浅析大采深突出矿井通风系统优化

马俊辉，李白鹤，王永辉

(平顶山平煤设计院有限公司，河南 平顶山 467000)

矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，矿井通风系统的优劣好坏，直接影响着矿井的生产、灾害防治、经济效益。建立完善、合理的矿井通风系统是矿井安全生产和提高效益的基本保证。

1 概 况

本项目通过研究以平煤股份十三矿为代表的矿井，找到适合平煤股份大采深突出矿井通风系统的方法，并应用到条件类似的矿井中。

平煤股份十三矿矿井东翼为目前矿井的主要生产区域，随着开采区域下移，采深逐渐增加，地温、瓦斯含量、瓦斯压力随之增大。为解决东翼通风负压过高，部分巷道风速过大的问题，提高矿井安全可靠程度，同时为加大瓦斯治理力度，缓解高地温影响，实现东翼采区分区通风，需要对矿井东翼通风系统进行改造。以此保证矿井产能稳定，创造良好的社会和经济效益。

2 矿井通风系统分析

根据矿井东翼生产接替要求及采区接替安排，东翼用风量大致分为四个阶段(按照保证正常接替进行配风)：

1) 现阶段：2018年至2022年。矿井东翼己一采区与己三采区同步开采，最大风量12 766 m3/min，2020年至2022年己一采区回采结束，己三下延采区还未投产，矿井东翼己三采区生产，在矿井西翼己四采区布置2个回采工作面(己15、己16-17面各一个)生产，东翼1个工作面，现有东翼通风系统可以满足要求。

2) 矿井东翼采区前期：2023年至2035年。己一采区已回采结束，己一下延与己三两个单翼采区交替回采，矿井东翼保持2个综采工作面同时生产。总需风量337 m3/s，即20 220 m3/min。其中己一下延与己三采区需风量173 m3/s，己三下延采区需风量164 m3/s。

3) 矿井东翼采区中期：2036年至2038年。此时己三采区与己一下延采区已经回采结束，其接替采区己五采区开始投产，与己三下延采区同时期布置生产，矿井东翼保持2个综采工作面同时生产。总需风量323 m3/s，即19 380 m3/min。其中己三下延采区需风量167 m3/s，己五采区需风量156 m3/s。

4) 矿井东翼采区后期：2039年至2048年。此时己三下延采区回采结束，其接替采区己七采区开始投产，己五采区同时期布置生产，矿井东翼继续保持2个综采工作面同时生产。总需风量324 m3/s，即19 440 m3/min。其中己五采区需风量164 m3/s，己七采区需风量160 m3/s。

上述计算结果与东翼主要通风机最大通风能力(实际总进风量11 400 m3/min)相比：矿井东翼采区前期总需风量存在8 820 m3/min的缺口；中期总需风量存在7 980 m3/min的缺口；后期总需风量存在8 040 m3/min的缺口。由此可见，矿井东翼通风能力存在不足，不能满足未来东翼正常生产接替要求。

3 通风系统改造的必要性

1) 解决矿井东翼通风能力不足的需要。东回风井风机目前风叶角度0°，排风量11 731 m3/min，负压3 100 Pa，实际总进风量11 400 m3/min，现有风机无法提供保证采掘安全生产的需风量。

2) 保证东翼正常接替的需要。根据采掘工程接替的要求，需布置保证接替的开拓掘进工作面，如己一下延、己三下延等工程施工，但由于风量不足，开拓工程无法开工。

3) 实现采区分区通风、解决东回风井风速过高的问题。矿井东翼仅有1个回风井，如果东翼采区所有的回风全由此井筒排出，风速均超规程要求的最高风速15 m/s，不满足规程要求。

4) 瓦斯治理的需要。随着开采深度的增加，东翼己三采区深部局部煤层瓦斯含量为19.6 m3/t，瓦斯压力3.6 MPa。为防止生产过程中瓦斯超限，需要对东翼通风系统进行改造，加大瓦斯治理力度。

5) 热害治理的需要。矿井东翼己组煤底板地温23.3～44.5°，十三矿东翼开采采区基本位于一级热害区和二级热害区，热害威胁严重，需要对东翼通风系统进行优化。

4 通风系统改造思路

根据矿井东翼实际情况，东翼各个时期按照正常生产接替均存在不同程度的风量缺口，按照东翼正常生产时生产布局情况，对东翼需风量重新进行核算，校核东翼现有通风系统，找出制约矿井东翼通风的薄弱环节，提出改造思路。

