曹曉澤

（山西汾西正善煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 孝義 032300）

0 引言

當(dāng)前，隨著我國(guó)煤礦事業(yè)的飛速向前發(fā)展，煤礦開(kāi)采工作等安全性問(wèn)題受到了人們廣泛關(guān)注和重視，在煤礦井下工作過(guò)程中，需要充分做好內(nèi)部的通風(fēng)工作，如果煤礦井下通風(fēng)工作沒(méi)有落實(shí)很容易造成內(nèi)部空氣當(dāng)中的瓦斯?jié)舛绕?、粉塵含量加大，容易產(chǎn)生爆炸以及對(duì)井下工作人員的身體健康和生命安全造成嚴(yán)重的威脅，因此在煤礦開(kāi)采工作中都需要配備相應(yīng)的通風(fēng)系統(tǒng)。但是由于我國(guó)很多小型煤礦當(dāng)中，對(duì)于井下通風(fēng)系統(tǒng)的使用先進(jìn)程度有所不足，通風(fēng)系統(tǒng)的工作性能不符合要求，造成煤礦開(kāi)采過(guò)程中的空氣環(huán)境質(zhì)量不符合要求，需要進(jìn)行必要的優(yōu)化和改造處理。

1 煤礦通風(fēng)系統(tǒng)存在的相關(guān)問(wèn)題

結(jié)合我國(guó)某地區(qū)一處礦山開(kāi)展工作案例展開(kāi)分析，本次研究礦山開(kāi)展工作使用的是平行中央多級(jí)斜井法來(lái)進(jìn)行開(kāi)挖工作，所使用的開(kāi)采方法屬于水平傾斜超厚層頂煤開(kāi)采技術(shù)，煤礦總共包含5 個(gè)豎井，2 個(gè)回風(fēng)豎井以及3 個(gè)進(jìn)氣豎井，本次煤礦開(kāi)采工作當(dāng)中通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行工作質(zhì)量不符合要求，煤礦開(kāi)采工作環(huán)境存在安全隱患，因此需要對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)存在的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析，同時(shí)進(jìn)行必要的改造處理。

1.1 煤礦巷道通風(fēng)問(wèn)題

某礦建于20 世紀(jì)初，在剛建成時(shí)道路表面存在很多彎角以及小斷面結(jié)構(gòu)，其中某些斷面面積只有2.5 m2，當(dāng)風(fēng)量大小為2 600 m3/min 的情況下，風(fēng)力可以達(dá)到16 m/s。主軸和副軸以及主進(jìn)氣道之間，直接通過(guò)導(dǎo)軌來(lái)進(jìn)行銜接，同時(shí)密封壁和氣門作為隔板，可以有效提高進(jìn)氣道的阻力大小。煤矸石的主軸和主干道之間通過(guò)軌道直接進(jìn)行連接，但是由于其中的彎道數(shù)量較多，最小的通風(fēng)段面積僅為3～4 m2，因此在很大程度上加大通風(fēng)阻力大小，同時(shí)該礦區(qū)在進(jìn)行主進(jìn)氣道開(kāi)挖工作當(dāng)中，通風(fēng)井的最大級(jí)別面積為3.25 m2，和井道相交的截面面積相對(duì)較小，因此局部的通風(fēng)阻力較大[1]。

1.2 通風(fēng)設(shè)施和設(shè)備存在的問(wèn)題

1）該煤礦所使用的通風(fēng)設(shè)施為兩種型號(hào)不同的風(fēng)扇設(shè)備，同時(shí)還包含一組備用的過(guò)時(shí)風(fēng)扇設(shè)備，風(fēng)扇在工作過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)明顯的喘振問(wèn)題，同時(shí)通風(fēng)效率相對(duì)較低。

2）煤礦井下的通風(fēng)條件相對(duì)較差?，F(xiàn)階段，煤礦井下的兩個(gè)通風(fēng)口防爆門位置密封性相對(duì)較差，并且存在比較嚴(yán)重的漏氣情況，風(fēng)洞門位置使用單個(gè)起飛門閘門，和軌道之間的間隙相對(duì)較大，因此造成了比較嚴(yán)重的空氣泄漏情況，同時(shí)吸風(fēng)隧道采用的是混合石料結(jié)構(gòu)，造成隧道表壁當(dāng)中的空氣產(chǎn)生嚴(yán)重的泄漏情況，同時(shí)地下氣閘主要是木質(zhì)材料所構(gòu)成，還帶有大量的氣閘，礦井的漏氣率相對(duì)較高[2-3]。

