實例淺析礦井通風系統優化改造

摘要：本文通過鐵能公司曉明礦礦井通風系統優化改造的實例經驗及不足進行淺析和總結，以供參考和借鑒。

關鍵詞：優化改造 淺析總結

0 引言

隨著礦井開拓延伸，礦井通風系統會不斷復雜化，為保證安全生產和系統合理穩定，優化和改造是必不可少的。

1 礦井概況

1.1 礦井簡介

曉明礦為高瓦斯礦井，為立井多水平階段大巷（石門）開拓方式，劃分為兩個開采水平，現開采第一水平，一水平標高－250m，主采煤層4＃、7＃層煤；二水平標高－550m，暫未進行下水平延伸。

煤層自然發火期3～6個月，4-1煤層煤塵爆炸性指數為41.20％，7煤層煤塵爆炸性指數為45.33％，具爆炸危險性。

1.2 礦井通風系統

礦井通風方法為抽出式；通風方式為混合式通風，一個入風井兩個回風井。

礦井分為N2、N3、S3、N1、S4五個采區，其中N1、S4采區由邊界風井獨立回風，N2、N3采區、S3采區為中央和邊界兩風井混合通風。

1.3 改造前N2、N3采區通風系統

N2采區、N3采區由N2軌道下山、N2皮帶下山入風，N2乘人索道回風排放至中央風井、邊界風井。

其中N2采區分為N2采區七層、四層通風系統，由N2軌道下山、N2皮帶下山入風，風量流經至N2四層區域，N2七層區域，最終通過N2乘人索道回風排放至中央風井、邊界風井。

N2四層通風系統通過N2四層皮帶中巷、N2四層專用回風道入風，N2四層軌道中巷回風，通過N2四層軌道石門排入N2乘人索道，形成兩進一回式通風。

N2七層通風系統通過N2七層皮帶中巷、N2七層軌道中巷入風，N2七層回風中巷回風，通過N2四層軌道石門排入N2乘人索道，形成兩進一回式通風。見改造前的通風系統圖以及簡化的通風網絡圖。（如圖１、２）

2 通風系統存在的問題

2.1 礦井改造前，通風方式為中央并列及中央邊界混合式通風，由于布局分布，中央系統、邊界系統未實現分區通風。

2.2 改造前，礦井通風巷道較長，通風阻力大，最大通風流程達10527米，邊界負壓為2499Pa，中央負壓2274Pa，礦井總阻力2343Pa，邊界總排風量為2554m3/min，中央總排風量為5822m3/min。通風系統復雜，礦井通風阻力路線的用風段阻力所占百分比較大，回風段的百米阻力值較大，主要原因是用風段巷道線路較長，回風段風量比較集中，中央排、邊界排巷道斷面積均比較小，存在多處局部通風阻力較大地點，從而加大了兩風井風機的負荷能力，減弱了礦井的整體抗災能力。

2.3 礦井通風網絡復雜，風量供需緊張，通風系統不穩定，N2采區存在多處角聯巷道、聯絡道。

首先，N2乘人索道與N2采區軌道下山、皮帶下山，N2四層皮帶道與N2四層軌道中巷和N2四層入風道之間，沿途均設置多處聯絡道風門，無效風量損失較多。

其次，由于N2采區四層區域為兩進一回，專用回風道處于N2四層皮帶道入風與N2四層入風道之間，而N2四層區域絕大多數采空區密閉封閉處于N2四層皮帶道和N2四層軌道中巷，由于改造前N2410采空區入回風密閉、N2409入回風密閉處于正負壓端，時常會因氣壓和通風系統發生變化，導致密閉正負壓段壓力隨之變化，給礦井的密閉管理帶來了難度。

2.4 N2乘人索道兼做N2采區總回風，N2四層軌道中巷為回風巷兼做材料運輸巷。

2.5 從職業健康的角度出發。

首先，礦井未來主采區為N2、N3采區，N2乘人索道是井下作業人員主要升入井大巷。

其次，N2四層皮帶道改造前為N2采區四層區域主要入風巷兼做皮帶運輸巷，風量較大，經常出現煤塵飛揚現象，不利于井下作業人員的職業健康。

總之，礦井隨著開采水平延伸，主采區也將以N2、N3采區為主，通風網絡逐漸增長，即使不擴大生產規模，通風系統也亟需改造，延伸伴隨的瓦斯涌出量增加和地溫地熱現象也將更加嚴重，礦井現有的配風量將不能滿足未來礦井安全生產的需要，必須對其進行通風系統改造。

