藻渡煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用研究

韓少勇

（重慶市綦江區(qū)藻渡煤礦有限公司，重慶 401437）

在煤礦地下開采的過程中井下巷道及工作面時刻保持新鮮風(fēng)流是保障煤礦生產(chǎn)安全的重要一環(huán)和關(guān)鍵步驟，在很多煤礦都存在后期生產(chǎn)產(chǎn)量較最初設(shè)計發(fā)生變化以及隨著生產(chǎn)工作的進行有新的工作面開發(fā)等情況的存在[1-4]。從通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的角度考慮出現(xiàn)產(chǎn)量及工作面變化的情況后可能會導(dǎo)致原有通風(fēng)系統(tǒng)難以滿足生產(chǎn)需要，因此需要根據(jù)實際生產(chǎn)情況對通風(fēng)系統(tǒng)進行改造以滿足煤礦安全生產(chǎn)需求。

1 通風(fēng)系統(tǒng)概況

1.1 當(dāng)前通風(fēng)概況

藻渡煤礦生產(chǎn)規(guī)模21萬t/a，采用中央分列式通風(fēng)。礦井井筒具體功能情況如下：副平硐，位于井田北翼淺部，主要擔(dān)負(fù)礦井進風(fēng)、敷設(shè)電纜和行人的作用。四號風(fēng)井，位于井田南翼淺部，擔(dān)負(fù)礦井回風(fēng)的任務(wù)并作為礦井一個安全出口。主扇通風(fēng)機為2臺FBCDZ-6-16B型通風(fēng)機，一臺工作，一臺備用。風(fēng)量范圍為28～62.5m3/s，風(fēng)壓702Pa～2640Pa，電機功率 2×75kW。

1.2 通風(fēng)系統(tǒng)問題分析

藻渡煤礦隨著礦井生產(chǎn)的不斷進行，在開采和掘進過程中由于存在未封閉的采空區(qū)和棄用巷道導(dǎo)致有效風(fēng)量的損失，對礦井的通風(fēng)效率造成了影響，導(dǎo)致新開辟的和正在使用的采面及巷道進風(fēng)風(fēng)量不足。為了保證礦井安全生產(chǎn)，需要對現(xiàn)有的通風(fēng)系統(tǒng)進行優(yōu)化改造。根據(jù)對井下現(xiàn)有工作面、備用工作面、瓦斯抽放巷以及其他硐室等作業(yè)點風(fēng)量需求計算得到目前總進風(fēng)量需達(dá)到46.2m3/s才能滿足當(dāng)前用風(fēng)需求。

2 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案

根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)目前存在的問題，以及礦井的井筒布置情況和地質(zhì)條件，在保證井下作業(yè)點及巷道的風(fēng)量滿足要求的情況下制定了如下通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案。

對煤礦原有主扇通風(fēng)機進行更換，根據(jù)目前礦井所需總風(fēng)量以及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特征曲線情況，選擇合適的通風(fēng)機。掘進新的進風(fēng)巷增大進風(fēng)斷面，減小進風(fēng)阻力。

2.1 進風(fēng)巷掘進

主明斜井工作面對應(yīng)地表范圍內(nèi)屬荒坡，地面無大建（構(gòu)）筑物?？傇O(shè)計長度252m，Z=+271～272.2m，方位角177°。根據(jù)以往勘探資料在進風(fēng)巷向南掘進通過區(qū)域地質(zhì)條件較好，該區(qū)域無較大的地質(zhì)構(gòu)造存在，但煤巖層內(nèi)有小的褶皺存在，對掘進影響較小。巷道通過區(qū)段避開了地質(zhì)構(gòu)造較大的區(qū)域，巷道掘進難度小，后期維護成本低。主明斜井工程參數(shù)見表1。

表1 掘進巷道工程特征

進風(fēng)井掘進完成后進風(fēng)路線為：主明斜井→主井井底車場→主運大巷→采區(qū)下部車場→采區(qū)提升上山→采區(qū)中部車場→工作面運輸巷→工作面；副平硐→副暗斜井→副井井底車場→采區(qū)中部車場→工作面運輸巷→工作面。

