蔣莊煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究

王行 杜厚霖 盧晗

摘 要：本文以蔣莊煤礦的礦井通風(fēng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過對(duì)蔣莊煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算，準(zhǔn)確的驗(yàn)算了兩條測(cè)風(fēng)線路的通風(fēng)阻力，并對(duì)蔣莊煤礦礦井的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，保障作業(yè)人員的安全，為類型礦井提供理論與數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)系統(tǒng);用風(fēng)量;優(yōu)化

0 引言

基于蔣莊煤礦礦井用風(fēng)量大，風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)較差，且部分巷道風(fēng)量集中;本文通過對(duì)蔣莊礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，能夠合理分配通風(fēng)風(fēng)量，降低巷道內(nèi)的通風(fēng)阻力，工作面生產(chǎn)期間產(chǎn)生的瓦斯和一氧化碳等有害氣體能隨風(fēng)流排除[1]，同時(shí)，優(yōu)化礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)礦井節(jié)能降耗和抗災(zāi)能力也具有十分重要的作用，是礦井安全生產(chǎn)的保障系統(tǒng)。

1 通風(fēng)系統(tǒng)概述

蔣莊煤礦通風(fēng)方式為混合式，通風(fēng)方法為抽出式，進(jìn)風(fēng)井為副井，回風(fēng)井由中央風(fēng)井和南風(fēng)井回風(fēng)。

蔣莊煤礦用風(fēng)量大，風(fēng)量集中，有毒有害氣體較多，需要對(duì)整個(gè)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，通過對(duì)蔣莊煤礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化研究，不僅是對(duì)蔣莊煤礦可持續(xù)發(fā)展的保障，且產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益是巨大的，對(duì)產(chǎn)業(yè)化方向分析也具有十分重要的意義。

2 礦井通風(fēng)阻力測(cè)定與分析

2.1 通風(fēng)阻力的測(cè)定

基于對(duì)測(cè)定的要求和結(jié)果，本次測(cè)定過程首先需要進(jìn)行選擇不同的通風(fēng)線路，通風(fēng)線路應(yīng)盡量長，可有效減小誤差;其次可先在通風(fēng)系統(tǒng)圖紙上標(biāo)出測(cè)定位置及個(gè)數(shù);最后采用精密氣壓計(jì)逐點(diǎn)測(cè)定法[2-3]，進(jìn)行測(cè)定各條線路的通風(fēng)阻力大小，其中主要使用的設(shè)備如表1所示。

兩條主測(cè)線路為：主測(cè)線路1：副井→井底車場(chǎng)→南大巷→南大巷延伸→3上903進(jìn)風(fēng)斜巷→3上905材料巷→3上907進(jìn)風(fēng)通道→3上907材料巷（3上907中間巷）→3上907里材→工作面→3上907里運(yùn)→3上907運(yùn)輸巷→3上907運(yùn)輸通道→南總回風(fēng)巷→南風(fēng)井→地面;主測(cè)線路2：地面→副井→-320m井底車場(chǎng)→-320m北大巷→北六采區(qū)軌道石門→3上601材料巷→3上601里工作面→3上601里運(yùn)→3上601運(yùn)輸巷→北六采區(qū)回風(fēng)巷→北六采區(qū)回風(fēng)上山→中央風(fēng)井北總回風(fēng)巷→中央風(fēng)井→地面。

蔣莊煤礦主測(cè)線路通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)阻力測(cè)定檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

由上表可知，主測(cè)路線1和主測(cè)路線2的通風(fēng)阻力分別為2235.06 Pa和2132.13 Pa，測(cè)定誤差均小于5%，測(cè)定結(jié)果滿足礦井通風(fēng)阻力測(cè)定和通風(fēng)系統(tǒng)分析的精度要求。

