趙秋峰

1 工程概況

河南某煤礦風(fēng)井井筒凈直徑6.0 m，井深538 m，擔(dān)負(fù)目前礦井基建期間風(fēng)井區(qū)施工的人員、物料、設(shè)備等全部提升及通風(fēng)任務(wù)，井筒內(nèi)安裝了玻璃鋼梯子間作為應(yīng)急安全通道，同時(shí)安裝了兩趟Φ800 mm玻璃鋼風(fēng)筒，擔(dān)負(fù)風(fēng)井區(qū)抽出式負(fù)壓通風(fēng)任務(wù)。風(fēng)井區(qū)未與主井區(qū)域貫通，目前共施工4個(gè)掘進(jìn)工作面（均為巖巷），分別為西二采區(qū)軌回聯(lián)巷、西四采區(qū)回風(fēng)平巷、西二采區(qū)膠帶運(yùn)輸平巷、西二采區(qū)軌道運(yùn)輸平巷。

2 通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

風(fēng)井區(qū)以前采用地面局扇壓入式通風(fēng)，為解決長距離供風(fēng)問題，改造為目前的抽出式負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)，通過井筒內(nèi)兩趟Φ800 mm玻璃鋼風(fēng)筒、1號回風(fēng)巷內(nèi)兩趟Φ1200 mm玻璃鋼風(fēng)筒、1號回風(fēng)巷一組風(fēng)門實(shí)現(xiàn)抽出式負(fù)壓通風(fēng)。

圖1 風(fēng)井區(qū)目前通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)改造為抽出式負(fù)壓通風(fēng)前期，僅能滿足3個(gè)掘進(jìn)工作面的通風(fēng)需要，為實(shí)現(xiàn)多頭掘進(jìn)，必須對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

3 存在的主要問題

3.1 通風(fēng)能力問題

風(fēng)井區(qū)4個(gè)掘進(jìn)工作面同時(shí)施工，通風(fēng)能力可以滿足要求，如果需增加同時(shí)施工的掘進(jìn)工作面數(shù)量，則通風(fēng)系統(tǒng)存在以下主要問題：

（1）主扇效率低且通風(fēng)能力較小。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)最大通風(fēng)能力為4個(gè)巖巷掘進(jìn)工作面的掘進(jìn)通風(fēng)。

（2）井筒內(nèi)目前只能鋪設(shè)兩趟Φ800 mm玻璃鋼硬質(zhì)風(fēng)筒，風(fēng)筒通風(fēng)斷面僅1 m2（推算風(fēng)筒內(nèi)風(fēng)速高達(dá)28 m/s左右），通風(fēng)負(fù)壓8350 Pa左右，通風(fēng)阻力較大，嚴(yán)重制約主通風(fēng)機(jī)效率，是制約風(fēng)井區(qū)通風(fēng)能力的主要“瓶頸”。

3.2 掘進(jìn)工作面長距離通風(fēng)問題

隨著掘進(jìn)工作面的推進(jìn)，局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)長度均達(dá)1000 m左右，基本達(dá)到局部通風(fēng)機(jī)的最大有效供風(fēng)距離，工作面迎頭風(fēng)量明顯不足。

3.3 高地溫問題

風(fēng)井區(qū)地溫較高，井下全年平均氣溫28.95℃，工作面年均空氣溫度30℃左右，受水溫 （巷壁淋水）全年恒定在31.5℃左右的影響，井下空氣濕度較大，由于掘進(jìn)工作面供風(fēng)距離均已達(dá)極限，風(fēng)量減少，風(fēng)速大幅度下降，依靠風(fēng)量作用的降溫效果明顯下降，造成工作面溫度較高，作業(yè)環(huán)境惡劣。嚴(yán)重影響施工人員身體健康和工程施工進(jìn)度。

4 通風(fēng)系統(tǒng)方案優(yōu)化

4.1 方案一：施工通風(fēng)鉆孔通風(fēng)

圖2 風(fēng)井區(qū)方案一通風(fēng)系統(tǒng)

在地面施工通風(fēng)鉆孔，使孔底坐落于西二回風(fēng)軌回聯(lián)巷附近適當(dāng)位置，通風(fēng)孔凈直徑大于1.5 m（經(jīng)計(jì)算，面積不小于1.77 m2），在地面安裝抽出式主通風(fēng)機(jī)，使該通風(fēng)孔作為回風(fēng)井，現(xiàn)風(fēng)井井筒做為進(jìn)風(fēng)井，形成全負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)，井下局扇均安裝于通風(fēng)孔孔底新風(fēng)中。

