摘要：生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化是煤礦提高生產(chǎn)效率的有效途徑之一。梧桐莊礦為防止礦井北翼地區(qū)投入生產(chǎn)后通風能力不足的問題，并同時解決中央水倉清挖淤煤外運效率低下的問題，計劃實施一條進風聯(lián)巷，并依托進風聯(lián)巷對中央水倉凈化系統(tǒng)清淤產(chǎn)生的煤餅實現(xiàn)連續(xù)運輸。經(jīng)過系統(tǒng)改造后，北翼地區(qū)增加風量2000m3/h，凈化系統(tǒng)外運煤餅的能力效率提高兩倍。通過系統(tǒng)優(yōu)化可顯著提高礦井系統(tǒng)穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：連續(xù)運輸?shù)V井通風風量計算凈化系統(tǒng)

中圖分類號：TD72

PracticeofParallelTransformationofVentilationSystemandWaterComprehensivePurificationSysteminWutongzhuangMine

CHENJia

WutongzhuangMineofJizhongEnergy（Group）Co.，Ltd.，，Handan，HebeiProvince，056011China

Abstract：Productionsystemoptimizationisoneoftheeffectivewaystoimproveproductionefficiency.InordertopreventtheproblemsofinsufficientventilationcapacityinthenorthwingofWutongzhuangCoalMinewhenitisputintoproduction，andtosolvetheproblemoflowefficiencyinremovingsiltcoalfromthecentralsump，itplanstoimplementanairinletcombinedtunnel，andrelyontheairinletcombinedtunneltorealizecontinuoustransportationofthecoalcakegeneratedbythedredgingofthecentralwaterbunkerpurificationsystem.Afterthesystemtransformation，theairvolumeinthenorthernwingareahasincreasedby2000M3/h，andtheefficiencyofthepurificationsystemfortransportingcoalcakeshasdoubled.Throughsystemoptimization，thestabilityandproductionefficiencyofminesystemcanbeimprovedremarkably.

KeyWords：Continuoustransportation;Mineventilation;Airflowcalculation;Purificationsystem

一個合理的礦井設計直接關(guān)系到礦井投產(chǎn)后的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益，所以很多煤礦工程技術(shù)人員會持續(xù)不斷地對礦井的開拓系統(tǒng)及提升、運輸、通風、排水等生產(chǎn)系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，以達到提高降本增效的目標[1]。

1工程概況

梧桐莊礦北翼地區(qū)主要進風大巷為北翼膠帶機巷和北翼膠帶巷，為北翼二采區(qū)和五采區(qū)服務[2]。隨著后期北翼二采區(qū)、五采區(qū)不斷延伸，礦井北翼需風量逐漸增加，由于礦井初期掘進的北翼膠帶機巷斷面僅7m2，限制了北翼地區(qū)的通風能力，為滿足北翼地區(qū)下一步的生產(chǎn)需求，需要對北翼地區(qū)通風系統(tǒng)進行改造。通過方案比較，最終確定兩個增加風量的方案：方案一是對北翼膠帶機巷進行擴刷，增大巷道斷面；方案二是在現(xiàn)有的進風系統(tǒng)大巷基礎上新掘進一條進風聯(lián)巷，通過進風聯(lián)巷將北翼軌道巷與北翼膠帶巷大斷面處聯(lián)通，形成新掘進風聯(lián)巷與北翼膠帶機巷并聯(lián)進風的形式。

由于北翼膠帶機巷斷面較小，需要再增加9m2以上斷面方可滿足需要。如果采取方案一，不但擴整工程量大，進度慢，而且擴整后除了用于配風用途外，其他用途不明顯，綜合價值體系不突出。經(jīng)比較，最后選擇方案二，即新掘進一條進風聯(lián)巷。

梧桐莊礦根據(jù)礦井水文地質(zhì)條件和煤種特點，在井下建有水綜合凈化系統(tǒng)（以下簡稱凈化系統(tǒng)），通過多級凈化處理降低礦井水濁度，每月需清理煤泥1300m3[3]。凈化系統(tǒng)及配套巷道位于北翼膠帶機巷附近，采用壓濾機處理凈化系統(tǒng)中的淤煤，產(chǎn)生的煤餅通過裝罐車的方式外運，每天需占用大量的罐車和裝運人員，加劇了水平大巷運輸緊張程度。

