王永紅

（山西潞安礦業(yè)集團(tuán)慈林山煤業(yè)有限公司夏店煤礦，山西 襄垣 046200）

0 引言

礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造可分為兩個(gè)類型：一是對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化改造，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)降阻，提高礦井有效風(fēng)量率；二是對(duì)通風(fēng)動(dòng)力進(jìn)行改造，結(jié)合通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化改造，滿足礦井安全生產(chǎn)、通風(fēng)可靠[1]。夏店煤礦隨著采區(qū)銜接帶來(lái)的通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整，即隨著北翼采區(qū)的開(kāi)拓和回采，將面臨北翼采區(qū)、三二采區(qū)和目前的三一采區(qū)同時(shí)存在的情況，按目前的通風(fēng)系統(tǒng)將不能滿足以上開(kāi)拓和回采需要。

本文在對(duì)礦井通風(fēng)阻力測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理和進(jìn)行相關(guān)計(jì)算的基礎(chǔ)上[2]，應(yīng)用夏店煤礦礦井通風(fēng)管理信息系統(tǒng)軟件，進(jìn)行了通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析。對(duì)現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行分析，對(duì)可能進(jìn)行的北翼采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)各種優(yōu)化改造方案進(jìn)行了比較，最終得出了最優(yōu)方案。

礦井通風(fēng)管理信息系統(tǒng)是具有實(shí)時(shí)仿真功能的專業(yè)化通風(fēng)軟件[3]，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行復(fù)雜的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)，具有通風(fēng)日常管理和控風(fēng)決策的功能[4]。

2 礦井阻力分布分析

利用夏店煤礦礦井通風(fēng)管理信息系統(tǒng)軟件，對(duì)東風(fēng)井和西風(fēng)井的最大阻力路線進(jìn)行分析，對(duì)于東風(fēng)井而言，進(jìn)風(fēng)區(qū)段所占阻力分別為28.8%，而用風(fēng)區(qū)段所占阻力只有2%，用風(fēng)區(qū)阻力占比較小，原因是準(zhǔn)備階段，沒(méi)有生產(chǎn)；回風(fēng)區(qū)段所占阻力為69.2%，回風(fēng)區(qū)阻力2351Pa，回風(fēng)區(qū)阻力太大，原因是回風(fēng)巷道斷面面積小，路線長(zhǎng)，約為6000m，所以降低回風(fēng)段阻力是通風(fēng)系統(tǒng)改造首要考慮的問(wèn)題。

對(duì)于西風(fēng)井而言，進(jìn)風(fēng)區(qū)段所占阻力分別為44.3%，而用風(fēng)區(qū)段所占阻力只有7.3%，回風(fēng)區(qū)段所占阻力為48.4%?？傮w來(lái)看，比例較合理，但是回風(fēng)區(qū)阻力1063.9Pa中，西風(fēng)井井筒阻力占829.7Pa，是造成回風(fēng)區(qū)阻力較大的主要原因。

礦井阻力分布圖如圖1所示，圖中數(shù)據(jù)單位為Pa。

圖1 礦井阻力分布圖

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案仿真

3.1 方案一：東風(fēng)井負(fù)擔(dān)北翼采區(qū)，擴(kuò)巷，新掘并聯(lián)回風(fēng)巷

1）系統(tǒng)布置。北翼采區(qū)通風(fēng)方式，兩進(jìn)一回，北翼軌道巷、北翼皮帶巷進(jìn)風(fēng)，北翼回風(fēng)巷回風(fēng)，工作面采用U型通風(fēng)方式通風(fēng)。增加相應(yīng)的調(diào)節(jié)設(shè)施、拆除北翼?；卣{(diào)節(jié)、三五采區(qū)軌道平巷、皮帶平巷、回風(fēng)平巷進(jìn)行擴(kuò)巷（至少兩條回風(fēng)巷斷面面積15m2以上）、新掘一條東風(fēng)井上部并聯(lián)回風(fēng)巷（斷面面積＞12m2）。

