五陽(yáng)礦75采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)分析與優(yōu)化

（潞安集團(tuán)五陽(yáng)煤礦，山西 長(zhǎng)治 046205）

1 礦井概況

1.1 簡(jiǎn)介

山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限責(zé)任公司五陽(yáng)煤礦始建于1956年，1963年投產(chǎn)，經(jīng)過數(shù)次技改，現(xiàn)核定生產(chǎn)能力為3.60 Mt/a。井田南北長(zhǎng)約13 km，東西寬約10 km，面積約為78.3649 km2。礦井開采二疊系下統(tǒng)山西組中下部的3#煤層，該區(qū)域3#煤層厚度3.75～7.6m，平均厚度6.13m，賦存穩(wěn)定。五陽(yáng)煤礦為高瓦斯礦井，礦井通風(fēng)方式為分區(qū)對(duì)角混合抽出式，現(xiàn)有通風(fēng)巷道達(dá)130000m，屬典型的點(diǎn)多、線長(zhǎng)、面廣通風(fēng)系統(tǒng)。

1.2 75采區(qū)基本情況

（1）75采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

75采區(qū)無采掘工作面，僅保留有通風(fēng)巷道，位于井田中部，處于南豐井和西風(fēng)井兩個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合部，由主斜井、新副井進(jìn)風(fēng)，經(jīng)75采區(qū)各通風(fēng)巷道，分別進(jìn)入南豐井系統(tǒng)和西風(fēng)井系統(tǒng)，具體情況見圖1、表1。

（2）風(fēng)量分配及巷道阻力通風(fēng)阻力計(jì)算：P=Q2×α×L×l/S3式中：P為巷道阻力，Pa；Q為巷道風(fēng)量，m3/s；α為阻尼系數(shù)，噴漿巷道取0.009，錨網(wǎng)支護(hù)巷道取0.015；L為巷道長(zhǎng)度，m；l為巷道周長(zhǎng)，m；S為巷道斷面，m2。

圖1 75采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)圖（優(yōu)化前）

2 存在問題及原因分析

2019年4月1日至30日，75采區(qū)多次出現(xiàn)風(fēng)量、瓦斯異常變化情況。

1）75-2#架空人車巷位于75采區(qū)和76采區(qū)之間，通風(fēng)線路復(fù)雜，抗干擾能力差。多次因75采區(qū)、76采區(qū)系統(tǒng)調(diào)整，75采區(qū)、76采區(qū)用風(fēng)量發(fā)生變化，造成75-2#架空人車巷風(fēng)速、風(fēng)量及風(fēng)向均發(fā)生變化，整個(gè)巷道微風(fēng)或無風(fēng)，系統(tǒng)紊亂、瓦斯積聚等問題頻繁出現(xiàn)，并且長(zhǎng)時(shí)間存在。

2）75采區(qū)無采掘工作面，用風(fēng)量較少，獨(dú)立回風(fēng)系統(tǒng)僅有75-5#區(qū)段專回巷擔(dān)負(fù)75-5#區(qū)段變電所、75-5#區(qū)段水倉(cāng)、75-1#變電所等硐室的回風(fēng)任務(wù)，導(dǎo)致該區(qū)域配風(fēng)量較少，巷道風(fēng)速低。主5#皮帶風(fēng)量?jī)H為432m3/min，風(fēng)速0.47 m/s，煤倉(cāng)正常放煤期間無法及時(shí)稀釋瓦斯，造成煤倉(cāng)下口瓦斯積聚。

3）南大巷（74車場(chǎng)口）段風(fēng)速較高，達(dá)5.19 m/s，風(fēng)阻較大，給75采區(qū)和76-2#區(qū)段通風(fēng)系統(tǒng)增加負(fù)擔(dān)。造成南大巷（74車場(chǎng)段）風(fēng)速高的主要原因是76-2#區(qū)段進(jìn)風(fēng)和75采區(qū)進(jìn)風(fēng)在該段巷道疊加，導(dǎo)致風(fēng)速大幅升高。

