劉 杰

（山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司官地礦通風(fēng)部通風(fēng)三隊(duì)，山西 太原 030053）

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的主要任務(wù)是向工作面提供新鮮空氣的同時(shí)將有害氣體從工作面排出，進(jìn)而為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員提供一個(gè)安全、舒適的工作環(huán)境。良好的通風(fēng)是保證煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。隨著煤礦開采深度的不斷增加，工作面現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了風(fēng)阻增大、風(fēng)阻分配不合理、漏風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重以及風(fēng)量不足等問題，從而影響通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，制約生產(chǎn)進(jìn)度[1]。因此，適時(shí)的根據(jù)礦井通風(fēng)現(xiàn)狀對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化、改造是十分有必要的。

1 風(fēng)阻現(xiàn)狀分析

本文所研究礦井所配套通風(fēng)系統(tǒng)采用“二進(jìn)一回”的通風(fēng)方式，通風(fēng)機(jī)安裝于回風(fēng)斜井中，具體型號(hào)為BDK-8-NO24 型。進(jìn)風(fēng)井包括有主斜井和副斜井，在當(dāng)前工況下，礦井的總進(jìn)風(fēng)量為138.1 m3/s，其中主斜井的進(jìn)風(fēng)量為41.3 m3/s，副斜井的進(jìn)風(fēng)量為96.8 m3/s；礦井的總回風(fēng)量為138.9 m3/s。總的來將，該礦井的有效通效率為88.7%。經(jīng)探測(cè)分析，該礦井屬于低瓦斯礦井，存在煤塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)，煤層屬于容易自燃煤層。

為切實(shí)掌握礦井當(dāng)前工況下的通風(fēng)情況，采用氣壓計(jì)基點(diǎn)測(cè)定方法對(duì)其通風(fēng)阻力進(jìn)行測(cè)定[2]，包括煤礦巷道內(nèi)的通風(fēng)阻力及其相關(guān)風(fēng)阻參數(shù)，通風(fēng)阻力的測(cè)量路線如下：

從主斜井開始，依次途徑井下中央水倉、火藥庫、42106 繞道、42106 輔助運(yùn)輸順槽、回采工作面、回風(fēng)順槽、回風(fēng)大巷、回風(fēng)斜井，最終達(dá)到風(fēng)硐口。在測(cè)量過程中對(duì)上述途徑位置的斷面形狀、支護(hù)方式、巷道長度、斷面積、周長、阻力、風(fēng)量、摩擦風(fēng)阻、百米風(fēng)阻以及摩擦系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行全面測(cè)定。經(jīng)對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)整理，得出該礦井通風(fēng)阻力的風(fēng)阻情況，如表1 所示。

表1 礦井通風(fēng)阻力分布

分析表1 數(shù)據(jù)可知，該礦井的進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段和回風(fēng)段的通風(fēng)阻力比例為2∶1∶4；與理論上3∶3∶4的分配存在一定的差異?？梢钥闯觯摰V井的通風(fēng)阻力主要集中回風(fēng)段；經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研可知，導(dǎo)致回風(fēng)段通風(fēng)阻力過大的主要原因?yàn)樵搮^(qū)域的風(fēng)量較大，且在回風(fēng)段的巷道內(nèi)鋪設(shè)有大量的排水管道。

礦井等積孔與總通風(fēng)總阻力相關(guān)，兩項(xiàng)參數(shù)可直觀表達(dá)礦井通風(fēng)的難易程度。經(jīng)核算，該礦井的等積孔為4.02 m2；等積孔面積大于2，說明該礦井通風(fēng)難易程度屬于容易。對(duì)該礦井所配套通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)分析，得出結(jié)論如圖1 所示。

圖1 通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)

如圖1 所示，通風(fēng)機(jī)主要工作在低負(fù)壓、大風(fēng)量的區(qū)域，對(duì)應(yīng)的通風(fēng)功率為244.09 kW；該型通風(fēng)機(jī)的額定功率為442.03 kW。說明，通風(fēng)機(jī)的效率偏低，未達(dá)到其較高的水平。

總的來將，該礦井通風(fēng)現(xiàn)狀表現(xiàn)為：通風(fēng)阻力分配不合理、通風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率偏低且礦井當(dāng)前屬于通風(fēng)容易時(shí)期[3]。

2 風(fēng)量現(xiàn)狀分析

為保證該礦井通風(fēng)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮其功能保證工作面的生產(chǎn)效率和安全性，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)對(duì)礦井通風(fēng)現(xiàn)狀進(jìn)行分析。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)果統(tǒng)計(jì)，目前該礦井的用風(fēng)地點(diǎn)可歸類為回采工作面、掘進(jìn)工作面、井下硐室以及其他等。其中，回采工作面主要包括41209 和42110 兩個(gè)工作面；掘進(jìn)工作面主要包括有4211 膠帶運(yùn)輸、311 盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷道、31103 回風(fēng)巷道等；井下硐室包括有爆破材料的發(fā)放硐室、變電所以及膠運(yùn)機(jī)機(jī)頭硐室等；其他主要指的是工作面現(xiàn)場(chǎng)對(duì)輔助運(yùn)輸設(shè)備無軌腳輪所排放的尾氣進(jìn)行稀釋。經(jīng)核算：