2）方案仿真分析。根據(jù)以上采掘布置，進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后仿真[5]。東風(fēng)井總回風(fēng)量為10310m3/min，通風(fēng)阻力為3630Pa，入風(fēng)井口至東風(fēng)井下山底消耗阻力為2710Pa，東風(fēng)井總回風(fēng)巷阻力920Pa。最大阻力路線在北翼采區(qū)。

如風(fēng)機(jī)能達(dá)到運(yùn)行工況：Q=10800m3/min，h=3630Pa，則該方案可行；

由圖1和圖2可知，當(dāng)蔗糖添加量達(dá)到6%時(shí)，黃精酸奶的酸度、感官品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)都呈現(xiàn)較好的趨勢(shì)，則確定蔗糖的適宜添加量為6%，且黃精酸奶的稠度和堅(jiān)實(shí)度測(cè)量值與感官評(píng)分具有較好的相關(guān)性。

如目前風(fēng)機(jī)不能達(dá)到該工況，則需要更換相應(yīng)的風(fēng)機(jī)，方案也可行。

3.2 方案二：東風(fēng)井負(fù)擔(dān)北翼采區(qū)，擴(kuò)巷，三二采區(qū)由西風(fēng)井負(fù)擔(dān)

1）系統(tǒng)布置。在方案一基礎(chǔ)之上調(diào)整三二采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，由西風(fēng)井負(fù)擔(dān)，密閉3116工面以減少三一采區(qū)用風(fēng)，啟用北翼回風(fēng)大巷作為北翼采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷。

2）方案仿真分析。根據(jù)以上采掘布置，以滿足以上采掘生產(chǎn)要求，進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后仿真[6]。東風(fēng)井總回風(fēng)量為8240m3/min，通風(fēng)阻力為2870Pa，入風(fēng)井口至東風(fēng)井下山底消耗阻力為2300Pa，東風(fēng)井總回風(fēng)巷阻力570Pa。最大阻力路線在北翼采區(qū)。

如風(fēng)機(jī)能達(dá)到運(yùn)行工況：Q=8520m3/min，h=2870Pa，則該方案可行；

如目前風(fēng)機(jī)不能達(dá)到該工況，則需要更換相應(yīng)的風(fēng)機(jī)，方案也可行。

3.3 方案三：東風(fēng)井負(fù)擔(dān)北翼采區(qū)，關(guān)閉三二采區(qū)，調(diào)整東風(fēng)井風(fēng)機(jī)葉片運(yùn)行角度

1）系統(tǒng)布置。在方案一基礎(chǔ)之上關(guān)閉三二采區(qū)，密閉3116工作面以減少三一采區(qū)用風(fēng)，啟用北翼回風(fēng)大巷為進(jìn)風(fēng)巷，北翼通風(fēng)方式為兩進(jìn)一回。

通過(guò)方案分析，并結(jié)合實(shí)際情況，選擇實(shí)施方案三。

4 礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造具體實(shí)施

根據(jù)對(duì)以上三個(gè)方案的模擬結(jié)果，結(jié)合實(shí)際情況并反復(fù)論證后形成了以下分階段的改造措施。

1）第一階段：調(diào)整三五采區(qū)軌道平巷、皮帶平巷為回風(fēng)巷。仿真結(jié)果是北翼風(fēng)量?jī)粼黾?30m3/min，達(dá)到 4030m3/min；東風(fēng)井負(fù)壓降低350Pa，為 3050Pa，東風(fēng)井總風(fēng)量為 6350m3/min，增加650m3/min。

2）第二階段：?jiǎn)⒂脰|風(fēng)井2#?；兀U(kuò)巷至斷面面積大于15m2。北翼風(fēng)量再凈增加540m3/min，達(dá)到4570m3/min；東風(fēng)井負(fù)壓再降低490Pa至2560Pa，總風(fēng)量增加為7010m3/min，再增加660 m3/min。工作面風(fēng)量能夠達(dá)到2180m3/min，并能滿足一個(gè)掘進(jìn)面的配風(fēng)1800m3/min，北翼采區(qū)在此階段將不能滿足采掘要求。

