堿場煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造實(shí)踐

摘要：堿場煤礦當(dāng)前東區(qū)煤層即將回采結(jié)束，將轉(zhuǎn)移到礦井南翼開采，如何利用現(xiàn)有礦井巷道，保證東采區(qū)和南采區(qū)同時(shí)生產(chǎn)，直到過渡到南采區(qū)獨(dú)立生產(chǎn)，是一個(gè)難題。堿場煤礦與遼寧工程技術(shù)大學(xué)合作，對(duì)堿場煤礦礦井通風(fēng)阻力進(jìn)行了測(cè)定，從簡化通風(fēng)系統(tǒng)、提高有效風(fēng)量和降低阻力入手，研究了三種通風(fēng)系統(tǒng)改造方案，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)解算，根據(jù)結(jié)果完成了方案優(yōu)選，通風(fēng)系統(tǒng)改造后可以滿足安全生產(chǎn)需要。

關(guān)鍵詞：礦井 通風(fēng)系統(tǒng) 優(yōu)化改造 風(fēng)量 風(fēng)壓

合理的礦井通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)起著重要作用[1—2]。隨著堿場煤礦東采區(qū)回采即將結(jié)束，礦井將形成東翼和南翼同時(shí)生產(chǎn)的局面。此時(shí)僅用東風(fēng)井同時(shí)承擔(dān)東翼和南翼的通風(fēng)，風(fēng)機(jī)將在大角度下運(yùn)行，東風(fēng)井風(fēng)機(jī)能力是否滿足兩翼通風(fēng)需求亟需進(jìn)行論證分析。因此，根據(jù)堿場煤礦礦井生產(chǎn)接續(xù)計(jì)劃，為確保南采區(qū)投入生產(chǎn)后達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，必須對(duì)現(xiàn)有礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，使東、南兩翼的通風(fēng)系統(tǒng)平衡，以確保通風(fēng)系統(tǒng)的合理穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)可靠。

1 礦井概況

堿場煤礦位于穆棱縣八面通鎮(zhèn)，現(xiàn)隸屬沈陽焦煤雞西盛隆礦業(yè)有限責(zé)任公司。設(shè)計(jì)年產(chǎn)量150萬t/a，核定生產(chǎn)能力100萬t/a，為高瓦斯礦井，絕對(duì)瓦斯涌出量為40.84m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為36.48m3/t。現(xiàn)有東翼采區(qū)和南翼采區(qū)兩個(gè)采區(qū)。礦井通風(fēng)系統(tǒng)為中央并列抽出式，一段“三入一回”即主井、副井、一區(qū)入風(fēng)井入風(fēng)，回風(fēng)井回風(fēng)；二段“兩入一回”即皮帶井、軌道井入風(fēng)，回風(fēng)井回風(fēng)。東采區(qū)為“兩入一回”即集運(yùn)巷、軌道巷入風(fēng)，專用回風(fēng)道回風(fēng)。

目前在東翼采區(qū)安裝主要通風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)礦井通風(fēng)任務(wù)，風(fēng)機(jī)型號(hào)BD—Ⅱ—NO26，葉片安裝角度為—5°，風(fēng)壓4470Pa，風(fēng)量5880m3/min。東采區(qū)為殘采區(qū)，2012年年末將結(jié)束，南采區(qū)明年開始為主采區(qū)。

2 問題的提出

東采區(qū)現(xiàn)有一個(gè)綜采工作面兩個(gè)開拓掘進(jìn)工作面，三個(gè)綜掘工作面和五個(gè)獨(dú)立通風(fēng)硐室，東采區(qū)總進(jìn)風(fēng)量為4880m3/min，南采區(qū)風(fēng)量僅為1000m3/min，由于南采區(qū)風(fēng)量限制，南采區(qū)首采面無法保證生產(chǎn)，同時(shí)南采區(qū)服務(wù)的開拓巷道也無法全部進(jìn)行。當(dāng)前東采區(qū)主扇葉片角度已調(diào)至—5°，礦井通風(fēng)阻力達(dá)到4470Pa，再調(diào)高葉片安裝角度，風(fēng)機(jī)將出現(xiàn)喘振，因此無法通過提高主扇葉片安裝角度來實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的增加。現(xiàn)礦井核定年產(chǎn)量為100萬t/a，若要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)年產(chǎn)量150萬t/a，需要供風(fēng)量為8346 m3/min，當(dāng)前礦井風(fēng)量不能滿足要求，因此南采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)改造勢(shì)在必行。

3 改造方案分析

南風(fēng)井即將貫通，貫通后，礦井有5條井筒：皮帶斜井、副斜井、老斜井、現(xiàn)有風(fēng)井和南風(fēng)井。東采區(qū)和南采區(qū)同時(shí)生產(chǎn)，東采區(qū)一采兩掘，南翼采區(qū)一采五掘。礦井總?cè)腼L(fēng)量7200m3/min，東采區(qū)1采2掘，有效風(fēng)量2100 m3/min，東采區(qū)供風(fēng)2520m3/min，南翼采區(qū)1采5掘，有效風(fēng)量3450m3/min，南翼采區(qū)供風(fēng)4140m3/min。