該系統(tǒng)主扇采用今后風(fēng)井的永久主通風(fēng)機(jī)，同時(shí)在通風(fēng)孔內(nèi)安裝輸料管，為目前井下施工下放噴漿料等，縮短運(yùn)料距離，并可安裝瓦斯抽排管，同時(shí)在礦井投產(chǎn)后該通風(fēng)孔還可作為安全通道使用。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以形成穩(wěn)定可靠的全負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)，系統(tǒng)完善合理；

（2）不占用風(fēng)井井筒及井下巷道，節(jié)省大量硬質(zhì)風(fēng)筒等，通風(fēng)系統(tǒng)維護(hù)量?。?/p>

（3）井下新風(fēng)區(qū)域面積大，且主通風(fēng)機(jī)等通風(fēng)機(jī)械設(shè)備等集中于地面，安全性高，且便于統(tǒng)一管理。

缺點(diǎn)：

（1）投資大，保守估算需2100萬元。

（2）施工工期長，服務(wù)期限短，只有2個(gè)月的服務(wù)期。

4.2 方案二：井下抽出式輔助通風(fēng)機(jī)輔助通風(fēng)

在利用現(xiàn)有的抽出式通風(fēng)系統(tǒng)的情況下，在目前井下1號回風(fēng)巷風(fēng)門外新風(fēng)側(cè)增設(shè)一組抽出式輔助通風(fēng)機(jī)（一用一備），其入風(fēng)側(cè)采用硬質(zhì)風(fēng)筒接入風(fēng)門內(nèi)總回風(fēng)巷，其排風(fēng)側(cè)采用軟質(zhì)風(fēng)筒經(jīng)1號回風(fēng)巷、井筒，接至地面。

圖3 風(fēng)井區(qū)方案二通風(fēng)系統(tǒng)

該通風(fēng)方案在風(fēng)井井筒中采用軟質(zhì)風(fēng)筒，克服了井筒只能鋪設(shè)兩趟Φ800 mm玻璃鋼硬質(zhì)風(fēng)筒所形成的通風(fēng)“瓶頸”的問題，同時(shí)抽出式輔助通風(fēng)機(jī)對地面Y7-33№15.6型離心式抽出主通風(fēng)機(jī)通風(fēng)能力不足問題進(jìn)行彌補(bǔ)。該方案施工工期短、投資小，簡要投資概算等如下：

（1）設(shè)備到位后，15天內(nèi)即可安裝、投運(yùn)。

（2）需投入抽出式輔助通風(fēng)機(jī)兩臺(tái)、配套電控系統(tǒng)一套、Φ700 mm軟質(zhì)風(fēng)筒1700 mm。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）投資小，僅需投入一套抽出式輔助通風(fēng)機(jī)及配套電控系統(tǒng)、風(fēng)筒等。

（2）施工工期短，設(shè)備到位后約15天可安裝、投用，見效快。

（3）服務(wù)期限長，投用后可服務(wù)至礦井形成全負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)。

（4）在原有系統(tǒng)上進(jìn)行改造，基本不影響風(fēng)井正常通風(fēng)、生產(chǎn)。

缺點(diǎn)：

（1）抽出式輔助通風(fēng)機(jī)及配套電控系統(tǒng)安裝于井下，且需嚴(yán)格控制所抽排氣體中的瓦斯等濃度，不便于管理且安全性差。

（2）需與目前的Y7-33№15.6型離心式抽出主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)共同承擔(dān)礦井通風(fēng)任務(wù)，兩套系統(tǒng)不獨(dú)立，相互制約影響，總風(fēng)量增加量及風(fēng)機(jī)效率均較小，通風(fēng)負(fù)壓大，通風(fēng)困難。

（3）需維護(hù)兩套通風(fēng)系統(tǒng)、設(shè)備，維護(hù)量大，管理困難。

4.3 方案三：井下抽、壓輔助通風(fēng)機(jī)增壓通風(fēng)

在利用方案二通風(fēng)系統(tǒng)的情況下，在目前井下西二回風(fēng)平巷增加一組壓入式輔助通風(fēng)機(jī)，對礦井進(jìn)風(fēng)進(jìn)行增壓。

