纳林庙煤矿二号井通风系统优化改造

田中华，王宗勇

(北京天地华泰矿业管理股份有限公司，北京 100013)

0 引言

矿井通风的基本任务就是通过采取安全、可靠、合理、经济的通风方法和通风方式，向井下各作业场所连续不断地供给新鲜空气；冲淡、排除有毒有害气体和矿尘；创造适宜的气候条件，提供良好的作业环境；增强矿井的抗灾能力[1-4]。由于煤矿现场的复杂性，导致了通风管理的复杂性，再加上矿井设计的局限性，导致在矿井生产过程中容易出现通风系统复杂、通风阻力过大及系统抗灾能力不足等问题[5-10]。为了保证矿井安全生产，必须定期对矿井通风系统进行优化改造。

1 工程背景

1.1 矿井概况

纳林庙煤矿二号井于2005年建井，最初设计生产能力为300万t/a。2006年9月矿井形成完整独立的通风系统，2006年10月开始试生产，当月即达产。现有关部门对该矿井重新进行矿井生产能力核定，核定生产能力为500万t/a。全矿井可采煤层为4-1号煤层、4-2号煤层、6-2号煤层。现矿井有2个开拓采区和2个生产采区，通风方式为中央并列式，矿井通风方法为抽出式，主要通风机型号为FBCDZNO26/2×315 kW。运行角度+6°，负压2 300 Pa，矿井等积孔为3.81 m2，目前矿井总进风量为9 083.6 m3/min，总回风量为9 220 m3/min，主扇排风量为9 345 m3/min。

1.2 原矿井通风系统存在的问题

纳二矿主斜井为进风斜井，现主斜井进风风量为900 m3/min。主斜井井底与矿井总回风巷相连接，造成主斜井风量大，浪费了矿井有效风量。由于控风设施建在皮带巷中，无法有效地对主斜井进风量进行控制，反倒由于风压大，煤流在经过控风设施时，撒煤现象严重。改造前纳二矿斜井通风系统如图1所示。

3个煤层的主运大巷现在均为回风巷，这样就导致矿井各煤层形成“一进两回”的通风系统。从矿井防灾抗灾角度考虑，给矿井带来了重大安全隐患。改造前4-1号煤层、4-2号煤层通风系统如图2、3所示。

为了有效控制6-2号煤层110辅运顺槽及6-2号煤层西翼边界探水巷进风量，在6-2号煤层西翼辅运大巷构筑了一组无压风门，由于构筑在辅运大巷中，对过往行人及车辆造成了不便。改造前纳二矿6-2号煤层通风系统如图4所示。

图3 改造前4-2号煤层通风系统示意Fig.3 Ventilation system of coal seam 4-2 before transformationn

图4 改造前6-2号煤层通风系统示意Fig.4 Ventilation system of coal seam 6-2 before transformation

由于矿井通风系统不合理导致矿井的救灾抗灾能力达不到相关行政管理部门的要求，行政管理部门强令限期纳二矿进行通风系统优化改造，若主运大巷在整改期限内未改造为进风巷道，将会被勒令停产。

1.3 改造前矿井通风路线简述

主斜井路线：地面→主斜井→矿井总回风→风井→地面。4-1号煤层路线为地面→副1、副2斜井→4号煤层辅运斜巷→4-1号煤层辅运大巷→4-1号煤层102辅运→4-1号煤层102采面→4-1号煤层102主运(4-1号煤层103辅运→4-1号煤层103备采面→4-1号煤层103主运)→4-1号煤层回风、主运大巷→4号煤层回风下山→6-2号煤层西翼回风、主运大巷→矿井总回风→风井→地面。

4-2号煤层路线：地面→副1、副2斜井→4号煤层辅运斜巷→4-2号煤层辅运大巷→4-2号煤层102辅运→4-2号煤层101辅运→4-2号煤层101采面→4-2号煤层101主运(4-2号煤层102辅运→4-2号煤层102备采面→4-2号煤层102主运)→4-2号煤层回风、主运大巷→4号煤层回风下山→6-2号煤层西翼回风、主运大巷→矿井总回风→风井→地面。

6-2号煤层路线：地面→副1斜井→6-2号煤层西翼辅运大巷(6-2号煤层辅回撤通道)→6-2号煤层110辅运顺槽(6-2号煤层107辅运顺槽→6-2号煤层探水巷)→6-2号煤层111主运顺槽→6-2号煤层西翼回风、主运大巷→矿井总回风→风井→地面。

2 优化改造方案

2.1 优化改造的目的

随着矿井生产布局的变化，原有矿井通风系统需做相应的调整、改造。根据实际的通风网络结构、分支风阻、风机特性、用风地点和用风量等，确定主要通风机的最佳风压、风量值、风流调节设施的最佳位置和参数，使矿井通风总功率减小，提高主要通风机的运行效益，节约通风费用，合理利用矿井的有效风量，提高矿井的救灾抗灾能力。通过此次通风系统优化改造，避免矿井因行政管理部门勒令停产所造成的损失，确保矿井正常安全生产。