回采工作面中41209 綜采工作面所需風(fēng)量為20.91 m3/s，31103 綜采工作面所需風(fēng)量為19.96 m3/s；礦井掘進(jìn)工作面所需的總風(fēng)量為63.06 m3/s；井下硐室所需的總風(fēng)量為10.5 m3/s 等；總的來講，礦井所需的總風(fēng)量應(yīng)大于183.85 m3/s。

結(jié)合礦井的測(cè)縫旬報(bào)表，礦井總的最大進(jìn)風(fēng)量為138.52 m3/s，總的最大回風(fēng)量為139.42 m3/s。

可以看出，礦井當(dāng)前的通風(fēng)系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，容易在工作面造成瓦斯集聚以及自燃的現(xiàn)象，存在潛在的危險(xiǎn)源[4]。

3 風(fēng)井貫通工程技術(shù)驗(yàn)證

根據(jù)礦井當(dāng)前風(fēng)量不足、風(fēng)阻較大且其分配不合理以及通風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率偏低的情況；為改善礦井供風(fēng)量緊張的情況，需要對(duì)其風(fēng)量進(jìn)行增加。在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施將2#風(fēng)井與現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)貫通，解決當(dāng)前礦井所面臨的問題。

為保證2#風(fēng)井與現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的順利貫通，在實(shí)際貫通操作前作出如下準(zhǔn)備工作：

1）將現(xiàn)場(chǎng)東翼膠帶運(yùn)輸巷道、回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷道安裝型號(hào)為FBDN5.0/2×5.5 局部通風(fēng)機(jī)；

2）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)東翼風(fēng)橋處的瓦斯、積水進(jìn)行排放，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的雜物進(jìn)行清理；

3）在現(xiàn)場(chǎng)東翼風(fēng)橋正頭5 m 范圍內(nèi)的甲烷、一氧化碳等氣體安裝相應(yīng)的傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在貫通前，在東翼風(fēng)橋巷的位置安裝臨時(shí)風(fēng)窗，并在臨時(shí)風(fēng)窗上安裝規(guī)格為150 mm×150 mm 的調(diào)節(jié)口。貫通實(shí)施后的通風(fēng)方式，如圖2 所示。

圖2 2#風(fēng)井與通風(fēng)系統(tǒng)貫通示意圖

如圖2 所示，將2#風(fēng)井與現(xiàn)階段通風(fēng)系統(tǒng)貫通后，礦井的通風(fēng)方式變更為分區(qū)式通風(fēng)，進(jìn)風(fēng)井包括有主斜井、1#副斜井和2#副斜井；回風(fēng)井包括有1#回風(fēng)井和2#回風(fēng)井。其中，1#回風(fēng)井主要服務(wù)于3-1煤層開采及礦井南側(cè)的開拓服務(wù)；2#回風(fēng)井主要服務(wù)于4-2 煤層開采及礦井北側(cè)的開拓服務(wù)。以1#回風(fēng)井的通風(fēng)阻力測(cè)定結(jié)果為例，如表2 所示。

表2 1#回風(fēng)井通風(fēng)阻力測(cè)定結(jié)果

如表2 所示，1#回風(fēng)井的在不同段的通風(fēng)阻力分布比例接近3∶3∶4；整體線路上的通風(fēng)總阻力為1196.6Pa。說明，對(duì)2#風(fēng)井進(jìn)行貫通操作后，現(xiàn)場(chǎng)的通風(fēng)阻力分配較貫通前相對(duì)合理，對(duì)于保證通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要意義[5]。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定可知，貫通操作后礦井的實(shí)際供風(fēng)量為246.67 m3/s，大于礦井的實(shí)際需風(fēng)量183.85 m3/s，滿足通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的工況點(diǎn)要求。

4 結(jié)語

通風(fēng)系統(tǒng)為保證綜采工作面安全生產(chǎn)的關(guān)鍵，其主要任務(wù)是降低工作面粉塵、瓦斯等有害氣體的濃度，為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員提供一個(gè)穩(wěn)定、安全、舒適的工作環(huán)境。但是，隨著工作面的不斷推進(jìn)，原通風(fēng)系統(tǒng)存在風(fēng)量不足、風(fēng)阻分配不合理等情況，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)機(jī)通風(fēng)效率低、生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)大等問題。為此，將2#風(fēng)井與現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行貫通，通風(fēng)方式由“二進(jìn)一回”改進(jìn)為“分區(qū)式”。實(shí)踐表明：進(jìn)行貫通操作后礦井的通風(fēng)阻力分布接近3∶3∶4；實(shí)際供風(fēng)量246.67 m3/s，大于礦井的實(shí)際需風(fēng)量183.85 m3/s，滿足通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的工況點(diǎn)要求。