煤矿通风系统优化方案对比

孟铁中

（西山煤电有限责任公司官地煤矿，山西 太原 030022）

引言

通风系统是煤矿生产的关键分系统，能有效将工作面粉尘浓度、有害气体浓度降低，为现场作业人员营造一个安全、舒适的工作环境。在实际生产中，随着工作面的推进和生产进度的提升，最初设计的通风系统往往不能够满足实际生产的需求，主要表现为通风阻力过大、漏风现象严重、通风设备效率低、功耗大等问题，从而制约了实际生产的效率，降低了生产的安全性。因此，根据生产进度安排对通风系统进行优化，以保证生产效率和安全性[1]。本文将结合实际生产提出多个优化方案并对方案进行对比得出最佳方案。

1 通风现状分析

目前，某矿主要采用边界式通风方式，所配套的通风机的具体型号为FBCZ-4-No12.5/45kW，通风机采用抽出式的工作方式。该矿井进风井包括有主斜井、主运输平硐和副斜井；回风井位于该矿井的东翼。当前通风系统的空气流动情况，如图1 所示。

图1 矿井通风系统气流情况示意图

如图1 所示，新鲜气流通过进风井进入矿井后通过主运输大巷到达盲斜井的上部分；而后上部分的气流经过主盲斜井、副盲斜井和行人盲斜井下向下方流动，最终达到矿井的掘进工作面和采煤工作面；污风通过位于矿井东翼的回风井被排出至地面。

为真实掌握矿井当前的通风情况，为后续通风系统优化做支撑[2]。结合实际生产对通风系统进行测定，包括对巷道断面面积、风速、粉尘浓度、通风机风压、通风机电机功率等，涉及到的测定仪器包括有ZRQF-D 系列智能风速计、DEM6 型轻便杯式风速仪、MS2203 三相银形数字功率表等。

根据矿井实际情况共布置有29 个测试点。该矿井所配套通风机的工况参数，如表1 所示。

表1 通风机工况参数

此外，经测定可知，在开采工作面1、3、4 进风巷和掘进1 工作面的粉尘浓度不合格。

综合风量、风质以及风量供需比等综合指标对该矿井的通风系统的综合能力进行评估，实际测量值与标准合格值的对比，如表2 所示。

表2 矿井综合能力评估对比

综合上述对矿井通风系统的测定并结合实践生产所存在的问题可将该矿井的通风系统当前面临的问题总结如下：整个矿井通风网络布置不合理；矿井内部的漏风现象严重，导致整个矿井的风量率较低；整个矿井的通风管理难度较大，工作面现场的风质偏差；整个矿井的风速较低，无法有效将工作面粉尘和有害气体排出；矿井所配套通风机的效率偏低，功耗偏大[3]。

2 通风系统的优化方案

2.1 通风系统优化总则

针对通风系统当前存在的问题，对通风系统进行优化旨在达到改善作业环境，节省通风费用等目的。结合该矿井的通风网络实际情况，其对应的进风井、回风井属于相对固定的情况[4]。因此，本次通风系统优化的主体主要为该矿井的西翼风巷和东翼风巷等。

为保证最后通风系统的优化效果，在优化过程中需遵循如下原则：

1）优化后的通风系统与现阶段矿井的采煤方法、掘进工艺等相匹配，且可在长时间内保证矿井的安全、稳定运行；

2）所选用的优化方案兼顾经济性和高效性；

3）在保证最终优化效果的同时，应尽可能的利用矿井当前的设备、井巷等生产系统，减少改造工作量，保证矿山资源可以最大化利用；

4）通风系统的优化改造必须符合煤矿的发展规划。

2.2 通风系统优化方案对比

本节针对该矿井的西翼风巷和东翼风巷进行优化，具体优化如下：

2.2.1 西翼风巷的优化

为保证在矿井内部能够形成一个相对稳定可靠的回风通路，针对西风斜巷作出如下优化方案。

优化方案一：将现存的回风联络斜巷布置在薄化带内，避免煤柱损失；将回风斜巷划分为两截，上平巷改造为回风巷，下平巷改造为进风巷。

优化方案二：在西翼风巷下部位置布置回风斜巷，并将所布置的回风斜巷与西翼平巷实现连接，污风通过回风斜巷进入东翼回风斜巷中；在西翼风巷内部的平巷与人盲斜井交接的位置增加风桥；针对西翼风巷的薄化带不设置回风斜巷；将开采完毕的区域封闭。

西翼风巷两种优化方案改造量对比，如表3 所示。

表3 西翼风巷改造量对比

对比表3 中的数据可知，方案一比方案二的改造工程量大，即成本较低；方案一比方案二的回风路线长，说明改造后方案一的通风阻力更大。因此，针对西翼回风巷选用方案二进行优化。

2.2.2 东翼风巷的优化

优化方案一：将+315 以下东翼风巷的通风线路沿着薄化界线布置；将+315 到+360 区域内东翼风巷的通风线路沿着矿井东侧的边界进行布置；将+360以上东翼风巷的通风线路连接到总回风巷。

优化方案二：将+315 以下东翼风巷的通风线路沿着薄化界线布置；将+315 到+360 区域利用东翼风巷现阶段的回风联络巷作为回风巷；将+360 以上回风斜巷东侧的煤炭采用前进式进行推进，并不再东翼风巷的东侧设置回风斜巷[5]。

东翼风巷两种优化方案改造量对比，如表4 所示。

表4 东翼风巷改造量对比

对比表4 中的数据可知，方案一比方案二的改造工程量大，即成本较低；方案一比方案二的回风路线长，说明改造后方案一的通风阻力更大。因此，针对东翼回风巷选用方案二进行优化。

3 结语

通风系统作为煤矿生产的关键分系统，其对于保证工作面粉尘浓度和有害气体浓度在合理范围之内意义重大。本文针对随着煤矿生产初期所设计通风系统无法满足实际生产需求的问题，对矿井通风系统进行优化改造。

1）通过对现阶段通风系统测定，该矿井通风系统所面临的问题主要表现为风量不足、风质不合格以及通风设备耗能较大等问题。

2）鉴于进风井和回风井属于固定条件，仅对西翼风巷和东翼风巷进行优化改造，并通过综合对比优化方案的改造量和改造后通风阻力最终确定出最佳优化方案。