本工程的主要內(nèi)容為，通過實施進風聯(lián)巷解決北翼地區(qū)后期供風不足和凈化系統(tǒng)煤餅外運效率低下的問題。

2 通風系統(tǒng)計算設計過程

二采區(qū)北部正常生產(chǎn)時，通風按1個回采工作面和3個掘進工作面及其他獨立通風硐室和巷道進行配風，設計采用分別法計算風量。

按采區(qū)同時工作的最多人數(shù)計算：

Q＝4NK=4×98×1.2=470.4m3/min

按采煤、掘進、獨立供風硐室及其他巷道等用風地點計算：需要風量按各采掘工作面、硐室及其他巷道等用風地點分別進行計算，包括按規(guī)定配備的備用工作面。必須保證各用風地點穩(wěn)定、可靠地供風[4]。

Qra≥（∑Qcfi＋∑Qhfi＋∑Quri＋∑Qsci＋∑Qrli）×kaq

2.1采煤工作面需要風量計算

（1）按氣象條件計算。

Qcfi=60×70%×vcfi×Scfi×kchi×kcli＝60×70%×1.5×9.5×1.1×1.4=922m3/min

（2）按照瓦斯涌出量計算。

Qcfi=100×qcgi×kcgi（m3/min）＝100×1.97×1.8＝354.6m3/min

（3）按照二氧化碳涌出量計算。

Qcfi=67×qcci×kcci（m3/min）=67×0.8×1.6=86m3/min

（4）按炸藥量計算。

Qcfi=10Acfim3/min

采煤工作面做缺口采用采煤機斜切進刀，不需要放炮。

Qcfi=0m3/min

（5）按工作人員數(shù)量計算。

Qcfi≥4Ncfi＝4×40＝160m3/min

其中最大值為：Qcfi=922m3/min。根據(jù)該礦生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，本設計取Qcfi=1000m3/min。

（6）按風速進行驗算。

經(jīng)風速驗算，風量符合要求。

采區(qū)正常生產(chǎn)時，布置1個回采工作面。采煤工作面需要的總風量為：

ΣQcf=1000×1＝1000m3/min

2.2掘進工作面需要風量計算

正常生產(chǎn)期間共布置3個掘進工作面，其中2個煤巷綜掘工作面，1個巖巷普掘工作面。

（1）按照瓦斯涌出量計算。

Qhfi=100×qhgi×khgi=100×0.11×1.8＝19.8m3/min

（2）按照二氧化碳涌出量計算。

Qhfi=67×qhci×khci=67×0.3×1.8=36m3/min

（3）按炸藥量計算。

Qhfi=10Ahfi＝10×10＝100m3/min

考慮到梧桐莊礦井下地溫異常，掘進工作面溫度較高，根據(jù)該礦生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，本設計取Qafi＝400m3/min。

（4）按局部通風機實際吸風量計算。

巖巷普掘工作面：

Qhfi=∑Qafi+60×0.25Shdi=400×1+60×0.25×12=580m3/min，取600m3/min。

煤巷綜掘工作面：

Qhfi=∑Qafi+60×0.25Shdi=400×1+60×0.25×14=610m3/min，取650m3/min。

（5）按工作人員數(shù)量驗算

∑Qafi≥4Nhfi（m3/min）=4×10=40m3/min

（6）按風速進行驗算

經(jīng)風速驗算，風量符合要求。

采區(qū)共布置2個煤巷綜掘工作面和1個巖巷普掘工作面，每個煤巷綜掘工作面按650m3/min計算，每個巖巷普掘工作面按600m3/min計算，掘進工作面需要的總風量為：

ΣQhf=650×2+600×1＝1900m3/min

2.3各獨立通風硐室需要風量計算

考慮到梧桐莊礦井下地溫異常，礦井熱害比較嚴重，機電硐室需要風量根據(jù)該礦生產(chǎn)實踐經(jīng)驗取值，二采區(qū)北部變電所需要風量為：240m3/min；