2 煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造工作策略分析

2.1 對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的主巷道進(jìn)行擴(kuò)大

在本次礦區(qū)當(dāng)中處于西面位置，原有的礦區(qū)上下兩個(gè)下游車道并行運(yùn)作煤礦巷道的主要回風(fēng)口，同時(shí)通過(guò)設(shè)置出一條主要的回風(fēng)車道，可以保證與兩條下通路之間直接進(jìn)行銜接。在礦區(qū)到東部位置已經(jīng)建造完成一條特殊的回氣道，進(jìn)一步加快空氣的流通速度，通過(guò)這種改造方法可以有效解決返回氣道當(dāng)中第一部分回風(fēng)量，和第二部分主要進(jìn)氣的通風(fēng)系統(tǒng)阻礙問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)這種改造方法，可以有效解決內(nèi)部通風(fēng)阻力過(guò)大等情況。礦區(qū)內(nèi)部經(jīng)過(guò)專業(yè)的人員詳細(xì)分析和設(shè)計(jì)工作之后，重新設(shè)置出回風(fēng)支架結(jié)構(gòu)，因?yàn)槊旱V礦洞內(nèi)部的煤層屬于一種相對(duì)比較陡峭的結(jié)構(gòu)構(gòu)成部分，為了有效降低構(gòu)造的復(fù)雜程度，在礦區(qū)回風(fēng)巷道的橫向位置設(shè)計(jì)出一種專用特殊的回風(fēng)孔，同時(shí)采礦前沿位置設(shè)置出返回空氣孔洞，對(duì)通風(fēng)巷道內(nèi)部比較狹窄的部分進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)張，要保證實(shí)際通風(fēng)部分的重建面積大小需要達(dá)到6 m2以上。不但如此，通過(guò)進(jìn)一步提高深層水平通風(fēng)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作水平，保證煤礦巷道內(nèi)部獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)的工作效果，通過(guò)重新開(kāi)挖一條長(zhǎng)度為1 250 m 的巷道線路，只修建出一條150 m 的專用通道，設(shè)立起6 個(gè)特殊的垂直孔，總長(zhǎng)度達(dá)到285 m。

2.2 對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)施改進(jìn)處理

1）通過(guò)使用K45-4-N.14 型軸流式扇風(fēng)機(jī)替換防雷備用風(fēng)扇，這種風(fēng)扇的容量和型號(hào)與原始替換的風(fēng)扇型號(hào)保持相同。

2）通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輔助工作裝置，原有的風(fēng)動(dòng)閘閥完全卸下，并且通過(guò)使用專用的風(fēng)扇疊法來(lái)進(jìn)行替代，吸風(fēng)道經(jīng)過(guò)了充分加固處理，同時(shí)在表面混凝土澆筑過(guò)程中，可以有效避免產(chǎn)生嚴(yán)重的漏氣情況，門框位置和防爆門通過(guò)使用膠水和氈墊進(jìn)行密封處理。通過(guò)這種操作方法可以有效防止產(chǎn)生嚴(yán)重的漏氣問(wèn)題。

3）需要對(duì)煤礦井下的通風(fēng)系統(tǒng)，以及相關(guān)通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化和完善，通過(guò)使用具備液壓鎖定功能的無(wú)壓減震器設(shè)備，有效替代傳統(tǒng)主道路減震器設(shè)備，并且在礦區(qū)的控制風(fēng)門上方設(shè)置出自動(dòng)關(guān)閉控制系統(tǒng)，通過(guò)這種改造工作方法，可以有效提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)的使用合理性和穩(wěn)定性。

2.3 礦井通風(fēng)需要的風(fēng)量計(jì)算

礦山在開(kāi)采上部礦體工作過(guò)程中，各中段均為明中段，在開(kāi)采下部礦體中各中段風(fēng)流，通過(guò)斜井直接進(jìn)入內(nèi)部采廠，開(kāi)掘通風(fēng)天井作為出風(fēng)口主，回風(fēng)道斷面為三星拱形，根據(jù)萬(wàn)噸通風(fēng)量計(jì)算和風(fēng)速計(jì)算本次礦井開(kāi)拓系統(tǒng)所需要的風(fēng)量Q[式（1）]：