4）受76采區(qū)、76-2#區(qū)段主要進(jìn)回風(fēng)聯(lián)巷風(fēng)門75采區(qū)車場(chǎng)風(fēng)門風(fēng)井總回聯(lián)絡(luò)巷風(fēng)門等多處永久控風(fēng)設(shè)施的直接影響，75采區(qū)總風(fēng)量隨時(shí)會(huì)因風(fēng)門啟閉狀態(tài)發(fā)生變化而改變。

3 系統(tǒng)優(yōu)化方案

鑒于75采區(qū)無采掘工作面現(xiàn)狀，采用“大幅增加75采區(qū)進(jìn)風(fēng)量，增大75采區(qū)在用巷道風(fēng)速”的可行性較低，因此采用“改變75采區(qū)通風(fēng)路線”方案。具體可通過控制75車場(chǎng)、75進(jìn)風(fēng)巷、75爬坡皮帶巷和75-5#區(qū)段等處巷道的進(jìn)風(fēng)量，將75采區(qū)進(jìn)風(fēng)大部分分配至75-1#架空人車巷和主5#皮帶巷，增大巷道風(fēng)速，用于稀釋75-1#架空人車巷和主5#皮帶巷煤倉(cāng)下口瓦斯，解決瓦斯異常積聚。其他巷道配風(fēng)量以滿足最低風(fēng)速規(guī)定為原則。

表1 巷道風(fēng)量分配及阻力分布

1）針對(duì)75-2#架空人車巷風(fēng)速低、風(fēng)向不穩(wěn)定的問題，可通過控制75車場(chǎng)進(jìn)風(fēng)量、增加75-2#架空人車巷（76側(cè)）負(fù)壓，增加75-1#架空人車巷進(jìn)風(fēng)量、降低75-2#架空人車巷（75側(cè)）負(fù)壓，從而增加壓差，加強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力，解決巷道無風(fēng)、微風(fēng)的現(xiàn)狀。即在75車場(chǎng)、75行人進(jìn)風(fēng)巷設(shè)置永久風(fēng)門，改變南大巷風(fēng)量進(jìn)入76-2#區(qū)段的途徑，減小南大巷整體進(jìn)風(fēng)量，同時(shí)將76-2#區(qū)段進(jìn)風(fēng)負(fù)壓點(diǎn)轉(zhuǎn)移至76采區(qū)，增加75-2#架空人車巷兩端壓差。

2）在75爬坡皮帶巷車場(chǎng)、75爬坡皮帶巷、75-5#區(qū)段軌道巷設(shè)置永久風(fēng)門，控制75采區(qū)各進(jìn)風(fēng)巷道風(fēng)量，增加主5#皮帶巷進(jìn)風(fēng)量。

3）調(diào)整75-5#區(qū)段原有各永久風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)窗，控制巷道用風(fēng)，結(jié)合（1）、（2）兩步，增加75-2#架空人車巷和5#皮帶巷進(jìn)風(fēng)量。

4 系統(tǒng)優(yōu)化效果

2019年4月底施工完成了全部通風(fēng)設(shè)施，5月初進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整，測(cè)得各相關(guān)巷道優(yōu)化前、后風(fēng)速對(duì)比見表2，效果分析見圖2。

表2 系統(tǒng)調(diào)整前后各巷道風(fēng)量變化分析

圖2 75采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)（優(yōu)化后）

分析數(shù)據(jù)可知：南大巷（74車場(chǎng)口段）風(fēng)速降低32.37%，主5#皮帶風(fēng)速增加176.60%，75-2#架空人車巷風(fēng)速增加441.86%。系統(tǒng)調(diào)整后，在2019年5月～12月共計(jì)8個(gè)月的生產(chǎn)過程中，76采區(qū)共計(jì)系統(tǒng)調(diào)整14次，75采區(qū)未出現(xiàn)任何巷道微風(fēng)、風(fēng)流反向的問題，主5#皮帶下口放煤處未出現(xiàn)瓦斯積聚現(xiàn)象。

綜上所述，通過優(yōu)化75采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，解決了75采區(qū)存在的風(fēng)量不足、瓦斯積聚等問題，保證了礦井、采區(qū)的安全生產(chǎn)。