劉飛飛

（山西焦煤西山煤電官地礦， 山西 太原 030024）

引言

對于礦井而言，前期設計的通風能力往往無法充分滿足后期巷道不斷推進、鄰近工作面關閉導致通風狀態(tài)發(fā)生變化使對應通風需求變化的問題。因此，在實際生產中應時刻對現(xiàn)場通風狀態(tài)進行監(jiān)測，并對應地提出改進措施[1]。本文主要以涼水井煤礦為例開展研究，針對其巷道布置的變化所導致的通風阻力分配不合理、漏風現(xiàn)象嚴重以及風量不足的問題對其通風方案進行優(yōu)化改造，以保證整個礦井通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1 涼水井煤礦工程概況

目前涼水井煤礦可供開采的煤層共包括有6個，本文以4 號煤層為例展開研究。4 號煤層所屬工作面的煤炭屬于高熱值煤、化學反應性強且穩(wěn)定性高。目前，涼水井煤礦采用“兩進一回”中央并列式抽出式通風系統(tǒng)，所配置的通風機臺數為兩臺，采用一用一備的工作原則。

經測定可知：該礦井的所需的總的進風量為138.1 m3/s，進風井包括有主斜井和副斜井；其中，主斜井的進風量為43.1 m3/s，副斜井的進風量為96.8m3/s。涼水井煤礦總的回風量為138.9m3/s。

1.1 工程通風現(xiàn)狀整體分析

為后期對煤礦通風系統(tǒng)優(yōu)化提供扎實的基礎，本工程采用氣壓計基點測定法對礦井的通風阻力測定，重點對涼水井礦井巷道的總通風阻力和相關風阻參數進行測定。鑒于礦井的通風線路較多，本著充分反應礦井通風問題的原則，本工程選擇通風路線最長、風阻最大的風阻參數進行測量[2]。涼水井煤礦通風系統(tǒng)的阻力分布測量結果如表1 所示。

表1 中涼水井煤礦的通風阻力主要分布在回風段，整個礦井不同區(qū)域的阻力分布比例為：進風段∶用風段∶回風段=2∶1∶4，與正常的3∶3∶4 相差較大。導致上述的主要原因為礦井回風巷道的風量較大，以及回風巷道內敷設的排水管道增大通風阻力。

表1 通風系統(tǒng)阻力分布

目前，涼水井煤礦所配置的通風機具體型號為BDK-8-NO24，該通風機的額定功率為250 kW，最小全壓為1244 Pa，最大全壓為3480 Pa。經現(xiàn)場測定通風機的工況點結果如圖1 所示。

圖1 礦井通風機工況點測定結果

如圖1 所示，涼水井煤礦通風機大部分工作狀態(tài)處于大風量、低負壓的工作區(qū)域；而且，通風機的工作效率僅為70%，并未完全發(fā)揮其通風能力[3]。

1.2 工程通風現(xiàn)狀具體分析

在上述對通風現(xiàn)狀整體分析的基礎上，結合涼水井煤礦的生產任務和計劃對其通風現(xiàn)狀進行具體分析。根據煤礦通風能力核定標準和礦井相關資料，需風量計算結果如下：

1）采煤工作面需風量：根據涼水井煤礦4 號煤層工作面的氣象條件，確定其需風量為41 m3/s；根據工作面溫度情況確定最佳的通風速度所確定的需風量為33 m3/s；結合工作面每位工作人員的實際需風量，確定工作面的整體需風量為40.58 m3/s。綜上，綜采工作面的整體需風量為41 m3/s。

2）備用工作面需風量：備用工作面為42110 工作面，該工作面的需風量按照相鄰綜采工作面通風量的1/2 計算。則備用工作面的需風量為10.47 m3/s。

3）掘進工作面需風量：目前，煤礦共包含有六個掘進工作面，總的需風量為63.6041 m3/s。

綜上，考慮井下硐室、稀釋膠輪車尾氣等位置的需風量，確定涼水井煤礦總需風量可達183.85 m3/s。

目前，礦井所配置通風機的通風量僅為138.1 m3/s，與實際需風量差距較大。同時，根據煤礦的整體生產進度安排，在現(xiàn)場規(guī)劃一個2 號風井，若未在擴建的2 號風井中安裝通風機，會導致開采工作面風量進一步減小。

2 礦井通風系統(tǒng)方案的改進設計及評估

2.1 礦井通風系統(tǒng)方案的改進設計

經上述綜合分析可知，2 號風井建設完成投入使用之后，雖然可以滿足礦井的整體生產任務，但是礦井的通風管理難度增加，導致巷道內的風流變化存在不穩(wěn)定的因素。因此，急需對工作面通風區(qū)域進行合理劃分實現(xiàn)對通風方案的優(yōu)化，最終充分發(fā)揮通風機的通風能力。具體以4 號煤層工作面為例分析。

4 號煤層所屬工作面的總的需風量為78.33 m3/s，考慮到2 號風井的擴建和后期的投入使用后會導致4 號煤層工作面的風量不足，主要原因為2 號風井的投入導致相鄰工作面風量分配不均勻所導致。因此，對巷道作出如下優(yōu)化布置：4 號煤層工作面前部布置2 號回風聯(lián)巷，并在其相鄰的膠帶硐室對面重新布置煤炭的運輸斜巷；同時，在工作面的回風大巷附近增加一個回風聯(lián)巷。

在上述巷道優(yōu)化布置的基礎上，采用雙風機分區(qū)的通風方案，即采用通風斜井對盤區(qū)進行供風；采用新擴建的2 號風井為綜采工作面供風。

2.2 礦井通風系統(tǒng)方案的評估

為了驗證上述通風方案的改進效果，主要對礦井的通風阻力參數進行測定。與上述相同，同樣選擇通風路線長、風阻較大的路線的通風阻力參數進行測定。針對4 號煤層工作面通風方案優(yōu)化后選取的測定路線如下：副斜井—輔助運輸大巷—輔助運輸巷—進風巷—回風巷—回風大巷—斜風井巷—引風硐—地面通風機房。優(yōu)化后礦井通風阻力參數測定結果如表2 所示。

表2 礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化后的阻力參數測定結果

如表2 所示，對4 號煤層所屬工作面通風系統(tǒng)進行優(yōu)化，整個工作面的礦井通風阻力比例接近3∶3∶4，即說明采用雙風機聯(lián)合運輸并對礦井巷道進行優(yōu)化布置后工作面的通風自理逐漸合理，能夠有效提升礦井通風的穩(wěn)定性。

3 結語

一直以來，通風系統(tǒng)為綜采工作面凈化空氣、降低粉塵濃度的主要分系統(tǒng)，其是保障工作面安全生產的主要基礎。由于隨著礦井不斷推進開采，存在舊巷道的關閉、新巷道的開采導致工作面通風狀態(tài)發(fā)生變化，繼而需對通風系統(tǒng)進行優(yōu)化。通過對涼水井煤礦4 號煤層工作面通風現(xiàn)狀為例展開分析，在對該工作面巷道進行重新優(yōu)化布置的基礎上，采用雙風機聯(lián)合通風對整個通風系統(tǒng)進行優(yōu)化，經評估發(fā)現(xiàn)：通風系統(tǒng)優(yōu)化改進后整個工作面的通風阻力比例接近3∶3∶4。