威远县红炉井煤矿通风系统改变工程实践

曾文忠

摘  要：文章以威远县红炉井煤矿通风系统改变工程实践为例，简述了煤矿改变通风系统设计的主要内容和工程实践的主要安全技术措施，为地方小型矿井扩能改造工程完成后，矿井通风系统改变或调整提供了示范和较强的借鉴作用。

关键词：小型煤矿;通风系统;改变实践

中图分类号：TD79 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）28-0095-03

Abstract： Taking the ventilation system change engineering practice of Honglujing Coal Mine in Weiyuan County as an example， this paper briefly describes the main contents of coal mine ventilation system design and the main safety technical measures in engineering practice. After the completion of the local small mine capacity expansion and transformation project， the change or adjustment of mine ventilation system provides a demonstration and strong reference.

Keywords： small coal mine; ventilation system; change engineering practice

引言

煤礦升级、扩能改造等是地方小型矿井“四化”建设和“智能化”建设的主要方式。近年来，随着地方小型矿井开采能力的增大和开采深度的增加，煤矿通风系统的改造、改变或调整成为了煤矿通风系统管理工作的常态，对煤矿安全生产工作的紧迫性、重要性日益突显。

威远县红炉井煤矿扩能改造工程完成后，根据《煤矿安全规程》[1]“改变全矿井通风系统时，必须编制通风设计及安全措施，由企业负责人审批”的要求，由矿井总工程师牵头，组织相关人员及时“编、审、学”《威远县红炉井煤矿通风系统调整设计及安全措施》，顺利地完成了“通风系统改变工程”的所有工程内容，为矿井试生产、竣工验收和持续的安全生产提供了通风保障。

1 煤矿基本情况

威远县红炉井煤矿位于威远县连界镇新农村，与威远县城直线距离约30km;现为四川省独立升级改造矿井，矿井现核定生产能力为210kt/a。

红炉井煤矿位于资威穹隆背斜北西翼，处在四川沉降褶皱带之西南部。矿区内地层呈单斜构造，产状310～20°∠2～5°;矿区范围内未见断层及次级褶皱，地质构造属简单型。

煤矿法定开采范围内开采的大白炭、草皮炭煤层呈“层状～似层状”，在矿区范围内总体稳定，产状与岩层一致，且结构简单，全区可采。大白炭煤层埋深57m～288m，开采标高+560m～+355m，纯煤平均厚度约0.35m，顶板为页岩、砂质泥岩，底板为砂质泥岩;草皮炭煤层埋深132m～345m，开采标高+498m～+285m，纯煤平均厚度约0.36m，顶板为页岩、砂质泥岩，底板为砂质泥岩。两煤层间约75m垂距。

煤矿地表水体有船石湖水库、红旗水库。经论证，对矿井开采无影响。矿井地下水以砂岩裂隙水为主，孔隙水次之。含水层主要是砂岩，相对隔水层主要为泥（页）岩，各含水层间无水力联系，主要表现为承压和自流。红炉井煤矿水文地质类型[2]为复杂类型，水害隐患危险性[2]为Ⅱ级（危险级）。

威远县红炉井煤矿[3]属高瓦斯矿井，矿井绝对瓦斯涌出量14.2m3/min，相对瓦斯涌出量35.22m3/t，属高瓦斯矿井;开采的大白炭煤层[4]自燃倾向性等级为Ⅱ级（自燃），有爆炸危险性，草皮炭煤层[4]自燃倾向性等级为Ⅲ级（不易自燃），煤尘有爆炸危险性。地温正常，无冲击地压。

矿井采用斜井开拓。现开采草皮炭煤层，设有5个井筒、“四进一回”，即+629m主斜井、+628m副斜井、+629m人行斜井和+628m排水斜井等四个井筒进风，631m回风斜井一个井筒回风。后期开采大白炭煤层时，即开采+332m水平煤层时，新建+620m回风斜井回风并兼作安全出口。

矿井常设两个生产带区，每个带区布置1个对拉工作面和2～3个掘进工作面。正常情况下矿井共有2个采煤工作面、5个掘进工作面。

矿井主要通风机2台，型号为FBCDZ-6-№20B，配套电机功率2×220kW，额定风量2490-6450m3/min。

2 煤矿通风系统改变主要内容

矿井扩能工程完成后，通风系统改变[5]的主要内容有：

2.1 及时编制矿井通风系统调整设计及安全措施

矿井主要技术负责人牵头，组织矿井生产技术科、安监科、通风科等工程技术人员，按照《煤矿安全规程》142条等有关规定，编审《威远县红炉井煤矿通风系统调整设计及安全措施》，经煤矿主要负责人审批后执行。

