阿刀亥煤礦通風系統的改造與優化實踐

龐禹東

（神華集團 包頭礦業公司，內蒙古 包頭 014000）

礦井通風是最基本的生產環節，它在建井和生產期間始終占有重要地位[1]。阿刀亥煤礦由于生產布局變化、自然條件影響、生產能力提高，需要進行礦井通風系統的改造優化[2]，目的在于建立完善、可靠、合理的礦井通風系統，實現礦井安全生產和提高效益[3]。

1 礦井概況

當前，阿刀亥煤礦是神華包頭礦業公司的主要礦井之一，采用中央并列式斜井多水平開拓方式，采煤方法為急傾斜特厚煤層水平分層綜采放頂煤工藝。絕對瓦斯涌出量19.8 m3/min，相對量11.4 m3/t，為高瓦斯礦井。共有5 個井筒，2 個回風井（白家堯風井、西二風井），3 個進風井（主井、副井、提矸副井）。分區式通風方式，抽出式通風方法。采煤工作面通風為全風壓通風（由運輸順槽進風，回風順槽將污風回到礦井回風巷）。

2 通風系統改造前存在的問題

阿刀亥煤礦通風系統改造前的問題是：通風巷道斷面小、通風阻力大、局部風速超限、通風設施老舊、漏風大、通風系統不規范、不完善等，主要表現如下：

1）主要通風巷道問題。存在大量老舊巷道，多數斷面較小，一般巷道斷面4.7～6 m2，巷道成形較差。a.白家堯風井在上世紀，建成時，巷道斷面小、轉角多，有些斷面僅2.9 m2；風量2 500 m3/min 時，風速接近15 m/s。b.副井、皮帶主井、主要進風巷通過聯絡巷相聯，其中一處用風門和密閉墻進行了隔斷，增加了主要進風阻力。提矸主井與1260 大巷通過聯絡巷相聯，但其彎曲多，最小通風斷面僅3～4 m2，增加了通風阻力。c.采區主進風巷是在煤層中掘進風立眼，最大斷面僅3.14 m2，且受砌碹立眼支護影響，立眼與平巷聯結處斷面更小，增加了局部通風阻力。

2）通風設備設施問題。a.礦井主通風機。白家堯風井兩臺主扇型號不一致。運行風機為BDK-6-No.18 型對旋節能主扇；備用主扇為老式BDK№20 型對旋軸流式風機，效率較低、運轉時出現喘震現象。白家堯主扇兩級運轉時，最大2 400 m3/min，負壓達到2 500 Pa；西二主扇風量最大2 400 m3/min，負壓達到2 600 Pa。兩風井等積孔較小（白家堯0.95 m2，西二0.93 m2），均為通風困難區域。b.礦井通風設施。現有兩個風井防爆門密封不嚴，漏風較大；風峒閘門為簡易提放式閘門，閘門軌道和閘門之間間隙大，漏風嚴重；吸風峒為石混結構，峒室壁存在漏風現象。井下風門全部為木制風門，風門數量多，礦井內部漏風率較高。再者：西部采區進風通道只有一條，而各分層石門全部為解決煤門內瓦斯積聚問題進行配風，直接由煤門調節風門從進風配入回風，風量浪費嚴重，各分層煤門配風達到西一采區總風量的30～50%，系統也不可靠，只要有一個煤門的風門失效，就會造成風流短路。

3）礦井通風系統問題。a.礦井無采區專用回風巷。礦井現有兩個采區，全部為采區軌道巷兼作采區回風巷。西部采區為1260～1155 采區軌道下山兼作采區回風巷。東部采區為1310～1228 采區軌道下山和1228～1155采區軌道下山兼作采區回風巷。b.部分采掘面及硐室通風系統不獨立。1209 采面回風經過1209 東翼南、北巷（煤巷）掘進工作面回風巷口，采掘工作面通風系統不獨立；礦井兩翼采區變電所通風系統不獨立。c.存在一條巷道一段進風，一段回風問題。1310 東大巷在1310 主井聯絡巷以東作為東部采區的總回風巷，以西為礦井總進風巷。1260 大巷在1260 瓦斯抽放泵站以東為主要進風巷，以西為西部采區主要回風巷，進回風之間通過風門隔斷，鋪設有軌道，風門開關頻繁，系統不可靠，風門漏風量較大。阿刀亥煤礦通風系統改造前的通風網絡圖，見圖1。