硐室需要的總風量為：

ΣQur=240m3/min

2.4其他用風巷道的需要風量計算

經(jīng)計算－470北翼軌道巷聯(lián)絡巷需要風量：108m3/min；

其他聯(lián)絡巷一處需要風量：100m3/min。

其他用風巷道的需要風量共計：

∑Qrl=108+100=208m3/min

綜上，采區(qū)需風總量為

Qra≥（∑Qcfi＋∑Qhfi＋∑Quri＋∑Qsci＋∑Qrli）×kaq

＝（1000+1900+240+0＋208）×1.2＝4017.6m3/min

最終經(jīng)計算確定采區(qū)需風量4017.6m3/min，取4200m3/min。因北翼膠帶機巷斷面面積僅7m2，風速將達到10m/s，超過安全規(guī)程規(guī)定的風速。新掘進進風聯(lián)巷后，風速可降低至合理范圍。為此，設計一條北翼進風聯(lián)巷：巷道從北翼膠帶機巷開口，與北翼軌道巷過立交后與凈化系統(tǒng)后通路內(nèi)貫通。巷道設計凈斷面9.4m2，總工程量67.3m。

3凈化系統(tǒng)實現(xiàn)連續(xù)運輸優(yōu)化過程

梧桐莊礦凈化系統(tǒng)擔負著礦井水沉淀澄清處理任務[5]，礦井所有礦井涌水和生產(chǎn)用水匯集至凈化系統(tǒng)，經(jīng)處理后進入水倉、過濾沉淀產(chǎn)生的淤煤外運至煤倉內(nèi)。

該系統(tǒng)有兩套可以單獨運行的澄清子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)均由沉沙池、混合池、反應池、斜管沉淀池、污泥調(diào)節(jié)池和濃縮池等組成。

凈化系統(tǒng)中設計安裝了兩套箱式壓濾機，可以將壓濾濃縮池內(nèi)的排放漿液制成煤餅，每小時可生產(chǎn)5t的煤餅。

以前的凈化系統(tǒng)煤餅外運完全依賴使用電機車牽引料罐外運，其煤餅外運能力與壓濾機處理能力嚴重不匹配，不僅使凈化系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)受到極大的制約，而且煤餅外運過程中涉及電機車運輸和人工推罐作業(yè)，存在安全隱患。

對此，梧桐莊礦對凈化系統(tǒng)煤餅外運系統(tǒng)進行改造，凈化系統(tǒng)依托北翼進風聯(lián)巷，安裝北翼進風聯(lián)巷皮帶與北翼主送一部皮帶搭接；再在凈化系統(tǒng)壓濾機下安裝一部懸空的電滾筒皮帶與北翼進風聯(lián)巷皮帶搭接，壓濾機壓成的煤餅可以直接放到懸空皮帶上，通過北翼進風聯(lián)巷皮帶直接運輸至北翼一部皮帶，最后至主井底煤倉，節(jié)省人工推罐等環(huán)節(jié)，有效降低了職工勞動強度。

該系統(tǒng)改造優(yōu)化后不僅解決了煤餅外運受供罐影響導致效率低下的問題，還可以集中班次對淤積的煤泥進行清理，提高了工作效率，早、夜班可減少用工各1人，體現(xiàn)了減人提效、符合無人則安的安全理念。

4結(jié)論

項目實施后一部分風量從北翼膠帶機巷進風，另一部分從-470北翼運輸大巷經(jīng)過北翼進風配巷從北翼膠帶巷進風，解決了通風問題，滿足了通風需要。項目實施后，凈化系統(tǒng)日常清理的淤煤直接通過皮帶運輸?shù)奖币砟z帶機巷膠帶輸送機內(nèi)，杜絕了傳統(tǒng)的人工裝罐運輸效率低下的問題，同時減少了用罐數(shù)量，提高了井下運料罐車的周轉(zhuǎn)效率。

參考文獻

[1]聶興信，趙好瑞，付小艷，等.基于大風流綜合凈化技術(shù)的深井可控循環(huán)通風系統(tǒng)研究[J].金屬礦山，2021（2）：201-208.

[2]盧小哲，王玉.基于模糊綜合評價的礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化[J].煤，2024（33）：56-58.

[3]崔恒，王威欽，李敏，等.礦井通風系統(tǒng)改造項目的實施及其驗收[J].采礦技術(shù)，2024（24）：145-150.

[4]胡俊峰.基于綜合集成評價方法的礦井通風系統(tǒng)安全評價分析[J].能源與節(jié)能，2024（5）：37-39.

[5]張鈞琦.基于深度強化學習的礦井智能通風系統(tǒng)決策控制研究[D].西安：長安大學，2023.