團(tuán)柏煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案的研究

蔚 鵬

（霍州煤電集團(tuán)團(tuán)柏煤礦，山西 霍州 031400）

團(tuán)柏煤礦原來的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是按年產(chǎn)300×104t進(jìn)行銜接安排的。2000年后團(tuán)柏煤礦的煤產(chǎn)量在逐年提高，2008年煤炭產(chǎn)量達(dá)到450×104t。因此，團(tuán)柏煤礦在保持當(dāng)前1個(gè)安全高效工作面、2個(gè)綜采面和1個(gè)殘采面的基礎(chǔ)上，還需要對礦區(qū)的新區(qū)域進(jìn)行開發(fā)，主要考慮針對鐵三區(qū)、南四、南五和岳胥區(qū)的開發(fā)。從煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)來看，以往的通風(fēng)系統(tǒng)無法滿足新開發(fā)的生產(chǎn)需要，必須根據(jù)當(dāng)前的生產(chǎn)產(chǎn)量進(jìn)行相應(yīng)的改造工程，提高通風(fēng)能力，保障煤礦的安全開采。

1 通風(fēng)系統(tǒng)改造的必要性分析

團(tuán)柏煤礦井田走向長14.55km，傾斜長3.5km。礦井通風(fēng)方式為并列式，主要進(jìn)回風(fēng)巷布置在同一水平，進(jìn)風(fēng)井有5個(gè)（1、2、3、9、10號），回風(fēng)井有2個(gè)（1、2號）。采用2臺(tái)K4-73-01No.32F型離心式通風(fēng)機(jī)擔(dān)任通風(fēng)任務(wù)，配套2臺(tái)TD-173-66-10電動(dòng)機(jī)，功率為2500kW。通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為180～530m3/s，工作風(fēng)壓為2400～5700Pa，通風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)工況點(diǎn)Q=439.62m3/s，p=3680.4Pa，處于高負(fù)壓運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。礦井生產(chǎn)區(qū)域有11水平南翼、12水平北翼、13水平南翼、鐵一區(qū)、鐵二區(qū)、鐵三區(qū)巷探工程和岳胥區(qū)（-680m）開拓工程。由于礦井是“大折返式”的通風(fēng)系統(tǒng)，主要進(jìn)回風(fēng)巷道阻力較大，分布不合理，造成各區(qū)域風(fēng)量比較緊張，局部巷道風(fēng)速超限。以最大通風(fēng)阻力路線T1452系統(tǒng)為例，該通風(fēng)路線全長為14961m，其中進(jìn)風(fēng)段巷道長度為6186m，阻力消耗占42.2%～47.1% ；采區(qū)用風(fēng)段巷道長度為3580m，阻力消耗占8.68%～12.27%；回風(fēng)段長度為5195m，阻力消耗占43.6%～46.9%，鐵一區(qū)5號煤層區(qū)域回風(fēng)僅為19m3/s。綜上所述，必須對現(xiàn)有的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，提高通風(fēng)能力。

2 通風(fēng)系統(tǒng)改造的依據(jù)

2.1 礦井生產(chǎn)銜接

根據(jù)團(tuán)柏煤礦2010～2025的長遠(yuǎn)規(guī)劃，礦井生產(chǎn)銜接安排如下：綜放（高產(chǎn)高效）：鐵二區(qū)9→鐵一區(qū)→岳胥區(qū)-950m水平9→岳胥區(qū)-680m水平9。綜放（中、低位）：鐵一區(qū)、鐵二區(qū)9→南三、南四8、9→岳胥區(qū)-680m水平8。綜采+輕放（配采）：鐵二區(qū)、鐵一區(qū)5→岳胥區(qū)-950m水平5→岳胥區(qū)-680～ -793m水平5。輕放（殘采）：南三8→北翼七北8、9→2025年初結(jié)束。

2.2 礦井主要通風(fēng)機(jī)的性能和配風(fēng)原則

以K4-73-01No.32F型通風(fēng)機(jī)測定的通風(fēng)機(jī)性能特性曲線為依據(jù)，排風(fēng)量為180～530m3/s，工作風(fēng)壓為2400～5700Pa。根據(jù)風(fēng)量計(jì)算和2009～2014年采、掘、開工作面和酮室實(shí)際配風(fēng)情況統(tǒng)計(jì)為參考依據(jù)，各用風(fēng)地點(diǎn)的配給風(fēng)量為：綜放工作而配給風(fēng)量15m3/s，掘進(jìn)工作面配給風(fēng)量8m3/s，開拓工作面配給風(fēng)量7m3/s，硐室配給風(fēng)量3m3/s。

3 團(tuán)柏煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改造方案對比研究

3.1 優(yōu)化方案的提出

結(jié)合礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀，前后共提出了刷大進(jìn)風(fēng)巷斷面、增加回風(fēng)巷道等18種降阻方案，經(jīng)過模擬解算比較，有2種方案對提高南二水平以下總通風(fēng)能力有明顯的效果。結(jié)合團(tuán)柏煤礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀和長遠(yuǎn)銜接安排，以降阻和優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)為通風(fēng)系統(tǒng)改造的方向，保證鐵一區(qū)、鐵二區(qū)生產(chǎn)用風(fēng)，滿足岳胥區(qū)開發(fā)的風(fēng)量需求，滿足南四、南五采區(qū)延深的需要，以此提出如下2種改造方案，對2014～2019年各個(gè)生產(chǎn)時(shí)期進(jìn)行了通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算。

