東曲煤礦通風系統(tǒng)優(yōu)化調整及應用

高 毓

（山西焦煤集團有限責任公司東曲煤礦，山西 古交 030200）

1 工程概況

礦井采用分區(qū)通風方式、機械抽出式通風方法，構成“八進五回”的通風系統(tǒng)。進風井有東平硐、西平硐、矸石斜井、黃臺峰進風井、小沙巖立井、明斜井、局家洼立井、羊圈港進風斜井，共8 個；回風井有黃臺峰回風井、長峪溝回風井、小沙巖回風井、局家洼回風井、羊圈港回風井，共5 個。調整礦井采掘銜接，優(yōu)先對四采區(qū)最后一個14403 工作面進行回采，14403 工作面已封閉結束。近期完成了+973 水平二采區(qū)14218、12226 工作面，四采區(qū)2 號、4 號煤的優(yōu)化封閉，共施工密閉49 道。

小沙巖回風系統(tǒng)負擔+973 水平二采區(qū)、四采區(qū)的通風工作。計劃封閉14218 工作面和12226、14412、14414 備用面，四采區(qū)2 號、4 號煤封閉結束后，剩余二采區(qū)輔助運輸巷和四采區(qū)4 號煤西翼輔運巷以及四采區(qū)2 號煤輔助運輸巷一部分。+973 水平二采區(qū)、四采區(qū)暫時沒有工作面、備用面，計劃停運小沙巖回風井主要通風機，由局家洼回風系統(tǒng)和長峪溝回風系統(tǒng)負擔。

2 數(shù)據(jù)對比分析

2.1 主要進風井模擬結果與實測數(shù)據(jù)對比分析

總進風量實測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)大1 859 m3/min，其中，東平硐、西平硐、黃臺峰進風斜井、羊圈港進風井實測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)大，明斜井、矸石斜井、小沙巖進風立井、局家洼進風立井實測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)小。原因是：東平硐、西平硐、黃臺峰進風斜井、羊圈港進風井三維仿真模擬系統(tǒng)建模時摩擦阻力系數(shù)取值為0.0084（計算值），實際摩擦阻力系數(shù)為0.0073，取值偏大，導致模擬數(shù)據(jù)偏小。

2.2 主要回風井模擬結果與實測數(shù)據(jù)對比分析

總回風量實測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)小195 m3/min，其中，長峪溝回風井實測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)小87 m3/min，黃臺峰回風井實測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)大602 m3/min，局家洼回風井實測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)大250 m3/min，羊圈港回風井實測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)小960 m3/min。原因如下：

1）羊圈港回風井實測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)小960 m3/min，是由于風機倒機所引起的實際變化。

2）三維仿真模擬系統(tǒng)建模所采用巷道尺寸等參數(shù)均為設計參數(shù)，在礦井回風巷內(nèi)布置有抽采管路（如在長峪溝、羊圈港回風系統(tǒng)內(nèi)布置有抽采管路），縮小了巷道實際斷面，導致回風實測結果比模擬結果小。

3）三維仿真模擬系統(tǒng)模擬過程未能如實反映18304 軌順、18304 瓦斯治理巷等個別巷道風量變化情況，經(jīng)實際調整后造成實測數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)存在差別。

4）在對三維仿真模擬系統(tǒng)主扇建模時所采用的參數(shù)與實際運行參數(shù)不一致，各運行角度數(shù)據(jù)不全（如局家洼回風井實際有5 個運行角度，模擬系統(tǒng)只有2 個，正在與廠家溝通，增加所有主要通風機的運行角度），無法滿足主要通風機角度調整后的數(shù)據(jù)模擬。

5）在對三維仿真模擬系統(tǒng)后續(xù)巷道更新時無法按坐標法延伸、縮減巷道長度（實際為人工操作拉伸、縮減），與實際巷道坡道變化不相符，導致模擬巷道節(jié)點增多，風量變小。

