矿井通风系统改造

2010-01-05辛兵

同煤科技 2010年1期

关键词：排风量马口风井

辛兵

矿井通风系统改造

辛兵

对大同煤矿集团大同地煤公司马口煤矿矿井通风系统的技术改造进行了介绍。

矿井通风；通风系统；通风系统改造

1 矿井概况

马口煤矿木代井位于大同市左云县店湾镇木代村，井田面积11.177 km2，批采侏罗纪3#、7#、10#、11-1#、11-2#、12#、13-2#共7层煤。矿井开拓方式为斜井、分水平盘区式开采。一水平3＃、7#层已于1999年开采完毕，二水平11-1#层于2007年10月底开采完毕，并进行了永久封闭。现开采三水平13＃层煤，有一个402生产盘区及131皮带大巷、133材料大巷、135回风大巷3条开拓大巷。矿井历年来鉴定为低瓦斯矿井。2006年矿井通风系统改造前瓦斯等级鉴定结果为：瓦斯绝对涌出量5.47 m3/min，相对涌出量 5.30 m3/t。

2 改造前矿井通风系统

改造前矿井采用中央边界抽出式通风，共有3个井口，即主井、副井、7#层风井。其中主、副井进风，7#层风井回风。主井倾角-16°，断面11 m2，斜长630 m；副井倾角-18°，断面11 m2，斜长375 m；风井倾角-22°，断面5.7 m2，斜长226 m。通风系统改造前矿井开采二水平11-1#层及三水平13＃层，且全部集中在井田西翼开采，并通过一回风暗斜井与东翼7＃层总回风巷连通进行回风（7#层只保留回风系统）。7#风井安装2台沈阳通风机厂生产的2K60-4-No18型轴流式主扇，1985年投入使用，1台运行，1台备用，电机功率均为180 kW，转速734 r/min，反风方式为风机反转反风。其中1＃主扇于1997年7月经沈阳厂家技术改造，风叶角度40°，排风量为2 800 m3/min左右；2＃主扇未改造，风叶角度25°，排风量为1 900 m3/min左右。

矿井通风系统改造前11-1#层共有15、16两个生产盘区，每个盘区各布置1个刀柱炮采面，分别为15801回采、16806回采（11－1＃层所有掘进工程已全部施工完毕，无掘进工作面）；13＃层则全部布置为掘进工程，有402一个生产盘区和131皮带大巷、133材料大巷、135回风大巷3条开拓大巷。402盘区共布置 5个掘进工作面，分别为 402、402－1、402－2三条盘区巷掘进面和2201、5201两条顺槽巷掘进面。11－1＃层所有开拓、盘区巷道均为双巷布置，轨道巷进风，皮带巷回风，无专用回风巷。由于11-1#层现采盘区巷道及开拓大巷两侧均已形成部分采空区（已回采完毕），故无法补掘回风巷，但新开拓的13#煤层均按三巷布置，有专用回风巷 (见图1)。

图1 改造前矿井通风系统示意

3 改造前通风系统存在的问题

①矿井在开采11-1#和13#煤层时一直无水平独立回风井，仍沿用东翼一水平7#层风井进行回风，通风路线长，通风阻力大（最大通风流程达7 km）。更为严重的是7#风井及7#层总回风大巷受南部已关闭的原左云县店湾村1#井的火区威胁，2004年12月曾发生风井回风流中CO严重超限事故，后虽经1个半月的加固密闭、堵漏治理工作，使CO涌出得到了有效控制，但对火区未进行彻底治理，一旦发生火区气体爆炸，将严重威胁木代井全矿井的安全。

②矿井生产主要集中在井田西翼。西翼11－1＃层所有开拓、盘区巷道均为双巷布置，为轨道巷进风，皮带运输巷回风，且无专用回风巷，而在皮带回风巷设置调风设施难以合理有效地调控风量，致使各工作面配风比较困难，矿井通风系统不合理。

③由于矿井采掘严重失调，接替紧张，采掘工作面布署较多，而矿井主通风能力严重不足，存在超通风能力生产现象，严重影响着木代井的安全生产及正常采掘接替（矿井通风系统改造前，曾被迫将13＃层402整个盘区停产封闭）。

④7＃风井2台主扇通风能力不匹配。由于2台主扇通风能力不匹配，在日常生产工作中，木代井7＃风井基本上一直运转排风量较大的1＃主扇，而2＃主扇很少运转，2台主扇不能按期进行倒运行和检修。

