張文彪

（柳林縣煤炭工業(yè)局， 山西 柳林 033300）

1 某礦井實際通風系統(tǒng)分析

1.1 礦井概況

本次研究的礦井地處山東省萊蕪市南部郊區(qū)，處于優(yōu)勢的地理位置，磁萊鐵路從礦區(qū)東北部有磁萊鐵路繞礦，與顏莊火車站相距6.5 km，運輸?shù)V井的鐵路在顏莊車站與磁萊線相連，有高速公路通過，交通便捷。礦井東西部均與其他煤礦相鄰，井田面積23.6 km2。礦井采用斜井多水平大巷石門開拓，共三個水平，采用走向長壁后退式采煤法，冒落法管理頂板。

礦井通風方式為對角式，風從副井、管子井和皮帶進井，回風通過西風井和北風井，共計需風量為2 856m3/min。布置兩個采煤工作面在北區(qū)、三個掘進工作面、14個硐室及其他用風地點，共計需風量為3 067m3/min。

結合現(xiàn)場實際勘驗可知，本煤礦礦井有獨立完善的通風系統(tǒng)，有監(jiān)控安全措施，保證防塵滅火完善，設施完備、可靠。本礦井主要是利用機械通風，經(jīng)資質單位檢測合格。安全檢測儀器完備可靠，局部通風裝置符合相關要求，屬于低瓦斯礦井，管理規(guī)范。

1.2 通風性系統(tǒng)概況特點

本礦井通風系統(tǒng)是復雜動態(tài)的。其地質條件在煤層發(fā)育處受地殼運動的影響下，出現(xiàn)斷層、褶皺、沉陷等；瓦斯及二氧化碳的涌出影響礦井通風；在正常生產(chǎn)的過程中，隨著不斷開拓、采掘面的推進或者轉移、礦山壓力壓縮巷道變形，造成通風設備磨損被毀，使其性能衰老，通風網(wǎng)絡的結構、分支風阻、風網(wǎng)內(nèi)風流大小、方向都會發(fā)生改變[6]。

造成本礦井發(fā)生變化主要受通風網(wǎng)絡、通風動力及阻力分布等因素的影響，使得老礦井存在井通風線路長、回風斷面小、通風阻力大、井下生產(chǎn)地點分布散亂、通風調(diào)控與管理困難等問題。井下通風設施多，通風系統(tǒng)結構復雜。主要通風機及附屬裝置的運轉效率低下。漏風嚴重，井下有效風量率低。井下安全生產(chǎn)條件更趨復雜，礦井的抗災能力降低等外在特性。

1.3 系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

表1 西風井、西區(qū)系統(tǒng)通風網(wǎng)絡、通風動力及阻力分布表

表2 北風井、北區(qū)系統(tǒng)通風網(wǎng)絡、通風動力及阻力分布表

表1為西風井、西區(qū)系統(tǒng)通風網(wǎng)絡、通風動力及阻力分布表，表2為北風井的具體情況。在計算過程中根據(jù)實際情況將西區(qū)和北區(qū)作為一個完整的系統(tǒng)進行參考。將相關數(shù)據(jù)表1和表2輸入計算機使用軟件解算，得到通風系統(tǒng)現(xiàn)狀模擬網(wǎng)絡解算的結果，見下頁圖1和圖2。由下頁圖1可知，功率與風量呈正相關關系，但是壓強與風量的關系為負相關，而圖2中，可以看出功率與風量呈正比例線性關系，效率在圖1和圖2中都是緩慢增加后趨于平穩(wěn)或下降，這表明，存在最優(yōu)優(yōu)化參數(shù)。由表1和表2可知，西風井風量51.5m3/s，北風井風量51.5m3/s，基本相當。

根據(jù)計算檢測可知，北區(qū)與西區(qū)實際情況真實，阻力分布較為平衡，通風阻力與風量合理匹配，滿足國家相關標準要求。并根據(jù)統(tǒng)計結果顯示：本礦井通風系統(tǒng)的主要規(guī)律特點為：第一，由于北區(qū)具有較大較長的一條進風大巷，因此北區(qū)進風段比例過大（圖2），西區(qū)進風段最合理（圖1）。第二，本區(qū)有簡單的通風系統(tǒng)，有合理的巷道斷面，通風順暢，因此兩區(qū)域用風段比例均較小。第三，北區(qū)由回風井、小面積回風巷段面組成，導致北區(qū)有較大通風阻力，因此西區(qū)與北區(qū)有大比例的阻力分布。通過計算機進行模擬可知，現(xiàn)階段礦井通風系統(tǒng)的通風狀況符合礦井通風的要求。