6）模擬系統(tǒng)中各回風井模擬風量結果與實際風量相差不大，各風流方向變化情況與實際情況相接近，按目前模擬軟件的功能，先確定各回風井數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)自動模擬各進風井情況，再根據(jù)實際情況進行調整，導致各進風井風量數(shù)據(jù)與實際情況有出入[3-4]。

3 通風系統(tǒng)優(yōu)化方案的對比與確定

3.1 方案對比

3.1.1 方案Ⅰ：+973 水平二采區(qū)由長峪溝回風井負擔

小沙巖回風井主要通風機停運后，將小沙巖回風斜井行人小風門施工為調節(jié)風門，封閉防爆門，拆除1 號、3 號密閉風門，施工2 號密閉風門，重新施工4 號調節(jié)風門。

施工順序為，通風科提前施工2 號密閉風門，留0.5 m2通風口，拆除1 號、3 號密閉風門后封堵2 號密閉風門并重新施工4 號調節(jié)風門。

若14218 工作面回采，則通風阻力預計867 Pa，通風路線5 553 m，如表1 所示。

表1 方案Ⅰ14218 工作面阻力計算表

3.1.2 方案Ⅱ：+973 水平二采區(qū)由局家洼回風井負擔

局家洼主要通風機現(xiàn)運行角度30°～25°，回風井風量8 575 m3/min，有效風量7 846 m3/min，有效風量率92.86%，由于通風路線增大，需上調局家洼主要通風機運行角度至35°～30°。

小沙巖回風井主要通風機停運后，將小沙巖回風斜井行人小風門施工為調節(jié)風門，封閉防爆門，拆除3 號密閉風門，保留1 號密閉風門，重新施工4 號調節(jié)風門。

若14218 工作面回采，則通風阻力預計1 079 Pa，通風路線8 409 m，如表2 所示。

表2 方案Ⅱ14218 工作面阻力計算表

3.2 方案的確定

綜上所述，根據(jù)通風阻力、通風路線數(shù)據(jù)，采用方案Ⅰ較為合理，即14218 工作面回采由長峪溝回風井負擔較為合理。

4 通風系統(tǒng)調整后的應用效果

2020 年，將礦井通風能力核定為485.57 萬t/年，小沙巖回風井通風系統(tǒng)無采掘工作面布置，小沙巖回風井風機停運后，二分區(qū)總回風巷北段（2 號密閉以北）由長峪溝回風井負擔，二分區(qū)總回風巷南段（2 號密閉以南）四采區(qū)西翼由局家洼回風井負擔，四采西翼下組煤將來與十采區(qū)合并，布置大工作面，由羊圈港回風井負擔。

目前，羊圈港主要通風機為FBCDZ-8-№30 煤礦地面用防爆對旋軸流通風機，現(xiàn)運行角度為30°/25°（最大運行角度為45°/40°），風機功率為2×500 kW。主要通風機排風量為8 753 m3/min，通風機負壓為2 030 Pa，系統(tǒng)進風量為8 538 m3/min，回風井風量為8 657 m3/min，有效風量為8 018 m3/min，有效風量率為93.91%。該FBCDZ-8-№30 煤礦地面用防爆對旋軸流通風機負擔+860 水平八采區(qū)、九采區(qū)的通風。將來與四采區(qū)西翼下組煤合并后，八、九采區(qū)回采結束，只剩余十采區(qū)，經(jīng)核算通風能力可以滿足礦井需要。

5 結論

小沙巖回風井主要通風機停運后，優(yōu)化了礦井通風系統(tǒng)，將“八進五回”通風系統(tǒng)調整為“八進四回”通風系統(tǒng)，縮小了礦井安全管理半徑，降低了礦井通風及隊組巷道維護等日常運行安全管理難度，年節(jié)約主要通風機運行電費、維護保養(yǎng)費、人工工資等費用共計469.72 萬元。