隰東煤業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案優(yōu)選實(shí)踐

劉 晴

(潞安化工集團(tuán)有限公司 能源事業(yè)部，山西 長(zhǎng)治 046204)

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)基本情況分析

1.1 改造前通風(fēng)系統(tǒng)

隰東煤業(yè)的通風(fēng)方式為中央分列式，通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式，主斜井、副立井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)。本次礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造后仍開采2號(hào)煤層，礦井通風(fēng)方式和方法維持現(xiàn)狀不變。

2號(hào)煤采煤工作面采用一進(jìn)一回“U”型獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，新鮮風(fēng)流由工作面進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)入，經(jīng)工作面后，乏風(fēng)經(jīng)工作面回風(fēng)巷進(jìn)入采區(qū)回風(fēng)巷—回風(fēng)大巷—回風(fēng)立井排至地面。

掘進(jìn)工作面采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)，利用對(duì)旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)。

1.2 通風(fēng)系統(tǒng)改造的必要性

現(xiàn)有一采區(qū)延伸區(qū)采掘工作面通風(fēng)距離7 600 m，且一采區(qū)延伸區(qū)回風(fēng)巷有200 m利用舊巷改造，斷面偏小，現(xiàn)有通風(fēng)路線總體轉(zhuǎn)折點(diǎn)多，通風(fēng)阻力大；二采區(qū)通風(fēng)距離2 000 m，且為新掘巷道，通風(fēng)阻力小，兩區(qū)阻力分布極不平衡。

礦井主通風(fēng)機(jī)利用兩臺(tái)FBCDZ-6-№17B型礦用防爆對(duì)旋軸流式風(fēng)機(jī)，配備YBF型660 V、2×110 kW隔爆電動(dòng)機(jī)，額定風(fēng)量及配套電機(jī)功率較小，通過調(diào)節(jié)現(xiàn)有通風(fēng)設(shè)施給兩個(gè)采區(qū)供風(fēng)比較困難。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造的目的是減短通風(fēng)路線長(zhǎng)度、降低通風(fēng)阻力，保證通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。

1.3 通風(fēng)系統(tǒng)改造的優(yōu)點(diǎn)

1) 目前，礦井二采區(qū)運(yùn)輸巷、二采區(qū)回風(fēng)巷已開拓完畢，且已與一采區(qū)延伸區(qū)運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷貫通，進(jìn)行礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造不需新增井巷工程，只需改變?cè)蓞^(qū)運(yùn)輸巷、二采區(qū)回風(fēng)巷的使用功能就可以實(shí)現(xiàn)。

2) 在礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造過程中，采取相應(yīng)安全技術(shù)措施，礦井的生產(chǎn)作業(yè)不受影響。

3) 礦井通風(fēng)阻力減少，將減輕主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，提高主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，有利于主通風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行，增加主通風(fēng)機(jī)的使用年限。

4) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造完成后，通風(fēng)路線將減短，礦井巷道維護(hù)工作量減小，有利于降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少巷道維護(hù)費(fèi)用。

5) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造不需要新增井巷工程量及通風(fēng)設(shè)備，且主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率的提高將減少主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用[1-2]。

2 通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方案及優(yōu)選

2.1 通風(fēng)系統(tǒng)線路

目前，隰東煤業(yè)一采區(qū)延伸區(qū)回采工作面通風(fēng)由井田東部的12運(yùn)輸巷、12軌道巷、12回風(fēng)巷、12機(jī)軌聯(lián)巷、12回風(fēng)聯(lián)巷、南翼運(yùn)輸巷、南翼回風(fēng)巷及一采區(qū)延伸區(qū)運(yùn)輸巷、一采區(qū)延伸區(qū)回風(fēng)巷提供服務(wù)，礦井通風(fēng)路線為：

新鮮風(fēng)流：副立井(主斜井)—東軌道大巷(東運(yùn)輸大巷)—12軌道巷(12運(yùn)輸巷—12機(jī)軌聯(lián)巷—南翼運(yùn)輸巷—一采區(qū)延伸區(qū)運(yùn)輸巷—工作面運(yùn)輸巷—工作面。

污風(fēng)：工作面—工作面回風(fēng)巷—一采區(qū)延伸巷回風(fēng)巷—南翼回風(fēng)巷—12回風(fēng)聯(lián)巷—12回風(fēng)巷—東回風(fēng)大巷—西回風(fēng)大巷—總回風(fēng)大巷—回風(fēng)立井。

現(xiàn)通風(fēng)路線共轉(zhuǎn)折25次，采掘工作面通風(fēng)距離約7 600 m.

