晉華宮煤礦中央風(fēng)井改造效果分析

金芝緯

（大同煤礦集團(tuán)華盛虎峰煤業(yè)有限公司，山西 運(yùn)城 043300）

1 概述

晉華宮礦是大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司下屬的國有大型礦井之一，位于大同市以西12.5 km處,居大同煤田東北端,與舉世聞名的云岡石窟隔河相望，地理位置優(yōu)越，交通便利。

晉華宮礦是一個(gè)多井口的大型礦井，礦井井田位于大同煤田東北邊緣,井田面積約為41 km2，由馬武山井、晉華宮大井、南山井組成。馬武山井因資源枯竭原因于1985年10月報(bào)廢；晉華宮大井于1957年投產(chǎn)，原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.9 Mt/a，歷經(jīng)多次擴(kuò)建，核定生產(chǎn)能力為3.15Mt/a；南山井利用云岡礦報(bào)廢井口進(jìn)行改造，1971年開工建設(shè)，1973年投產(chǎn)，歷經(jīng)多次改造，核定生產(chǎn)能力為1.2 Mt/a。晉華宮礦歷年瓦斯等級鑒定結(jié)果為低瓦斯礦井。

晉華宮礦大井劃分為兩個(gè)水平開采，一水平為斜井開拓，二水平為主斜井-副立井混合開拓方式，礦井現(xiàn)主要開采水平為二水平（+870 m水平），2011年，晉華宮礦大井主要開采煤層為7-3#、7-4#、11#、12-3#共四個(gè)煤層，共劃分為三個(gè)生產(chǎn)采區(qū)和一個(gè)接續(xù)采區(qū)，生產(chǎn)采區(qū)分別為大井河南區(qū)域12-3#層301采區(qū)、河北區(qū)域7-3#層307采區(qū)、河北11#層307采區(qū)；接續(xù)采區(qū)為河北7-4#層307采區(qū)。大井現(xiàn)有三個(gè)綜采工作面，8個(gè)掘進(jìn)工作面 （其中有兩個(gè)機(jī)掘工作面）。

晉華宮礦大井通風(fēng)方式為混合分區(qū)式，通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式，目前共有七個(gè)進(jìn)風(fēng)井，三個(gè)回風(fēng)井；進(jìn)風(fēng)井分別為主斜井、副斜井、副立井、行人井、中一區(qū)斜井、北二斜井、北三立井，回風(fēng)井分別為麻村風(fēng)井、榆澗風(fēng)井和中央風(fēng)井。其中大井河北區(qū)域由麻村風(fēng)井和榆澗風(fēng)井擔(dān)負(fù)供風(fēng)，大井河南區(qū)域主要由中央風(fēng)井擔(dān)負(fù)供風(fēng)任務(wù)，大井河南區(qū)域主要生產(chǎn)盤區(qū)為12-3#層301盤區(qū)，盤區(qū)布置有1個(gè)綜采工作面，4個(gè)掘進(jìn)工作面。中央風(fēng)井裝有2K58II№28型主通風(fēng)機(jī)兩臺，一臺運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺備用，風(fēng)井總回風(fēng)量為7548 m3/min，通風(fēng)負(fù)壓為2303 Pa，主通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量7880 m3/min，已達(dá)到最大通風(fēng)能力。該主通風(fēng)機(jī)自安裝使用至今，因使用年限長，機(jī)體銹蝕嚴(yán)重、機(jī)型技術(shù)落后，且效率低、耗能高、噪音大、維護(hù)困難，存在較大安全隱患。

考慮到晉華宮礦大井開采向縱深進(jìn)一步發(fā)展，中央風(fēng)井主通風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)河南區(qū)域12-3#層301盤區(qū)新增采掘隊(duì)組、盤區(qū)產(chǎn)量進(jìn)一步提升，區(qū)域需風(fēng)量增大的要求，為解決中央風(fēng)井主通風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)大井河南區(qū)域通風(fēng)路線長，巷道通風(fēng)阻力大，盤區(qū)深部風(fēng)量衰減嚴(yán)重，部分進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)巷道內(nèi)風(fēng)速超限、主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行負(fù)荷加大的問題，必須對中央風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，對中央風(fēng)井主通風(fēng)機(jī)予以升級改造，保障礦井安全生產(chǎn)。