圖4 風(fēng)井區(qū)方案三通風(fēng)系統(tǒng)

該方案實(shí)際是對方案二通風(fēng)阻力較大問題的一種補(bǔ)償解決方案。通過壓入式輔助通風(fēng)機(jī)對新風(fēng)的增壓，減小抽排風(fēng)機(jī)的通風(fēng)負(fù)壓。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）投資中等，需投入一套抽出式輔助通風(fēng)機(jī)及配套電控系統(tǒng)、1700 m的Φ700 mm軟質(zhì)風(fēng)筒和壓入式輔助通風(fēng)機(jī)一套、配套電控系統(tǒng)一套、通風(fēng)設(shè)施（風(fēng)門）一組等，估算約需投資300萬元。

（2）可以減小礦井總通風(fēng)阻力，對礦井總風(fēng)量增加較小、通風(fēng)負(fù)壓較高、主通風(fēng)機(jī)效率較低的問題進(jìn)行部分緩解。

（3）施工工期較短，設(shè)備到位后約一個(gè)月可安裝、投用，見效快。

（4）服務(wù)期限長，投用后可服務(wù)至礦井形成全負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)。

缺點(diǎn)：

（1）抽出式輔助通風(fēng)機(jī)、壓入式輔助通風(fēng)機(jī)及其配套電控系統(tǒng)均安裝于井下，且需嚴(yán)格控制其所抽排氣體中的瓦斯等濃度，不便于管理且安全性差。

（2）壓入式輔助通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)需與Y7-33№15.6型離心式抽出主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、井下抽出式輔助通風(fēng)機(jī)共同承擔(dān)礦井通風(fēng)任務(wù)，壓入式輔助通風(fēng)機(jī)選型較困難，其能力應(yīng)稍大于總抽排能力（當(dāng)其能力小于總抽排能力時(shí)，將增大礦井通風(fēng)阻力，造成礦井通風(fēng)進(jìn)一步困難），管理及技術(shù)難度大，不易掌握、使用。

（3）需維護(hù)三套通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備，維護(hù)量大，維護(hù)費(fèi)用及電費(fèi)較大，管理困難。

（4）需將目前的風(fēng)井區(qū)主膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)由西二回風(fēng)平巷改造至其它巷道 （如西二膠帶巷），工程量大，且影響礦井正常生產(chǎn)。

4.4 方案比較

由方案一、方案二、方案三的優(yōu)缺點(diǎn)不難看出，方案二較方案一、方案三存在以下主要優(yōu)點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

（1）方案二投資最小，占方案一估算的7%，方案三估算的50%。

（2）方案二施工工期短，設(shè)備到位后約15天即可安裝完成、投入使用，方案三設(shè)備到位后約一個(gè)月可安裝完成。投用后可一直服務(wù)至礦井形成全負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)，服務(wù)期限長。。

（3）方案二較方案一、方案三工藝簡單，在原有通風(fēng)系統(tǒng)上進(jìn)行改造，基本不影響礦井正常通風(fēng)、生產(chǎn)，易施工。

（4）方案三需對礦井運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，影響礦井生產(chǎn)進(jìn)度。

4.5 方案選擇

本著“經(jīng)濟(jì)、快速、安全”的原則，經(jīng)以上方案比較，優(yōu)先選用方案二，即在井下安裝抽出式輔助通風(fēng)機(jī)，對礦井通風(fēng)能力進(jìn)行提升，并解決風(fēng)井井筒的通風(fēng)“瓶頸”問題。

由于方案二兩套通風(fēng)系統(tǒng)在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)存在相互影響和高負(fù)壓運(yùn)行特性，在選擇抽出式主通風(fēng)機(jī)時(shí)，需充分分析礦井通風(fēng)系統(tǒng)，合理計(jì)算、選擇主通風(fēng)機(jī)參數(shù)等，確保投用后效果，否則將事倍功半。

5 結(jié)語

通過上述方案對比分析，選擇方案二后，通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定，保證了礦井施工安全，工作面溫度大幅降低，大大改善了作業(yè)環(huán)境，提高了勞動(dòng)功效，為礦井盡早形成永久通風(fēng)系統(tǒng)提供了有利條件，同時(shí)取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，又為類似工程建設(shè)項(xiàng)目積累了工程經(jīng)驗(yàn)。