谷 偉
(晉能控股煤業(yè)集團朔州朔煤小峪煤業(yè)公司,山西 朔州 038300)
礦井通風(fēng)系統(tǒng)[1-2]是井工煤礦生產(chǎn)的六大系統(tǒng)之一。隨著礦井開采的延伸,通風(fēng)線路隨之加長,通風(fēng)阻力增加,通風(fēng)越困難。為了保證礦井安全經(jīng)濟開采,既要滿足礦井通風(fēng)需要,又需優(yōu)化礦井通風(fēng)線路,實現(xiàn)經(jīng)濟通風(fēng)。小峪煤礦為生產(chǎn)礦井,上組煤4(16)、2(18)、3(19)號煤層僅剩南Ⅰ盤區(qū)和404 盤區(qū)可采,目前主采煤層為5(22)號煤層和8(25-1)號煤層。礦井上組煤現(xiàn)采用分區(qū)式通風(fēng)方式,正在開采的5(22)號煤采用中央分列式通風(fēng)方式,現(xiàn)通過主斜井、副斜井、1 號行人斜井和2 號進風(fēng)斜井進風(fēng),1 號回風(fēng)立井、2 號回風(fēng)斜井回風(fēng)。
經(jīng)計算,404 盤區(qū)、5(22)號煤層和8(25-1)號煤層單獨生產(chǎn)時所需風(fēng)量分別為92 m3/s、125 m3/s 和137 m3/s。根據(jù)礦井生產(chǎn)規(guī)劃和煤層接續(xù),南Ⅰ盤區(qū)上組煤回采完畢后,礦井404 盤區(qū)上組煤和+1100 m 水平5(22)號煤層配采,礦井所需總風(fēng)量為92+125=217 m3/s;之后5(22)號煤層與延伸后的8(25-1)號煤層配采,礦井所需總風(fēng)量為125+137=262 m3/s。礦井現(xiàn)有井筒最大進風(fēng)量為346.24 m3/s,最大回風(fēng)量為166.48 m3/s。礦井回風(fēng)井筒回風(fēng)能力滿足不了礦井后期通風(fēng)需求。
2 號進風(fēng)斜井、2 號回風(fēng)斜井通過上組煤416、417 巷及西石門等巷道與南Ⅰ盤區(qū)上組煤溝通,主要服務(wù)于南Ⅰ盤區(qū)上組煤;2 號進風(fēng)斜井通過301第一暗斜井與5(22)號煤301 盤區(qū)軌道巷相通。南Ⅰ盤區(qū)上組煤回采完畢后,接續(xù)的404 盤區(qū)利用5(22)號煤生產(chǎn)系統(tǒng)進行生產(chǎn)。因此,現(xiàn)有2 號回風(fēng)斜井不能服務(wù)于礦井后期生產(chǎn)。礦井可采儲量主要分布在礦井北部,與現(xiàn)有1 號回風(fēng)立井井筒距離較遠,困難時期礦井通風(fēng)阻力較大[3-4],既不能實現(xiàn)經(jīng)濟通風(fēng),且造成井下漏風(fēng)量增加,加大采空區(qū)瓦斯涌出量,同時礦井北部距現(xiàn)有安全出口距離較遠。
圖1 優(yōu)化前礦井通風(fēng)系統(tǒng)
通過對礦井目前通風(fēng)能力和通風(fēng)系統(tǒng)存在問題分析,提出三種優(yōu)化方案:
(1)方案一:關(guān)閉2 號回風(fēng)斜井,在井田北部新增回風(fēng)立井。該方案可有效解決礦井通風(fēng)能力不足的問題,通風(fēng)線路短,通風(fēng)負壓小,能解決礦井北部通風(fēng)及安全出口等問題;但是其供電、運輸及管理不便。
(2)方案二:關(guān)閉2 號進、回風(fēng)斜井,改造1號回風(fēng)立井為進風(fēng)立井,在井田中部1 號回風(fēng)立井場地附近新增回風(fēng)立井。該方案距現(xiàn)有工業(yè)場地距離近,交通運輸方便,通電線路短;但是解決不了北部通風(fēng)困難、北部安全出口較遠等主要通風(fēng)問題。
(3)方案三:保留2 號進風(fēng)、回風(fēng)斜井進行改造,其余井筒功能不變。該方案無需征地、新建井筒,可節(jié)省投資;但是改造工程量大,影響現(xiàn)有生產(chǎn),且改造后通風(fēng)線路長,通風(fēng)效果差。
結(jié)合礦井目前通風(fēng)系統(tǒng)存在問題,綜合分析選擇方案一,即在礦井北部新建回風(fēng)立井,并優(yōu)化礦井通風(fēng)線路,從而解決礦井通風(fēng)問題。
404 盤區(qū)利用5(22)號煤大巷進行布置,主要進風(fēng)利用5(22)號煤層+1100 m 水平進風(fēng)大巷和402 盤區(qū)進風(fēng)大巷。新增回風(fēng)立井后,404 盤區(qū)回風(fēng)經(jīng)盤區(qū)總回風(fēng)巷至新增回風(fēng)立井,有獨立的回風(fēng)系統(tǒng)。由于5(22)號煤層集中進風(fēng)大巷和北翼402 盤區(qū)進風(fēng)大巷需滿足404 盤區(qū)和5(22)號煤北翼盤區(qū)同時生產(chǎn)的進風(fēng)量,需對5(22)號煤主要進、回風(fēng)大巷校核。
