肖保利

（河南理工大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院，河南 焦作 454150）

1 礦井概況

1.1 改造前礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

谷家莊煤礦采用三立井單水平下山開拓方式，中央并列式通風(fēng)，共設(shè)計布置有三個井筒，主立、副斜井進(jìn)風(fēng)，風(fēng)井回風(fēng)。在風(fēng)井口安裝有三臺FBCDZ№11/2×37kW軸流式主通風(fēng)機(jī)，一臺工作一臺備用?，F(xiàn)礦井總進(jìn)風(fēng)量1863m3/min，總回風(fēng)量1904m3/min，負(fù)壓810Pa，等積孔1.32m2，通風(fēng)難易程度為中等。2018年度礦井瓦斯涌出量測定結(jié)果為相對瓦斯涌出量5.73m3/t，絕對瓦斯涌出量1.18m3/min。采煤工作面采用全風(fēng)壓“U”型通風(fēng)方式，掘進(jìn)工作面采用“雙風(fēng)機(jī)、雙電源”的局扇壓入式通風(fēng)。

1.2 改造前礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在主要問題

（1）隨著礦井采掘布局的不斷變化，井下巷道布置錯綜復(fù)雜，存在大量老空老巷，生產(chǎn)作業(yè)戰(zhàn)線不斷延伸，通風(fēng)線路變長，再加上通風(fēng)構(gòu)筑物數(shù)量多、質(zhì)量差，造成礦井通風(fēng)阻力增大，原有的功率小、效率低的主通風(fēng)機(jī)已不能滿足礦井安全生產(chǎn)基本的用風(fēng)量需求。

（2）由于該礦是由原有幾個小礦井經(jīng)技改整合而成，礦井主通風(fēng)機(jī)沿用了原有舊風(fēng)機(jī)，原主通風(fēng)機(jī)由于使用年限較長，日常檢查維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，造成風(fēng)機(jī)主體部分外殼出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，主通風(fēng)機(jī)工作過程中大量漏風(fēng)，嚴(yán)重影響了主通風(fēng)機(jī)的工作性能。

（3）由于礦井原有采掘布局混亂、回采不合理，破壞了部分礦區(qū)工業(yè)廣場保護(hù)煤柱。受采動影響，回風(fēng)井風(fēng)道嚴(yán)重變形，通風(fēng)斷面變小，使得主通風(fēng)機(jī)給井下正常供風(fēng)造成困難。

（4）主通風(fēng)機(jī)固定基礎(chǔ)出現(xiàn)下沉，存在裂縫、高低不平的現(xiàn)象，加重了主通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)喘振的頻率和嚴(yán)重程度，使主通風(fēng)機(jī)不能正常平穩(wěn)運行。同時，主通風(fēng)機(jī)運行時噪聲大，給附近主扇房值班人員的身心健康造成了極大的職業(yè)危害。

2 通風(fēng)系統(tǒng)改造技術(shù)研究

2.1 通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)改造的內(nèi)容和方法

根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)目前存在的主要問題，進(jìn)行全面科學(xué)的技術(shù)分析，技術(shù)改造內(nèi)容和方法從以下幾點進(jìn)行：

（1）對井下失修巷道進(jìn)行維修，擴(kuò)大巷道通風(fēng)斷面，降低礦井通風(fēng)阻力。對報廢巷道及時回收并按規(guī)定進(jìn)行密閉。對井下通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行維護(hù)并加強(qiáng)日常管理，通過合理設(shè)置通風(fēng)設(shè)施（包括風(fēng)門、擋風(fēng)墻、調(diào)節(jié)風(fēng)窗和風(fēng)橋等）有效實現(xiàn)對風(fēng)量調(diào)節(jié)和控制。

（2）對回風(fēng)井風(fēng)道進(jìn)行維修，擴(kuò)大其通風(fēng)斷面。

（3）拆除風(fēng)機(jī)固定基礎(chǔ)，重新澆筑施工。

（4）結(jié)合礦井巷道布置和開采實際情況，準(zhǔn)確掌握通風(fēng)系統(tǒng)工況，即計算出礦井所需風(fēng)量與風(fēng)壓，并以此為依據(jù)選擇合理的主通風(fēng)機(jī)。

2.2 主要通風(fēng)機(jī)選型的確定

（1）礦井所需風(fēng)量

Q全礦=（ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其他）·k需

=（900+780+180+110）×1.2=2364（m3/min）

式中：

Q全礦-礦井所需風(fēng)量，m3/min；

∑Q采-所有采面需供風(fēng)量，m3/min；

∑Q掘-所有掘進(jìn)面需供風(fēng)量，m3/min；

∑Q硐-獨立通風(fēng)硐室需供風(fēng)量，m3/min；

∑Q其他-其他地點需供風(fēng)量，m3/min。

（2）礦井所需通風(fēng)風(fēng)壓

根據(jù)《礦井通風(fēng)阻力測定報告》數(shù)據(jù)，礦井所需通風(fēng)風(fēng)壓h總為780Pa，等積孔A為1.67m2。依據(jù)礦井通風(fēng)特性，并考慮礦井未來變化的情況，經(jīng)研究決定選用山西運城市安宏節(jié)能防爆主通風(fēng)機(jī)有限公司生產(chǎn)的FBCDZ№16/2*37kW型礦用防爆對旋軸流主通風(fēng)機(jī)。其主通風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)如下表1。

