梧桐庄矿通风系统与水综合净化系统并行改造实践

摘要：生产系统优化是煤矿提高生产效率的有效途径之一。梧桐庄矿为防止矿井北翼地区投入生产后通风能力不足的问题，并同时解决中央水仓清挖淤煤外运效率低下的问题，计划实施一条进风联巷，并依托进风联巷对中央水仓净化系统清淤产生的煤饼实现连续运输。经过系统改造后，北翼地区增加风量2000m³/h，净化系统外运煤饼的能力效率提高两倍。通过系统优化可显著提高矿井系统稳定性和生产效率。

关键词：连续运输矿井通风风量计算净化系统

中图分类号：TD72

PracticeofParallelTransformationofVentilationSystemandWaterComprehensivePurificationSysteminWutongzhuangMine

CHENJia

WutongzhuangMineofJizhongEnergy（Group）Co.，Ltd.，，Handan，HebeiProvince，056011China

Abstract：Productionsystemoptimizationisoneoftheeffectivewaystoimproveproductionefficiency.InordertopreventtheproblemsofinsufficientventilationcapacityinthenorthwingofWutongzhuangCoalMinewhenitisputintoproduction，andtosolvetheproblemoflowefficiencyinremovingsiltcoalfromthecentralsump，itplanstoimplementanairinletcombinedtunnel，andrelyontheairinletcombinedtunneltorealizecontinuoustransportationofthecoalcakegeneratedbythedredgingofthecentralwaterbunkerpurificationsystem.Afterthesystemtransformation，theairvolumeinthenorthernwingareahasincreasedby2000M3/h，andtheefficiencyofthepurificationsystemfortransportingcoalcakeshasdoubled.Throughsystemoptimization，thestabilityandproductionefficiencyofminesystemcanbeimprovedremarkably.

KeyWords：Continuoustransportation;Mineventilation;Airflowcalculation;Purificationsystem

一个合理的矿井设计直接关系到矿井投产后的安全生产和经济效益，所以很多煤矿工程技术人员会持续不断地对矿井的开拓系统及提升、运输、通风、排水等生产系统进行优化改造，以达到提高降本增效的目标[1]。

1工程概况

梧桐庄矿北翼地区主要进风大巷为北翼胶带机巷和北翼胶带巷，为北翼二采区和五采区服务[2]。随着后期北翼二采区、五采区不断延伸，矿井北翼需风量逐渐增加，由于矿井初期掘进的北翼胶带机巷断面仅7m2，限制了北翼地区的通风能力，为满足北翼地区下一步的生产需求，需要对北翼地区通风系统进行改造。通过方案比较，最终确定两个增加风量的方案：方案一是对北翼胶带机巷进行扩刷，增大巷道断面；方案二是在现有的进风系统大巷基础上新掘进一条进风联巷，通过进风联巷将北翼轨道巷与北翼胶带巷大断面处联通，形成新掘进风联巷与北翼胶带机巷并联进风的形式。

由于北翼胶带机巷断面较小，需要再增加9m2以上断面方可满足需要。如果采取方案一，不但扩整工程量大，进度慢，而且扩整后除了用于配风用途外，其他用途不明显，综合价值体系不突出。经比较，最后选择方案二，即新掘进一条进风联巷。

梧桐庄矿根据矿井水文地质条件和煤种特点，在井下建有水综合净化系统（以下简称净化系统），通过多级净化处理降低矿井水浊度，每月需清理煤泥1300m³[3]。净化系统及配套巷道位于北翼胶带机巷附近，采用压滤机处理净化系统中的淤煤，产生的煤饼通过装罐车的方式外运，每天需占用大量的罐车和装运人员，加剧了水平大巷运输紧张程度。

本工程的主要内容为，通过实施进风联巷解决北翼地区后期供风不足和净化系统煤饼外运效率低下的问题。

2 通风系统计算设计过程

二采区北部正常生产时，通风按1个回采工作面和3个掘进工作面及其他独立通风硐室和巷道进行配风，设计采用分别法计算风量。

按采区同时工作的最多人数计算：

Q＝4NK=4×98×1.2=470.4m³/min

按采煤、掘进、独立供风硐室及其他巷道等用风地点计算：需要风量按各采掘工作面、硐室及其他巷道等用风地点分别进行计算，包括按规定配备的备用工作面。必须保证各用风地点稳定、可靠地供风[4]。