3）第三階段：擴(kuò)大三五采區(qū)皮帶平巷斷面面積大于15m2，長(zhǎng)度約為1270m。同第二階段相比，北翼風(fēng)量再凈增加100m3/min，達(dá)到4670m3/min，東風(fēng)井負(fù)壓再降低40Pa至2520Pa，總風(fēng)量增加為7060m3/min，系統(tǒng)變化較小。北翼風(fēng)量能夠滿足一采一掘，采煤工作面2230m3/min，掘進(jìn)面配風(fēng)1800m3/min。

4）第四階段：新掘東風(fēng)井并聯(lián)總回。新掘東風(fēng)井并聯(lián)回風(fēng)巷約350m，東風(fēng)井負(fù)擔(dān)北翼回風(fēng)量為5110m3/min；同第二階段相比，北翼采區(qū)總風(fēng)量再增加440m3/min。東風(fēng)井總回風(fēng)量為7570m3/min，通風(fēng)阻力為2090Pa，通風(fēng)阻力再降低430Pa；采煤工作面配風(fēng)能達(dá)到2440m3/min，北翼總風(fēng)量能滿足一個(gè)掘進(jìn)工作面1800m3/min。

此次東風(fēng)井總阻力較小，減小掘進(jìn)工作面用風(fēng)量，增加工作面用風(fēng)量，能夠?qū)崿F(xiàn)。

圖2 第六階段實(shí)施完畢后仿真系統(tǒng)圖

5）第五階段：改變北翼回風(fēng)大巷作為北翼采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷，封閉三二采區(qū)。東風(fēng)井負(fù)擔(dān)北翼回風(fēng)量為6490m3/min；東風(fēng)井總回風(fēng)量為7290m3/min，通風(fēng)阻力為2340Pa；北翼總風(fēng)量6490m3/min；北翼采區(qū)工作面配風(fēng)能達(dá)到2890m3/min。能滿足兩個(gè)掘進(jìn)1600m3/min和800m3/min的供風(fēng)要求。

6）第六階段：東風(fēng)井全部負(fù)擔(dān)北翼采區(qū)。調(diào)整東風(fēng)井風(fēng)機(jī)葉片運(yùn)行角度為6°。風(fēng)井負(fù)擔(dān)北翼回風(fēng)量為6750m3/min；東風(fēng)井總回風(fēng)量為7530m3/min，通風(fēng)阻力為2480Pa；北翼總風(fēng)量6770m3/min；工作面配風(fēng)3080m3/min。能滿足兩個(gè)掘進(jìn)1600m3/min和800m3/min供風(fēng)要求。

通過(guò)以上六個(gè)階段的施工實(shí)施，北翼采區(qū)能夠滿足生產(chǎn)需要，即采煤工作面風(fēng)量達(dá)到3000m3/min，兩個(gè)掘進(jìn)工作面滿足1600m3/min和800m3/min風(fēng)量要求。

5 結(jié) 論

1）利用通風(fēng)管理信息系統(tǒng)對(duì)夏店煤礦進(jìn)行了通風(fēng)系統(tǒng)分析，為通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造提供了依據(jù)。

2）對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)可能進(jìn)行的改造方案進(jìn)行了比較分析，選擇了東風(fēng)井負(fù)擔(dān)北翼采區(qū)，關(guān)閉三二采區(qū)，調(diào)整東風(fēng)井風(fēng)機(jī)葉片運(yùn)行角度的方案。

3）提出了夏店煤礦通風(fēng)系統(tǒng)北翼采區(qū)六個(gè)階段的改造措施，最終實(shí)現(xiàn)了北翼采區(qū)生產(chǎn)需要，即采煤工作面風(fēng)量達(dá)到3000 m3/min，兩個(gè)掘進(jìn)工作面滿足1600 m3/min和800 m3/min風(fēng)量要求。