煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐

劉偉

【摘 要】礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化技術(shù)是煤礦安全生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，怎樣合理優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)降低礦井通風(fēng)阻力、提高礦井防災(zāi)抗災(zāi)能力和增加礦井的經(jīng)濟(jì)效益有著重大的影響。

【Abstract】The optimization technology of mine ventilation system is an important link in coal mine safety production. How to rationally optimize the ventilation system has great influence on reducing mine ventilation resistance， improving mine disaster prevention and fighting ability and increasing economic benefit.

【關(guān)鍵詞】煤礦；通風(fēng)系統(tǒng) ；優(yōu)化

【Keywords】coal mine； ventilation system； optimization

【中圖分類號(hào)】TD263 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）04-0129-02

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)情況

辛安礦為高瓦斯礦井，礦井通風(fēng)方式為混合式，通風(fēng)方法為抽出式。有五個(gè)進(jìn)風(fēng)井，分別為主斜井、皮帶斜井、副斜井、辛安南副井、辛安風(fēng)井，兩個(gè)回風(fēng)井，辛安南風(fēng)井和黃沙風(fēng)井。其中辛安南風(fēng)井安裝有兩臺(tái)GAF-30-20-1型風(fēng)機(jī)，其中一臺(tái)使用一臺(tái)備用，電機(jī)功率1400kW，風(fēng)機(jī)角度-9度；黃沙斜風(fēng)井安裝有兩臺(tái)FBCDZ№20型風(fēng)機(jī)，其中一臺(tái)使用一臺(tái)備用，電機(jī)功率2*185kW。

目前黃沙斜風(fēng)井回風(fēng)量為3801m3/min，通風(fēng)阻力為1450Pa，等積孔1.90㎡，該風(fēng)機(jī)主要負(fù)擔(dān)+32m水平、-100m水平獨(dú)立通風(fēng)硐室的通風(fēng)風(fēng)量；辛安南風(fēng)井回風(fēng)量10440m3/min，通風(fēng)阻力2880Pa，等積孔3.78m2，該風(fēng)機(jī)主要負(fù)擔(dān)-280m水平、-500m水平獨(dú)立通風(fēng)硐室及礦井所有生產(chǎn)地區(qū)的通風(fēng)風(fēng)量；目前全礦井綜合等積孔5.51m2，礦井有效風(fēng)量率為91.94%。

11216采區(qū)通風(fēng)現(xiàn)狀。辛安礦11216采區(qū)為兩翼開采，布置有三條下山巷道。分別為：11216采區(qū)運(yùn)煤下山、11216采區(qū)通風(fēng)下山、11216采區(qū)軌道下山；目前，南翼布置有112161回采工作面、112165運(yùn)煤巷通路掘進(jìn)工作面、112164配巷掘進(jìn)工作面；北翼布置有112163運(yùn)料石門掘進(jìn)工作面、-500大巷煤柱里塊切眼掘進(jìn)工作面，該系統(tǒng)存在以下弊端：

①112161工作面，風(fēng)排瓦斯量為3.36m3/min，瓦斯抽采量3.1m3/min，瓦斯絕對(duì)涌出量為6.46m3/min。工作面回采期間瓦斯涌出量大需風(fēng)量大。

②112165運(yùn)煤巷掘進(jìn)期間瓦斯涌出量較大，巷道掘進(jìn)期間需兩組FBDNO6.3/2*30kW局部風(fēng)機(jī)供風(fēng)，需風(fēng)量較大。

