文/崔聯(lián)兵景劍峰

經(jīng)坊煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案選擇

文/崔聯(lián)兵景劍峰

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，合理、穩(wěn)定、可靠的礦井通風(fēng)系統(tǒng)是保證礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)長治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司隨著礦井開采深度的增加、開采強(qiáng)度增大、綜合機(jī)械化程度的提高，瓦斯壓力、瓦斯含量和瓦斯涌出量不斷增加，同時礦井通風(fēng)線路長、通風(fēng)阻力大，使得礦井需風(fēng)量也隨之增大。面對礦井通風(fēng)能力不足、進(jìn)入深部開采瓦斯涌出量可能增大等問題，經(jīng)坊煤礦積極應(yīng)對，及時對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，確保了通風(fēng)系統(tǒng)的高效、可靠、經(jīng)濟(jì)和簡單，為井下安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

一、礦井概況

經(jīng)坊煤礦井田開拓為斜井和立井混合開拓，礦井通風(fēng)方式為中央分列式，礦井通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式。主斜井、副斜井、進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)?；仫L(fēng)立井安裝兩臺主要通風(fēng)機(jī)，主要通風(fēng)機(jī)型號為FBCDZ-10-No29，電機(jī)額定功率2× 355kW，轉(zhuǎn)速n=580r/min。目前，主要通風(fēng)機(jī)運行葉片角度為-2.5°，排風(fēng)量為9800 m3/min，靜壓1950Pa。

礦井為瓦斯礦井，煤層具有不易自燃傾向性，煤塵具有爆炸性。

二、礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造的緊迫性

經(jīng)坊煤礦通風(fēng)系統(tǒng)目前由回風(fēng)立井擔(dān)負(fù)全礦井回風(fēng)，南翼的五采區(qū)和北翼的七采區(qū)同時開采。根據(jù)礦井的生產(chǎn)安排，在今后五年內(nèi)，礦井主要生產(chǎn)采區(qū)將逐漸轉(zhuǎn)入南翼的六采區(qū)和北翼的八采區(qū)，且六采區(qū)和八采區(qū)又位于井田的邊緣位置，礦井通風(fēng)系統(tǒng)將進(jìn)入困難時期。隨著礦井開采深度增加、開采強(qiáng)度增大，瓦斯壓力、瓦斯含量和瓦斯涌出量不斷增加，同時礦井通風(fēng)線路長、通風(fēng)阻力大，使得礦井需風(fēng)量也隨之增加。為了滿足六采區(qū)和八采區(qū)在回采期間的需風(fēng)量，應(yīng)及時對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，做到有備無患。

三、通風(fēng)技術(shù)測定與分析

1．通風(fēng)現(xiàn)狀的技術(shù)測定

為進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)分析和優(yōu)化改造，必須先要掌握當(dāng)前礦井通風(fēng)阻力分布狀況以及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)各分支巷道的風(fēng)阻參數(shù),尤其是進(jìn)風(fēng)井筒、大巷、回風(fēng)井筒等這些長期使用的井巷以及采區(qū)進(jìn)、回巷道這些有代表性巷道的摩擦阻力系數(shù)及風(fēng)阻參數(shù)。通風(fēng)阻力測定采用氣壓計法中的逐點測量法，即:應(yīng)用2臺JFY型數(shù)字式壓力測定儀，測定前進(jìn)行對比校正，分別為井上組和井下組。在測定中，井上組和井下組同時進(jìn)行測定。基點選擇在進(jìn)風(fēng)立井井口，并測定基點絕對壓力，井上組監(jiān)測基點大氣壓變化，井下組測定測點的相對壓力和溫度。從而減少了氣壓波動、風(fēng)門開啟、礦車運行等各種因素的影響，提高了測定數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。依據(jù)下列原則確定了阻力測定的主測路線：在所有并聯(lián)風(fēng)路中選擇風(fēng)量較大且通過回采工作面的主風(fēng)流風(fēng)路作為主測定路線。

2.測定結(jié)果分析

五采區(qū)、七采區(qū)三區(qū)(進(jìn)風(fēng)區(qū)、采區(qū)、回風(fēng)區(qū))通風(fēng)阻力的百分比情況見圖1、2、3。

圖1五采區(qū)通風(fēng)阻力百分比情況

圖2五采區(qū)通風(fēng)阻力分布圖

圖3七采區(qū)通風(fēng)阻力百分比情況

根據(jù)圖示，五采區(qū)阻測路線回風(fēng)區(qū)通風(fēng)阻力所占比例偏高，其主要原因為回風(fēng)路線風(fēng)量較集中，礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力分布狀況基本合理。