2.2 通風(fēng)系統(tǒng)改造方案

方案一：改變系統(tǒng)通風(fēng)路線，一采區(qū)延伸區(qū)工作面主通風(fēng)路線由井田東部的12運(yùn)輸巷、12軌道巷、12回風(fēng)巷、12機(jī)軌聯(lián)巷、12回風(fēng)聯(lián)巷、南翼運(yùn)輸巷、南翼回風(fēng)巷及一采區(qū)延伸區(qū)運(yùn)輸巷、一采區(qū)延伸區(qū)回風(fēng)巷提供服務(wù)改造為由集中運(yùn)輸巷(原二采區(qū)運(yùn)輸巷)和集中回風(fēng)巷(原二采區(qū)回風(fēng)巷)及一采區(qū)延伸區(qū)運(yùn)輸巷、一采區(qū)延伸區(qū)回風(fēng)巷提供服務(wù)。

方案一通風(fēng)路線為：

新鮮風(fēng)：副立井(主斜井)—西軌道大巷(西運(yùn)輸大巷)—集中運(yùn)輸巷(原二采區(qū)運(yùn)輸巷)—一采區(qū)延伸區(qū)運(yùn)輸巷—工作面運(yùn)輸巷—工作面。

污風(fēng)：工作面—工作面回風(fēng)巷—一采區(qū)延伸區(qū)回風(fēng)巷—集中回風(fēng)巷(原二采區(qū)回風(fēng)巷)—總回風(fēng)大巷—回風(fēng)立井。

方案一通風(fēng)線路共轉(zhuǎn)折12次，減少13次；采掘工作面通風(fēng)距離約5 700 m，減短1 900 m.

方案一通風(fēng)系統(tǒng)改造需將二采區(qū)運(yùn)輸巷變更為集中運(yùn)輸巷，將二采區(qū)回風(fēng)巷變更為集中回風(fēng)巷，作為礦井的主要進(jìn)、回風(fēng)巷道。

方案二：改變通風(fēng)系統(tǒng)路線，調(diào)整二采區(qū)回風(fēng)巷使用功能，將其用于為一采區(qū)延伸區(qū)服務(wù)。

方案二通風(fēng)路線：

新鮮風(fēng)流：副立井(主斜井)—東軌道大巷(東運(yùn)輸大巷)—12軌道巷(12運(yùn)輸巷)—12機(jī)軌聯(lián)巷—南翼運(yùn)輸巷—一采區(qū)延伸區(qū)運(yùn)輸巷—工作面運(yùn)輸巷—回采工作面。

污風(fēng)：回采工作面—工作面回風(fēng)巷—一采區(qū)延伸巷回風(fēng)巷—南翼回風(fēng)巷—12回風(fēng)聯(lián)巷—12回風(fēng)巷—東回風(fēng)大巷—西回風(fēng)大巷—總回風(fēng)大巷—回風(fēng)立井。

礦井方案二與現(xiàn)通風(fēng)路線相比，新增1條回風(fēng)巷道為一采區(qū)延伸區(qū)服務(wù)，一采區(qū)延伸區(qū)服務(wù)的回風(fēng)巷由1條改造為2條，將減少一采區(qū)延伸區(qū)部分回風(fēng)量的回返路程，有利于降低礦井通風(fēng)阻力。

方案三：改變礦井通風(fēng)路線，將為一采區(qū)延伸區(qū)提供回風(fēng)服務(wù)的南翼回風(fēng)巷、12回風(fēng)巷密閉，一采區(qū)延伸區(qū)通過二采區(qū)回風(fēng)巷回風(fēng)。新鮮風(fēng)流仍由12運(yùn)輸巷、12軌道巷、12機(jī)軌聯(lián)巷、南翼運(yùn)輸巷提供服務(wù)。

方案三通風(fēng)路線：

新鮮風(fēng)流：副立井(主斜井)—東軌道大巷(東運(yùn)輸大巷)—12軌道巷(12運(yùn)輸巷)—12機(jī)軌聯(lián)巷—南翼運(yùn)輸巷—一采區(qū)延伸區(qū)運(yùn)輸巷—工作面運(yùn)輸巷—回采工作面。

污風(fēng)：回采工作面—工作面回風(fēng)巷—一采區(qū)延伸區(qū)回風(fēng)巷—二采區(qū)回風(fēng)巷—總回風(fēng)大巷—回風(fēng)立井。

礦井方案三通風(fēng)路線與現(xiàn)通風(fēng)路線相比，改變?cè)仫L(fēng)路線，通風(fēng)路線長(zhǎng)度5 600 m，共轉(zhuǎn)折15次，且新的回風(fēng)巷道斷面較大，與原通風(fēng)路線相比，通風(fēng)線路減短2 000 m，轉(zhuǎn)折次數(shù)減少10次，將有效降低礦井通風(fēng)阻力。

2.3 系統(tǒng)優(yōu)化改造方案比較

2.3.1 技術(shù)比較

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求，對(duì)三種通風(fēng)系統(tǒng)改造方案技術(shù)進(jìn)行比較，見表1.