③ 112163運(yùn)料巷也將進(jìn)行掘進(jìn)，布置采煤工作面，生產(chǎn)集中，通風(fēng)困難。

④ -500m大巷煤柱里塊運(yùn)煤巷也需一定的風(fēng)量，滿足生產(chǎn)的需求。

目前11216采區(qū)回風(fēng)量為4553m3/min，生產(chǎn)地區(qū)集中，通風(fēng)困難，增加風(fēng)量急需解決[1]。

2通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案

2.1 -500通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案簡(jiǎn)介

在-500水平煤巷中新掘一條820m通風(fēng)系統(tǒng)，為11216采區(qū)回風(fēng)服務(wù)，掘成后與-500南翼回風(fēng)配合作為11216采區(qū)雙巷回風(fēng)使用，緩解11216采區(qū)的供風(fēng)壓力，減小辛安南風(fēng)井的通風(fēng)阻力。

2.2 效果檢驗(yàn)

該方案掘進(jìn)煤巷820m，每掘一米巷道費(fèi)用3000元，共計(jì)費(fèi)用：820×3000=246萬(wàn)元。有效提高了辛安南風(fēng)井風(fēng)機(jī)的有效風(fēng)量率，增設(shè)一條采區(qū)回風(fēng)巷，提高了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。該方案在煤巷中掘進(jìn)，掘進(jìn)速度快，掘進(jìn)過(guò)程中也有效回收煤炭1.5941萬(wàn)噸，巷道貫通后投入使用后也可解放45萬(wàn)噸煤，經(jīng)濟(jì)效益共計(jì)：45+1.5941=46.5941萬(wàn)噸×750元=3.495億元。根據(jù)礦區(qū)實(shí)際決定采取以上方案，對(duì)-500通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。該方案不僅能夠有效解決原有11216采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的所有通風(fēng)難題，同時(shí)也是安全效益與經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)方案[1]。

3 -500通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造前、后該地區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)

優(yōu)化改造前11216采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)：辛安南副井→-500m進(jìn)風(fēng)下山→-500m軌道下山→-500m主下山→-400m大巷→-400m皮帶機(jī)道→11216采區(qū)運(yùn)煤下山、11216采區(qū)軌道下山→11216采區(qū)各采掘工作面、車房、硐室→11216通風(fēng)下山→-500m南翼總回→-500m通風(fēng)下山→辛安南風(fēng)井

優(yōu)化改造后11216采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)：辛安南副井→-500m進(jìn)風(fēng)下山→-500m軌道下山→-500m主下山→-400m大巷→-400m皮帶機(jī)道→11216采區(qū)運(yùn)煤下山、11216采區(qū)軌道下山→11216采區(qū)各采掘工作面、車房、硐室→11216通風(fēng)下山→-500m南翼總回、-500通風(fēng)系統(tǒng)改造→-500m通風(fēng)下山→辛安南風(fēng)井

3.1 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案的實(shí)施

3.1.1 優(yōu)化改造步驟

①首先，在保持-500m通風(fēng)系統(tǒng)不變的情況下，新掘一條820m長(zhǎng)-500m通風(fēng)系統(tǒng)改造與11216采區(qū)通風(fēng)下山貫通。

②系統(tǒng)調(diào)整前，在11212聯(lián)絡(luò)巷建調(diào)節(jié)風(fēng)門兩道、-500m三風(fēng)眼外進(jìn)風(fēng)側(cè)建調(diào)節(jié)風(fēng)門兩道、-500m南大巷正前建調(diào)節(jié)風(fēng)門兩道，112121運(yùn)煤通路建擋風(fēng)墻一道、-500通風(fēng)系統(tǒng)改造運(yùn)料石門建調(diào)節(jié)風(fēng)門墻兩道，巷道貫通前這些設(shè)施要全部建好。

③在系統(tǒng)調(diào)整當(dāng)班，關(guān)閉以上新建調(diào)節(jié)風(fēng)門，拆除-500三風(fēng)眼處原三組風(fēng)門，將11216采區(qū)通風(fēng)下山的回風(fēng)引入-500通風(fēng)系統(tǒng)改造巷內(nèi)，與-500m南翼總回作為11216采區(qū)的雙巷回風(fēng)使用。通過(guò)調(diào)節(jié)各處調(diào)節(jié)設(shè)施，使各處風(fēng)量滿足風(fēng)速要求，直至達(dá)到風(fēng)量要求、瓦斯不超限。