3 礦井通風系統實施方案

3.1 改造優化方案

鑒于上述曉明礦通風系統改造前存在的問題，根據礦井的實際條件，我們進行了詳細的分析、論證，采取了如下的解決方案進行礦井整體通風系統改造優化。

3.1.1 將N2專用回風道由原來的入風變回風。

3.1.2 N2四層軌道中巷、原N2四層回風石門、N2乘人索道由原來的回風巷變成入風道；N2七層回風中巷的風量通過N2七層改造回風以及N2四層專用回風道回風并聯進入N2專用回風道，所有N2采區的風量通過N2改道回風道進入中央風井排出。

3.1.3 S3采區通風系統的風量由S3排、S1排經N1調風道、N1排由邊界風井排出，最終形成中央通風系統、邊界通風系統分區通風，N2、N3采區風量由中央系統回風，S3、S4、N1采區由邊界系統回風（如圖3）。

3.2 方案實施步驟

礦井通風系統調整是一個復雜、微觀的調整過程，與采空區瓦斯、自然發火、通風阻力、通風巷道等諸多因素息息相關，必須采取謹慎、嚴密的實施方案和安全措施，確保安全穩定的進行通風系統調整。

3.2.1 系統改造前設施的構筑

礦井在進行通風系統調整前做了大量的準備工作：分別施工了N2七層回風改造道、N2改造回風道、N2專用回風道（如圖所示位置），并對井下整個通風設施進行簡化、維修以及噴漿處理，新建風門18道，擋風墻8道，拆除風門26道，拆除擋風墻1道，并對N2四層皮帶中巷、N2四層專用回風道巷道重新維修，擴大巷道斷面積，降低通風阻力。

3.2.2 礦井通風系統調整過程

①第一次礦井通風系統調整，將N2專用回風道由原來的入風巷道調整為回風巷道。其中關閉風門2組4道（N2708車場風門、N2403回風新建風門）；敞開并拆除風門3組6道（N2專用回風道上平盤處風門、N2708回聯及N2四層專用回風道風門）。

②第二次礦井通風系統調整，將N2四層軌道中巷、N2七層回風石門、N2乘人索道由原來的回風巷道調整為入風巷道；使N2采區、S3采區分別由中央風井和邊界風井回風，形成獨立通風系統。其中關閉風門5組10道（N2708回聯風門、N2四層回聯反向風門、N2418風機前、N2713回風上山上平、N2412回聯）；敞開并拆除風門10組20道（N2七層專用回風道、N2候車上部、下部永久風門、Ｎ２四層軌道石門通皮帶、Ｎ２四層軌道石門通軌道下山、Ｎ２四層軌道巷一小川、N2412運聯、S1排、N2七層改造道、N2四層軌道與專用回風小川反向風門）改造后的通風系統圖以及簡化的通風網絡圖（如圖3、圖4）。

4 效果檢驗

4.1 中央、邊界系統形成獨立通風系統，N2采區形成專用回風道，礦井實現分區通風，進一步保證了礦井通風系統合理、穩定，提高了礦井整體抗災能力。

4.2 N2采區風速超速地點相比通風系統調整前明顯減少，由原來的12處減少到現在的4處風速超限地點，降低了礦井通風阻力。

4.3 此次調整，新建風門18道，擋風墻8道，拆除風門26道，拆除擋風墻1道，風門漏風地點相對減少，使N2采區風門漏風量相對減少399m3/min。

4.4 中央系統有效風量率相比提高5.49%，從而有效解決了我礦N2采區風量不足問題，優化了N2采區通風系統。

4.5 通風系統調整后，原N2四層軌道由入風道調整為回風道，促使N2410、N2409采空區入、回風密閉均處于入風側，有效的降低了礦井采空區密閉自然發火、瓦斯涌出的隱患，提高了采空區密閉穩定性。

4.6 優化巷道布置，將N2乘人索道由回風巷變為入風巷，風量由3712m3/min降至1150m3/min，風速由原來的6.31m/s降至1.95m/s；N2四層皮帶道改造后風量由1599m3/min降至762m3/min，斷面積由原來的5.3m3擴大至9.5m3，風速由原來的5.03m/s降至1.34m/s，有效降低煤塵飛揚現象和通風阻力。

4.7 消除了N2四層軌道、N2乘人索道兼做回風道的通風機電運輸隱患。

4.8 加大了通風設施的質量建設，對新建設通風施均進行噴漿處理，保證了通風設施的嚴密性，從而也將對今后礦井的通風設施管理施工提供了可行有效的手段。

礦井通風系統調整前后主要技術參數對比表

5 結束語

5.1 礦井通風系統優化改造，是一個涉及井下各個系統的復雜的、微觀的工程，所以通風系統改造必須利用通風優化理論和科技對通風系統進行充分調查和分析，提出可行方案進行論證，從技術及管理、安全角度來選擇最優方案。

5.2 礦井通風系統優化改造后，確保了礦井通風系統穩定、安全可靠，滿足了礦井通風需求，確保了采區接替，取得了良好安全效果;也可對其它類似礦井，處理礦井采區多、老巷道多、通風系統復雜、通風設施多等問題，提供了寶貴經驗，為礦井通風系統優化工作提供合理技術路線。

參考文獻：

[1]陳開巖.礦井通風系統優化理論及應用，中國礦業大學.2003.

[2]黃元平.礦井通風，中國礦業大學，1990.