平煤股份十礦通風系統調整方案研究

潘競俊

摘要：礦井通風系統的優劣，直接影響著礦井的安全生產、災害防治和經濟效益。為了解決平煤股份十礦己四回風井檢修時通風系統調整問題，對礦井進行通風技術測定，建立了礦井通風系統網絡數據庫，提出礦井通風系統調整方案，利用通風網絡解算軟件對各個方案進行了解算分析，并對各方案進行了對比分析，最后確定了礦井通風系統調整方案。研究結果保證了礦井通風系統的穩定和礦井安全生產。

關鍵詞：通風調整;網絡解算;技術測定

礦井通風系統是全礦井最重要的系統，礦井通風系統的優劣，直接影響著礦井的安全生產、災害防治和經濟效益[1-3]。礦井通風系統的不合理，將直接影響礦井的正常生產和礦井的抗災能力，導致礦井經濟效益的嚴重滑坡[4-7]。為確保礦井安全生產、穩產和高產，提高礦井的抗災能力，通風系統必須保持最佳的運行狀態[8-9]。

礦井通風系統調整改造是一個由定性和定量相互結合、相互關聯、相互制約的多因素構成的復雜系統的決策問題[10]。目前在工程實踐中，礦井通風系統調整改造方案的選擇往往是通過專家、技術人員對各方案進行定性分析比較，篩選出幾個技術可行的方案后，再進行概要的經濟比較，根據經濟比較的結果最終確定礦井通風系統方案[11-13]。以往人們用“礦井等積孔法”、“有效風量”等單指標來評價礦井通風系統，現今已經不適用，開始研究采用多個指標對通風系統進行評價[14-16]。

平煤股份十礦目前通風系統復雜，進、回風井多，兩層煤聯合開采，并且隨著開采深度的增加，通風路線也將變長，礦井通風阻力比較大，為了保證安全生產，有必要對現行通風系統進行通風技術測定分析，確定通風系統調整優化方案，這對保證通風系統穩定及礦井安全快速生產發展有著非常重要的現實意義。

1礦井概況

平煤股份十礦位于平頂山市東北部，距市區中心約6km，行政區劃屬平頂山市衛東區。東西向長4.5km，南北傾斜寬7.0km，井田面積31.5km2.礦井采用立井、斜井，多水平開拓方式，分區與中央并列混合式通風方式。平煤股份十礦全礦井共有三個水平：一水平（-140m，殘采），二水平（-320m，生產），三水平（-870m，在建）;己二、己四、戊組中區和戊七采區四個生產采區和一個準備采區（三水平己三采區）。礦井為煤與瓦斯突出礦井，所采煤層均為Ⅱ級自燃煤層、均具有爆炸性。

目前，平煤股份十礦采用分區抽出式通風，全礦共有四個回風井，分別是己四回風井、丁三回風井、三水平回風井和北二回風井。己四風井配備兩臺2K60-4NO.28對旋軸流式通風機，一臺工作、一臺備用，電機功率800KW，主扇風葉運行角度40°，擔負二水平己四、己二采區及三水平己三采區的供風;丁三風井配備兩臺AGF606-2.44-1.4-2對旋軸流式通風機，一臺工作、一臺備用，電機功率500KW，主扇風葉運行角度-12.5°，擔負一水平戊七采區的供風;三水平風井配備兩BDK618-8-No.30對旋軸流式通風機，一臺工作、一臺備用，電機功率1000KW，主扇風葉運行角度-6°，擔負二水平北翼中區、東區（回收之前）及三水平戊組采區的供風;北二回風井配備倆臺FBCDZ-8-NO.27對旋軸流式通風機，一臺工作、一臺備用，電機功率500KW，主扇風葉運行角度-2.5°，擔負己三采區的供風。

2 通風阻力測定及網絡數據庫建立

2.1 通風阻力測定

根據平煤股份十礦通風系統的具體情況，針對己四回風井、丁三回風井、三水平回風井、北二回風井四個回風井擔系統選擇了四條主測路線，采用精密氣壓計基點法測定靜壓的方法，并測定各個測點風速、溫度和濕度，依次序測完系統內選定的線路，將數據列入表內，出井后進行數據處理。得出主要參數見表1.