4 通风系统改造方案

由于木代井整个矿井通风系统存在着诸多不安全隐患，严重影响着矿井的安全生产，因此需尽快改造矿井通风系统。

2005年5月7日大同煤矿集团公司召开了关于对马口煤矿木代井通风系统改造的专题会议，研究决定了矿井通风系统改造方案：从木代井11－1＃层15盘区巷向北掘进，与东周窑二号井对掘贯通总回风大巷，将来利用东周窑二号井风井 (以下简称东二风井)作为木代井的回风井，彻底甩掉现使用的7#风井。预计共需掘进半煤岩巷道约950 m，断面10 m2，并在东二风井口重新施工回风硐（原回风硐断面小），新安装2台FBDCZNo20型对旋式主扇。

5 通风系统改造

2005年6月，马口煤矿木代井开始从11－1＃层15盘区轨道巷向北沿11-1＃煤层掘进，与此同时，东周窑二号井开始沿11-1＃煤层向南进行掘进，两矿井于2005年12月19日顺利实现对掘贯通木代井西翼总回风大巷。2006年3月至7月期间，先后完成了西翼总回风大巷喷浆、施工东二风井回风硐及安装2台FBDCZNo20型对旋轴流式主扇等工程；同时马口煤矿做好木代井矿井通风系统调整改造的准备工作后，于7月31日新主扇投入运行。东二风井新主扇投入运行后，根据当时风量需求，将原7＃层风井1＃主扇转速由734 r/min调小为435 r/min（采用变频调控），排风量降为1 030 m3/min，负压由原来的1 250 Pa降为530 Pa。

东二风井新主扇投入运行后，当时叶片角度为43°/35°，风井回风量为3 358 m3/min，主扇排风量为3 603 m3/min，负压3 100 Pa，超出2 000 Pa的规定值。此时东二风井主扇通风能力仍不能满足木代井西翼所有采掘工作面的所需风量，如靠继续调大东二风井主扇叶片角度来增大风量，则主扇通风负压会更高，主扇甚至会发生“喘振”现象，且增风效果不明显。其主要原因是木代井井下部分进、回风大巷巷道断面小，特别是11－1＃层大部分巷道断面小，存在超风速现象；其次是13＃层通风路线长，因风流由11-1＃层通过暗斜井进入13＃层后再折返回11－1＃层，然后回至东二风井，导致矿井通风阻力大，新主扇处于高负压运行状态，主扇每月电费消耗约9.1万元 (见图2)。

图2 改造后矿井通风系统示意

为了解决木代井矿井通风阻力大、新主扇高负压运行的问题，马口煤矿又实施了通风降阻工程，一是从13＃层135回风大巷至11－1＃层15盘区轨道巷之间补掘了一回风暗斜井（斜长59 m，倾角25°），于2006年9月22日贯通，贯通后对木代井矿井通风系统又进行了重新调整。二是从11－1＃层东翼向西翼补掘了西翼辅助运输大巷（长度450 m，为进风巷），于11月5日实现贯通。贯通后降低了副井井底车场至西翼11－1＃层之间的皮带暗斜井和轨道暗斜井的风速，使巷道超风速的问题得到解决。之后于11月15日停转了东翼7＃层风井主扇，并对7＃层总回风大巷及回风井筒进行了永久隔离封闭（见图3）。

图3 降阻后矿井通风示意

6 改造后的技术经济效果分析

①矿井通风系统改造后，彻底甩掉了原使用的7＃风井，避免了小窑火区威胁，使影响木代井安全生产的这一重大隐患得到排除。

②矿井通风系统改造后，使13＃层通风路线大大缩短，矿井通风阻力降低，东二风井回风量增至4 478 m3/min，主扇排风量为4 612 m3/min，负压降为1 950 Pa，达到了良好的降阻增风效果。由于矿井风量增加，使得13＃层402盘区启封恢复了生产，每月原煤产量可增加约1.6万t。

③矿井通风系统改造后，所有区域均改为皮带巷进风，11－1#层为轨道巷回风，13＃层为专回巷回风，使矿井通风系统趋于合理。

④矿井通风系统改造后，东二风井新安装的2台FBDCZNo20型对旋轴流式主扇，1台运行，1台备用，电机功率均为185×2 kW，转速960 r/min，风压1 950 Pa，排风量4 612 m3/min，反风方式为风机反转反风，2台主扇通风能力相同，能够实现按期倒运行和检修；同时主扇每月电费消耗由降阻前的9.1万元降至约6万元，全年可节省电费消耗约37.2万元。