎn)源辨識(shí)表

4 結(jié)論

（1）圍繞通風(fēng)系統(tǒng)改造前存在的總回風(fēng)立井和+500～ +568m水平斜巷風(fēng)速超限；礦井通風(fēng)阻力大，進(jìn)、回風(fēng)通風(fēng)線路長(zhǎng)；立回風(fēng)井筒內(nèi)未設(shè)置通達(dá)地面的第二安全出口；總進(jìn)風(fēng)巷道和總回風(fēng)巷道阻力較大等問題，研究提出在礦井南區(qū)新建副立井、立風(fēng)井的設(shè)計(jì)方案并組織實(shí)施。

（2）改造方案施工完成后進(jìn)行了通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整，并對(duì)改造效果進(jìn)行檢驗(yàn)，解決了原來(lái)通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題，取得了良好的效果，為建立合理、穩(wěn)定、可靠的通風(fēng)系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。