高瓦斯易自燃煤层群开采矿井通风系统浅析

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摘 要：高瓦斯易自燃煤层群开采的矿井通风系统为复杂通风系统。主要从矿井通风难易程度、矿井通风阻力分布情况、矿井风量分布情况、通风网络系统的稳定性、矿井通风阻力与主要通风机特性匹配性等方面做了系统分析，对矿井的通风系统做了较全面的安全性能检验，并提出了结论性建议，为矿井通风与安全技术管理工作提供一定的借鉴。

关键词：高瓦斯矿井；通风系统；系统分析

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.21.108

1 概述

该矿位于陕西彬长矿区南部边界，设计最大生产能力800Mt/a，服务年限925年。矿井开采的4#煤、4上煤均属自然发火煤层，发火期3～5个月，最短发火期24天，属Ⅰ级自燃矿井。4#煤煤层全厚0～1973m，平均1165m，煤层结构简单，倾角5°，属较稳定煤层，煤尘具有爆炸性，爆炸指数3008%。

矿井采用斜井—立井综合单水平开拓，并设有一个辅助水平。全矿井共有五个井筒，即两条斜井，三个立井。两条斜井分别为主斜井、副斜井；三个立井分别是3#进风立井、1#回风立井和2#回风立井。采煤方法为走向长壁综采放顶煤法，全部跨落法管理顶板。掘进采用综合机械化掘进和炮掘相结合的方法。

矿井采用中央并列式抽出式通风系统， 4#煤采区通风由主斜井、副斜井、3#排矸立井进风，回风立井回风，总进风量11589 m3/min，总回风量为10570 m3/min；4上煤采区通风由主斜井、副斜井、3#排矸立井进风，2#回风立井回风，总进风量6333 m3/min，总回风量为6778m3/min。

2 矿井通风系统分析

2.1 矿井通风难易程度的评价

由于矿井目前4#煤层与4上煤层通风系统相对独立，两煤层之间仅有少量风量沟通，相互影响甚微，可以忽略。另外4上煤层系统简单还没有形成完整的生产系统，该系统中主要风量分配为掘进通风。故本次通风阻力测定仅需计算4#煤系统矿井等积孔。4#煤矿井等积孔的计算62 m2。

可见，4#煤矿井等积孔小于7。根据煤炭科学研究院抚顺分院提出的，按煤炭产量及瓦斯等级确定的矿井通风难易程度分级标准，年产量300万吨的高瓦斯矿井等积孔的最小值为7，表明目前该矿矿井等积孔偏小，矿井通风较困难。

2.2 通风阻力分布情况

矿井通风系统中风路可分为进风段、用风段和回风段。测定的4#煤通风路线上通风阻力分布情况（百分比）为进风段48277Pa，占333%；用风段22805Pa，占157%；回风段73778Pa，占509%。

一般合理的矿井的进风段、用风段和回风段阻力分配比例应为3∶3∶4，而矿井4#煤实际矿井通风路线阻力分配比近似为35∶15∶5。可以看出，目前该矿矿井通风阻力主要集中在回风段，原因是两条回风巷中均有轨道运输、多条Ф820、Ф478瓦斯抽放管等其它管路，这些都增加了矿井通风阻力。

矿井4煤通风系统在回风段尤其是在2#总回风巷到回风立井的阻力坡度变化较大，其余比较均匀。这说明井下通风巷道的风阻没有很大差异，但由于通风路线较长，如果联络巷过多也难免会造成较大的局部阻力。

2.3 矿井风量分布的分析

由于4上煤层系统未形成完整的生产系统，用风主要掘进通风为主，剩余风量沿已形成的简单通风回路流动，故风量不作统计。

根据统计结果，4#煤层系统中用风地点过多，从主、副斜井井底到40106工作面运输顺槽联巷时，已经有10处用风地点，而这10处用风地点有3处（即机车修理及充电硐室16m3/s、40301运输顺槽联络巷爆破材料发放硐室24 m3/s、401采区变电所75 m3/s）是必需的，但配风量偏大，还有1处1#联络巷是轨道运输联络巷，设置有风门但也过风6～7m3/s，其余6处用风（风量大于22 m3/s，而40106工作面风量仅128 m3/s）皆没必要。

根据以上分析可见，4#煤层通风系统风量分配不合理，导致矿井总风量很大，但有效风量率较小。建议矿方对于一些不必要的联络巷及时进行封闭，以免造成风量损失。风量在进入工作面前损失的结果也是造成回风段阻力增大的因素。

2.4 矿井通风系统稳定性的分析

根据矿方提供的矿井通风系统图结合本次通风阻力测定绘制了矿井通风网络图。总体看该网络图下部为进风流，中部为用风地点，上部为回风流，左部为4#煤通风系统，右部为4上煤通风系统。可以看出左右两个系统是相对独立的，这两个系统有三条巷道联系，这三条巷道仅仅是为了方便两层煤运输、行人及运料，不作为主要的通风巷道，在必要时可以随时封闭或调整，对两层煤的通风系统影响不大，所以可以将两个系统分开分析。先看4上煤即右部网络，由于4上煤处于掘进时期，还未形成完整的生产系统，各主要风流之间处于并联，系统相对简单，也相对稳定。而4煤系统网络较复杂，虽主要风流路线之间也属并联，但由于联巷及用风地点过多角联分支也比较多，从该网络中可以看到中间节点较密集的一条横向风流路线，即40108备用工作面所处路线，该路线的始节点及末节点分别处于两个并联路线的中部，是一个较大的角联支路。故40108备用工作面风流可能出现不稳定的情况，不過随着40106工作面采完封闭，40108工作面也会逐步转向并联支路，但目前来说因40108支路及其余角联支路的存在该网络不稳定。

对比两个网络图，很明显，封闭联络巷后系统中的角联分支的数目明显减少，大多是属于两个进风大巷或两个回风大巷之间的联络巷，而这些虽属角联分支，但对于整个系统的影响较小，所以建议矿方按照以上分析将不必要的用风巷道及时封闭，增加系统的稳定性。

2.5 矿井通风阻力与主要通风机特性匹配性的分析endprint