方案一：增加一段12L頭石門到岳胥區(qū)的回風(fēng)大巷，做一條鐵一區(qū)、南四、南五采區(qū)回風(fēng)巷。具體方案：從12水平頭石門風(fēng)橋到岳胥區(qū)7050掘一段回風(fēng)巷，工程量為2300m，巷道斷面積為14m2；從12水平7961到14水平9041做一條鐵一區(qū)、南四、南五采區(qū)專用回風(fēng)巷，工程量為2320m，巷道斷面積為14m2，增加岳胥區(qū)的回風(fēng)能力，提高鐵一區(qū)、南四的回風(fēng)量。通過模擬，通風(fēng)機(jī)總排風(fēng)量增加4.19m3/s，風(fēng)壓降低62Pa，礦井總風(fēng)阻減少0.00066N?S2/m8。2號回風(fēng)井比原來提高風(fēng)量7m3/s，南二水平總回風(fēng)增加7.3m3/s，但風(fēng)速超限。分支系統(tǒng)風(fēng)量各有增減：岳胥區(qū)回風(fēng)量提高了13.5m3/s，總回風(fēng)達(dá)到50m3/s，能滿足岳胥區(qū)生產(chǎn)用風(fēng)；11水平系統(tǒng)風(fēng)量減小，不能滿足鐵三區(qū)9號煤層的生產(chǎn)用風(fēng)；鐵一區(qū)、鐵二區(qū)9號煤層系統(tǒng)風(fēng)量有所減小，高產(chǎn)高效工作面生產(chǎn)用風(fēng)緊張，采掘銜接困難；南四掘進(jìn)、南五開拓?zé)o法進(jìn)入。

方案二：增加一段12L南翼與11西翼回風(fēng)巷連通的巷道，做一條鐵一區(qū)、南四、南五總回風(fēng)巷。具體方案：把鐵二區(qū)T2220與11水平西翼副巷連通，工程量為1350m，巷道斷面積為14m2；連通南二水平7044回風(fēng)巷與T2220，工程量為100m，巷道斷面積為14m2，從南四9041到11水平504副巷做一條鐵一區(qū)、南四、南五總回風(fēng)巷，工程量為3732m，巷道斷面積為14m2?？傮w設(shè)想是充分利用現(xiàn)有11水平老區(qū)巷道和1號回風(fēng)井系統(tǒng)，把12水平南翼回風(fēng)盡最大可能引向11水平西翼，實(shí)施分流；同時(shí)做鐵一區(qū)、南四、南五總回風(fēng)巷，增加12水平的回風(fēng)能力。從而降低礦井的總風(fēng)阻，滿足不同時(shí)期主要生產(chǎn)區(qū)域用風(fēng)和新區(qū)域開發(fā)的需要。

通過模擬，通風(fēng)機(jī)總排風(fēng)量比原來增加16.19m3/s，風(fēng)壓降低249.7Pa，礦井總風(fēng)阻減少0.00263N?S2/m8，能夠滿足不同時(shí)期生產(chǎn)用風(fēng)，主要生產(chǎn)區(qū)域風(fēng)量分配情況見表1所示。

表1 方案二的主要生產(chǎn)區(qū)域風(fēng)量分配情況

3.2 方案的比較分析

通過比較，在保證7044、7243、4071等主要巷道設(shè)計(jì)斷面的前提下，結(jié)合團(tuán)柏礦的生產(chǎn)銜接和施工隊(duì)伍狀況，經(jīng)多次研究，確定將方案二作為通風(fēng)系統(tǒng)改造方案。該方案分為3條降阻工程主線：

第一條線：充分利用西翼11水平現(xiàn)有閑置巷道，在T2220沿12s到西翼副巷第6聯(lián)絡(luò)巷做一條聯(lián)絡(luò)巷道，把鐵二區(qū)回風(fēng)引到西翼副巷進(jìn)入l號回風(fēng)井。在此基礎(chǔ)上，做T2220至7044的聯(lián)絡(luò)巷，將鐵一區(qū)9號煤層采區(qū)回風(fēng)和鐵一區(qū)5號煤層采區(qū)大部分回風(fēng)引向西翼，從而保證岳胥區(qū)的回風(fēng)。

第二條線：在施工第一條線的同時(shí)，按照生產(chǎn)銜接需要，在T2220內(nèi)做南四、南五回風(fēng)巷下段與南四水平9041大巷連通。從而保證鐵一區(qū)9號煤層（T1492）的通風(fēng)能力，達(dá)到T1492回采的條件，同時(shí)為南四水平開發(fā)準(zhǔn)備條件。

第三條線：為確保南四水平9號煤層（9282、9292）的通風(fēng)能力，以及南五的進(jìn)入，在第一條、第二條線的基礎(chǔ)上，在T2220向上南四、南五回風(fēng)巷上段與11水平504副巷連通。

4 結(jié)語

方案二盡管做了大量的巷道降阻和延深工程，但大部分巷道均沿12s煤線，避開了礦壓較大的地點(diǎn)，從實(shí)踐看，12s巷道比較容易維護(hù)，總工程量為5182m，施工費(fèi)用在3000萬元左右，與建11號回風(fēng)井相比，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。