呂崇陽

（晉能控股煤業(yè)集團天安公司葦町煤業(yè)，山西 晉城 048000）

引言

通風(fēng)系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵分系統(tǒng)，其主要由通風(fēng)裝置和井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)組成，其主要任務(wù)是向綜采工作面輸送新鮮空氣，稀釋有害氣體，降低粉塵濃度，為綜采工作面作業(yè)人員提供一個健康、舒適、安全的工作環(huán)境。井下通風(fēng)系統(tǒng)各裝置能夠穩(wěn)定運行，其井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的連接合理并能夠根據(jù)實際生產(chǎn)工況進行合理優(yōu)化控制[1]。但是，實踐表明礦井建設(shè)初期所設(shè)計的通風(fēng)系統(tǒng)很難滿足其后期的生產(chǎn)要求。因此，隨著采煤設(shè)備及工藝不斷提升，對通風(fēng)系統(tǒng)進行改造優(yōu)化是實現(xiàn)工作面擴產(chǎn)的基本保障。本文將對葦町煤業(yè)井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進行分析并對其相應(yīng)的通風(fēng)方案進行優(yōu)化。

1 工程概況

本文所研究的礦井為老礦井，其始建于1965年并于1966年正式投產(chǎn)使用，目前礦井的采掘總量可達80萬t/年。該礦井的地質(zhì)條件相對復(fù)雜，工作面受斷層起伏的影響導(dǎo)致煤層的厚度、傾角等參數(shù)變化較大；而且，該礦井的頂?shù)装宓膰鷰r狀態(tài)復(fù)雜，穩(wěn)定性較差。目前，礦井主要以斜井開采為主，對應(yīng)的井筒包括有膠帶斜井、主斜坡道、北輔斜井、北回風(fēng)斜井以及南回風(fēng)斜井。

目前，礦井所采用的通風(fēng)方式為中央進風(fēng)兩翼對角抽出。對應(yīng)的進風(fēng)巷道區(qū)域除了采空區(qū)外，中央巷道包括有北輔助斜井和主斜坡道。根據(jù)礦井巷道的布置情況，在其南風(fēng)井和北風(fēng)井分別布置兩臺對旋式軸流通風(fēng)機，分別擔(dān)負著對礦井南段和北段兩個區(qū)域的回風(fēng)任務(wù)；除此之外，工作面在掘進巷道為保證生產(chǎn)的安全性還配置有局部通風(fēng)機，對旋軸流通風(fēng)機的主要參數(shù)如表1所示。

表1 對旋式軸流通風(fēng)機的參數(shù)

2 井下通風(fēng)系統(tǒng)測定與評價

為掌握礦井當(dāng)前配置下通風(fēng)系統(tǒng)所存在的問題，本節(jié)著重對通風(fēng)系統(tǒng)進行測定和評價。主要測定的參數(shù)包括有主扇風(fēng)量、主扇風(fēng)壓、主扇電動機實際消耗功率、主扇效率等。測定所采用的儀器包括有熱氣式電風(fēng)速儀、輕便杯式風(fēng)速儀、干濕表、傾斜壓差計等[2]。上述設(shè)備均通過校準并在計量有效期內(nèi)。測定結(jié)果如表2所示。

表2 井下通風(fēng)系統(tǒng)的測定結(jié)果

對井下各巷道的過風(fēng)量進行測定可得：斷面面積最大的巷道為主斜坡道與+820 m中段聯(lián)絡(luò)平巷，為19.5 m2；風(fēng)速最大的巷道為+700 m中段北回風(fēng)斜井總回風(fēng)到，對應(yīng)的風(fēng)速為3.175 m/s；通風(fēng)量最大的巷道為+750 m中段南回風(fēng)斜井總回風(fēng)道，對應(yīng)的風(fēng)量為57.57 m3/s。

結(jié)合對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的測定結(jié)果，并根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)查結(jié)果分析，對葦町煤業(yè)井通風(fēng)系統(tǒng)所面臨的問題總結(jié)如下：井下的進風(fēng)有接近一半均被污染；目前，礦井所屬的8個采區(qū)中，僅有一個的通風(fēng)量滿足《煤炭安全規(guī)程》的規(guī)范要求；其余采區(qū)由于通風(fēng)不通暢，導(dǎo)致氣流在工作面出現(xiàn)反向流動的狀態(tài)，無法滿足實際生產(chǎn)的通風(fēng)要求；當(dāng)前通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)工作面的通風(fēng)效率偏低，網(wǎng)絡(luò)中存在較大的漏風(fēng)現(xiàn)象[3]。