四、礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案及結(jié)論

由于六采區(qū)和八采區(qū)位于井田邊緣位置，根據(jù)生產(chǎn)部署及供風(fēng)要求，考慮將六采區(qū)和八采區(qū)最遠(yuǎn)工作面回采，通風(fēng)距離過長，通風(fēng)阻力大，這個階段屬于礦井通風(fēng)最困難時期，現(xiàn)有的通風(fēng)系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足安全生產(chǎn)的要求。預(yù)測礦井通風(fēng)困難時期的生產(chǎn)狀況，提出以下三種方案：

方案一：在八采區(qū)新建北回風(fēng)井（井筒直徑6m）擔(dān)負(fù)八采區(qū)通風(fēng)任務(wù)，現(xiàn)有回風(fēng)立井擔(dān)負(fù)礦井南翼通風(fēng)任務(wù)；

方案二：現(xiàn)有回風(fēng)立井擔(dān)負(fù)八采區(qū)通風(fēng)任務(wù)，在礦井南翼新建南回風(fēng)井擔(dān)負(fù)南翼通風(fēng)任務(wù)（或啟用原回風(fēng)立井）；

方案三：現(xiàn)有回風(fēng)立井改造為進(jìn)風(fēng)井，在八采區(qū)新建北回風(fēng)井擔(dān)負(fù)八采區(qū)通風(fēng)任務(wù)并在南翼新建南回風(fēng)井擔(dān)負(fù)礦井南翼通風(fēng)任務(wù)。

1.礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案的網(wǎng)絡(luò)解析

礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案確定后，對各方案進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)解算、優(yōu)化分析以確定最優(yōu)方案。

方案一的解算結(jié)果。由解算條件和解算結(jié)果可知，在滿足各用風(fēng)點配風(fēng)要求的情況下，八采區(qū)北回風(fēng)井主扇工況：負(fù)壓3200Pa，排風(fēng)量7700m3/ min；回風(fēng)立井主扇工況：負(fù)壓3000Pa，排風(fēng)量10060m3/min。根據(jù)中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ1028-2006《煤礦井工開采通風(fēng)技術(shù)條件》第5.1.9條（礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量在5000～10000m3/ min之間，負(fù)壓小于2500Pa；風(fēng)量在10000～20000 m3/min之間，負(fù)壓小于2940Pa）規(guī)定要求，八采區(qū)北回風(fēng)井主扇和回風(fēng)立井主扇負(fù)壓超出規(guī)定，且現(xiàn)有的回風(fēng)立井主要通風(fēng)機(jī)也無法運行至需求工況（依據(jù)主要通風(fēng)機(jī)性能曲線圖和礦井最困難時期的風(fēng)阻曲線圖）。此方案不可行。

方案二的解算結(jié)果。由解算條件和解算結(jié)果可知，六采區(qū)南回風(fēng)井主扇工況：負(fù)壓2200Pa，排風(fēng)量9900 m3/min；回風(fēng)立井主扇工況：負(fù)壓4700Pa，排風(fēng)量8700m3/min。根據(jù)《煤礦井工開采通風(fēng)技術(shù)條件》第5.1.9條規(guī)定要求，回風(fēng)立井主扇負(fù)壓超出規(guī)定，且現(xiàn)有的回風(fēng)立井主要通風(fēng)機(jī)也無法運行至需求工況。此方案不可行。

方案三的解算結(jié)果。由解算條件和解算結(jié)果可知，八采區(qū)北回風(fēng)井主扇工況：負(fù)壓3000Pa，排風(fēng)量7700 m3/min；六采區(qū)南回風(fēng)井主扇工況：負(fù)壓1900Pa，排風(fēng)量9600m3/min。根據(jù)《煤礦井工開采通風(fēng)技術(shù)條件》第5.1.9條規(guī)定要求，八采區(qū)北回風(fēng)井主扇負(fù)壓超出規(guī)定，但相比之下，能夠滿足礦井困難時期各用風(fēng)地點的需風(fēng)要求。此方案可行。

2．結(jié)論

依據(jù)經(jīng)坊煤礦在今后五年內(nèi)礦井通風(fēng)困難過渡時期生產(chǎn)部署及需風(fēng)量情況，提出三個可行的礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案，即方案一、二、三，就方案本身而言，技術(shù)上均可行，但就整個礦井長期安全生產(chǎn)和管理方面而言，方案三為最佳方案。

（作者單位：山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)長治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司）

（責(zé)任編輯：周瓊）