4.1 对现有通风系统进行局部改造，扩巷降阻，更换风机

东进风井井筒直径4.5 m，坐标X=3 749 911.992、Y=38 445 539.000，地面标高+87.18 m，井底标高-203.91 m，为缩短东翼通风路线，降低通风阻力，将东进风井延伸至-512 m标高，延伸后深度599 m，作为己一采区专用回风井(改造回风井)，井底新做回风石门与己一采区回风上山联通，将原-200 m进风石门改为己一采区回风石门，原东回风井作为己三采区专用回风井，扩修东大巷，解决风速超限问题。

结论：巷道扩修工程量巨大，东大巷1 850 m巷道需要扩修到30 m2左右满足供风要求。东翼作为矿井主要生产区域，更换风机会对正常生产造成较大影响，作为矿井优质煤生产区域，经济损失较大。己一采区预计2020年回采结束，不能解决己三下延采区的通风问题，矿井东翼采区接替会脱节，造成矿井产能大幅下滑。对现有通风系统进行局部改造，扩巷降阻，更换风机不可行。

4.2 东进风井延伸，东翼深部新做进、回风井，同时对生产区域进行通风布局优化

1) 为从根本上解决目前矿井东翼通风问题，并兼顾深部资源开发，选择合适位置新建1个回风井。新回风井前期担负己三下延采区通风任务，中期担负己五采区通风任务，后期担负己五及己七采区的通风任务。

2) 矿井东翼现有辅助运输系统维持己一、己三采区生产都比较紧张，部分矸石通过总部胶带巷带式输送机运输，影响煤质，深部己三下延采区投产后，根据瓦斯赋存及矿井深部治理规划情况，东翼矸石量将大幅增加，需要在深部新打进风井，提升矿井的辅助提升能力及进风需求。

3) 同时对现有通风格局进行优化。延伸东风井、优化相关通风线路，东风井前期担负己一下延(己三)采区通风任务，后期担负己三下延采区的通风任务。

经过上述分析认为思路二可行，现对优化方案进行详细论述。

5 通风系统改造方案

东进风井延伸，东翼深部新做进、回风井，同时对生产区域进行通风布局优化

1) 东进风井延伸。东进风井井筒直径4.5 m，将东进风井由-203.91 m标高延伸至-512 m附近位置，延伸深度304.5 m。井底新做进风巷与己一采区下车场连接，原-200 m进风石门改为回风石门。

2) 新建进风井。新建进风井，井筒直径8.5 m，井深876.3 m。装备1套提升设备，承担下料、提升大件、矸石和人员运输的任务。提升方式为双罐笼(单层单车)提升，提升容器为3 t固定箱式矿车。如图1所示。

图1 新进风井井筒布置平面(mm)

3) 新建回风井。新建回风井，井筒直径7.0 m，井深866 m，井筒内无装备。

6 通风系统改造后风量及负压

6.1 过渡期(新进、回风井贯通前)

在新进、回风井贯通前，通过东进风井延伸，缩短了通风路线，-200 m进风巷改为回风巷，增加了回风通道，东翼供风量由11 400 m3/min增加到12 766 m3/min，东回风井工作风量由11 731 m3/min增加到13 365 m3/min，负压由3 100 Pa降低到2 800 Pa，暂时缓解了通风系统紧张的局面。

6.2 投运期(新进风井贯通后)

通风系统改造工程投入运行后，东回风井担负己一、己三采区(交替开采)回风、新回风井担负己三下延、己五及己七采区回风。

1) 东回风井系统：前期需风量(己一、己三采区交替开采)：173 m3/s，负压：2 250 Pa；中期需风量(己三下延采区后期开采)：167 m3/s，负压：2 811 Pa。

2) 新回风井系统：前期需风量(己三下延采区投产)：164 m3/s，负压：1 738 Pa；中期需风量(己五采区投产)：156 m3/s，负压：1 241 Pa；后期需风量(己五、己七采区同采)：324 m3/s，负压：2 049 Pa。

己三下延采区回采结束后，己七采区投产，东风井关闭。进风井投运后，满足矿井通风要求，矿井通风系统更加稳定可靠。

7 结 语

平煤股份十三矿东翼通风系统改造工程除解决了东翼己一(及己一下延)采区、己三采区通风问题，还为东翼深部资源开发提供了辅助运输、通风、排水等系统，奠定了未来二十年内东翼深部资源开发的基础。工程完工后新回风井挂网运行，实现了东翼采区分区通风，解决了矿井东翼通风能力不足的问题，为矿井东翼瓦斯治理工程及深部延伸工程的施工创造了有利条件，对稳定矿井规模，保持矿井持续、安全生产有积极意义。

该项目通过对十三矿通风系统优化思路、改造方案进行分析研究，并模拟方案实施后的实际效果，总结出了平煤股份其他类似大采深突出矿井通风系统优化可行方法，可推广应用在条件类似的矿井中。