百善煤礦轉型期通風系統優化研究

姬 敏，劉 民，石恒偉

（安徽省淮北市皖北煤電集團 百善煤礦，安徽 淮北235154）

1 礦井概況

百善煤礦主采煤層為6煤，平均傾角8°，厚度0.6～3.2m。礦井地質儲量為54.14Mt，可采儲量為33.21Mt，礦井于1977年7月投產，投產后經過兩期技術改造，生產能力為1.5Mt／a。礦井開拓方式為立井單水平上、下山開拓，水平標高為－195m，礦井為低瓦斯礦井，通風方式為兩翼對角式，礦井從主井、副井進風，東西風井回風，采用兩翼對角抽出式通風，東、西風井風機聯合運轉。

2 通風系統存在的問題

礦井最后一個綜采面將在2010年9月底回采完畢，屆時礦井采煤面全部為炮采工作面，生產區域逐步向邊角煤柱轉移，開采條件趨于復雜，隨著生產的不斷進行，礦井的通風系統逐漸趨于復雜，主要存在以下問題：

1）井下生產地點分布散亂，通風系統用風地點較多，系統較復雜，通風調控與管理困難。

2）通風系統阻力大，通風路線上的巷道變形較大，部分巷道破壞頻繁，且通風路線長，超過了14000m，礦井負壓上升供風量下降，個別用風點風量配不上去。

3）井下通風系統角聯巷道較多，礦井的抗災能力降低。通風系統優化前井下存在三處大角聯，即8－12集運巷、62回風巷和67回風巷。礦井通風網絡中的角聯分支由于兩端風壓差小，受相關分支風阻變化，風流方向、風量容易發生變化。

4）井下內部漏風量大。井下通風設施多，井下風門共有160道，風窗有8道，密閉墻有66道，造成通風系統結構復雜，系統不穩定，井下內部漏風量較大。67回風與底大巷間距較近，僅為5m，受頂板壓力影響，巖體出現大量裂隙，造成漏風嚴重。634聯巷、6545切眼2、6545跳壓切眼設風門處頂幫破碎，漏頂嚴重，漏風較大。

5）礦井外部漏風率較大。東、西風井閘板和蓋板橡膠襯墊已老化，且風道已出現多道裂縫。東風井外部漏風率為5.54%，西風井外部漏風率為6.02%。

3 通風系統優化方案

3.1 通風系統優化方案的提出

方案一：在12采區新建一回風井，施工240m巷道與北部西翼總回風巷貫通，減少礦井總通風阻力，增加礦井總風量。風井170m，每米造價8萬元，巷道240m，每米造價0.6萬元，風機設備費260萬元，土建費用150萬元。方案一需投入1810萬元。

方案二：維持原通風系統不變，優化生產布局，優化通風網絡，同時擴修礦井總回風巷、一翼回風巷斷面，減少礦井通風阻力，增加系統風量。刷寬巷道總長為300m，每米造價為0.3萬元，則方案二總投入為900萬元。

方案三：在基本不改變現有通風設施的前提下，更換動力電機和皮帶輪，合理確定通風機葉片角度，增加在用風機轉速。將風機葉輪轉速由原來的746r／min提高到900r／min。

方案三易施行，但是由于礦井通風阻力較大，提高轉速后，可能引起風機性能的不穩定。采用方案三，經過實施，發現把風機轉速調高后，風機產生“喘振”。通風系統安全性降低，方案三不可取。

方案二比方案一多投入910萬元，減少開挖一口立井，減少巷道工程量240m，且不需新建工廣外通風設置，工程實施的難易程度也較低，有投入少見效快的特點，采用方案一還需新增4名職工看護風井。綜合比較選方案二比較經濟、可靠。

