夏店煤矿北翼采区通风系统优化改造研究

王永红

（山西潞安矿业集团慈林山煤业有限公司夏店煤矿，山西 襄垣 046200）

0 引言

矿井通风系统优化改造可分为两个类型：一是对通风网络进行优化改造，实现通风系统降阻，提高矿井有效风量率；二是对通风动力进行改造，结合通风网络优化改造，满足矿井安全生产、通风可靠[1]。夏店煤矿随着采区衔接带来的通风系统调整，即随着北翼采区的开拓和回采，将面临北翼采区、三二采区和目前的三一采区同时存在的情况，按目前的通风系统将不能满足以上开拓和回采需要。

本文在对矿井通风阻力测定数据进行分析整理和进行相关计算的基础上[2]，应用夏店煤矿矿井通风管理信息系统软件，进行了通风系统现状分析。对现有通风系统进行分析，对可能进行的北翼采区通风系统各种优化改造方案进行了比较，最终得出了最优方案。

矿井通风管理信息系统是具有实时仿真功能的专业化通风软件[3]，通过建立数学模型进行复杂的通风网络调节，具有通风日常管理和控风决策的功能[4]。

2 矿井阻力分布分析

利用夏店煤矿矿井通风管理信息系统软件，对东风井和西风井的最大阻力路线进行分析，对于东风井而言，进风区段所占阻力分别为28.8%，而用风区段所占阻力只有2%，用风区阻力占比较小，原因是准备阶段，没有生产；回风区段所占阻力为69.2%，回风区阻力2351Pa，回风区阻力太大，原因是回风巷道断面面积小，路线长，约为6000m，所以降低回风段阻力是通风系统改造首要考虑的问题。

对于西风井而言，进风区段所占阻力分别为44.3%，而用风区段所占阻力只有7.3%，回风区段所占阻力为48.4%。总体来看，比例较合理，但是回风区阻力1063.9Pa中，西风井井筒阻力占829.7Pa，是造成回风区阻力较大的主要原因。

矿井阻力分布图如图1所示，图中数据单位为Pa。

图1 矿井阻力分布图

3 矿井通风系统改造方案仿真

3.1 方案一：东风井负担北翼采区，扩巷，新掘并联回风巷

1）系统布置。北翼采区通风方式，两进一回，北翼轨道巷、北翼皮带巷进风，北翼回风巷回风，工作面采用U型通风方式通风。增加相应的调节设施、拆除北翼专回调节、三五采区轨道平巷、皮带平巷、回风平巷进行扩巷（至少两条回风巷断面面积15m2以上）、新掘一条东风井上部并联回风巷（断面面积＞12m2）。

2）方案仿真分析。根据以上采掘布置，进行通风系统调整后仿真[5]。东风井总回风量为10310m3/min，通风阻力为3630Pa，入风井口至东风井下山底消耗阻力为2710Pa，东风井总回风巷阻力920Pa。最大阻力路线在北翼采区。

如风机能达到运行工况：Q=10800m3/min，h=3630Pa，则该方案可行；

由图1和图2可知，当蔗糖添加量达到6%时，黄精酸奶的酸度、感官品质和质构都呈现较好的趋势，则确定蔗糖的适宜添加量为6%，且黄精酸奶的稠度和坚实度测量值与感官评分具有较好的相关性。

如目前风机不能达到该工况，则需要更换相应的风机，方案也可行。

3.2 方案二：东风井负担北翼采区，扩巷，三二采区由西风井负担

1）系统布置。在方案一基础之上调整三二采区通风系统，由西风井负担，密闭3116工面以减少三一采区用风，启用北翼回风大巷作为北翼采区进风巷。

2）方案仿真分析。根据以上采掘布置，以满足以上采掘生产要求，进行通风系统调整后仿真[6]。东风井总回风量为8240m3/min，通风阻力为2870Pa，入风井口至东风井下山底消耗阻力为2300Pa，东风井总回风巷阻力570Pa。最大阻力路线在北翼采区。

如风机能达到运行工况：Q=8520m3/min，h=2870Pa，则该方案可行；

如目前风机不能达到该工况，则需要更换相应的风机，方案也可行。

3.3 方案三：东风井负担北翼采区，关闭三二采区，调整东风井风机叶片运行角度

1）系统布置。在方案一基础之上关闭三二采区，密闭3116工作面以减少三一采区用风，启用北翼回风大巷为进风巷，北翼通风方式为两进一回。

通过方案分析，并结合实际情况，选择实施方案三。

4 矿井通风系统改造具体实施

根据对以上三个方案的模拟结果，结合实际情况并反复论证后形成了以下分阶段的改造措施。

1）第一阶段：调整三五采区轨道平巷、皮带平巷为回风巷。仿真结果是北翼风量净增加630m3/min，达到 4030m3/min；东风井负压降低350Pa，为 3050Pa，东风井总风量为 6350m3/min，增加650m3/min。

2）第二阶段：启用东风井2#专回，并扩巷至断面面积大于15m2。北翼风量再净增加540m3/min，达到4570m3/min；东风井负压再降低490Pa至2560Pa，总风量增加为7010m3/min，再增加660 m3/min。工作面风量能够达到2180m3/min，并能满足一个掘进面的配风1800m3/min，北翼采区在此阶段将不能满足采掘要求。

3）第三阶段：扩大三五采区皮带平巷断面面积大于15m2，长度约为1270m。同第二阶段相比，北翼风量再净增加100m3/min，达到4670m3/min，东风井负压再降低40Pa至2520Pa，总风量增加为7060m3/min，系统变化较小。北翼风量能够满足一采一掘，采煤工作面2230m3/min，掘进面配风1800m3/min。

4）第四阶段：新掘东风井并联总回。新掘东风井并联回风巷约350m，东风井负担北翼回风量为5110m3/min；同第二阶段相比，北翼采区总风量再增加440m3/min。东风井总回风量为7570m3/min，通风阻力为2090Pa，通风阻力再降低430Pa；采煤工作面配风能达到2440m3/min，北翼总风量能满足一个掘进工作面1800m3/min。

此次东风井总阻力较小，减小掘进工作面用风量，增加工作面用风量，能够实现。

图2 第六阶段实施完毕后仿真系统图

5）第五阶段：改变北翼回风大巷作为北翼采区进风巷，封闭三二采区。东风井负担北翼回风量为6490m3/min；东风井总回风量为7290m3/min，通风阻力为2340Pa；北翼总风量6490m3/min；北翼采区工作面配风能达到2890m3/min。能满足两个掘进1600m3/min和800m3/min的供风要求。

6）第六阶段：东风井全部负担北翼采区。调整东风井风机叶片运行角度为6°。风井负担北翼回风量为6750m3/min；东风井总回风量为7530m3/min，通风阻力为2480Pa；北翼总风量6770m3/min；工作面配风3080m3/min。能满足两个掘进1600m3/min和800m3/min供风要求。

通过以上六个阶段的施工实施，北翼采区能够满足生产需要，即采煤工作面风量达到3000m3/min，两个掘进工作面满足1600m3/min和800m3/min风量要求。

5 结 论

1）利用通风管理信息系统对夏店煤矿进行了通风系统分析，为通风系统优化改造提供了依据。

2）对通风系统可能进行的改造方案进行了比较分析，选择了东风井负担北翼采区，关闭三二采区，调整东风井风机叶片运行角度的方案。

3）提出了夏店煤矿通风系统北翼采区六个阶段的改造措施，最终实现了北翼采区生产需要，即采煤工作面风量达到3000 m3/min，两个掘进工作面满足1600 m3/min和800 m3/min风量要求。