礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案研究

蔣亞偉

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十礦，河南 平頂山 467000）

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是全礦井最重要的系統(tǒng)，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)劣，直接影響著礦井的安全生產(chǎn)、災(zāi)害防治和經(jīng)濟(jì)效益[1]。它的不合理將直接影響礦井的正常生產(chǎn)和礦井的抗災(zāi)能力，導(dǎo)致礦井經(jīng)濟(jì)效益的嚴(yán)重滑坡[2]。為確保礦井安全生產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)，提高礦井的抗災(zāi)能力，必須保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)。礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整改造是一個(gè)由定性和定量相互結(jié)合、相互關(guān)聯(lián)、相互制約的多因素構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)的決策問(wèn)題。目前在工程實(shí)踐中，改造方案的選擇往往是通過(guò)專(zhuān)家、技術(shù)人員對(duì)各方案進(jìn)行定性分析比較，篩選出幾個(gè)技術(shù)可行的方案后，再進(jìn)行概要的經(jīng)濟(jì)比較，最終確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案。

本文選擇的礦區(qū)目前共計(jì)有三個(gè)回風(fēng)井，己四回風(fēng)井擔(dān)負(fù)二水平己四、己二采區(qū)及三水平己三采區(qū)，現(xiàn)有己四風(fēng)機(jī)設(shè)備老化、己四風(fēng)井擔(dān)負(fù)系統(tǒng)供風(fēng)能力不足、后期深部工作面需風(fēng)量更大，現(xiàn)有己四風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)不能保證礦井的安全、正常生產(chǎn)，必須對(duì)其進(jìn)行改造。

1 礦井概況

十礦位于平頂山市東北部。礦井具備完整的獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，供風(fēng)能力滿足安全生產(chǎn)要求，采用分區(qū)抽出式通風(fēng)，全礦共有五個(gè)進(jìn)風(fēng)井，三個(gè)回風(fēng)井筒。分別擔(dān)負(fù)著北翼中區(qū)、己四、己二采區(qū)、-140水平戊七采區(qū)和己組三水平采區(qū)的通風(fēng)任務(wù)。實(shí)行軌道下山和運(yùn)輸機(jī)下山進(jìn)風(fēng)等通風(fēng)方式，采、掘工作面均具有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。

2 礦井通風(fēng)阻力測(cè)定及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)建立

根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的具體情況，針對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇了三條主測(cè)路線，采用精密氣壓計(jì)基點(diǎn)法測(cè)定靜壓的方法，進(jìn)行了通風(fēng)阻力測(cè)定及計(jì)算。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)解算得到的通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況和各主要通風(fēng)巷道的風(fēng)量與實(shí)際測(cè)定風(fēng)量對(duì)比見(jiàn)表1、表2。

表1 主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況表

表2 十礦主要地點(diǎn)通過(guò)風(fēng)量表

由上表可以看出，解算的主要巷道的風(fēng)量與實(shí)際風(fēng)量比較吻合，解算結(jié)果的相對(duì)誤差均小于7%，可以作為礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造、優(yōu)化和管理的數(shù)據(jù)參數(shù)。

3 己四風(fēng)井系統(tǒng)改造方案研究

3.1 礦井通風(fēng)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

礦井共計(jì)有三個(gè)回風(fēng)井，通風(fēng)系統(tǒng)主要存在問(wèn)題：

（1）現(xiàn)有己四風(fēng)井擔(dān)負(fù)系統(tǒng)供風(fēng)能力不足?，F(xiàn)己四風(fēng)井風(fēng)量為10755m3/min，實(shí)際需風(fēng)量為15100m3/min。

（2）礦井近期生產(chǎn)工作面主要集中在己二和己四采區(qū)，采掘頭面較為集中；三水平己-33200機(jī)、風(fēng)煤巷的開(kāi)工，需要再增加風(fēng)量1600m3/min；此外后期深部工作面需風(fēng)量更大。

（3）通風(fēng)設(shè)備老化嚴(yán)重制約礦井安全生產(chǎn)。通風(fēng)機(jī)倒臺(tái)出現(xiàn)15秒鐘不啟動(dòng)跳閘現(xiàn)象；風(fēng)機(jī)葉片角度運(yùn)行40°，無(wú)法再上調(diào)角度；主通風(fēng)機(jī)軸瓦溫度一直處于臨界狀態(tài)，存在較大的安全隱患；通風(fēng)機(jī)前后流線體銹蝕嚴(yán)重，外殼銹蝕已脫層，強(qiáng)度變低。

（4）己四風(fēng)井風(fēng)洞現(xiàn)有凈斷面3.4m×3.4m，風(fēng)道風(fēng)速為15.8m/s，不滿足風(fēng)道最大風(fēng)速不得超過(guò)15m/s”的要求。

3.2 己四風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造方案研究

為保證己四風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)系統(tǒng)的風(fēng)量滿足用風(fēng)需求，提出以下兩個(gè)改造方案：

方案Ⅰ：北二進(jìn)風(fēng)井先裝備兩臺(tái)對(duì)旋通風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)己三采區(qū)開(kāi)發(fā)時(shí)的通風(fēng)任務(wù)，后期根據(jù)礦井三水平開(kāi)采進(jìn)度情況，在合適的時(shí)間投運(yùn)北二永久通風(fēng)機(jī)，解決三水平開(kāi)采的通風(fēng)問(wèn)題。

該方案主要解決三采區(qū)開(kāi)發(fā)時(shí)的通風(fēng)問(wèn)題，緩解己四通風(fēng)系統(tǒng)的壓力，屆時(shí)己四通風(fēng)機(jī)運(yùn)行角度將由40°調(diào)整為37.5°。

方案Ⅱ：更換己四主要通風(fēng)機(jī)，解決三水平前期開(kāi)發(fā)時(shí)的通風(fēng)任務(wù)，后期根據(jù)礦井三水平開(kāi)采進(jìn)度情況，在合適的時(shí)間投運(yùn)北二永久通風(fēng)機(jī)，解決三水平開(kāi)采的通風(fēng)任務(wù)。

通過(guò)各通風(fēng)系統(tǒng)改造方案的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合實(shí)際情況確定采用方案Ⅰ。

3.3 己四風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造方案實(shí)施效果預(yù)測(cè)

針對(duì)方案Ⅰ，北二進(jìn)風(fēng)機(jī)安裝風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)己三采區(qū)開(kāi)發(fā)時(shí)的通風(fēng)任務(wù)，分擔(dān)己四風(fēng)井系統(tǒng)供風(fēng)任務(wù)，結(jié)合采掘部署，進(jìn)行了通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算，得到各風(fēng)機(jī)工況見(jiàn)表3所示。

表3 解算各風(fēng)井運(yùn)行狀況表

由解算結(jié)果可知，北二進(jìn)風(fēng)機(jī)安裝風(fēng)機(jī)后，有效分擔(dān)了己四風(fēng)井系統(tǒng)供風(fēng)任務(wù)，己四風(fēng)機(jī)下調(diào)葉片角度后仍可以滿足用風(fēng)需求。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)礦井通風(fēng)技術(shù)測(cè)定建立了礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，驗(yàn)證通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的可靠性；根據(jù)針對(duì)己四風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)系統(tǒng)存在問(wèn)題及礦井前后期生產(chǎn)部署，提出了兩種調(diào)整改造方案，經(jīng)過(guò)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)經(jīng)對(duì)比分析確定了系統(tǒng)調(diào)整方案，為煤礦生產(chǎn)安排提供可靠的數(shù)據(jù)，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定有著重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。