南翼采區(qū)投產(chǎn)，根據(jù)南風(fēng)井風(fēng)機(jī)和現(xiàn)有東區(qū)風(fēng)井風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式，礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案有三種：①南風(fēng)井入風(fēng)，現(xiàn)有東區(qū)風(fēng)機(jī)運(yùn)行；②南風(fēng)井風(fēng)機(jī)和現(xiàn)有東區(qū)風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行；③南風(fēng)井主扇運(yùn)行，現(xiàn)有東區(qū)風(fēng)井入風(fēng)。

3.1 南風(fēng)井入風(fēng)，現(xiàn)有東區(qū)風(fēng)機(jī)運(yùn)行

南風(fēng)井入風(fēng)，現(xiàn)有東區(qū)主扇BD—II—NO26運(yùn)轉(zhuǎn)，通過計(jì)算機(jī)解算發(fā)現(xiàn)[3—4]：東采區(qū)的通風(fēng)狀況比南風(fēng)井未貫通時(shí)大為改善，但是，南區(qū)風(fēng)量不足。因此該方案不可行。

3.2 南風(fēng)井風(fēng)機(jī)和現(xiàn)有東區(qū)風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行

現(xiàn)有東區(qū)主扇BD—II—NO26和南風(fēng)井主扇FBCDZ—8—No.28（HP型）對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)的通風(fēng)狀況比現(xiàn)在南風(fēng)井未貫通時(shí)大為改善。但是，南風(fēng)井和現(xiàn)有風(fēng)井的風(fēng)機(jī)都在小風(fēng)量、高負(fù)壓的不穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行。分析原因?yàn)槔现骶⑿轮骶⒗闲本齻€(gè)進(jìn)風(fēng)井阻力太大，達(dá)到2150Pa。因此該方案也不可行。

3.3 南風(fēng)井主扇運(yùn)行，現(xiàn)有東區(qū)風(fēng)井入風(fēng)

南風(fēng)井主扇FBCDZ—8—No.28（HP型）對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，東區(qū)主扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)，東采區(qū)兩條入風(fēng)井與南采區(qū)皮帶巷和軌道巷連接為采區(qū)入風(fēng)；東采區(qū)回風(fēng)井與南采區(qū)回風(fēng)大巷連接進(jìn)入南采區(qū)回風(fēng)立井為采區(qū)回風(fēng)。

改造后，解算結(jié)果顯示：南翼風(fēng)井風(fēng)機(jī)風(fēng)量139.1m3/s，壓力4215.3Pa，礦井等級(jí)孔為2.55m2。現(xiàn)有風(fēng)井總進(jìn)風(fēng)量79.77m3/s，東采區(qū)風(fēng)量55.39m3/s（3320m3/min），東采區(qū)工作面風(fēng)量28.8m3/s，可保證1采2掘。南采區(qū)風(fēng)量78.4m3/s（4700m3/min），南采區(qū)工作面風(fēng)量38.3m3/s，南翼采區(qū)可保證1采5掘生產(chǎn)。礦井風(fēng)量滿足要求，但是，南風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)負(fù)壓稍高，此方案可行。

3.4 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案的制定與實(shí)施

根據(jù)以上三種方案計(jì)算結(jié)果，通過通風(fēng)參數(shù)比較，選取第三種方案。該方案實(shí)施需在南采區(qū)邊界地面開掘一個(gè)通風(fēng)立井，長度550m，直徑6m。安設(shè)高效節(jié)能FBCDZ—8—No.28（HP型）型對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為740r/min，風(fēng)機(jī)葉片安裝角度為—5°。對(duì)東采區(qū)初期依據(jù)風(fēng)量需要進(jìn)行增阻調(diào)解，后期將東采區(qū)巷道全部封閉。南采區(qū)需進(jìn)一步擴(kuò)大回風(fēng)巷斷面，降低通風(fēng)阻力，以保證南采區(qū)風(fēng)量需求。

4 效果分析

4.1 改造后的通風(fēng)機(jī)性能

改造后對(duì)南風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)的性能進(jìn)行了測(cè)定，其結(jié)果如下：風(fēng)機(jī)型號(hào)為FBCDZ—8—No.28（HP型），最大工作風(fēng)量為8346m3/min，最大工作負(fù)壓為4215.3Pa，配套電機(jī)功率為2×500KW。

4.2 改造前后效果分析

改造前后比較如表1所示。通風(fēng)系統(tǒng)改造前，全礦井1個(gè)回采工作面和5個(gè)掘進(jìn)工作面同時(shí)生產(chǎn)，年產(chǎn)量為100萬噸，改造后可實(shí)現(xiàn)2個(gè)回采工作面和7個(gè)掘進(jìn)工作面同時(shí)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)量150萬噸，年創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益10000萬元。風(fēng)量充足，能確保安全生產(chǎn)并可獲得巨大社會(huì)效益，服務(wù)年限可達(dá)10年以上。

5 結(jié)論

通過礦井通風(fēng)阻力測(cè)定，經(jīng)過三種不同改造方式的通風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算分析，得出了最佳通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案為南風(fēng)井主扇運(yùn)行、現(xiàn)有東區(qū)風(fēng)井入風(fēng)，并為該方的實(shí)施確定了具體措施。改造后風(fēng)量增加2466m3/min，將能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)量的150萬t/a，同時(shí)確保礦井的安全生產(chǎn)，將能取得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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作者簡介：趙英俊（1955—），男，黑龍江雞西人，沈陽焦煤雞西盛隆礦業(yè)有限責(zé)任公司通風(fēng)工程師，主要從事礦井通風(fēng)與安全工作。