通风压能调控技术在角联巷道中的应用

刘海晓

（同煤集团安全监管五人小组管理部，山西 大同037003）

矿井通风系统通过风井的主通风机带动矿井中空气流动，为井下各工作地点输送新鲜空气，并消除和稀释井下作业空间内煤尘与瓦斯、CO等有害气体的浓度，以及改善湿热环境。同时矿井通风网络中通过合理设置局部通风机、通风构筑物等手段调节局部井巷内风流状态，使井巷内部风流状态、风速等能够满足《煤矿安全规程》相关安全、卫生条件，确保通风系统呈现出稳定状态[1]。

马脊梁矿西三回风立井主要通风机启用后，彻底解决了风量紧张的情况，但美中不足的是处于两进风井之间的胶带斜井风量由进风2 180 m3/min变为出风412 m3/min。由于风流由材料斜井进入经3号层调车硐室、3号层集中轨道巷沿胶带斜井流出，受3号层调车硐室车辆多、皮带头机电设备多的原因，风流流经该段巷道温度升高，胶带斜井出现雾气，人员出入视线模糊，易形成安全隐患。

1 马脊梁矿概述

马脊梁矿由西一回风斜井、西三回风立井带动矿井正常井下通风，其中3号煤层集中轨道巷、3号煤层皮带巷通过8号煤层胶带斜井与8号煤层材料斜井、1136大巷构成角联通风网络。8#煤层材料斜井与1136大巷巷道断面大、距离短、风阻小、进风量大、压能较大，而与进风斜井连接的胶带斜井断面小、距离长、风阻大、进风量小、压能小，导致有大量风流由8号煤层材料斜井流向胶带斜井，而流经3号煤层集中轨道巷的风流经过3号层调车硐室，由于硐室及轨道巷内车辆与设备原因风阻较大，并释放大量热量导致流经该风路的风流呈现湿热状态，并伴随大量雾气，该角联通风网络整体呈现风流不稳定状态，需要进行相关调节[2]。

2 通风系统优化调节措施

2.1 通风系统优化调节方式

矿井通风系统改变主风机工况、增加局部风机以及增加各类通风构筑物等手段，从而达到增压、增阻、降阻等通风网络中风流状态的不同调节效果。通风系统优化调节过程一方面需要注意调节方式的选择，另一方面需要考虑调节量与调节措施施工位置，都会影响系统优化后的效果与稳定性[3]。

2.2 角联巷道的通风调节

表1 风流调节点位置特点对比

角联结构中由于正导线与负导线支路间存在风压差，正导线支路风流会经由角联支路泄露至负导线支路，角联支路构成漏风带，而如果负导线支路为邻近工作面采空区时，会增加该采空区遗煤自燃几率。通过在角联结构中设置通风调节设施和局部通风机调整角联结构中正、负导线支路间的风压压差，改变角联支路风流流动状态，该方式被称为均压调节，该方式能够有效地抑制邻近工作面漏风、环境中粉尘以及有害气体超限。均压调节针对被调节区域状态被分为开区均压与闭区均压，通常闭区均压调节主要针对封闭采空区内遗煤自燃的防灭火措施，而开区均压设置在正常回采的工作面区域，根据调节措施不同，又分为风窗均压调节、局部通风机均压调节和联合调节。均压调节抑制漏风状况的原理在于调节正、负导线支路的风阻，使角联结构中的各支路风压和风阻达到一定平衡状态，即R1/R2=R3/R4，能够有效抑制角联支路所形成的漏风带风流泄露现象。角联结构均压调节中增加正导线支路风阻会减少通过角联支路流向负导线支路的风量，相反在负导线支路设置增阻措施会使流入负导线分支的风量，为起到抑制角联分支漏风，应优先考虑对风流风量较大的分支设置增阻调节，即优先利用正导线分支上已有通风调节设施进行降阻调节，当不适于在正导线支路设置通风构筑物时，则在负导线方向设置必要增阻措施用来保证角联结构中的风流状态稳定性[4]。

3 压能调控在马脊梁矿角联巷道中的应用

3.1 调节方式

由于西三回风立井带动石炭系一盘区用风量的用风，而西一回风斜井主要通风机供风相对盈余，初期通过提高流经8号煤层各巷供风量，将供风量由780 m3/min调整为1 225 m3/min，并降低材料斜井下部进风量，由原来的325 m3/min调整为210 m3/min。进行增压调节后，胶带斜井下部风量由455 m3/min变为1 015 m3/min，8号煤层材料斜井进风增加后由3号煤层车场流向8号煤层胶带斜井，胶带斜井出风量增加，未起到调节效果[5]。

为控制胶带斜井出风量问题，后期提出通过降阻的方式调节胶带斜井风流状态：

1）1136水平大巷与中央变电所回风绕道设置有密闭墙，通过打开该风路将原有密闭调整为调节风窗，使1136水平大巷风流短路，而材料斜井风压、进风量都有一定的下降，风压由原来的180 mm H2O下降至152 mm H2O，而进风量由原来2 720 m3/min下降至2 395 m3/min；

2）增大流入3号煤层诸巷内的风量，将3#煤层一盘区皮带头进风量增大至410 m3/min；

3）对8号煤层的回风量进行调节，将回风量由原有的780 m3/min增大至1 000 m3/min，迫使由材料斜井下部流向8号层的风量由原来的325 m3/min降低至210 m3/min。

调节后，胶带斜井风流风向发生改变，由原出风状态改为进风状态，而原有出风量平均约为412 m3/min，调节后进风量为780 m3/min，降低原有的胶带斜井漏风状态，提高8号煤层各需风区域有效供风量，增加角联系统的稳定性。

3.2 应用效果分析

1）利用风流短路作泄压点，减少了材料斜井起点与端点的压差值，从而降低了材料斜井的进风量，相对增加了胶带斜井的进风量。同时通过调大8#层的风量，进一步加大了胶带斜井的风量，稳定了通风系统，降低了矿井阻力，增加了矿井有效风量，降低了电耗，增强了矿井抗灾害能力。

2）风井供风方式调整后，由3号煤层集中轨道巷、3号煤层皮带巷通过8号煤层胶带斜井与8号煤层材料斜井、1 136大巷角联通风网络出现的风流不稳定状态，先后通过增压和降阻方式进行调节局部通风结构的风流状态。通过对1 136水平大巷进行风流短路，并调整3号煤层的进风量和风压，以及增加8#煤层的回风量，最终达到改变原有网络中胶带斜井风流方向，确保8号煤层各需风区域有效供风量[6]。

4 结语

1）通过对角联通风网络结构特点与流动特性的研究，分析如何通过均压调节手段优化网络结构和提高风流稳定性，对增压、降阻、增阻等不同均压调节方式效果和设置位置选择进行讨论。

2）针对马脊梁矿角联通风网络风流不稳定情况，提出通过降阻的方式进行调节，调节后提高了有效供风量，增加了角联系统的稳定性。