表1 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化三種方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

從表1分析可知：方案一改造后的礦井通風(fēng)系統(tǒng)縮短了通風(fēng)路線，即減少了巷道的維護(hù)長(zhǎng)度，有利于風(fēng)量控制、降低礦井總需風(fēng)量及礦井通風(fēng)阻力、提高礦井主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率等，雖改造工期較長(zhǎng)，但不影響礦井正常生產(chǎn)，因此，從技術(shù)分析方面考慮，選用方案一。

2.3.2 經(jīng)濟(jì)比較

根據(jù)三種方案巷道布置情況，從巷道工程量、投資費(fèi)用、建設(shè)工期等方面進(jìn)行分析。

方案一：不需要增加井巷工程量，通風(fēng)系統(tǒng)改造工期約20 d，但不影響礦井正常生產(chǎn)，通風(fēng)系統(tǒng)改造完成后，運(yùn)輸系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、消防灑水系統(tǒng)、壓風(fēng)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等都將優(yōu)化，礦井整體生產(chǎn)過程中的人員成本將減少約50萬元/a，通風(fēng)設(shè)備、管路運(yùn)行維護(hù)成本減少約5萬元/a，巷道維護(hù)成本減少約3萬元/a，其他費(fèi)用減少約2萬元/a，通風(fēng)系統(tǒng)改造后產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約60萬元/a.

方案二：不需要增加井巷工程量，通風(fēng)系統(tǒng)改造周期約5 d，通風(fēng)系統(tǒng)改造完成后對(duì)整體生產(chǎn)過程中的人員成本、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本不產(chǎn)生變化。

方案三：不需要增加井巷工程量，通風(fēng)系統(tǒng)改造工期約25 d，通風(fēng)系統(tǒng)改造完成后將減少巷道維護(hù)費(fèi)用約1萬元/a，其他費(fèi)用約0.5萬元/a，通風(fēng)系統(tǒng)改造后產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約1.5萬元/a.

從經(jīng)濟(jì)方面比較，雖然方案一前期改造工期相對(duì)較長(zhǎng)，但通風(fēng)系統(tǒng)改造完成后礦井生產(chǎn)過程產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益最大，且改造過程中不會(huì)對(duì)礦井正常生產(chǎn)造成影響，因此從經(jīng)濟(jì)方面考慮，選用方案一。

經(jīng)過對(duì)比分析，最終確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案為方案一。

3 改造結(jié)果

經(jīng)過礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案的設(shè)計(jì)，滿足了通風(fēng)要求，保證了工作面供風(fēng)，為礦井安全生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件，主要結(jié)果如下：

1) 通風(fēng)系統(tǒng)改造后礦井總需風(fēng)量減少180 m3/min，通風(fēng)阻力減少1 315 Pa，由中等阻力礦井變?yōu)樾∽枇ΦV井，通風(fēng)由中等變?yōu)楹?jiǎn)單。

2) 通風(fēng)系統(tǒng)改造主要涉及工程有：①12運(yùn)輸巷、12軌道巷、12回風(fēng)巷、12機(jī)軌聯(lián)巷、南翼運(yùn)輸巷、一采區(qū)延伸區(qū)運(yùn)輸巷和一采區(qū)延伸區(qū)回風(fēng)巷東段的設(shè)備、軌道、管路、電纜等拆除。②10項(xiàng)密閉工程和5項(xiàng)風(fēng)門工程。

3) 通風(fēng)系統(tǒng)改造工期用時(shí)18 d.

4) 制定了通風(fēng)系統(tǒng)改造過程中的各項(xiàng)安全技術(shù)措施，確保了改造過程的變化管控符合安全生產(chǎn)需要。

4 結(jié) 語

隰東煤業(yè)通過實(shí)施方案一后，通風(fēng)系統(tǒng)得到進(jìn)一步優(yōu)化，通風(fēng)阻力大幅度降低，保障了主通風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行，為礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠提供了支撐，保證了礦井的安全生產(chǎn)。