圖1 阿刀亥煤礦通風系統改造前的通風網絡圖

3 通風系統優化改造方案

1）補掘通風巷道或擴巷。西部采區利用原西二采區兩條軌道下山并聯作為西部主要回風巷，還要設計施工一條專用回風巷與該兩條下山相聯。東部采區設計施工一條專用回風巷直接施工到風井吸風峒處。既可解決采區專用回風巷和一段回風、一段進風問題，又解決了風井通風阻力大的問題。采區內設計新專用回風立眼（有效通風斷面不小于5.3 m2）。由于阿刀亥煤礦所采煤層為急傾斜煤層，為減少工程由，用反井鉆機在采區回風石門處打專用回風立眼和采掘面回風巷相聯。對通風巷道局部斷面較小處進行擴幫、挑頂、拉底，使有效通風斷面不小于6 m2。再者，優化深部水平對采區變電所通風設計，使其具備獨立通風條件。這樣，需新掘巷道1 345 m，擴建巷道150 m，回風立眼6 個共282 m。

2）整改礦井通風設施。a.更換白家堯備用風扇為BDK618-No.18 型對旋節能主扇，使在用和備用，同能力、同型號。b.整改風機附屬設施。淘汰原風峒內閘板，更換為風機專用蝶型閥；加固吸風峒，在原吸風峒外表面用混凝土澆灌，堵塞漏風；在防爆門與門框之間粘貼膠板或氈墊，減少漏風。c.完善井下通風設施。將主要大巷風門更換為無壓風門，風門實現液壓閉鎖、更加可靠。采區內木風門（除原裝的兩道風門之間的閉鎖裝置外），每道風門增設風門自閉裝置（防止風門打開后無人關閉而造成風流短路），進一步提高通風設施的可靠性。

3）優化礦井通風系統：a.通過掘進礦井和采區專用回風巷，對礦井及采區通風系統進行，增加采區并聯進風巷道，拆除冗余風阻物件、降低通風阻力、增大礦井風量。b.新掘成的1218 專用回風巷作為西一采區的總回風巷，原來回風的采區軌道下山和進風的1155 石門作為采區主要進風巷。在1218 石門內專用回風巷外側、1203 石門內回風立眼聯絡巷外、西二采區石門與1260～1352 回風上山交叉點外側和1171 專用回風立眼聯絡巷內各新建風門。拆除1260 大巷西部采區瓦斯抽放泵站處、西一采區各分層石門內、西二采區1310～1260 下山下車場和1203 移變峒室內的風門。拆除1155 石門聯絡巷內擋風墻。c.新掘成的1260 專用回風巷作為東部采區的總回風巷，原來回風的1310 東大巷、采區軌道下山和原來進風的1155 運輸石門作為采區主要進風巷。在1209 石門內專用回風巷外側、1155回風石門內、東部1260 大巷與1260 專用回風上山交叉點西側新建風門。拆除東部采區1310 大巷、東部采區1193 石門內、1155 石門聯絡巷處和1352 石門處的風門。在1392 石門內和1352 回風上山口處施工擋風墻，拆除1228～1260 回風上山口處兩道板閉墻。阿刀亥煤礦通風系統改造后的礦井通風網絡圖，見圖2。

圖2 阿刀亥煤礦通風系統改造后的通風網絡圖

4 改造優化后的效果分析

1）通風系統改造優化之后，獲得明顯改善效果。礦井風量增加1 400 m3/min，增幅41.7%；通風阻力下降468.9 Pa，降幅32.8%。礦井通風能力明顯提高，通風阻力大幅降低。等積孔由1.79 m2提升至3.07 m2，成為容易通風礦井。礦井有效風率大大提高，外部漏風率下降，通風設施減少，通風系統更加可靠合理。

2）通過礦井通風系統的改造與優化，礦井東、西翼采區具備專用回風巷，階段采用回風立眼連通，形成了采掘工作面獨立通風系統，通風系統簡單、可靠。主扇更換為同一種型號，兩個風井主扇機房配電間、供電系統及供電設備老化問題全部更新，供電系統可靠。大量減少了風門等通風設施，減少了采區漏風，有效風量大大增加；既保證了采掘面供風，又解決了專門為各分層石門配風的問題，提高了礦井有效風率，為礦井瓦斯治理創造了條件。通風阻力減小，從而降低采面負壓；采空區漏風隨之減少，采面瓦斯涌出量會隨負壓降低而減小；不但有利于采面瓦斯管理，而且有利于防滅火管理。礦井通風阻力降低后，風量增加，主扇能耗降低，每年為礦井節省電費20 多萬元。

5 結束語

本次通風系統改造優化解決了此前通風系統存在的種種問題，大大改善了礦井通風狀況。優化了通風網絡，提高了通風效率，提升了礦井通風系統的安全可靠性，達到預期效果。了解并掌握了通風系統的基本情況，建立了礦井通風系統的基礎參數，為今后日常通風管理奠定了良好的基礎。為礦井瓦斯防治提供了基礎保障，井下作業環境得到明顯改善，具有明顯的經濟效益和社會效益。

[1] 張國樞.通風安全學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2000.

[2] 黃元平.礦井通風[M].徐州：中國礦業大學出版社，1986.

[3] 賈廷貴.五龍礦通風系統優化改造研究[D].阜新：遼寧工程技術大學，2005.