百善煤矿转型期通风系统优化研究

姬 敏，刘 民，石恒伟

（安徽省淮北市皖北煤电集团 百善煤矿，安徽 淮北235154）

1 矿井概况

百善煤矿主采煤层为6煤，平均倾角8°，厚度0.6～3.2m。矿井地质储量为54.14Mt，可采储量为33.21Mt，矿井于1977年7月投产，投产后经过两期技术改造，生产能力为1.5Mt／a。矿井开拓方式为立井单水平上、下山开拓，水平标高为－195m，矿井为低瓦斯矿井，通风方式为两翼对角式，矿井从主井、副井进风，东西风井回风，采用两翼对角抽出式通风，东、西风井风机联合运转。

2 通风系统存在的问题

矿井最后一个综采面将在2010年9月底回采完毕，届时矿井采煤面全部为炮采工作面，生产区域逐步向边角煤柱转移，开采条件趋于复杂，随着生产的不断进行，矿井的通风系统逐渐趋于复杂，主要存在以下问题：

1）井下生产地点分布散乱，通风系统用风地点较多，系统较复杂，通风调控与管理困难。

2）通风系统阻力大，通风路线上的巷道变形较大，部分巷道破坏频繁，且通风路线长，超过了14000m，矿井负压上升供风量下降，个别用风点风量配不上去。

3）井下通风系统角联巷道较多，矿井的抗灾能力降低。通风系统优化前井下存在三处大角联，即8－12集运巷、62回风巷和67回风巷。矿井通风网络中的角联分支由于两端风压差小，受相关分支风阻变化，风流方向、风量容易发生变化。

4）井下内部漏风量大。井下通风设施多，井下风门共有160道，风窗有8道，密闭墙有66道，造成通风系统结构复杂，系统不稳定，井下内部漏风量较大。67回风与底大巷间距较近，仅为5m，受顶板压力影响，岩体出现大量裂隙，造成漏风严重。634联巷、6545切眼2、6545跳压切眼设风门处顶帮破碎，漏顶严重，漏风较大。

5）矿井外部漏风率较大。东、西风井闸板和盖板橡胶衬垫已老化，且风道已出现多道裂缝。东风井外部漏风率为5.54%，西风井外部漏风率为6.02%。

3 通风系统优化方案

3.1 通风系统优化方案的提出

方案一：在12采区新建一回风井，施工240m巷道与北部西翼总回风巷贯通，减少矿井总通风阻力，增加矿井总风量。风井170m，每米造价8万元，巷道240m，每米造价0.6万元，风机设备费260万元，土建费用150万元。方案一需投入1810万元。

方案二：维持原通风系统不变，优化生产布局，优化通风网络，同时扩修矿井总回风巷、一翼回风巷断面，减少矿井通风阻力，增加系统风量。刷宽巷道总长为300m，每米造价为0.3万元，则方案二总投入为900万元。

方案三：在基本不改变现有通风设施的前提下，更换动力电机和皮带轮，合理确定通风机叶片角度，增加在用风机转速。将风机叶轮转速由原来的746r／min提高到900r／min。

方案三易施行，但是由于矿井通风阻力较大，提高转速后，可能引起风机性能的不稳定。采用方案三，经过实施，发现把风机转速调高后，风机产生“喘振”。通风系统安全性降低，方案三不可取。

方案二比方案一多投入910万元，减少开挖一口立井，减少巷道工程量240m，且不需新建工广外通风设置，工程实施的难易程度也较低，有投入少见效快的特点，采用方案一还需新增4名职工看护风井。综合比较选方案二比较经济、可靠。