從表1可以看出，通風阻力測定相對誤差均小于3%，精度符合要求;通風難易程度均為容易。

2.2網絡數據庫建立

根據通風網絡、各分支風阻值和目前運行主要通風機的特性曲線，對當前通風網路進行計算機解網，可以獲得通風網絡中各分支的風量，得出網絡數據庫。通過網絡解算得到的通風機運行工況和各主要通風巷道的風量與實際測定風量對比見表2、表3.

由上表可以看出，解算的主要巷道的風量與實際風量比較吻合，解算結果的相對誤差均小于10%，從而說明通風網路中各分支的風阻值的測算結果是可靠的，滿足網路分析的要求，可以作為礦井通風系統改造、優化和管理的數據參數。

3 礦井通風系統調整方案研究

3.1礦井通風系統調整方案的提出

礦井己四回風井井壁于2018年4月13日13時02分片幫掉碴，落至井底，截至16：11井筒底板全斷面落的浮碴約1.2m-1.5m厚，掉碴約4至5礦車，之后未再出現掉碴現象，堵塞部分通風斷面增大了通風阻力，風機負壓上升至2550Pa，之后總回風量和回風井負壓等參數保持正常，經測定己四回風井總回風量基本不變。

為防止井壁再次掉碴，大面積堵塞通風斷面，造成己四回風井主要通風機不能正常運轉，經協商特制定己四回風井主要通風機停運井筒維修通風系統調整方案，即己四回風井主要通風機停運、北二回風井主要通風機上調扇葉角度后，北二回風井擔負己四采區、己三采區部分地點供風任務，己二采區封閉、己三采區部分工作面封閉。在此基礎上，提出以下三個系統調整方案：1）己組煤所有掘進面風機開單級運行;2）關閉掉33200風巷高位巷等己組掘進面;3）關閉部分己組掘進面、部分己組掘進面風機開單級供風。

3.2礦井通風系統調整方案的解網分析及方案確定

方案一解算結果：己組煤所有掘進面風機開單級后，己16-24060采面基本能滿足需要，己15，16-24100采面風量不能滿足需求，方案不可行。

方案二解算結果：在關閉掉33200風巷高位巷等掘進面后，己16-24060采面和己15.16-24100采面風量均可以滿足需求，且風量富裕。

方案三解算結果：在部分己組掘進面關停、部分己組掘進面后風機開單極，己16-24060采面和己15.16-24100采面風量基本可以滿足需求。

考慮方案三部分己組掘進面風機開單級供風，掘進面風量不穩定，容易導致瓦斯積聚等事故發生;綜合考慮確定采用方案二，停掉33200風巷高位巷等己組掘進工作面，并盡快開展己四風井壁維修工作。

4結語

通過對礦井通風技術測定建立了礦井通風網絡數據庫，驗證通風網絡數據庫的可靠性;根據礦井己四風機臨時停運時生產部署，提出了系統調整方案，并對其進行了網絡解算分析，掌握了各方案實施后各個風機的工況以及工作面的風量供需情況，經對比分析確定了系統調整方案，為煤礦生產安排提供可靠的數據，對礦井通風系統穩定有著重要的現實指導意義。

參考文獻：

[1] 陳長華.風網穩定性的定量分析[J].遼寧工程技術大學學報，1992，22（1）：292-294.

[2] 朱政宏.多風井礦井通風系統穩定性分析研究[D].安徽理工大學，2012.

[3] 譚允禎.礦井通風系統管理技術理論[M].煤炭工業出版社，1998.

[4] 王旭斌，趙梓成.通風系統可靠性分析[J].昆明理工大學學報（自然科學版），1994（5）：100-106.

[5] 劉承思.通風網絡計算原理[M].山東科學技術出版社，1990.

（作者單位：1.河南理工大學安全科學與工程學院;2.平頂山天安煤業股份有限公司十礦）