為保證井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的通風(fēng)系統(tǒng)滿足工作面的實際通風(fēng)要求，需對當(dāng)前通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化。本節(jié)將根據(jù)對通風(fēng)系統(tǒng)的測定結(jié)果初步提出以下整改建議：

1）加強對掘進工作面的通風(fēng)力度，重新核算工作面的需風(fēng)量為掘進工作面串聯(lián)相應(yīng)臺數(shù)的局部通風(fēng)機，保證新鮮空氣能夠送至工作面，解決進風(fēng)被污染的問題。

2）對井下已經(jīng)結(jié)束施工的溜井進行封閉處理；對+860 m和+820 m中段進入南風(fēng)井的通道進行密閉處理；對+820 m中段進入斜坡道的通道進行密閉處理。

3）對工作面進行重新規(guī)劃布置，保證處于上游工作面的作業(yè)進度快于處于下游工作面的作業(yè)進度，從一定程度上降低污風(fēng)的串聯(lián)問題。

4）強化對工作面通風(fēng)構(gòu)筑物的管理，確保能夠根據(jù)實際生產(chǎn)的需風(fēng)量對構(gòu)筑物進行調(diào)整，從而實現(xiàn)對風(fēng)量的合理優(yōu)化分配。

3 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)方案的優(yōu)化

3.1 礦井通風(fēng)量的核算

鑒于該礦井已經(jīng)投產(chǎn)將近50年的時間，工作面巷道的布置情況錯綜復(fù)雜，而且工作面中有些巷道已經(jīng)處于坍塌狀態(tài)無法實地對其風(fēng)量進行測算。綜合分析效率和準確性，本文采用計算機對井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進行解算，并主要對通風(fēng)量進行核算[4]。結(jié)合井下工作面的實際情況，該礦井通風(fēng)量待核算的工作面包括有回采工作面、備采工作面、采切工作面、放礦工作面、開拓掘進工作面和其他獨立硐室工作面。

各個工作面的需風(fēng)量分別按照排炮煙的要求和排塵的要求進行核算，并取其最大值為該工作面的需風(fēng)量結(jié)果。經(jīng)計算所得各個工作面的需風(fēng)量如表3所示。

結(jié)合上述各個工作面的需風(fēng)量解算結(jié)果，按照1.35的余量系數(shù)計算得出礦井總的需風(fēng)量為150 m3/s。

3.2 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的方案優(yōu)化

結(jié)合“2”中提出的礦井網(wǎng)絡(luò)初步整改意見和“3.1”中礦井各個工作面需風(fēng)量和總需風(fēng)量的重新計算結(jié)果，提出如下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方案：

1）方案一：保持礦井中央進風(fēng)兩翼對角抽出式的通風(fēng)方式，將原主斜坡道的廢矸石運輸任務(wù)改為通過膠帶斜井運輸。該方案能夠在較小改造成本下解決礦井當(dāng)前的通風(fēng)問題，但是無法從根本上解決生產(chǎn)后期的漏風(fēng)、短路等問題[5]。

表3 井下工作面需風(fēng)量統(tǒng)計 m3/s

2）方案二：為工作面增加一個斜井作為進風(fēng)巷道，在進風(fēng)斜井與各中段的水平聯(lián)絡(luò)巷道設(shè)置一級機站。該方案能夠有效解決當(dāng)前工作面進風(fēng)被污染以及巷道深部風(fēng)流無法控制和工作面各巷道風(fēng)量分配不合理的問題。但是，該方案一次性改造所投入的成本過大且周期較長。

3）方案三：保持北風(fēng)井通風(fēng)機主扇的安裝方式，將南風(fēng)井對應(yīng)的通風(fēng)井移至當(dāng)前位置下游750 m的中段位置。該方案能夠解決南風(fēng)井漏風(fēng)嚴重的問題，使巷道內(nèi)通風(fēng)阻力降低。但是，該方案導(dǎo)致南回風(fēng)井的低壓增大，容易導(dǎo)致巷道出現(xiàn)變形，從而使得為其配置通風(fēng)機的主扇不能正常工作。

綜合上述分析，最終選擇方案二對礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)方案進行優(yōu)化。

4 結(jié)語

通風(fēng)系統(tǒng)為綜采工作面的“肺”，其不僅能夠降低工作面的瓦斯等有害氣體的濃度，還能降低綜采工作面的粉塵濃度，是為作業(yè)人員提供健康、安全、舒適工作環(huán)境的保障。為此，需結(jié)合實際生產(chǎn)需求對通風(fēng)設(shè)備和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化改造，保證其供風(fēng)量、負壓等可滿足工作面的生產(chǎn)需求。