王庄煤矿通风系统优化研究

李敏军，韩文强

(山西省长治市潞州区能源局 能源服务中心，山西 长治 046000)

一个良好的通风系统是保证矿井安全高效生产的前提与基础，其合理性主要取决于通风机装置的性能及与之匹配的网路系统[1]。由于煤矿开采处于动态变化之中，矿井通风阻力的大小和分布也随之变化[2]，因此，经常进行矿井通风阻力测定，并根据其结果进行通风系统优化，是保证各个时期通风系统稳定、高效运行的关键[3-4]。

王庄煤矿建矿已50余a，生产规模不断扩大，通风系统日趋复杂，现有4个回风井、6个进风井，特别是随着王庄煤矿新井+540水平的开拓掘进，急需要对矿井通风阻力进行一次全面测定，以便掌握通风阻力分布情况。新井风机投入运行后，将负担部分后备区的通风任务，全矿井的通风系统将发生较大的变化，到时风机能力是否满足生产需要，矿井通风系统是否需要优化，都是影响矿井安全生产的因素。

1 矿井概况

王庄煤矿矿井瓦斯相对涌出量为4.91 m3/t，绝对涌出量为74.21 m3/min，属高瓦斯矿井。开采的3号煤层属不易自燃煤层，煤尘具有爆炸性。从副立井、副斜井、主斜井、西进风井、52进风井、+540进风井进风，从西风井、南风井、62风井和+540风井回风，构成4个独立的回风系统，采用混合式通风，通风方法为抽出式。

2 通风阻力测定及网络数据库建立

2.1 通风阻力测定

王庄煤矿建矿时间长、生产规模大、开采范围广，进行通风阻力测定时应特别关注长期使用的进风井筒、大巷、回风大巷等井巷以及采区上山、采区下山和区段巷道等巷道的阻力分布。

本次通风阻力测定采用气压计法中的双基点同时测定法，主测路线主要包括以下3类：①在所有并联风路中风量较大且通过回采工作面的主风流风路；②路线较长且包含有较多井巷类型和支护形式的线路；③沿主风流方向的线路[5-6]。

根据王庄煤矿的实际情况，选择了4条主测路线，测得的主要参数见表1。

表1 矿井通风阻力主要参数

从表1可以看出，通风阻力测定相对误差均小于5%，精度符合要求，西风井、南风井通风难易程度属中等，62风井、+540风井系统通风难易程度属容易，漏风率均满足《煤矿安全规程》要求。

2.2 网络数据库建立

通过井下实测各路线阻力、风阻值、主要通风机个体特性曲线及矿井通风网路，利用专门软件对通风网路进行解算，得出网络数据库，获取通风机运行工况及各分支的风量，并与实测结果进行对比，结果见表2和表3。

表2 王庄煤矿主要通风机运行工况

表3 王庄煤矿主要地点通过风量

由上表可以看出，主要巷道风量解算结果与实测数据相对误差均在5%以下，表明解算结果是可靠的，满足网络分析的要求，为下一步通风系统分析及优化提供了依据。

3 通风系统分析及优化

3.1 矿井通风系统分析

通过对王庄煤矿通风系统网络解算可知，该系统目前主要存在以下问题：①南风井服务的43采区风量紧张，43M5采面仅供风864 m3/min；②系统角联巷道较多，风流不稳定。因此，必须对通风系统进行优化，以保证矿井通风的安全。

3.2 矿井通风系统优化

3.2.1 矿井通风系统优化方案

针对王庄煤矿43采区风量紧张，提出以下方案：

方案Ⅰ：南风井风机为新更换的风机，风机叶片安装角度还可以上调，因此可以上调南风井风机角度。

方案Ⅱ：4307集中轨道目前配风737 m3/s，43三下山采区目前配风1 134 m3/s，这两处仅仅是巷道用风，因此可以控制其区域用风。

3.2.2 矿井通风系统优化方案的解网分析

针对上述两个方案，分别进行网络解算分析，以确定最终方案。

方案Ⅰ解算结果：提高南风井风机角度至45°，并控制43三南胶用风，可以提高43M5采面配风量，但南风井风机负压达到了2 811.8 Pa，超过《煤矿井工开采通风技术条件》(AQ1028-2006)规定的2 500 Pa，因此，此方案不可行。

方案Ⅱ解算结果：控制4307集中轨道及43三南胶用风，可以提高43M5采面配供风，且南风井风机负压不超标，因此，此方案可行。

3.3 矿井通风系统角联巷道的稳定性分析及优化

王庄煤矿通风系统存在较多角联巷道，其中主要角联巷道有43采区44胶带、52采区52胶带巷、62采区630胶带巷和轨道巷。

1) 43采区44胶带巷(189～185段)，断面10.08 m2，风量仅为189 m3/min，此处目前没有任何控制设施，受胶带等因素的影响很容易造成风流反向，甚至因局部微风造成瓦斯积聚，给安全生产带来严重影响。可以在44胶带巷与740水平南大巷交叉口附近设置调节风门，通过控制44胶带巷往43采区进风量来调节44胶带巷风量。

2) 52采区52胶带巷(131～113段)，断面7.72 m2，风量仅为395 m3/min，且此处为两处进风交汇点，风流极不稳定。为控制风流方向，目前在52胶带巷北侧设有调节风门，但是52/3号采面主要进风口在调节风门南侧，不便于对52/3号采面风量控制，因此，可以将此风门南移至与51下胶交叉口处，用52胶带巷调节风门和52胶带巷与52轨道巷(回风)之间联巷的调节风门共同调节52胶带巷风量。

3) 62采区630胶带巷和轨道巷，此两处为540胶带巷、辅助运输巷与62胶带、轨道的交汇，仅在62轨道巷设有调节风门，此平衡点将随着62采区和540采区采掘部署的变化而不断移动。目前62采区没有回采面，计划在6207和6202附近布置采面，届时62采区需风量及需风地点将发生变化。540采区目前处于开拓期间，绝大多数用风地点均靠局部通风机供风，不久7105采面将开始回采，届时540采区需风量及需风地点将发生较大变化，这将使得630胶带巷和轨道巷局部风流不稳定，可以在540胶带巷和辅助运输巷设立调节风门，前期可控制540采区向62采区的供风，后期在540采区正常生产时改为永久风门，完全实现分区通风。

4 结 语

1) 通过对王庄煤矿井下4条主测路线通风阻力进行实测，得到了矿井的阻力分布状况。

2) 通过对当前通风网路主要通风机工况点及主要巷道风量进行解算，分析发现了矿井通风系统存在的主要问题，提出了系统优化方案，对矿井安全、高效生产具有重要意义。