仙亭煤礦二水平通風系統方案設計優化

林朝傳

一、 礦井概況

永安煤業公司仙亭煤礦位于閩中戴云山脈大田縣境內，主要開采上京井田及龍頭坑井田、永豐井田、后洋井田+660m以下煤層。

礦井初步規劃為四個生產水平，即+500m、+300m、+100m、-100m水平。第一水平（+500m）設計生產能力為30萬噸/年，近幾年原煤產量穩定在25萬噸/年，生產系統比較完善；第二水平設計生產能力為30萬噸/年，設計201采區、202采區、205采區三個生產采區，各采區已在+660m水平連通。二水平于2000年10月開始延深，目前201采區已投入生產，已形成較完整的二水平生產系統。

該礦井屬于低瓦斯礦井，煤塵無爆炸性，煤層自燃傾向性為三類（不易自燃）。

二、礦井通風現狀及通風系統實施方案的選擇

采用分區機械抽出式通風，副斜井為主進風井，主斜井為輔助進風井。進風風流經采區+500m運輸大巷、下部車場、軌道上山進入各采區區段石門，而后流經各工作面和用風地點；乏風流經區段回風石門、人行上山、采區回風巷、采區主要通風機排至地面。現有各采區主要通風機能力均能滿足安全生產的基本要求，但礦井通風系統存在不少問題，主要有以下幾方面：

1、由于與毗鄰礦井為上下關系，礦井未設計+650m總回風水平，只利用+660m大巷做為礦井的回風巷，而毗鄰礦井+660m水平仍在生產，礦際間+660m主要巷道已聯通。

2、由于歷史原因影響，上京井田上部形成多平峒開采；井田內各煤層頂板堅硬，不易大面積冒落（僅局部垮落），造成自然通風的通道多，風流穩定性差。

3、九十年代前后，靠近地表部分煤炭資源劃歸地方開采，由于小煤無序開采，加劇了自然漏風通道，風流方向及風量難以控制。

4、各采區地面通風機房位置地勢高，進、回風井口高差達150m，受溫差及上述因素影響自然風壓波動較大。

根據礦井通風現狀、《仙亭煤礦+300m水平延深初步設計》及一水平多次通風系統改造經驗，礦井于2003年開始著手設計二水平通風系統實施方案，經過有關專家進行方案會審、論證，確定采用中央并列式全負壓機械抽出式通風。礦井總進風風井為副斜井，主斜井為輔助進風井，總回風水平為+660m，而后用回風斜巷與地面主要通風機相連通，作為礦井總回風井。

三、 設計方案優化原則與依據

二水平通風系統設計方案優化原則是：本著“經濟合理、技術先進、安全可靠”的原則，在保證在安全的前提下，資金投入少、通風系統簡單。依據：《煤炭工業設計規范》、《煤礦安全規程》、有關專家會審意見、論證報告等。

四、 二水平通風系統設計方案優化

1、合理確定總回風巷位置。根據礦井實際，礦井總回風井布置有如下三個方案：

方案A：從主平峒往里450m處往正南方向新掘長250m的專用回風道作為礦井總回風井，其井口標高為+669m。

方案B: 從主平峒往里275m處往正南方向新掘長230m的專用回風道與礦基建倉庫相通，作為礦井總回風井，其井口標高為+675m。

方案C: 從主平峒六采區口往里30m處往北方向新掘長20m的平巷和一條長70m與主平峒平行的斜巷與地表相通，作為礦井總回風井，其井口標高為+700m。

經過安全管理和技術上、經濟上比較，綜合考慮通風系統完善性、主要通風機運行日常維護和管理、總回風井的維護等各方面因素，礦井總回風井位置選擇方案Ⅱ。該方案安全管理極為方便，不受小煤入侵影響，系統可靠；機房建設、風機安裝較為簡單，日常檢修、維護方便，且總回風巷長度較短，通風阻力小，通風費用、初期投資較其他方案低。