2.2 合并矿井生产与扩建通风系统，改变矿井井筒功能和作用

（1）矿井扩建工程完成前，生产通风系统与扩建通风系统分为两个独立的通风系统

生产系统共有3个井筒，“两进一回”，即+629m人行斜井和+628m副斜井进风，+628m回风斜井回风。+628m回风斜井口安装有2台BDKⅢ-№19型主要通风机，配套电机功率2×220kW，额定风量3000-4000m3/min。

扩建区域通风系统为新施工的2个井筒，“一进一回”，即+629m主斜井进风，+631m回风斜井回风;在+631m回风斜井口安装有2台FBCDZ（A）型主要通风机，配套电机功率2×22kW，额定风量444-1120m3/min。

（2）合并生产与扩建通风系统，改生产系统+628m回风斜井为合并后的进风斜井

将生产通风系统与扩建通风系统合并成为一个矿井通风系统，并将原生产系统的+628m回风斜井改为进风斜井（命名为+628m排水斜井）。合并后，矿井共有5个井筒，“四进一回”;进风斜井4个、回风斜井1个，即+629m主斜井、+628m副斜井、+629m人行斜井和+628m排水斜井等4个井筒进风，+631m回风斜井一个井筒继续回风。

（3）更换主要通风机

将原2台BDKⅢ-№19型主要通风机（配套电机功率2×220kW，额定风量3000-4000m3/min）更换为2台FBCDZ-6- №20B型防爆对旋轴流式通风机（配套电机功率2×220kW，额定风量2490～6450m3/min，风压1600～3800Pa），一台运行，一台备用。

2.3 矿井配风及风量调节

2.3.1 采煤工作面所需风量848m3/min

（1）按采煤工作面瓦斯涌出量计算：Q采=100×q采×Kc

式中：Q采-采煤工作面的实际需要风量;q采-采面平均绝对瓦斯涌出量，根据以往实际测定q采=2.35m3/min;Kc-采面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数取1.8。

计算结果：一个对拉工作面实际需风为423（m3/min），单面风为212（m3/min）。

（2）按采煤工作面温度及適宜的风速计算：Q采=60×V采×S采（m3/min）

式中：V采为采面适宜风速，取1.3m/s;S采为采面断面积，取2.45m2

计算结果：一个对拉工作面实际需风为2×191.1=382（m3/min）

（3）根据实际最多作业人数计算：Q采=4NK

式中：N为采煤面同时作业的最多人数，N=30;K为风量系数，K=1.5

计算结果：一个对拉工作面实际需风为30×4×1.5=180m3/min

（4）按炸药使用量计算：Q采=25Ac=25×4.8=120m3/min

式中：Ac为采面一次使用最大炸药量，取4.8kg

根据以上（1）、（2）、（3）、（4），取一个对拉工作面的实际需风量为423m3/min。

（5）按风速验算。根据《煤矿安全规程》[1]规定，采煤工作面最低风速为0.25m/s，最高风速为4m/s。即采煤工作面风速应满足“15×Sc≤Q采≤240×Sc”

式中：Sc为回采工作面平均有效断面，2.45m2。

经计算：满足《煤矿安全规程》规定的风速要求。

（6）矿井2个对拉采煤工作面，共需风量为2×（2×212）=848m3/min

2.3.2 掘进工作面所需风量1100m3/min

（1）按掘进工作面瓦斯涌出量计算：Q掘=（100QCH4）/C×KCH4

式中：QCH4-掘进面瓦斯绝对涌出量（m3/min），实测为0.2m3/min;KCH4-瓦斯涌出不均匀系数，取1.6

计算结果：Q掘=32m3/min

（2）按炸药使用量计算：Q掘=25A

式中：A-一次放炮最大消耗量3.5kg

计算结果：Q掘=87.5m3/min

（3）按工作人数计算：Q掘=4N=4×6=24（m3/min）

式中：N-同时工作的最多人数

（4）局扇通风机吸风量：采用FBD5/2×5.5型局部通风机供风，额定风量为140-220m3/min。取Q掘为220m3/min为掘进工作面供风量。

根据以上（1）、（2）、（3）、（4），取一个掘进工作面的实际需风量为220m3/min。

（5）按风速验算：根据《煤矿安全规程》[1]规定，掘进工作面最低风速为0.15m/s，最高风速为4m/s。即掘进工作面风速应满足“9×Sc≤Q掘≤240×Sc”

