司馬礦新回風井帶風網試運轉及通風系統(tǒng)調整

李 超

(潞安礦業(yè)集團公司 通風處，山西 長治 046204)

1 基本情況

1.1 通風系統(tǒng)

司馬礦井田開拓主要為立井開拓，礦井通風方法為機械抽出式。主立井、副立井、新進風立井和新回風立井為進風井，中央回風立井為回風井。

目前礦井中央回風立井安裝兩臺型號為FBCDZ-10-No29的對旋軸流式主通風機，電機額定功率為2×630 kW，額定轉速n=580 r/min，主通風機葉片運行角度為+6°，2號主通風機運行，主通風機負壓為2 760 Pa，主通風機排風量為13 970 m3/min，總風阻R=0.050 9 N·s2/m8。

回采工作面最大絕對瓦斯涌出量為27.31 m3/min，掘進工作面最大絕對瓦斯涌出量為3.42 m3/min，礦井最大相對瓦斯涌出量為9.61m3/t，最大絕對瓦斯涌出量為60.67 m3/min。

目前，新回風井區(qū)的進風井筒和回風井筒落底與井下巷道貫通,井底的附屬巷道施工完畢，地面設備試運轉結束，已具備新回風井聯(lián)網試運轉、通風系統(tǒng)調整條件。

1.2 采掘情況

全井田共劃分為三個采區(qū)(一采區(qū)、二采區(qū)和三采區(qū))，其中一采區(qū)共布置一個配采工作面(1109工作面)、一個掘進工作面(1115出煤巷掘進)；二采區(qū)共布置一個回采工作面(1209工作面)、一個結采工作面(1213工作面)、一個掘進工作面(1218風巷掘進)、一個局扇供風(1213排水巷)；三采區(qū)共布置一個圈定工作面(1303工作面)、三個掘進工作面(三采區(qū)輔助回風巷掘進、三采區(qū)輔助膠帶巷掘進和三采區(qū)猴車巷里段掘進)。

2 新風井聯(lián)網試運轉必要性分析

根據司馬礦采掘銜接規(guī)劃及三采區(qū)新風井初步設計，為保證礦井采掘接替進度，需加快三采區(qū)新進、回風立井井筒和新主通風機配套設施建設。

現(xiàn)階段司馬礦中央回風立井主通風機負荷偏高、風量偏緊，隨著三采區(qū)向深部采掘，三采區(qū)風量需求增大，中央回風立井主通風機將不能滿足三采區(qū)采掘活動任務；且中央回風立井主通風機目前葉片角度為最大角度不利于主通風機的安全穩(wěn)定運行，需盡快試運行新回風立井主通風機來減少中央回風立井主通風機負荷。

3 通風系統(tǒng)預測分析依據

參照第三方單位對礦井最新通風阻力測定的相關數據，對司馬煤礦已有巷道取測定值；對預測部分未形成的設計巷道，取本礦相同物理參數下已有巷道的實測值；其他情況取測定經驗值[1]。

按照《煤礦安全規(guī)程》第一百零四條規(guī)定，根據《煤礦通風能力核定標準》(AQ 1056-2008)和《煤礦井工開采技術條件》(AQ1028-2006)標準，對全礦井各采區(qū)用風點需風量進行了計算(新的礦井風量計算方法2019年10月頒布)。

計算得全礦井需風量14 410 m3/min，配風量17 930 m3/min。

4 新風井帶風網試運行分區(qū)方案

新回風立井主通風機帶風網試運行后礦井通風方式改為分區(qū)式通風，中央回風立井擔負一、二采區(qū)區(qū)域，一、二采區(qū)區(qū)域通風系統(tǒng)變化不大；新回風立井擔負三采區(qū)區(qū)域，三采區(qū)區(qū)域通風系統(tǒng)僅新進、回立井區(qū)域有較大變化。

考慮新回風立井主通風機帶風網試運行時，中央回風立井主通風機由于擔負區(qū)域減少，需要調整主通風機運行工況；同時在三采區(qū)回風巷與專用回風巷連接處加設兩道永久密閉，對新回風立井主通風機通風系統(tǒng)與中央回風立井主通風機通風系統(tǒng)分區(qū)管理(分區(qū)具體位置如圖1所示)。

圖1 新回風立井分區(qū)位置局部

5 通風設施變化情況及通風系統(tǒng)調整順序

5.1 通風設施變化情況

1) 新回風立井主通風機帶風網試運行前需施工2道永久密閉、2道永久風門、2道調節(jié)風門(以上設施只需提前打好墻體，試運行當天井下通風系統(tǒng)調整時再將其關閉)。