由表中可以看出，主測(cè)線路1和主測(cè)線路2的理論通風(fēng)阻力分別為2318.62Pa和2218.63Pa，這是由于在測(cè)定過程中受到礦井井下條件限制及人為因素等原因，導(dǎo)致測(cè)定存在一定的誤差;且主測(cè)線路1的通風(fēng)阻力值大于主測(cè)線路2的通風(fēng)阻力值，這是由于主測(cè)線路1經(jīng)過兩條材料巷，風(fēng)量集中，且該工作面軌道順槽及回風(fēng)順槽隅角處采空區(qū)封閉不實(shí)，存在一定的漏風(fēng)現(xiàn)象，導(dǎo)致通風(fēng)阻力值較大。

將各段風(fēng)路分為進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段和回風(fēng)段[4]。主測(cè)路線1、2的通風(fēng)系統(tǒng)阻力分布如表3所示，

由上表可以看出：

（1） 主測(cè)線路1中進(jìn)風(fēng)段和回風(fēng)段的通風(fēng)阻力值較高，所占比重大，分別為35.6%和42.2%;而在主測(cè)線路2中，用風(fēng)段的通風(fēng)阻力值明顯大于進(jìn)風(fēng)段和回風(fēng)段，占總阻力的比值達(dá)到44.7%，這是由于不同線路長度不同，經(jīng)過的巷道和區(qū)域不一樣，有些巷道內(nèi)存在風(fēng)量集中現(xiàn)象，極大的影響了通風(fēng)阻力值。

（2） 巷道內(nèi)不同形狀的斷面對(duì)通風(fēng)阻力值也有較大的影響，盡量保持巷道斷面形狀為圓拱形或者矩形，有利于減小通風(fēng)阻力值。

3 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

礦井907工作面回風(fēng)段的風(fēng)量集中、阻力大，為了降低該回風(fēng)段的通風(fēng)阻力，可通過分擔(dān)該回風(fēng)段的風(fēng)量來實(shí)現(xiàn)，故可將907中間巷布置為作為小型巷，分擔(dān)部分本段回風(fēng)或施工補(bǔ)回風(fēng)巷的方式減少回風(fēng)段的風(fēng)量，從而起到降阻的效果。

根據(jù)結(jié)合主風(fēng)機(jī)特性曲線，本方案可進(jìn)行解算，預(yù)計(jì)得出的風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)在高效區(qū)數(shù)據(jù)范圍，可滿足礦井正常的風(fēng)量需求，方案實(shí)施后，預(yù)計(jì)907工作面約有340 m3/ min的回風(fēng)進(jìn)入907中間巷，907工作面回風(fēng)段阻力預(yù)計(jì)將減小25.8 Pa。本方案涉及到的通風(fēng)設(shè)施調(diào)整和設(shè)置較少，但也有可能出現(xiàn)漏風(fēng)的情況。

4 結(jié)語

（1）主測(cè)線路1中進(jìn)風(fēng)段和回風(fēng)段的通風(fēng)阻力值較高，所占比重大;主測(cè)線路2中，用風(fēng)段的通風(fēng)阻力值明顯大于進(jìn)風(fēng)段和回風(fēng)段，所占比重也明顯高于其它兩段，這是由于不同線路長度不同，經(jīng)過的巷道和區(qū)域不一樣，有些巷道內(nèi)存在風(fēng)量集中現(xiàn)象，極大的影響了通風(fēng)阻力值。

（2）根據(jù)結(jié)合主風(fēng)機(jī)特性曲線，本方案可進(jìn)行解算，預(yù)計(jì)得出的風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)在高效區(qū)數(shù)據(jù)范圍，可滿足礦井正常的風(fēng)量需求，方本方案涉及到的通風(fēng)設(shè)施調(diào)整和設(shè)置較少，但也有可能出現(xiàn)漏風(fēng)的情況。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林曉飛， 曹慶貴， 劉業(yè)嬌. 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)節(jié)研究[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)， 2006， 6（s1）：79-80.

[2] 韓杰. 礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造優(yōu)化與通風(fēng)能力保障技術(shù)研究[D]. 青島： 山東科技大學(xué)， 2017.

[3] 程磊， 楊運(yùn)良， 熊亞選. 礦井通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究[J]. 中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)， 2005，33（10）：45-51.

作者簡介：

王行（1994-），男，山東棗莊人，主要從事礦山災(zāi)害預(yù)測(cè)與防治工作。