表1 主通風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)表

3 更換主通風(fēng)機(jī)施工程序及措施

3.1 更換主通風(fēng)機(jī)施工程序

（1）更換主通風(fēng)機(jī)施工內(nèi)容主要包括：井下停電撤人、拆除舊風(fēng)機(jī)、擴(kuò)修風(fēng)道、重建風(fēng)機(jī)固定基礎(chǔ)、安裝新風(fēng)機(jī)、主扇房改擴(kuò)建、風(fēng)機(jī)試運轉(zhuǎn)。具體流程如下圖1所示。

圖1 更改主通風(fēng)機(jī)施工程序

3.2 更換主通風(fēng)機(jī)的安全措施

由于礦井更換主通風(fēng)機(jī)需要對風(fēng)道進(jìn)行擴(kuò)建并重新澆筑主通風(fēng)機(jī)固定基礎(chǔ)部分，在此期間必須對礦井進(jìn)行停風(fēng)斷電，因此，必須制定《礦井更換主通風(fēng)機(jī)期間停風(fēng)斷面安全技術(shù)措施》，并遵守如下規(guī)定：

（1）成立礦停風(fēng)停電指揮部，嚴(yán)格遵守先撤人、再停電、最后停風(fēng)的順序。

（2）撤人前，安排人員將井下巷道徹底沖刷一遍，杜絕煤塵堆積；機(jī)電人員檢查井下所有電氣設(shè)備，不得有失爆現(xiàn)象；通風(fēng)科人員在停風(fēng)前，必須對井下所有地點進(jìn)行風(fēng)量測定，同時檢查通風(fēng)設(shè)施的完好情況，并做好記錄；各排水地點要安排專人將水位排至最低點，確保在停風(fēng)停電期間不會出現(xiàn)淹泵現(xiàn)象。

（3）只有在人員安全撤出后方可進(jìn)行停電工作，停電時先停止采掘工作面及局部風(fēng)機(jī)用電，最后對中央變電所斷電；井下撤人斷電全部完畢后，方可由指揮部下達(dá)停止主通風(fēng)機(jī)運行命令；主通風(fēng)機(jī)停止運行期間，必須打開井口防爆門和有關(guān)風(fēng)門，利用自然風(fēng)壓通風(fēng)。

（4）拆除老風(fēng)機(jī)時，嚴(yán)格按照擴(kuò)散塔→消聲器→擴(kuò)壓筒→二級風(fēng)機(jī)→一級風(fēng)機(jī)→連接筒→蝶閥的順序逐級拆除；安裝新風(fēng)機(jī)時，嚴(yán)格按照變節(jié)→蝶閥→連接筒→一級風(fēng)機(jī)→二級風(fēng)機(jī)→擴(kuò)壓筒→消聲器→擴(kuò)散塔的順序逐級安裝。

（5）更換完主通風(fēng)機(jī)后，必須組織人員檢查驗收，并按照規(guī)定對新風(fēng)機(jī)進(jìn)行不少于24h的試運轉(zhuǎn)，并做好試運轉(zhuǎn)記錄。

4 通風(fēng)系統(tǒng)改造取得的效果

通過本次對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的升級改造，礦井通風(fēng)系統(tǒng)得到了明顯的提升。（1）通過對井下通風(fēng)構(gòu)筑物的加固維護(hù)和采空區(qū)漏風(fēng)的處理，有效解決了礦井內(nèi)部漏風(fēng)嚴(yán)重的問題；（2）通過對井下失修巷道的擴(kuò)修維護(hù)和通風(fēng)巷道中堆積雜物的清理，顯著降低了巷道的通風(fēng)阻力；（3）通過重建主通風(fēng)機(jī)固定基礎(chǔ)，并通過安裝配套消聲器、加高出風(fēng)口等技術(shù)降噪措施，極大地降低了主通風(fēng)機(jī)噪聲對周邊人員身心健康的影響；（4）更換新風(fēng)機(jī)后，礦井風(fēng)量由原來的1940m3/min提高到2360m3/min，在解決了井下用風(fēng)作業(yè)地點風(fēng)量不足的同時，還可降低作業(yè)地點CO、CH4等有毒有害氣體的濃度，改善了井下職工安全生產(chǎn)的作業(yè)環(huán)境。

5 結(jié)語

實現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行是一項系統(tǒng)工程，它隨著礦井采掘接替和開采條件的變化而動態(tài)變化著，所以在礦井通風(fēng)技術(shù)日常管理工作中，應(yīng)通過合理設(shè)置通風(fēng)設(shè)備設(shè)施提高對礦井風(fēng)量的控制和調(diào)配，加強(qiáng)通風(fēng)設(shè)施的檢修和維護(hù)，減少礦井內(nèi)部漏風(fēng)，提高風(fēng)機(jī)運行效率。在生產(chǎn)過程中還應(yīng)定期進(jìn)行通風(fēng)阻力測定，及時掌握礦井通風(fēng)阻力的分布情況，通過采取科學(xué)合理的風(fēng)量調(diào)節(jié)方法，對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，同時，根據(jù)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)阻特性調(diào)整風(fēng)機(jī)的工況點，從而確保風(fēng)機(jī)始終安全穩(wěn)定、高效節(jié)能的運行。