经坊煤矿通风系统优化改造方案选择

文/崔联兵景剑峰

经坊煤矿通风系统优化改造方案选择

文/崔联兵景剑峰

矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，合理、稳定、可靠的矿井通风系统是保证矿井安全生产的基础。山西煤炭进出口集团长治经坊煤业有限公司随着矿井开采深度的增加、开采强度增大、综合机械化程度的提高，瓦斯压力、瓦斯含量和瓦斯涌出量不断增加，同时矿井通风线路长、通风阻力大，使得矿井需风量也随之增大。面对矿井通风能力不足、进入深部开采瓦斯涌出量可能增大等问题，经坊煤矿积极应对，及时对矿井通风系统进行优化，确保了通风系统的高效、可靠、经济和简单，为井下安全生产保驾护航。

一、矿井概况

经坊煤矿井田开拓为斜井和立井混合开拓，矿井通风方式为中央分列式，矿井通风方法为机械抽出式。主斜井、副斜井、进风立井进风，回风立井回风。回风立井安装两台主要通风机，主要通风机型号为FBCDZ-10-No29，电机额定功率2× 355kW，转速n=580r/min。目前，主要通风机运行叶片角度为-2.5°，排风量为9800 m3/min，静压1950Pa。

矿井为瓦斯矿井，煤层具有不易自燃倾向性，煤尘具有爆炸性。

二、矿井通风系统优化改造的紧迫性

经坊煤矿通风系统目前由回风立井担负全矿井回风，南翼的五采区和北翼的七采区同时开采。根据矿井的生产安排，在今后五年内，矿井主要生产采区将逐渐转入南翼的六采区和北翼的八采区，且六采区和八采区又位于井田的边缘位置，矿井通风系统将进入困难时期。随着矿井开采深度增加、开采强度增大，瓦斯压力、瓦斯含量和瓦斯涌出量不断增加，同时矿井通风线路长、通风阻力大，使得矿井需风量也随之增加。为了满足六采区和八采区在回采期间的需风量，应及时对矿井通风系统进行优化改造，做到有备无患。

三、通风技术测定与分析

1．通风现状的技术测定

为进行通风系统分析和优化改造，必须先要掌握当前矿井通风阻力分布状况以及通风网络各分支巷道的风阻参数,尤其是进风井筒、大巷、回风井筒等这些长期使用的井巷以及采区进、回巷道这些有代表性巷道的摩擦阻力系数及风阻参数。通风阻力测定采用气压计法中的逐点测量法，即:应用2台JFY型数字式压力测定仪，测定前进行对比校正，分别为井上组和井下组。在测定中，井上组和井下组同时进行测定。基点选择在进风立井井口，并测定基点绝对压力，井上组监测基点大气压变化，井下组测定测点的相对压力和温度。从而减少了气压波动、风门开启、矿车运行等各种因素的影响，提高了测定数据的可靠性和准确性。依据下列原则确定了阻力测定的主测路线：在所有并联风路中选择风量较大且通过回采工作面的主风流风路作为主测定路线。

2.测定结果分析

五采区、七采区三区(进风区、采区、回风区)通风阻力的百分比情况见图1、2、3。

图1五采区通风阻力百分比情况

图2五采区通风阻力分布图

图3七采区通风阻力百分比情况

根据图示，五采区阻测路线回风区通风阻力所占比例偏高，其主要原因为回风路线风量较集中，矿井通风系统阻力分布状况基本合理。

四、矿井通风系统优化改造方案及结论

由于六采区和八采区位于井田边缘位置，根据生产部署及供风要求，考虑将六采区和八采区最远工作面回采，通风距离过长，通风阻力大，这个阶段属于矿井通风最困难时期，现有的通风系统远远不能满足安全生产的要求。预测矿井通风困难时期的生产状况，提出以下三种方案：

方案一：在八采区新建北回风井（井筒直径6m）担负八采区通风任务，现有回风立井担负矿井南翼通风任务；

方案二：现有回风立井担负八采区通风任务，在矿井南翼新建南回风井担负南翼通风任务（或启用原回风立井）；

方案三：现有回风立井改造为进风井，在八采区新建北回风井担负八采区通风任务并在南翼新建南回风井担负矿井南翼通风任务。

1.矿井通风系统优化方案的网络解析

矿井通风系统改造方案确定后，对各方案进行网络解算、优化分析以确定最优方案。

方案一的解算结果。由解算条件和解算结果可知，在满足各用风点配风要求的情况下，八采区北回风井主扇工况：负压3200Pa，排风量7700m3/ min；回风立井主扇工况：负压3000Pa，排风量10060m3/min。根据中华人民共和国安全生产行业标准AQ1028-2006《煤矿井工开采通风技术条件》第5.1.9条（矿井通风系统风量在5000～10000m3/ min之间，负压小于2500Pa；风量在10000～20000 m3/min之间，负压小于2940Pa）规定要求，八采区北回风井主扇和回风立井主扇负压超出规定，且现有的回风立井主要通风机也无法运行至需求工况（依据主要通风机性能曲线图和矿井最困难时期的风阻曲线图）。此方案不可行。

方案二的解算结果。由解算条件和解算结果可知，六采区南回风井主扇工况：负压2200Pa，排风量9900 m3/min；回风立井主扇工况：负压4700Pa，排风量8700m3/min。根据《煤矿井工开采通风技术条件》第5.1.9条规定要求，回风立井主扇负压超出规定，且现有的回风立井主要通风机也无法运行至需求工况。此方案不可行。

方案三的解算结果。由解算条件和解算结果可知，八采区北回风井主扇工况：负压3000Pa，排风量7700 m3/min；六采区南回风井主扇工况：负压1900Pa，排风量9600m3/min。根据《煤矿井工开采通风技术条件》第5.1.9条规定要求，八采区北回风井主扇负压超出规定，但相比之下，能够满足矿井困难时期各用风地点的需风要求。此方案可行。

2．结论

依据经坊煤矿在今后五年内矿井通风困难过渡时期生产部署及需风量情况，提出三个可行的矿井通风系统优化方案，即方案一、二、三，就方案本身而言，技术上均可行，但就整个矿井长期安全生产和管理方面而言，方案三为最佳方案。

（作者单位：山西煤炭进出口集团长治经坊煤业有限公司）

（责任编辑：周琼）