Qra≥（∑Qcfi＋∑Qhfi＋∑Quri＋∑Qsci＋∑Qrli）×kaq

2.1采煤工作面需要风量计算

（1）按气象条件计算。

Qcfi=60×70%×vcfi×Scfi×kchi×kcli＝60×70%×1.5×9.5×1.1×1.4=922m³/min

（2）按照瓦斯涌出量计算。

Qcfi=100×qcgi×kcgi（m³/min）＝100×1.97×1.8＝354.6m³/min

（3）按照二氧化碳涌出量计算。

Qcfi=67×qcci×kcci（m³/min）=67×0.8×1.6=86m³/min

（4）按炸药量计算。

Qcfi=10Acfim³/min

采煤工作面做缺口采用采煤机斜切进刀，不需要放炮。

Qcfi=0m³/min

（5）按工作人员数量计算。

Qcfi≥4Ncfi＝4×40＝160m³/min

其中最大值为：Qcfi=922m³/min。根据该矿生产实践经验，本设计取Qcfi=1000m³/min。

（6）按风速进行验算。

经风速验算，风量符合要求。

采区正常生产时，布置1个回采工作面。采煤工作面需要的总风量为：

ΣQcf=1000×1＝1000m³/min

2.2掘进工作面需要风量计算

正常生产期间共布置3个掘进工作面，其中2个煤巷综掘工作面，1个岩巷普掘工作面。

（1）按照瓦斯涌出量计算。

Qhfi=100×qhgi×khgi=100×0.11×1.8＝19.8m³/min

（2）按照二氧化碳涌出量计算。

Qhfi=67×qhci×khci=67×0.3×1.8=36m³/min

（3）按炸药量计算。

Qhfi=10Ahfi＝10×10＝100m³/min

考虑到梧桐庄矿井下地温异常，掘进工作面温度较高，根据该矿生产实践经验，本设计取Qafi＝400m³/min。

（4）按局部通风机实际吸风量计算。

岩巷普掘工作面：

Qhfi=∑Qafi+60×0.25Shdi=400×1+60×0.25×12=580m³/min，取600m³/min。

煤巷综掘工作面：

Qhfi=∑Qafi+60×0.25Shdi=400×1+60×0.25×14=610m³/min，取650m³/min。

（5）按工作人员数量验算

∑Qafi≥4Nhfi（m³/min）=4×10=40m³/min

（6）按风速进行验算

经风速验算，风量符合要求。

采区共布置2个煤巷综掘工作面和1个岩巷普掘工作面，每个煤巷综掘工作面按650m³/min计算，每个岩巷普掘工作面按600m³/min计算，掘进工作面需要的总风量为：

ΣQhf=650×2+600×1＝1900m³/min

2.3各独立通风硐室需要风量计算

考虑到梧桐庄矿井下地温异常，矿井热害比较严重，机电硐室需要风量根据该矿生产实践经验取值，二采区北部变电所需要风量为：240m³/min；

硐室需要的总风量为：

ΣQur=240m³/min

2.4其他用风巷道的需要风量计算

经计算－470北翼轨道巷联络巷需要风量：108m³/min；

其他联络巷一处需要风量：100m³/min。

其他用风巷道的需要风量共计：

∑Qrl=108+100=208m³/min

综上，采区需风总量为

Qra≥（∑Qcfi＋∑Qhfi＋∑Quri＋∑Qsci＋∑Qrli）×kaq

＝（1000+1900+240+0＋208）×1.2＝4017.6m³/min

最终经计算确定采区需风量4017.6m³/min，取4200m³/min。因北翼胶带机巷断面面积仅7m2，风速将达到10m/s，超过安全规程规定的风速。新掘进进风联巷后，风速可降低至合理范围。为此，设计一条北翼进风联巷：巷道从北翼胶带机巷开口，与北翼轨道巷过立交后与净化系统后通路内贯通。巷道设计净断面9.4m2，总工程量67.3m。

3净化系统实现连续运输优化过程

梧桐庄矿净化系统担负着矿井水沉淀澄清处理任务[5]，矿井所有矿井涌水和生产用水汇集至净化系统，经处理后进入水仓、过滤沉淀产生的淤煤外运至煤仓内。

该系统有两套可以单独运行的澄清子系统，每个子系统均由沉沙池、混合池、反应池、斜管沉淀池、污泥调节池和浓缩池等组成。

净化系统中设计安装了两套箱式压滤机，可以将压滤浓缩池内的排放浆液制成煤饼，每小时可生产5t的煤饼。

以前的净化系统煤饼外运完全依赖使用电机车牵引料罐外运，其煤饼外运能力与压滤机处理能力严重不匹配，不仅使净化系统的正常运转受到极大的制约，而且煤饼外运过程中涉及电机车运输和人工推罐作业，存在安全隐患。

对此，梧桐庄矿对净化系统煤饼外运系统进行改造，净化系统依托北翼进风联巷，安装北翼进风联巷皮带与北翼主送一部皮带搭接；再在净化系统压滤机下安装一部悬空的电滚筒皮带与北翼进风联巷皮带搭接，压滤机压成的煤饼可以直接放到悬空皮带上，通过北翼进风联巷皮带直接运输至北翼一部皮带，最后至主井底煤仓，节省人工推罐等环节，有效降低了职工劳动强度。

该系统改造优化后不仅解决了煤饼外运受供罐影响导致效率低下的问题，还可以集中班次对淤积的煤泥进行清理，提高了工作效率，早、夜班可减少用工各1人，体现了减人提效、符合无人则安的安全理念。

4结论

项目实施后一部分风量从北翼胶带机巷进风，另一部分从-470北翼运输大巷经过北翼进风配巷从北翼胶带巷进风，解决了通风问题，满足了通风需要。项目实施后，净化系统日常清理的淤煤直接通过皮带运输到北翼胶带机巷胶带输送机内，杜绝了传统的人工装罐运输效率低下的问题，同时减少了用罐数量，提高了井下运料罐车的周转效率。

参考文献

[1]聂兴信，赵好瑞，付小艳，等.基于大风流综合净化技术的深井可控循环通风系统研究[J].金属矿山，2021（2）：201-208.

[2]卢小哲，王玉.基于模糊综合评价的矿井通风系统优化[J].煤，2024（33）：56-58.

[3]崔恒，王威钦，李敏，等.矿井通风系统改造项目的实施及其验收[J].采矿技术，2024（24）：145-150.

[4]胡俊峰.基于综合集成评价方法的矿井通风系统安全评价分析[J].能源与节能，2024（5）：37-39.

[5]张钧琦.基于深度强化学习的矿井智能通风系统决策控制研究[D].西安：长安大学，2023.