圖1 西風井1號主通風機系統(tǒng)個體特征曲線

圖2 北風井1號主通風機系統(tǒng)個體特征曲線

但是在局部通風巷道仍存在需要完善的環(huán)節(jié)：第一，突然變化的巷道斷面以及斷面存在直角拐彎，導致增加了局部通風阻力；第二，維護巷道，有效增加其斷面，實現(xiàn)對巷道通風摩擦阻力的降低；第三，對于通風設備進行合理規(guī)劃，充分利用通風系統(tǒng)中的風門、風窗等，將自然風的風流量作為設置參數(shù)，適當縮減通風設備數(shù)量，降低發(fā)生漏風的可能，實現(xiàn)對通風阻力的降低。第四，封閉暫不使用的聯(lián)絡、巷道，以此提升有效風量并加強對礦井的日常維護。

2 某礦井通風系統(tǒng)改造方案及其分析

2.1 通風系統(tǒng)存在的問題

根據(jù)實際勘察與實驗計算，本礦井的系統(tǒng)實際問題包括：礦井通風量與阻力系統(tǒng)不符、通風系統(tǒng)內(nèi)進、用、回風段通風阻力比例不合理、風機負壓過高，風機效率偏低。

2.2 通風系統(tǒng)改造方案

在本案例中，由于風機負壓過高、風機效率偏低，在制定通風系統(tǒng)改造方案時將電動機功率進行了提高，將260 kW電機更換為570 kW電動機。此外，為了解決礦井通風量與阻力系統(tǒng)不符，通風系統(tǒng)內(nèi)進、用、回風段通風阻力比例不合理的問題，項目組在技術路線中對回風井參數(shù)進行了長度上的調(diào)整，以平衡通風量與阻力間的關系。具體有三種較為合理的技術方案：

1）在315石門至32石門區(qū)段范圍內(nèi)開拓一新進風立井，將北區(qū)回風井一段，由10.2m2擴至12m2，并對北區(qū)各采區(qū)回風巷進行一般性地擴修維護降阻。

2）拓寬-400北區(qū)大巷，將-400北區(qū)大巷由18m2擴至26m2，將北區(qū)回風井一段，由10.2m2擴至12m2，并對北區(qū)各采區(qū)回風巷進行一般性地擴修維護降阻。

3）在315下山區(qū)運輸下山補掘150 m巷道與315輔助下山相通，與315輔助下山并聯(lián)回風；同時拓寬315運輸上山從7.2m2擴大到10m2。拓寬315輔助下山，從7.2m2擴大到8.5m2。將北區(qū)回風井一段由10.2m2擴至12m2，并對北區(qū)各采區(qū)回風巷道進行一般性地擴修維護降阻。

在技術上符合要求的情況下，再根據(jù)項目的經(jīng)濟性、安全可靠性與技術可行性進行比較發(fā)現(xiàn)，方案（3）中的工況點處于經(jīng)濟穩(wěn)定的區(qū)域，且風壓最低，風量最大，進風區(qū)、用風區(qū)、回風區(qū)的通風阻力分布更加合理，耗工性最小、通風電費最少、投資費用最小。此外，風壓最低、風量最大，最有利于施工與管理等優(yōu)勢。綜上所述，方案（3）技術可行、通風經(jīng)濟實惠且完全可靠。

3 結語

為確定礦井的通風狀況需要以實地檢測的風阻力風網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)和風機特性曲線對礦井通風情況進行模擬計算，本次研究發(fā)現(xiàn)通風系統(tǒng)滿足通風需求量。但目前在通風巷道中仍存在不足，通過對問題的發(fā)現(xiàn)，可指導管理工作者進行日常管理工作，并可將日常數(shù)據(jù)作為分析不同時期通風情況的參考依據(jù)。根據(jù)實地勘驗，在本次檢測中礦井通風確實存在一定問題需要及時解決。結合專家意見以及工作經(jīng)驗，主要制定了三個方案，根據(jù)綜合比較最優(yōu)方案為方案三，其技術可行、通風經(jīng)濟、安全可靠。