式中：Q 為礦井所需總風(fēng)量，m3/s；A 為礦井年產(chǎn)量，24 萬(wàn)t/a；q 為耗風(fēng)量，m3/（s·萬(wàn)t）（按照礦山規(guī)模取2.5 m3/s），將以上數(shù)據(jù)代入式（1）得Q＝Aq=24×2.5＝60 m3/s。

通過(guò)礦業(yè)工程軟件矯正（校核參數(shù)取風(fēng)阻系數(shù)0.015、空氣密度取0.7 kg/m3、大氣壓取65 kPa，進(jìn)出口高差取平均值120 m），該通風(fēng)量和各工作面最高風(fēng)速可滿足礦山開(kāi)采工程的通風(fēng)要求。

2.4 通風(fēng)設(shè)施及局部通風(fēng)優(yōu)化改造

2.4.1 1#主扇風(fēng)機(jī)選型

安裝的軸流風(fēng)機(jī)規(guī)格為K45-4-N.14 型軸流式扇風(fēng)機(jī)2 臺(tái)，一臺(tái)備用一臺(tái)開(kāi)啟。該型風(fēng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)如下：風(fēng)機(jī)風(fēng)量為35.7～67.2 m3/s；風(fēng)機(jī)全壓為1 094～2 099 Pa；1 號(hào)主扇風(fēng)機(jī)安裝礦體西翼回風(fēng)巷硐口附近。

2.4.2 2#主扇風(fēng)機(jī)選型

2#主扇風(fēng)機(jī)仍然選用K45-4-N.14 型軸流式扇風(fēng)機(jī)2 臺(tái)，一備一用，2#主扇風(fēng)機(jī)安裝于礦體東翼回風(fēng)巷硐口附近。

2.4.3 局部通風(fēng)

考慮到獨(dú)頭巷道的掘進(jìn)和改善礦井局部通風(fēng)狀況的需要，在每個(gè)掘進(jìn)工作面、回采工作面可配置局扇進(jìn)行輔助通風(fēng)，礦山設(shè)計(jì)配備6 臺(tái)局扇，用作局部通風(fēng)的需要。根據(jù)需要，選擇局扇的型號(hào)為：YBT60-1NO.5，該型號(hào)通風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下：功率為5.5 kW；風(fēng)量為145～225 m3/min；全壓為1 200～2 500 Pa。

2.5 采用多風(fēng)機(jī)多級(jí)基站技術(shù)

在礦井通風(fēng)技術(shù)當(dāng)中，風(fēng)機(jī)多級(jí)基站技術(shù)的應(yīng)用效果非常明顯，不但可以有效提高礦井下的整體開(kāi)采工作效率，同時(shí)還可以避免大量的電能資源消耗?，F(xiàn)階段，我國(guó)各大煤礦開(kāi)采工作單位針對(duì)煤礦井下通風(fēng)技術(shù)的研究程度不斷上升，很多礦井以下的作業(yè)對(duì)多風(fēng)機(jī)多級(jí)基站技術(shù)的應(yīng)用程度越來(lái)越高，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)存在的缺陷進(jìn)行了有效彌補(bǔ)。通過(guò)多風(fēng)機(jī)、多級(jí)站點(diǎn)的設(shè)計(jì)，通過(guò)至少二級(jí)以上的風(fēng)機(jī)站，將外部環(huán)境的新鮮空氣直接輸送到煤礦井下，將內(nèi)部已經(jīng)受到污染的空氣排放到地面環(huán)境當(dāng)中。通過(guò)多風(fēng)機(jī)設(shè)備的使用，可以對(duì)通風(fēng)量大小進(jìn)行有效控制，同時(shí)不需要進(jìn)行多余的風(fēng)窗調(diào)節(jié)，對(duì)整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)作的安全性和穩(wěn)定性形成了重要的保障，可以實(shí)現(xiàn)煤礦井下的實(shí)時(shí)性通風(fēng)，保證礦井以下的工作安全[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

為了進(jìn)一步提高通風(fēng)系統(tǒng)的工作效果，需要對(duì)以往的通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)施優(yōu)化和改造，對(duì)現(xiàn)階段通風(fēng)系統(tǒng)存在的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，保證改造完成之后我開(kāi)展工作的安全性，推動(dòng)我國(guó)煤炭開(kāi)采事業(yè)不斷朝著更高目標(biāo)和方向發(fā)展。