3.2 矿井通风系统优化的实施

3.2.1 优化生产布局

（1）为优化通风系统，及时进行调整采掘生产计划，减少采区生产系统。

（2）调整生产布局按通风路线距离远近顺序报废生产采区。短时间内减少矿井总的通风距离。

3.2.2 优化通风网络

（1）封闭闲置巷道和采区

在2010年3月份把68采区的进风巷与回风巷之间不需要使用的联巷（共计4条），进行设置挡风墙，减少了采区漏风108m3／min。西65采区为多年来闲置采区，今后几年来仍未计划进采掘队伍，对西65采区进行封闭，减少用风量260m3／min。

（2）局部调整通风系统减少无效风量

在654集运内增设一组调节风门，增加局部系统阻力，减少65溜煤道和6537系统漏风110m3／min。

复635工作面为2007年形成系统，多年闲置未采，一直按备用面进行配风，根据矿生产计划短期时间内仍不回采，把复635机巷风巷改为配风巷道，使65采区回风经过复635机巷风巷，减少矿井无效用风量160m3／min。

（3）减少矿井角联巷道

62回风巷为该矿一条角联巷道，全长1450m，该巷道内两侧采区密闭墙有8道，每次风井主风机倒换时，该巷道内的风流都发生变化，有时造成该巷道局部地点缺氧。以前为解决此问题，在64轨道巷下口设一道调节风窗，但是增加了矿井东翼的阻力，现在在62回风巷两端增设了两道永久挡风墙，并把62放水巷和62提料巷的风门拆除增设永久挡风墙，拆除了64轨道巷下口的调节风窗，既减少了矿井东翼系统通风阻力，又解决了该巷道缺氧问题。

3.2.3 降低通风阻力

（1）对西大巷2000m巷道进行刷宽，并把局部水泥棚支护改为半圆拱锚喷支护，刷宽后断面由以前的5.0m2增至6.5m2。

（2）8－12回风巷“卡脖子”段进行刷宽，刷宽后断面由4.5m2增至5.5m2。

（3）对66回风巷内的积水进行了开挖水沟，把水排出巷道。

（4）对东三回风巷、64回风道、北部西翼总回风巷进行清障，把废旧工字钢、管子、轨道及时升井，把断面小的地方刷宽卧底，减少了通风阻力。

3.2.4 采取堵漏措施

（1）67回风与底大巷间距较近仅为5m，受顶板压力影响，岩体出现大量裂隙，造成漏风严重。对底大巷进行喷浆、注浆堵漏。

（2）对各采区所有密闭墙、挡风墙进行了全面排查，对受压变形的密闭墙、挡风墙、采区巷道保护煤柱用砂浆抹面或喷浆堵漏。

（3）对东、西风井闸板和盖板进行堵漏，老化的橡胶衬垫及时更换；对东、西风井风道裂隙用防漏材料进行封堵。

4 实施效果分析

1）系统调整优化后，不但矿井风量紧张状况可得以彻底解决，而且为保证矿井转型期开采提供了通风保障，矿井通风系统优化后，矿井通风系统合理可靠。

2）通风系统优化后，实现了分区通风，增强了系统抗灾能力，避免了通防事故的发生，取得比较理想的预期效果。

3）通风系统进行优化后，矿井实际总进风量为4810 m3／min，总回风量为5105m3／min，总进风量增加了264 m3／min，矿井总回风量增加了266m3／min。西风井系统通风阻力由2205Pa降为1850Pa，东风井系统通风阻力由2078Pa降为1780Pa。

4）矿井通风系统优化后，改变了通风网络中阻力，使通风机工况点保持在合理高效区运行，并降低能耗。风机实际消耗功率：东风井改造前130.6kW，改造后117.1 kW；西风井改造前182.6kW，改造后168.4kW。方案二服务期为三年，可节约电费51.68万元。

5 结语

百善煤矿经过一系列通风系统优化后，减少了回风系统角联巷道，降低了矿井通风阻力，关闭了闲置采区巷道，提高了通风能效和矿井通风能力，增强了通风系统的安全可靠性和抗灾能力，改善了井下作业场所的环境，满足了矿井通风安全需要，为今后矿井转型期回采边角煤柱提供了通风条件。