2、 優化巷道布置，解決好過渡時期通風系統安全管理。根據礦井生產實際，考慮到過渡時期上、下水平同時生產時的通風需要，為避免上下水平通風系統的相互干擾，在+460區段布置專用集中回風石門（從205采區+460北石門掘一石門與201采區+460北石門相連通），兩個采區的回風并入到一采區總回風巷，而后污風進入礦井總回風巷。上部一、五采區在回收復采時可充分利用原有的通風系統， 201、205采區生產時利用二水平通風系統，上、下水平通風系統通過設置必要的通風構筑物隔開，避免了上、下水平通風系統的相互干擾。

3、 優化通風線路。在布置二水平通風系統時，將采區回風巷下降至各采區+420區段，對+460區段的部分通風眼及時進行封閉，減少通風設施的設置，縮短了礦井通風線路，避免了角聯通風，降低了礦井通風阻力，使礦井通風系統更加簡單。經優化后的通風系統，減少各類通風設施設置6道，縮短通風線路650m，阻力降低320Pa，使礦井通風更加容易。

4、主要通風機選擇。根據仙亭煤礦長遠規劃，二水平通風系統必須綜合考慮三水平延深通風需要，要有一定的富裕量。經過礦井風量和阻力等計算，選擇G4-73-11№22D、BD№20、2K60№18（均能滿足要求）三種主要通風機進行比較。

BD№20、2K60№18兩種型號的軸流式通風機具有調節方便、可反轉反風的優點，但由于軸流式風機存在不穩定工作區，不適于礦井風阻較大，且風阻值不太穩定的礦井。而且軸流式風機的效率比離心式風機低，工作噪音也比離心式通風機大。

經綜合考慮，設計選擇主要通風機為G4-73-11№22D離心式通風機，轉速n=580rpm，該風機具備較大的備用能力，可滿足三水平延深通風能力。由于礦井三水平延深時，礦井三水平總回風巷設在+500m水平，進風路線雖加長，而回風路線相對減短，三水平與二水平對比風阻相差不大，根據實際生產情況，三水平的風量與二水平差不多。因此，G4-73-11№22D離心式通風機的能力能夠符合要求。

5、 合理解決好后期接續采區的通風。礦井后期接續采區為203、206、208采區，根據礦井實際，203采區為+300m進風至區段石門、用風地點、回風巷、龍頭坑+500m回風大巷并入202采區回風系統。206采區、208采區為+300m進風至區段石門、用風地點、回風巷、五采區+500m回風大巷、五采區回風上山、+660m后洋石門、+660m主平峒、礦井總回風巷。207采區為+300m進風至區段石門、用風地點、回風巷、永豐+500m回風大巷、一采區回風上山并入201采區回風系統。

五、二水平通風系統方案評價

二水平通風系統，克服了原有分區式通風時通風設施設備多，日常管理復雜，回風巷漏風較大、礦井有效風量率底的問題，便于通風集中管理。同時將礦井總回風巷由原來的+775m回風斜巷變為現在的+660m主平峒，日常管理、維護更加方便，風量調節更容易。

從礦井長遠規劃，綜合考慮長期通風效果和+100m水平延深初期通風需要，在+300m水平生產到+380m區段以下、礦井主要運輸系統轉換到+300m水平的同時，可適時將礦井總回風水平降低至+500m水平，以縮短通風線路，降低礦井通風阻力，提高礦井有效風量率。

六、通風系統實施安全管理措施

1、由于二水平各采區投入生產時間不平衡，必須制定過渡時期通風系統管理措施，確保礦井通風安全；同時做好二水平隔離煤柱的保護工作，封密直接貫通上水平采空區的巷道。

2、主要通風機投入運行前，必須按照《煤礦安全規程》的規定，對安裝調試好的主要通風機進行性能測定，以便使主要通風機經濟合理地運行；同時對二水平進行全面的通風阻力測定，調整和優化礦井生產布局，降低通風能耗。

3、方案實施后，必須按《煤礦安全規程》要求進行通風系統運行校驗和反風演習，以檢驗系統運行的安全性和可靠性，確保系統安全運行和符合抗災要求；二水平正常生產后，應合理調整產量布局，控制201采區、205采區、202采區的產量，做到各采區通風能力與產量的合理搭配。