2 改造方案

通過對晉華宮礦中央風(fēng)井場地多次進(jìn)行現(xiàn)場踏勘，針對該場區(qū)舊有主通風(fēng)機(jī)正在運(yùn)行，場地面積有限，地面現(xiàn)有在建辦公樓及舊有通風(fēng)機(jī)房、壓風(fēng)機(jī)房等建筑存在的問題，對中央風(fēng)井場地重新進(jìn)行了整體規(guī)劃；經(jīng)過對多種方案仔細(xì)分析、比選、研究和論證，最終確定了最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的合理化方案，即在不影響現(xiàn)有中央風(fēng)井舊主通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)使用、保障礦井安全生產(chǎn)的前提下，在中央風(fēng)井垂直風(fēng)井舊風(fēng)硐一側(cè)施工新風(fēng)硐，安裝新主通風(fēng)機(jī)，完美解決新、舊主通風(fēng)機(jī)更換的關(guān)系，最終解決晉華宮礦大井河南區(qū)域生產(chǎn)盤區(qū)用風(fēng)困難的問題。關(guān)鍵技術(shù)方案如下：

1）在保證晉華宮礦中央風(fēng)井現(xiàn)有舊有主通風(fēng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，最小限度影響礦井井下現(xiàn)有正常生產(chǎn)的前提下，平面位置垂直中央風(fēng)井舊風(fēng)硐施工主風(fēng)硐（新風(fēng)硐），主風(fēng)硐（新風(fēng)硐）與中央風(fēng)井原有風(fēng)硐段對接（原有風(fēng)硐段為早期形成，巷道斷面較小，長度約為5～6 m），主風(fēng)硐傾角45°，設(shè)計(jì)凈斷面16.1 m2，長度27.2 m，采用C30鋼筋混凝土砌碹支護(hù)；由于對接原有風(fēng)硐段斷面較小，因此同時(shí)施工輔助風(fēng)硐以解決風(fēng)硐風(fēng)速超限問題，設(shè)計(jì)輔助風(fēng)硐傾角1°左右，設(shè)計(jì)凈斷面12.3 m2，長度18.2 m，采用C30鋼筋混凝土砌碹支護(hù)。

本次研究方案，為保證工程施工時(shí)不影響礦井正常生產(chǎn)，在輔助風(fēng)硐與中央風(fēng)井原有舊風(fēng)硐接口位置、新掘主風(fēng)硐與中央風(fēng)井井筒接口位置分別預(yù)留3 m間距，先進(jìn)行主風(fēng)硐和輔助風(fēng)硐的施工，當(dāng)兩者均施工到位后，按制定的相關(guān)安全技術(shù)措施將中央風(fēng)井服務(wù)區(qū)域作業(yè)人員全部撤出地面，停止主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，再當(dāng)班完成中央風(fēng)井原有主風(fēng)硐與輔助風(fēng)硐、新掘主風(fēng)硐與中央風(fēng)井井筒的對接。同時(shí)砌筑永久密閉墻對中央風(fēng)井舊風(fēng)硐進(jìn)行隔絕封閉。中央風(fēng)井風(fēng)硐布置平面見圖1。

同時(shí)對晉華宮礦大井河南區(qū)域301盤區(qū)井下通風(fēng)系統(tǒng)作進(jìn)一步的優(yōu)化：對部分回風(fēng)巷道雜物、浮矸進(jìn)行清理，對部分回風(fēng)巷補(bǔ)打錨桿、錨索，架工字鋼棚加強(qiáng)支護(hù)，對部分回風(fēng)巷斷面進(jìn)行刷大改造，刷大巷道長度合計(jì)約為460 m，解決了河南區(qū)域回風(fēng)巷風(fēng)速超限問題，進(jìn)一步降低了區(qū)域通風(fēng)阻力，保證了礦井正常生產(chǎn)銜接接替要求，保障了礦井安全生產(chǎn)。

