特大型礦井通風系統合理性研究

摘要：隨著特大型礦井煤礦規模化、機械化、集約化程度的大大提高，產生的粉塵、瓦斯等有害物質較多，對礦井災害的控制力求通風系統簡單、可靠，風量滿足要求，通過對謝橋煤礦通風系統合理性的成功研究，對全國其他特大型礦井具有一定的借鑒作用。

關鍵詞：特大型 礦井通風系統 合理性

1 礦井概況

謝橋煤礦是一座設計生產能力400萬噸/年，服務年限為46a的特大型現代化礦井，該礦于1983年12月26日開工興建，1997年5月14日正式投產。經近幾年的改擴建，礦井生產能力大幅提升，井田范圍東以F22斷層與張北礦井為界，南以謝橋向斜軸或17-1煤層-1000m底板等高線的地面投影線為界，西至F5斷層為劉莊礦為鄰，北以1煤層露頭線為界。井田東西走向9.5Km，傾斜寬4.3Km，面積約41平方千米。

2 礦井通風系統確定方案

該礦采用立井單水平上下的分區開拓（如圖1）。全礦井共劃分為12個采區，上山部分6個，上山部分6個，每個采區上山部分和下山部分各分為3個區段回采。上山部分年限為25a，下山部分服務年限為21a，在生產初期只有2個采區投入生產。

2.1 礦井通風方式

根據前述礦井的地質概況，開拓方式及開采方法，提出本礦井通風系統方案為：中央邊界式、兩翼對角式和分區對角式。表1為三者的優缺點及適用條件。

經過上表的技術比較，考慮到本礦井為兩個采區，故兩翼對角式和分區對角式差別不大的原因，因此將分區對角式排除在外。

在剩下的方案一：中央邊界式；方案二：兩翼對角式中做經濟比較。如表2所示。

從表2中可以看出中央邊界式風流在井下的流動線路為折返式，風流線路長，阻力較大不適合現在的高產高效礦井。根據表2－2的經濟比較，方案二投資成本較低，再加上本礦井煤塵有爆炸性等因素，為了使每個采區互不影響，所以綜上述考慮采用兩翼對角式更為合理。

2.2 采區通風方式

2.2.1 確定采區的通風方式并作技術比較

采區應該有足夠的供風量，并按需分配到各個采、掘工作面。為此采區通風系統就滿足以下要求：

①一個采區，都必須布置回風巷，實行分區通風。

②采煤工作面和掘進工作面都應采用獨立通風。

③采煤工作面和掘進工作面的進風和回風，都不得經過采空區和冒落區。

本礦井各采區都設置兩條上山即運輸機上山及軌道上山。為此采區通風方式有兩種方案。

方案一、軌道上山進風，運輸機上山回風

方案二、運輸機上山進風，軌道上山回風

軌道上山進風，新鮮風流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱影響，軌道上山的絞車房易于通風；變電所設在兩上山之間，其回風口設置調節風窗，利用兩上山間的風壓差通風。

輸送機上山進風，由于風流方向與運煤方向相反，容易引起煤塵飛揚，煤炭在運輸過程中所釋放的瓦斯，可使進風流的瓦斯和煤塵濃度增大，影響工作面的安全衛生條件；輸送機上山設備所散發的熱量，使進風流溫度升高。此外，須在軌道上山的下部車場內安設風門。為此，根據本礦井采區條件，綜合考慮采用軌道上山進風，運輸機上山回風比較合理，通風管理相對較容易。

2.2.2 采煤工作面通風方式

確定采煤工作面的通風方式并作技術比較

工作面的回采順序有前進式和后退式，前進式與后退式相比，回采時不用提前掘出回采巷道，可以邊采邊掘，但是回采巷道的上、下順槽的維護費用多。并且新鮮風流首先通過采空區，漏風嚴重，且風流會帶著采空區涌出的瓦斯進入工作面，容易使瓦斯超限。煤層本身具有自然發火危險，前進式通風使自然發火更加容易，增加通風管理難度，故考慮采用后退式回采順序。

由于本礦井的準備巷道是二條上山，故只能采用U型通風，再加上本礦井的煤層傾角15°~18°，屬于中等，并且本礦井相對瓦斯涌出量為11m3/t，屬于高瓦斯礦井，由于瓦斯比空氣輕，為了減少在上隅角產生瓦斯積聚，因此采用上行通風方式。

2.3 主要通風機工作方法

主要通風機的工作方式有抽出式、壓入式和壓抽混合式。詳細比較見表3。

采區通風必須滿足《煤礦安全規程》的規定。每一個生產水平和每一個采區，都必須布置回風道，實行分區通風。回采工作面和掘進工作面都應采用獨立通風。對于煤層傾角大的回采工作面應采用上行通風。采煤工作面和掘進工作面的進風和回風，都不得經過采空區和冒落區。

因考慮服務年限為46年故混合式不于考慮。

抽出式：主要通風機安設在回風井口，在抽出式主要通風機的作用下，整個礦井通風系統處在低于當地大氣壓力的負壓狀態。當主要通風機因故停止運轉時，井下風流的壓力提高，比較安全。

壓入式：主要通風機安設在入風井口，在壓入式通風機的作用下，整個礦井通風系統處在高于當地大氣的正壓狀態。在冒落裂隙通達地面時，壓入式通風礦井采區的有害氣體通過塌陷區向外停止漏出。當主要通風機運轉時，井下風流的壓力降低。采用壓入式通風時，須在礦井總進風路線上設置若干通風構筑物，使通風管理難度加大，且漏風嚴重。

所以，通過比較，選擇抽出式通風，通風管理較容易，安全可靠性好。

2.4 礦井通風系統

根據礦井的通風方式、采區通風方式和主要通風機的工作方法，確定的礦井通風系統如圖2所示。

3 結語

因該礦屬特大型礦井，產生的粉塵、瓦斯等有害物質較多，力求通風系統簡單、可靠，風量要滿足要求。該礦井通風系統自2008年11月實施以來，通風系統風流穩定可靠，通風阻力小，風量大，系統設計簡單，通風系統運行至今未出現任何問題，隨著煤礦機械化、集約化程度的大大提高，對通風系統的要求也越來越高，該礦通風系統的成功經驗對全國其他礦井具有一定的借鑒作用。

參考資料：

[1]王顯政.煤礦安全新技術.北京：煤炭工業出版社，2002.

[3]李學成.中國煤礦安全大全.北京：煤炭工業出版社，1998.

[3]王永安，李永懷.礦井通風.北京：煤炭工業出版社，2005.

[4]楊大明.煤礦通風與安全技術.北京：煤炭工業出版社，1989.

[5]張齊堯.煤礦安全管理學.成都：成都科技大學出版社，1994.

[6]張國樞.通風安全學.徐州：中國礦業大學出版社，2000.

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