(1)進風(fēng)大巷
5(22)號煤層402 盤區(qū)靠近北部工作面與404 盤區(qū)工作面同時進行回采時,礦井總風(fēng)量為92+125=217 m3/s。5(22)號煤集中皮帶巷、軌道巷、進風(fēng)巷最大進風(fēng)量見表1,402 盤區(qū)皮帶巷、軌道巷最大進風(fēng)量見表2。
圖2 優(yōu)化方案礦井通風(fēng)系統(tǒng)
表1 5(22)號煤集中皮帶巷、軌道巷、進風(fēng)巷最大進風(fēng)量統(tǒng)計表
表2 402 盤區(qū)皮帶巷、軌道巷最大進風(fēng)量統(tǒng)計表
通過以上分析,礦井現(xiàn)有5(22)號煤集中進風(fēng)巷滿足進風(fēng)要求;402 采區(qū)進風(fēng)巷道不能滿足5(22)號煤層402 盤區(qū)與404 盤區(qū)工作面同時回采時進風(fēng)需求。故在402 盤區(qū)巷道西部平行于402 盤區(qū)皮帶巷處新增一段5(22)號煤層402 盤區(qū)進風(fēng)巷,該巷道由集中進風(fēng)巷通至5 號回采工作面即可,凈斷面積15.36 m2,擔(dān)負402 盤區(qū)進風(fēng)任務(wù)。優(yōu)化后的通風(fēng)能力見表3。
表3 402 盤區(qū)皮帶巷、軌道巷最大進風(fēng)量統(tǒng)計表
(2)回風(fēng)巷道
5(22)號煤層402 盤區(qū)靠近北部工作面與404 盤區(qū)工作面同時進行回采時,礦井總風(fēng)量為92+125=217 m3/s。404 盤區(qū)采用盤區(qū)回風(fēng)巷和總回風(fēng)巷獨立回風(fēng)至新增回風(fēng)立井,5(22)號煤風(fēng)量由402 盤區(qū)回風(fēng)巷回風(fēng)至新增回風(fēng)立井和1 號回風(fēng)立井。402 盤區(qū)回風(fēng)巷和404 盤區(qū)回風(fēng)巷、404 盤區(qū)總回風(fēng)巷最大回風(fēng)量見表4。
由表4 可知,404 盤區(qū)總回風(fēng)巷滿足回風(fēng)要求,但404 盤區(qū)回風(fēng)巷不能滿足92 m3/s 的回風(fēng)需求。因此,將404 盤區(qū)回風(fēng)巷由凈斷面4.5 m×3.2 m 變?yōu)?.8 m×3.5 m,凈斷面積為16.8 m2。同時,5 號煤層回采工作面在新增回風(fēng)立井北部開采時,402盤區(qū)回風(fēng)巷也不能滿足125 m3/s 的回風(fēng)需求,故在402 盤區(qū)新增一段回風(fēng)巷,由井筒北部5 號煤層回采工作面至新增回風(fēng)立井,作為專用工作面回風(fēng)措施巷,解決工作面回風(fēng),凈斷面積為13.44 m2。優(yōu)化后,402 盤區(qū)回風(fēng)巷和404 盤區(qū)回風(fēng)巷最大回風(fēng)量見表5。
表4 404 盤區(qū)(總)回風(fēng)巷、402 盤區(qū)回風(fēng)巷最大回風(fēng)量統(tǒng)計表
(3)優(yōu)化采區(qū)接續(xù)
如果礦井接續(xù)進行調(diào)整, 404 盤區(qū)工作面生產(chǎn)時,5(22)號煤層不在北部402 盤區(qū)生產(chǎn),僅在南翼301 盤區(qū)生產(chǎn)時,402 采區(qū)進風(fēng)巷道可不改造,改造巷道為404 盤區(qū)回風(fēng)巷;5 號煤層回采工作面在新增回風(fēng)立井北部開采時,改造402 盤區(qū)回風(fēng)巷,改造參數(shù)同上。
小峪礦新增回風(fēng)立井后,進行了多次通風(fēng)阻力測試,礦井通風(fēng)阻力得到明顯減小,特別是礦井在困難時期的通風(fēng)阻力得到明顯改善,礦井風(fēng)機運行狀態(tài)良好,降低了電費消耗。優(yōu)化后的通風(fēng)線路縮短,通風(fēng)系統(tǒng)合理,能夠滿足礦井各頭面的用風(fēng)需要,礦井的安全得到有效保障。
結(jié)合小峪礦生產(chǎn)現(xiàn)狀和煤層接續(xù)情況,分析認為小峪礦目前通風(fēng)系統(tǒng)存在通風(fēng)路線長、通風(fēng)阻力大和通風(fēng)能力不足的問題,經(jīng)比較需在井田北部新增回風(fēng)立井,同時對井下通風(fēng)系統(tǒng)進行優(yōu)化改造,實施后可滿足礦井通風(fēng)需要,保證礦井安全開采。