3.2 礦井通風系統優化的實施

3.2.1 優化生產布局

（1）為優化通風系統，及時進行調整采掘生產計劃，減少采區生產系統。

（2）調整生產布局按通風路線距離遠近順序報廢生產采區。短時間內減少礦井總的通風距離。

3.2.2 優化通風網絡

（1）封閉閑置巷道和采區

在2010年3月份把68采區的進風巷與回風巷之間不需要使用的聯巷（共計4條），進行設置擋風墻，減少了采區漏風108m3／min。西65采區為多年來閑置采區，今后幾年來仍未計劃進采掘隊伍，對西65采區進行封閉，減少用風量260m3／min。

（2）局部調整通風系統減少無效風量

在654集運內增設一組調節風門，增加局部系統阻力，減少65溜煤道和6537系統漏風110m3／min。

復635工作面為2007年形成系統，多年閑置未采，一直按備用面進行配風，根據礦生產計劃短期時間內仍不回采，把復635機巷風巷改為配風巷道，使65采區回風經過復635機巷風巷，減少礦井無效用風量160m3／min。

（3）減少礦井角聯巷道

62回風巷為該礦一條角聯巷道，全長1450m，該巷道內兩側采區密閉墻有8道，每次風井主風機倒換時，該巷道內的風流都發生變化，有時造成該巷道局部地點缺氧。以前為解決此問題，在64軌道巷下口設一道調節風窗，但是增加了礦井東翼的阻力，現在在62回風巷兩端增設了兩道永久擋風墻，并把62放水巷和62提料巷的風門拆除增設永久擋風墻，拆除了64軌道巷下口的調節風窗，既減少了礦井東翼系統通風阻力，又解決了該巷道缺氧問題。

3.2.3 降低通風阻力

（1）對西大巷2000m巷道進行刷寬，并把局部水泥棚支護改為半圓拱錨噴支護，刷寬后斷面由以前的5.0m2增至6.5m2。

（2）8－12回風巷“卡脖子”段進行刷寬，刷寬后斷面由4.5m2增至5.5m2。

（3）對66回風巷內的積水進行了開挖水溝，把水排出巷道。

（4）對東三回風巷、64回風道、北部西翼總回風巷進行清障，把廢舊工字鋼、管子、軌道及時升井，把斷面小的地方刷寬臥底，減少了通風阻力。

3.2.4 采取堵漏措施

（1）67回風與底大巷間距較近僅為5m，受頂板壓力影響，巖體出現大量裂隙，造成漏風嚴重。對底大巷進行噴漿、注漿堵漏。

（2）對各采區所有密閉墻、擋風墻進行了全面排查，對受壓變形的密閉墻、擋風墻、采區巷道保護煤柱用砂漿抹面或噴漿堵漏。

（3）對東、西風井閘板和蓋板進行堵漏，老化的橡膠襯墊及時更換；對東、西風井風道裂隙用防漏材料進行封堵。

4 實施效果分析

1）系統調整優化后，不但礦井風量緊張狀況可得以徹底解決，而且為保證礦井轉型期開采提供了通風保障，礦井通風系統優化后，礦井通風系統合理可靠。

2）通風系統優化后，實現了分區通風，增強了系統抗災能力，避免了通防事故的發生，取得比較理想的預期效果。

3）通風系統進行優化后，礦井實際總進風量為4810 m3／min，總回風量為5105m3／min，總進風量增加了264 m3／min，礦井總回風量增加了266m3／min。西風井系統通風阻力由2205Pa降為1850Pa，東風井系統通風阻力由2078Pa降為1780Pa。

4）礦井通風系統優化后，改變了通風網絡中阻力，使通風機工況點保持在合理高效區運行，并降低能耗。風機實際消耗功率：東風井改造前130.6kW，改造后117.1 kW；西風井改造前182.6kW，改造后168.4kW。方案二服務期為三年，可節約電費51.68萬元。

5 結語

百善煤礦經過一系列通風系統優化后，減少了回風系統角聯巷道，降低了礦井通風阻力，關閉了閑置采區巷道，提高了通風能效和礦井通風能力，增強了通風系統的安全可靠性和抗災能力，改善了井下作業場所的環境，滿足了礦井通風安全需要，為今后礦井轉型期回采邊角煤柱提供了通風條件。