王 珂

（山西煤礦礦用安全產(chǎn)品檢驗中心，太原 030012）

隨著開采的加深、地壓加劇、巷道變形、通風(fēng)設(shè)施老化、通風(fēng)機(jī)磨損腐蝕，都可能引起通風(fēng)參數(shù)的變化，進(jìn)而影響通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、敏感性等的變化。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定與否，將直接影響礦井的安全生產(chǎn)。所以，關(guān)注通風(fēng)系統(tǒng)的變化、及時對其優(yōu)化，對于保持通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定至關(guān)重要。

1 礦井概況

趙各莊礦業(yè)有限公司井田面積24.4 km2，井口地面標(biāo)高+54.5 m。井田內(nèi)煤層產(chǎn)狀變化大，傾角由18°～90°直至倒轉(zhuǎn)，共有 17層煤，主采煤層 7、9、12號煤層，總厚平均18.62 m，以氣肥煤為主。礦井為主斜井、副立井、階段石門開拓方式，階段垂高90～100 m。目前主采水平的十三水平（-1 100 m），十四水平（-1 200 m）正在開拓延伸中。回采面采用走向長壁綜采、綜放、炮采、偽傾斜柔性掩護(hù)支架、懸移支架多種采煤方法，掘進(jìn)面采用炮掘工藝。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)采用中央并列與西翼對角混合抽出方式，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)極其復(fù)雜。由4個副立井（1-4號井）、一個主皮帶斜井（406斜井）聯(lián)合進(jìn)風(fēng)；回風(fēng)井有中央038風(fēng)井、對角白道子風(fēng)井。中央038回風(fēng)井安有兩臺K4-73-01№32F離心式風(fēng)機(jī)，配套兩臺1 600 kW電機(jī)（一臺運轉(zhuǎn)、一臺備用），工作負(fù)壓3 530 Pa，排風(fēng)量225.03 m3/s；西翼對角白道子回風(fēng)井安有一臺2KZ-G№20軸流式通風(fēng)機(jī)，配套電機(jī)355 kW，工作負(fù)壓3 210 Pa，排風(fēng)量69.57 m3/s。另有一臺FBCDZ-№21對旋風(fēng)機(jī)備用，配套電機(jī)2×250 kW。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化步驟

為使礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化方案既符合近期的生產(chǎn)銜接需求，又符合遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)劃，本次礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化方案采用以下步驟：①通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀調(diào)查；②現(xiàn)場基礎(chǔ)參數(shù)測定；③通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算；④通風(fēng)系統(tǒng)阻力分析；⑤通風(fēng)系統(tǒng)分析；⑥擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)改造方案。

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的分析

按照通風(fēng)優(yōu)化步驟,趙各莊礦和黑龍江科技學(xué)院合作進(jìn)行了礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀調(diào)查和風(fēng)阻測定、主要通風(fēng)機(jī)性能鑒定及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算等。經(jīng)過分析認(rèn)為：雖然礦井通風(fēng)系統(tǒng)總體布局較合理可靠，通風(fēng)設(shè)施較齊全完善、位置設(shè)置較合理、質(zhì)量和維護(hù)水平較高，通風(fēng)巷道維護(hù)較好，礦井通風(fēng)管理水平較高，但是不同程度的存在如下問題：

1）實測038風(fēng)井的通風(fēng)阻力為3 797.2 Pa，主要通風(fēng)機(jī)房水柱計示數(shù)3 530 Pa；白道子風(fēng)井的通風(fēng)阻力3 423.9 Pa，主要通風(fēng)機(jī)房水柱計示數(shù)3 210 Pa。礦井通風(fēng)阻力較大，超過《煤礦井工開采通風(fēng)技術(shù)條件》（AQ1028-2006）的相應(yīng)要求。

2）通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。兩臺主要風(fēng)機(jī)能力不平衡、是相互干擾的。從通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖和實際通風(fēng)狀況看，存在較多角聯(lián)巷道，淺部水平大巷與各回風(fēng)斜巷之間形成復(fù)雜的角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，局部風(fēng)流不穩(wěn)定，使通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性降低。其中，許多對角巷道內(nèi)風(fēng)量很小、風(fēng)流不穩(wěn)定；特別是西翼邊界回風(fēng)道，因其主要風(fēng)機(jī)能力較小，多量回風(fēng)要經(jīng)038風(fēng)井回到地面，通風(fēng)路線太長，阻力明顯增大。

3）開采水平增加、廢舊巷道較多、通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜、通風(fēng)設(shè)施也多、礦井內(nèi)部漏風(fēng)嚴(yán)重；白道子風(fēng)井附近的地面小井開采與該礦通過采空區(qū)聯(lián)通，導(dǎo)致礦井外部漏風(fēng)較嚴(yán)重；礦井漏風(fēng)率19.7%（其中外部漏風(fēng)率9.31%，內(nèi)部漏風(fēng)率10.4%）。