2.2 改造方案

经过对纳二矿目前的通风系统进行研究，决定将主斜井进风改至西翼主运大巷，增加供风距离。通过增加供风距离来增加通风阻力以达到控制主斜井进风量。在控制主斜井进风量的同时，将西翼主运大巷改为进风巷道，满足西翼主运大巷的用风量。将西翼主运大巷改为进风巷，需在西翼主运大巷与西翼回风大巷之间联巷构筑通风设施(风门、挡风墙)，使西翼主运大巷和西翼回风大巷形成独立的进回风系统。通风系统改造后，西翼辅运大巷和西翼主运大巷为进风巷道，西翼回风大巷为回风巷，从而形成6-2号煤层“两进一回”的通风系统，优化了6-2号煤层的通风系统，提高了矿井防灾抗灾的能力。改造后纳二矿斜井通风系统如图5所示。

图5 改造后斜井通风系统示意Fig.5 Ventilation system of the inclined shaft after transformation

在4-1号煤层辅运大巷6联巷、4-2号煤层辅运大巷5联巷，构筑调节风窗，并在联络巷与回风大巷交叉处构筑风桥。将辅运大巷进风引入主运大巷，实现主运大巷进风。将4-1号煤层、4-2号煤层主运大巷与回风大巷之间的联络巷构建通风设施，使主运大巷和回风大巷形成独立的进回风系统。通风系统改造后，4-1号煤层、4-2号煤层的主运大巷和辅运大巷为进风巷，4-1号煤层、4-2号煤层的回风大巷均为回风巷，从而形成4-1号煤层、4-2号煤层“两进一回”的通风系统，优化了4-1号煤层、4-2号煤层的通风系统，提高了矿井防灾抗灾的能力。改造后纳二矿4-1号煤层、4-2号煤层通风系统如图6、7所示。

图6 改造后4-1号煤层通风系统示意Fig.6 Ventilation system of coal seam 4-1 after transformation

图7 改造后纳二矿4-2号煤层通风系统示意Fig.7 Ventilation system of coal seam 4-2 after transformation

由于6-2号煤层107辅运顺槽进风以及6-2号煤层110辅运顺槽进风最终同时经6-2号煤层111主运顺槽进入西翼回风大巷，使6-2号煤层111主运顺槽回风量大而导致西翼主运大巷风流不稳定。通过将6-2号煤层西翼边界探水巷风流进行反转，(从6-2号煤层110辅运顺槽进风经6-2号煤层111主运顺槽、西翼边界探水巷、6-2号煤层107辅运顺槽通过6-2号煤层106主运风桥进入西翼回风大巷)从而节约了矿井的有效风量，同时也解决了西翼主运大巷风流不稳定的问题。通过拆除6-2号煤层西翼辅运大巷无压风门，解决了辅运大巷存在通风设施所造成车辆通行不便的问题。改造后纳二矿6-2号煤层通风系统如图8所示。

图8 改造后纳二矿6-2号煤层通风系统示意Fig.8 Ventilation system of coal seam 6-2 after transformation

2.3 优化改造后矿井通风路线简述

主斜井路线：地面→主斜井→6-2号煤层西翼主运大巷→6-2号煤层西翼回风大巷→矿井总回风→风井→地面。

4-1号煤层路线：地面→副1、副2斜井→4号煤层辅运斜巷→4-1号煤层辅运大巷→4-1号煤层102辅运→4-1号煤层102采面→4-1号煤层102主运(4-1号煤层103辅运→4-1号煤层103备采工作面→4-1号煤层103主运、4-1号煤层主运大巷)→4-1号煤层回风大巷→4号煤层回风下山→6-2号煤层西翼回风巷→矿井总回风→风井→地面。

4-2号煤层路线：地面→副1、副2斜井→4号煤层辅运斜巷→4-2号煤层辅运大巷→4-2号煤层102辅运→4-2号煤层101辅运→4-2号煤层101采面→4-2号煤层101主运(4-2号煤层102辅运→4-2号煤层102备采面→4-2号煤层102主运、4-2号煤层主运大巷)→4-2号煤层回风大巷→4-2号煤层回风下山→6-2号煤层西翼回风大巷→矿井总回风→风井→地面。

6-2号煤层西翼路线：地面→副1斜井→6-2号煤层西翼辅运大巷(6-2号煤层辅回撤通道)→6-2号煤层110辅运顺槽→6-2号煤层111主运→6-2号煤层西翼探水巷→6-2号煤层107辅运(6-2号煤层111主运)→6-2号煤层西翼回风大巷→矿井总回风→风井→地面。

3 结论

(1)通过对主斜井通风系统改造，实现了对主斜井进风风量的有效控制，使主斜井的进风量控制在600 m3/min左右，为矿井节约了300 m3/min的风量。将西翼主运大巷由原来的回风巷改为进风巷道，不仅合理利用了主斜井的有效风量，进一步优化了通风系统；同时也杜绝了因风压大所造成的主斜井撒煤、煤尘堆积的现象。

(2)通过将4-1号煤层、4-2号煤层主运大巷原回风巷道改为进风巷道，优化了4-1号煤层、4-2号煤层的通风系统，使4-1号煤层、4-2号煤层的通风系统更加合理的同时增强了矿井防灾、抗灾能力。

(3)通过对6-2号煤层边界探水巷进行风流反转，节约矿井有效风量520 m3/min。拆除了西翼辅运大巷一组无压风门，避免了对车辆通行所造成的不便。

(4)将主斜井节约的300 m3/min和6-2号煤层边界探水巷节约的520 m3/min风量，充分地利用在了4-1号煤层、4-2号煤层主运大巷的通风系统中，提高了通风系统的经济性。