式中：Sc为掘进工作面平均有效断面，4.62m2

经计算：满足《煤矿安全规程》规定的风速要求。

（6）矿井5个掘进工作面，共需风量为5×220=1100m3/min。

2.3.3 独立回风硐室所需风量：∑Q硐室=700m3/min

（1）+389m水平西水泵房所需风量Q硐1=120m3/min;

（2）井下机车充电硐室所需风量Q硐2=120m3/min;

（3）带区变电所所需风量Q硐3=160m3/min;

（4）掘进变电所所需风量Q硐4=80m3/min;

（5）井底充电硐室所需风量Q硐5=110m3/min;

（6）主斜井底东水泵房需风量Q硐6=110m3/min。

2.3.4 矿井所需风量为：Q总需=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐）×K通

式中：K通-矿井通风系数，取K通=1.15

计算结果为Q总需=3045m3/min。

3 煤矿通风系统改变主要措施

（1）矿井通风科组织通风队、机电科等有关人员进行安全技术措施学习，并考核合格后，方能从事矿井通风系统调整工作。

（2）矿井通风系统调整期间，停止井下一切与通风系统调整无关的作业，并撤出所有无关人员;切断所有采掘工作面供电（非本质安全型电源）;并在与全风压风流交汇口处设置栅栏，揭示警标等。

（3）所有参与通风系统调整的入井人员必须携带自救器、矿灯、配戴便携式瓦斯报警仪等，瓦斯检查人员必须携带光学瓦斯检定器，通风测风人员携带测风表等。

（4）严格按照主要通风机的更换顺序进行更换

a.先停止原主要通风机运转→打开井口防爆门和风门→构筑挡风墙（隔断回风联络巷与原回风斜井）;同时，撤除井下原井底联络风门，保持原回风斜井与原主要进风大巷的畅通→关闭（新井）防爆风门及安全联络风门，启动新回风井的主要通风机→调整主要通风机工况点，使矿井风量符合需风量要求。

b.矿井通风科队人员对各用风区域及硐室的风量进行调整，每小时，对各区域及硐室的供风风量进行测试。

c.各区域瓦斯检查人员对各自区域内风流中的瓦斯浓度进行检查，每30分钟检查一次并做好记录，发现风流中瓦斯濃度异常必须立即向矿井调度室报告。

（5）井下各区域风量调整顺序

a.对全风压供风的采煤工作面、维修作业地点、独立通风硐室进行调配风量。

b.对各独立通风掘进工作面的风量进行风量调配。

（6）通风系统调整期间，所有人员严禁进入回风巷道内;在未对掘进工作面局部通风机进行风量调整前，严禁擅自启动局部通风机和“一风吹”;局部通风机供风区域全部恢复通风后，通风科测风人员再对所有供风区域立即进行全面测风;调风工作结束后，所有参与通风系统调整的瓦斯检查人员、测风员，必须将记录交由调度室和通风科;当班调风等人员必须与下班通风工作人员和瓦斯检查人员做好交接班工作。

（7）通风系统调整后，通风科安排通风、瓦斯检查员做好监测工作，通过监测，矿井各用风区域风量稳定，且符合供风要求后，经矿长同意后方可安排进行生产作业。

4 结束语

威远县红炉井煤矿技改扩能工程完成后，按照《煤矿安全规程》要求，及时编制《威远县红炉井煤矿通风系统调整设计及安全措施》，并严格执行安全措施和调风计划，为矿井通风系统调整、矿井试生产、投产验收和正常生产提供了主要的安全保障。

参考文献：

[1]煤矿安全规程（2016年版）[S].国家安全生产监督管理总局令第87号，2016.

[2]威远县红炉井煤矿矿井水患现状调查报告[R].宜宾芙蓉地质勘测设计有限公司，2016.

[3]威远县红炉井煤矿瓦斯等级鉴定报告[R].泸州君合安全技术服务有限公司、四川华宁矿山设计咨询有限公司，2018.

[4]煤尘爆炸性、煤层自燃倾向性鉴定报告[R].四川安全生产检测检验技术研究院，2016.

[5]威远县红炉井煤矿通风系统调整设计及安全措施[R].威远县红炉井煤矿生技科，2017.