4）開采水平延伸，通風(fēng)路線變長，加之年久失修通風(fēng)斷面減小，使得通風(fēng)阻力增大。再者，風(fēng)速較高的巷道較多，導(dǎo)致通風(fēng)阻力很大，大多在150 Pa以上。

4 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的改造方案

1）方案的擬定原則：以降低通風(fēng)阻力，減少漏風(fēng)率，優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)綜合考慮，達(dá)到提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的目的。

2）擬定的具體方案：①方案一。在現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對阻力較大的四、五、七水平車場及十三水平西大巷等分支增開并聯(lián)巷道；白道子風(fēng)井風(fēng)硐斷面擴(kuò)大降阻；對阻力較高的十二、十三水平的相關(guān)巷道進(jìn)行降阻調(diào)節(jié)；并在總排風(fēng)量不變的條件下，對白道子風(fēng)井風(fēng)機(jī)調(diào)角和對038風(fēng)井風(fēng)機(jī)調(diào)速改造。②方案二。在方案一的基礎(chǔ)上，對阻力較高的回風(fēng)老巷道進(jìn)行擴(kuò)修斷面降阻改造、提高系統(tǒng)的通風(fēng)能力；并在總排風(fēng)量不變的條件下，對白道子風(fēng)井風(fēng)機(jī)調(diào)角和對038風(fēng)井調(diào)速改造。③方案三。在方案二的基礎(chǔ)上，取消白道子風(fēng)井，礦井的總排風(fēng)由038風(fēng)井全部負(fù)擔(dān)。④方案四。在現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將1013暗井延至地表，并在總排排量不變的條件下，對白道子風(fēng)井風(fēng)機(jī)調(diào)角和對038風(fēng)井調(diào)速改造。⑤方案五。去掉白道子風(fēng)井，將1013暗井延至地表，對井下局部設(shè)施調(diào)整，回風(fēng)全由038風(fēng)井負(fù)擔(dān)，對其風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速，保持總進(jìn)風(fēng)量不變。⑥方案六。去掉白道子風(fēng)井，將7-12暗井延至地表，對井下局部設(shè)施調(diào)整，回風(fēng)全由038風(fēng)井負(fù)擔(dān)，對其風(fēng)機(jī)調(diào)速改造，保持總進(jìn)風(fēng)量不變。⑦方案七。保持總進(jìn)風(fēng)量不變，去掉白道子風(fēng)井，由地表新建一回風(fēng)立井至十二水平，對井下局部設(shè)施調(diào)整，礦井回風(fēng)由038風(fēng)井和新建風(fēng)井共同負(fù)擔(dān)。⑧方案八。保持礦井現(xiàn)在總進(jìn)風(fēng)量不變，去掉白道子風(fēng)井，由地表新建一回風(fēng)立井至十水平，對井下局部設(shè)施調(diào)整，礦井回風(fēng)由038風(fēng)井和新建風(fēng)井共同負(fù)擔(dān)。

5 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化方案確定

1）各方案的降阻效果：為了驗證各方案的降阻效果，對其通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算，如表1所示。

表1 各種方案通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果匯總表

2）各方案的經(jīng)濟(jì)比較：由表1知，方案三、方案六的通風(fēng)總阻力大于2 940 Pa，達(dá)不到改造的目的，因而只對其它方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，如表2所示。

3）通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化方案確定：只對進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行大的改造的如方案四、方案五；只對回風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行大的改造的如方案七、方案八；對進(jìn)回風(fēng)系統(tǒng)同時進(jìn)行改造的如方案一、方案二。本次通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化要求時間緊迫，要求2 a內(nèi)完成，確定方案以工程量小、施工難度小、投資小為主考慮。方案一、方案二均是在現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，重點對進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)實施巷道降阻，再對局部巷道擴(kuò)修降阻，施工難度小，投資較小。方案四、方案五、方案七、方案八，從數(shù)字上看施工量小，但巖石較多；方案四、方案五還需地面征地及井口供暖；方案七、方案八需要購置新的主要風(fēng)機(jī)，施工難度大，投資大。綜合考慮通風(fēng)系統(tǒng)對煤層自燃的影響，最終選定方案一。

6 結(jié)束語

由于礦井的采深較大，受地應(yīng)力影響，巷道變形較快，主要風(fēng)機(jī)服務(wù)年限較長，通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化方案應(yīng)以通風(fēng)阻力測定和主要風(fēng)機(jī)性能鑒定為基礎(chǔ)。優(yōu)化方案正在實施改造，局部工程已改造妥，網(wǎng)絡(luò)解算和實際對照正向改造目標(biāo)邁進(jìn)，降低了井下風(fēng)阻和用風(fēng)地點兩側(cè)壓差，可使整個通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗災(zāi)能力增強。通過方案比較，結(jié)合趙各莊礦情況，選定方案一 作為實施方案進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化是較合理的。

表2 各種方案的經(jīng)濟(jì)效果匯總表

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