④安排測(cè)風(fēng)員對(duì)-500m水平各巷道進(jìn)行測(cè)風(fēng)，直至各通風(fēng)巷道無(wú)微風(fēng)現(xiàn)象后，-500m水平通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造結(jié)束。

該優(yōu)化改造方案共需新建通風(fēng)設(shè)施9道，將-500m通風(fēng)系統(tǒng)改造巷調(diào)整為11216采區(qū)回風(fēng)巷道使用，由原只有-500m南翼總回一條巷道擔(dān)負(fù)11216采區(qū)的回風(fēng)狀態(tài)更改為由-500m南翼總回與-500m通風(fēng)系統(tǒng)改造雙巷回風(fēng)，有效降低辛安南風(fēng)井通風(fēng)阻力，增加該風(fēng)井的回風(fēng)量。

3.1.2 -500m通風(fēng)系統(tǒng)改造巷道斷面驗(yàn)算

目前-500m通風(fēng)下山巷道實(shí)際規(guī)格為4.5m×3.2m（寬×高），巷道凈斷面12.22m2，滿足巷道風(fēng)速要求。

巷道實(shí)際風(fēng)速計(jì)算

3.1.3 安全技術(shù)要求

①在系統(tǒng)改造完成后，每班由通風(fēng)區(qū)安排專人對(duì)各處通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)通風(fēng)設(shè)施異常應(yīng)立即安排專人進(jìn)行維護(hù)，確保-500m水平通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

②安排各地區(qū)瓦斯檢查工加強(qiáng)對(duì)本地區(qū)通風(fēng)瓦斯情況進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)無(wú)風(fēng)、微風(fēng)，或者瓦斯出現(xiàn)異常時(shí)，必須立即匯報(bào)通風(fēng)區(qū)值班室，由通風(fēng)區(qū)安排專人進(jìn)行處理。

③在-500m通風(fēng)系統(tǒng)改造測(cè)風(fēng)站處安設(shè)甲烷傳感器1臺(tái)，風(fēng)速傳感器1臺(tái)，同時(shí)嚴(yán)格按《煤礦安全規(guī)程》要求每15天對(duì)甲烷傳感器進(jìn)行調(diào)校與閉鎖實(shí)驗(yàn)，確保安全監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 預(yù)計(jì)改造后通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量分析

預(yù)計(jì)優(yōu)化改造后11216采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)：辛安南副井→-500m進(jìn)風(fēng)下山→-500m軌道下山→-500m主下山→-400大巷→-400m皮帶機(jī)道→11216采區(qū)運(yùn)煤下山、11216采區(qū)軌道下山→11216采區(qū)各采掘工作面、車房、硐室：112161工作面、112164配巷、112165運(yùn)煤巷通路、112163運(yùn)料石門、-500大巷煤柱里塊切眼、11216采區(qū)泵房、11216采區(qū)軌道車房→11216通風(fēng)下山→-500通風(fēng)系統(tǒng)改造、-500m南翼總回→-500m通風(fēng)下山→辛安南風(fēng)井。

4 改造后的優(yōu)勢(shì)

通過(guò)通風(fēng)改造后，進(jìn)一步優(yōu)化了辛安南風(fēng)井風(fēng)量分配，礦井通風(fēng)系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，各采掘頭面風(fēng)量配備更合理。同時(shí)11216采區(qū)增加一條回風(fēng)巷，消除了安全隱患，應(yīng)急避險(xiǎn)功能進(jìn)一步完善。解放呆滯煤量46.5941萬(wàn)噸。巖巷掘進(jìn)改為煤巷掘進(jìn)，提高了速度，降低了成本，回收了呆滯煤。有效降低礦井通風(fēng)阻力，增加風(fēng)量。礦井主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況更加合理，經(jīng)濟(jì)效益顯著。