回風(fēng)路線為：工作面→回風(fēng)平巷→回風(fēng)上山→茅口上山→茅口回風(fēng)巷→南翼上山回風(fēng)→四號風(fēng)井。

2.2 通風(fēng)機選型

通風(fēng)機能力校核如下[5]：

（1）礦井主要通風(fēng)機供風(fēng)量按下式計算：

式中：

Q通-礦井主要通風(fēng)機供風(fēng)量，m3/s；

Q礦-礦井需風(fēng)量，m3/s；

K-漏風(fēng)系數(shù)，取1.05。

（2）礦井主要通風(fēng)機靜壓按下式計算：

式中：

Hf-井巷通風(fēng)靜壓，Pa；

H阻-井巷通風(fēng)阻力，Pa；

hf-主要通風(fēng)機設(shè)備阻力，100～200Pa，若設(shè)備有消聲器，另加50～80Pa，取值250Pa。

Hz-自然狀態(tài)下風(fēng)壓，200.35Pa，取200Pa。

根據(jù)計算，通風(fēng)容易時期風(fēng)機產(chǎn)生靜壓為1116Pa，通風(fēng)困難時期風(fēng)機產(chǎn)生靜壓為1340Pa。

（3）理論工況點

根據(jù)上述情況，主通風(fēng)機理論工況點時的風(fēng)量和風(fēng)壓為：

通風(fēng)容易時期：Q容=48.51m3/s，Hf=1116Pa；

通風(fēng)困難時期：Q難=48.51m3/s，Hf=1350Pa。

（4）通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線

網(wǎng)路風(fēng)阻及特性方程式，通風(fēng)容易時期：

等效網(wǎng)路風(fēng)阻：

通風(fēng)困難時期：

等效網(wǎng)路風(fēng)阻：

（5）設(shè)備選型結(jié)果

根據(jù)計算的主通風(fēng)機風(fēng)量和負(fù)壓，如圖1所示。從風(fēng)機性能曲線及運行工況點圖上確定通風(fēng)容易、困難時期風(fēng)機工況點（A、B），結(jié)果見表2。

表2 通風(fēng)機工況參數(shù)表

（6）電動機功率按下式核算：

式中：

K-電動機的容量系數(shù)，軸流式通風(fēng)機取1.10；

ηs-軸流式通風(fēng)機靜壓效率，%；

ηc-傳動效率，取1.0。

電動機功率：

經(jīng)校核，將原有的2臺FBCDZ-6-NO16B型對旋通風(fēng)機變更為2臺FBCDZ-6-№19型對旋通風(fēng)機。風(fēng)量變化范圍 32.3～70.5m3/s，風(fēng)壓 660Pa～1970Pa，轉(zhuǎn)速980r/min，風(fēng)機功率2×90kW。滿足要求。設(shè)計變更后，未降低國家現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等要求，滿足礦井安全生產(chǎn)需要。

圖1 通風(fēng)機性能曲線圖

3 優(yōu)化方案應(yīng)用效果

通風(fēng)系統(tǒng)改造和設(shè)備調(diào)試完成后，經(jīng)現(xiàn)場對相關(guān)參數(shù)實際測定得出：通風(fēng)機風(fēng)量可以通過變頻調(diào)整的最大風(fēng)量大約為2954m3/min，根據(jù)計算礦井總共需要風(fēng)量為2910.6m3/min，通風(fēng)機最大風(fēng)量完全滿足需求；通風(fēng)等積孔達(dá)到了3.5m2以上，降低了通風(fēng)難度。通風(fēng)系統(tǒng)完成優(yōu)化后各作業(yè)點風(fēng)量實測情況見表3。

4 結(jié)論及展望

（1）藻渡煤礦新掘進進風(fēng)井以及主扇通風(fēng)機更換完成后，經(jīng)實際運轉(zhuǎn)現(xiàn)場參數(shù)測定證明了該優(yōu)化方案的可行性，解決了井下用風(fēng)點供風(fēng)量不足的問題。礦井主要掘進巷道、工作面以及瓦斯抽放巷等作業(yè)點均達(dá)到了配風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，改善了井下安全作業(yè)環(huán)境。

（2）為了提高礦山管理水平，提高礦井自動化程度，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，未來礦井通風(fēng)系統(tǒng)將朝著智能化和信息化的方向發(fā)展。

表3 作業(yè)點風(fēng)量實測情況