2) 新回風立井主通風機帶風網試運行后需拆除12道調節(jié)風門和加固2道永久風門(主通風機試運行過程中先打開，待主通風機帶風網試運行完成且系統(tǒng)穩(wěn)定后拆除)。

5.2 通風系統(tǒng)調整順序

1) 將中央回風立井主通風機葉片角度調至+3°，觀察主通風機運行情況；

2) 調整井下通風設施(5 min內完成)；

3) 啟動新回風立井1號主通風機并對1號主通風機運行參數進行設定；

4) 新回風立井1號主通風機穩(wěn)定運行1 h后對全礦井測風，測風完畢后切換2號主通風機運行，待兩臺主通風機均安全穩(wěn)定運行后，新回風立井主通風機試運行結束[2]。

6 新回風立井主通風機帶風網試運行時通風系統(tǒng)預測分析

根據新回風立井主通風機帶風網試運行方案對通風系統(tǒng)進行調整完成后，礦井主立井、副立井和新進風立井進風，中央回風立井和新回風立井回風。其中中央回風立井通風系統(tǒng)擔負區(qū)域減少三采區(qū)區(qū)域，總阻力增加；一、二采區(qū)區(qū)域通風系統(tǒng)變化不大；新回風立井通風系統(tǒng)將擔負三采區(qū)通風任務。

考慮未來采掘用風需求，由于三采區(qū)水平正處于準備階段，隨著礦井采掘活動的進一步推進，將來用風點增多，礦井三采區(qū)需風量加大，若新回風立井主通風機按試運行當時的需求工況試運行，則隨著礦井需風量的增大，需要頻繁的對主通風機進行變頻調速，影響生產。考慮到以上問題，本次新回風立井主通風機試運行時按主通風機排風量達到8 000 m3/min進行預測。

通過對新回風立井主通風機帶風網試運行時的礦井通風系統(tǒng)進行模擬解算，結果如下：

1) 中央回風立井現(xiàn)運行角度+6°，已為該主通風機最大葉片角度，主通風機能力已達到最大；為了保證新回風井主通風機帶風網試運行期間中央回風立井主通風機能在合理穩(wěn)定范圍內，應在中央回風立井所擔負的通風系統(tǒng)進行調整降低其通風阻力，從而保證中央回風立井主通風機安全可靠。

通風系統(tǒng)調整完成后，為了保證整個礦井通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)兩通風系統(tǒng)進風區(qū)域風流紊亂現(xiàn)象，控制新進風立井進風，使得其與新回風立井出現(xiàn)一定的差值，來保證整個礦井通風系統(tǒng)的穩(wěn)定。

2) 當中央回風立井主通風機排風量達到用風需求時，主通風機負壓為2 715 Pa，主通風機排風量為11 205 m3/min，葉片運行角度為+3°。

系統(tǒng)調整后中央回風立井擔負區(qū)域減少，通風系統(tǒng)風阻增大；中央回風立井主通風機性能曲線與所擔負區(qū)域風阻匹配情況良好，能保證中央回風立井主通風機安全穩(wěn)定運行。

3) 當新回風立井主通風機排風量達到用風需求時，主通風機負壓為1 150 Pa，主通風機排風量為8 000 m3/min。

新回風立井主通風機帶風網試運行時，主通風機性能曲線與所擔負區(qū)域通風系統(tǒng)風阻匹配良好。

7 結 語

1) 新回風立井主通風機帶風網試運行時，中央回風立井主通風機能滿足擔負區(qū)域所有用風需求且主通風機性能與所擔負區(qū)域通風系統(tǒng)風阻匹配良好，風量富余，新回風立井主通風機試運行時中央回風立井主通風機參數設置情況：主通風機葉片角度+3°，主通風機負壓2 715 Pa，主通風機風量11 205 m3/min。

2) 新回風立井主通風機帶風網試運行時，新回風立井主通風機能滿足擔負區(qū)域所有用風需求且主通風機性能與所擔負區(qū)域通風系統(tǒng)風阻匹配良好，風量富余，新回風立井主通風機試運行時新回風立井主通風機參數設置情況：主通風機葉片角度-3°，主通風機運行頻率31 Hz，主通風機負壓1 150 Pa，主通風機風量8 000 m3/min。