鋪龍灣煤礦通風系統優化

吳志強

（山西鋪龍灣煤業有限公司，山西 大同 037100）

鋪龍灣礦為滿足實際生產要求，降低通風系統對安全生產的不利影響，在礦井改造過程中，注重通風系統的優化設計與建設，提升通風系統性能，保證通風系統運行的穩定、可靠與安全。

1 礦井概況

鋪龍灣煤礦位于山西省左云縣境內的馬道頭鄉，年產量為120萬噸，礦區以氣肥煤為主。井口地面標高為+54.5 m。由于井田內部煤層產狀相對復雜，傾角由18°～90°直至倒轉，礦井采用立井開拓，布置階段石門，采煤方法與采煤工藝多元化。現階段鋪龍灣煤礦采用“中央并列”與“西翼對角”混合式通風，其通風網絡相對復雜。其中中央038風井、對角報道子風井為回風井；1-4號井配有副立井并與406斜井（主皮帶斜井）進行有機結合，為進風井。

2 礦井通風系統的優化方法

針對鋪龍灣礦通風系統實際情況，為保證礦井通風系統能夠滿足鋪龍灣礦實際生產需求，保證通風系統應用符合鋪龍灣礦未來發展規劃，在進行礦井通風系統優化設計過程中，遵照以下幾個步驟：①采用實踐調查法，針對鋪龍灣礦通風系統實際情況進行調研，找出存在的問題與通風系統改進重點與難點；②采用有效檢測方法與技術，現場通風系統各項基本參數的測定，進行檢測參數數據分析；③通過計算分析，實現礦井通風網絡解算、通風系統阻力分析；④基于分析結果進行通風系統優化設計，擬定通風系統改造方案，制定系統改造規劃。

3 礦井通風系統現狀

通過分析，認為鋪龍灣礦通風系統整體性能相對較高，具有一定的可靠性、合理性，基礎設施建設相對完善，設備質量與維修水平處于中高檔層次，相關工作人員具備通風系統管理意識與能力，管理力度相對較高。但仍存在一定的問題，具體體現在以下幾方面：

（1）礦井通風阻力相對較大。實際測量發現中央038風井通風阻力達到了3797.2 Pa，超過《煤礦井工開采通風技術條件》（AQ1028-2006）相關規定。

（2）礦井通風系統可靠性與穩定性不高。礦井通風系統網絡構成情況可知，礦井通風系統多交聯巷道相對較大，且各回風斜巷與淺部水平大巷呈復雜角聯網絡，導致井下存在局部通風問題；由于礦井主通風機通風能力存在不均衡問題，導致風機之間存在干擾線，降低整體通風效果；由于通風線路相對較長，加之通風阻力相對加大，多數巷道內的風量相對較少，且風流不穩定。

（3）礦井開采水平逐漸增加，通風系統基礎設施逐漸增多，系統愈發復雜，廢舊巷道數量也大幅度增加，部分礦井內部與外部存在明顯的漏風問題，漏風率超過了19%（其中外部漏風率超過了9%，內部漏風率超過了10%）。

（4）礦井深部采礦的實施延長了礦井通風系統通風路線，加之在綜合因素的影響下，進一步加大了礦井通風阻力，導致多數巷道通風阻力超過可150 Pa。

4 礦井通風系統改造方案

4.1 通風系統優化原則

針對鋪龍灣礦通風系統發展現狀，在通風系統優化改造過程中，以降低礦井通風阻力與漏風率，提升通風系統整體性能，改善通風系統內部組織結構，增強通風系統可靠性，實現通風系統運行安全、穩定、經濟、一體化發展為優化方案設計基本原則，結合相關設計要求與技術標準進行具體設計。

4.2 擬定優化方案

方案一：針對原通風系統阻力加大的地方，通過增設并聯巷道進行優化，包括四、五、七水平車場，十三水平西大巷等；通過擴大白道子風井風硐截面，減小通風阻力；在保證通風系統總排風量既定的基礎上，改造白道子風井風機、中央038風井風機布設位置。

方案二：以方案一為基礎，針對通風阻力較大的地方，如回風老巷道，采用斷面改造的方法提升回風老巷道通風能力，實現降阻目標；在保證通風系統總排風量既定的條件下，通過調整白道子風井風機角度，與改造中央038風井調速的方法進行系統優化。

方案三：以方案二為基準，改變通風系統結構，以中央038風井為主機，進行總排風，取消白道子風井。

方案四：在原通風系統的基礎上，改造1013暗井，使其延伸到地面，并在保證通風系統總排風量既定的條件下，對白道子風井風與中央038風井進行優化改造。

方案五：改造7-12暗井，使其延伸到地面，并消除白道子風井，使礦井回風由中央038風井承擔，并通過改造038風井風機調速，保證系統總進風量需求。

方案六：改造1013暗井，使其延伸到地面，并對井下通風系統具備設施進行科學調整，使礦井回風由中央038風井承擔，通過對038風井風機變頻調速，實現系統總進風量需求。

方案七：在保證礦井總進風量既定的條件下，去除白道子風井，通過新建回風立井 （至十二水平）與改造井下局部設施，實現038風井與新進回風立井的有效連接，進行系統回風處理。

方案八：在保證現有礦井總進風量不變的條件下，去除白道子風井，通過新建回風立井（至十水平）與改造井下局部設施，實現038風井與新進回風立井的有效連接，進行系統回風處理。

4.3 確定礦井通風系統最優方案

（1）方案降阻效果對此分析：基于數學模型分析與驗證，得出如表1所示的不同方案降阻效果數據。根據表1數據分析可知，方案三與方案五，礦井系統通風組織仍超過了2940 Pa，尚未到達系統改造降阻目標。

（2）各方案經濟效益對比分析：為實現通風系統優化目標，需對各方案經濟效益進行分析（如表2所示），從整合角度進行方案最終確立。由于方案三與方案五為達到降阻目標，故在此不給予考慮。

（3）確定通風系統優化方案：由上述分析可知，方案一、方案投資相對較小，工程量與工程難度不高；方案四、方案六施工難度相對較大；方案七與方案八總成本投資相對較高、施工難度較大。而根據鋪龍灣礦通風系統改造工程相關要求（2a內完成），通過綜合分析比較，通風系統改造選定經濟效益相對較高、成本投入較小，工程量與工程難度適宜的方案一作為最終方案。

表1 不同方案降阻效果統計

5 結語

通風系統是礦井建設工程體系的重要組成部分，在進行通風系統優化設計過程中，需從整體角度出發，針對通風系統影響因素，依據通風系統改造目標，從通風阻力、要風機性能等方面入手，進行科學規劃。本文采用對比法、實踐調查法等研究方法對鋪龍灣礦通風系統的優化進行分析，提出八種不同方案，方案一具有經濟效益相對較高、成本投入少特點，最終確定方案一為最適宜方案。

表2 不同方案的經濟效果匯總