2）經(jīng)過比選，中央風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)新選擇AGF606-2.82-1.58-2型軸流通風(fēng)機(jī)2臺，1臺工作，1臺備用，異步電機(jī)型號為Y6302-8型，電機(jī)功率1250 kW，電壓6 kV，礦井通風(fēng)機(jī)前、后期靜壓效率達(dá)74%～85%，節(jié)能效果好。通風(fēng)機(jī)采用先進(jìn)、可靠的傳感器及計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了主通風(fēng)機(jī)性能及狀態(tài)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測。能夠滿足晉華宮礦大井河南區(qū)域井下生產(chǎn)風(fēng)量要求。

3）經(jīng)過多次現(xiàn)場考察，對已有中央風(fēng)井工業(yè)場地進(jìn)行整體規(guī)劃，結(jié)合地勢、地形合理布置中央風(fēng)井新主風(fēng)硐、輔助風(fēng)硐、地面風(fēng)道、新建通風(fēng)機(jī)房、配電室等建（構(gòu)）筑物，拆除、優(yōu)化、集中整合利用部分小型建筑物，整修場內(nèi)道路，盡量減少土石方工程量和基礎(chǔ)工程費(fèi)用；整體設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理，有利生產(chǎn)、方便生活，便于管理。

3 效果分析

1）中央風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案在最小限度影響礦井正常生產(chǎn)的前提下，克服現(xiàn)有風(fēng)井場地平面空間狹小，地下已有舊風(fēng)硐等通風(fēng)建構(gòu)筑設(shè)施情況不甚明朗的特點(diǎn)，精心進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理規(guī)劃，中央風(fēng)井新施工一條主風(fēng)硐和一條輔助風(fēng)硐，并在施工過程中很好地解決了井下新、舊風(fēng)硐對接，新、舊主通風(fēng)機(jī)安裝，新、舊地面配套系統(tǒng)替換等一系列問題，本次改造于2012年底完成后，中央風(fēng)井總回風(fēng)量增加為9648 m3/min，而通風(fēng)負(fù)壓僅為2350 Pa，解決了礦井大井河南區(qū)域風(fēng)量緊張、局部通風(fēng)阻力大的問題，為礦井產(chǎn)能的進(jìn)一步提升提供了有力的保證，保障了礦井的安全生產(chǎn)。

2）新選中央風(fēng)井通風(fēng)機(jī)能夠在生產(chǎn)過程中掌握主通風(fēng)運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)具有電壓、電流、功率、風(fēng)量、風(fēng)速、負(fù) 壓、效率、振動(dòng)、電動(dòng)機(jī)定子和軸承溫度監(jiān)測，且溫度超限時(shí)報(bào)警；監(jiān)測系統(tǒng)可動(dòng)態(tài)顯示運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、負(fù)壓、效率曲線，具有故障自診斷功能。改變了傳統(tǒng)的設(shè)備管理方式，提高了主通風(fēng)機(jī)設(shè)備的自動(dòng)化管理水平，有力地保證了主通風(fēng)機(jī)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行。

3）利用中央風(fēng)井場地現(xiàn)有地面空間，新建主通風(fēng)機(jī)房、配電室等地面建（構(gòu)）筑物，結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，在滿足基本生產(chǎn)及工藝要求的同時(shí)，節(jié)約了大量資金。

4 結(jié)語

晉華宮礦中央風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)改造后，在滿足晉華宮礦大井河南區(qū)域風(fēng)量使用要求的同時(shí)，有效地解決了部分回風(fēng)巷風(fēng)速超限問題，進(jìn)一步降低區(qū)域通風(fēng)阻力，保證了礦井正常銜接接替和穩(wěn)產(chǎn)增效要求，保障了礦井安全生產(chǎn)。