礦井通風系統(tǒng)的改造及通風機的選型

劉二毛

（西山晉興能源有限公司斜溝煤礦， 山西 興縣 033600）

引言

礦井通風系統(tǒng)是保證工作面安全生產(chǎn)的基礎，可凈化工作面的空氣降低其瓦斯?jié)舛取５V井通風系統(tǒng)的性能決定著工作面的生產(chǎn)的安全性和效率。隨著煤礦開采的不斷深入，工作面的數(shù)量及網(wǎng)絡較開采初期已發(fā)生很大的變化，傳統(tǒng)的通風方案導致日常生產(chǎn)中的通風問題突出[1]。因此，需根據(jù)工作面的采掘情況對通風方案進行實時改造優(yōu)化。

1 斜溝煤礦某工作面通風現(xiàn)狀

斜溝煤礦某工作面為東西方走向的方向，煤層平均厚度為0.8 m，該煤礦屬于低瓦斯礦井，開采方式為斜井開采，共包含有四個井筒。工作面所選用的采煤方式為后退式走向長壁采煤，頂板管理手段為自然垮落法。

該工作面目前采用“兩進一回”的通風路徑，采用中央式抽出方式。其中，進風井為主斜井和副斜井，主斜井的長度為800 m，副斜井的長度為730 m。經(jīng)勘測可知，主斜井的通風量為3 056 m3/min，副斜井的通風量為3 479 m3/min。回風經(jīng)包括有兩個井筒，回風井的通風量為6 539 m3/min。經(jīng)長期生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有通風系統(tǒng)存在如下問題：

1）通風巷道的漏風現(xiàn)象嚴重，經(jīng)現(xiàn)場測量漏風量可達15.34 m3/s。

2）當前通風方案中的建筑物配置不合理以及維護和管理不合理，導致通風系統(tǒng)內(nèi)部漏風現(xiàn)象嚴重，常導致風流短路的現(xiàn)象發(fā)生，最終導致各個通道內(nèi)的風量分配不均勻。

3）就當前通風系統(tǒng)所配置的通風設備而言，存在通風機與通風網(wǎng)絡不匹配的問題，導致通風機的效率低下。經(jīng)測算可知，當前通風機的工作效率僅為16.8%，遠小于通風設備效率不低于60%的標準[2]。

3）工作面的風速較低，主要原因是天井和部分溜礦井未完全密閉所導致，使得新風通過短路路徑進入回風道。

4）當前通風系統(tǒng)的配套設備在目前的通風方案下，為工作面提供的風量僅為84 m3/s，而工作面實際的需風量為135 m3/s。因此，當前所配置的通風機無法滿足實際通風量的需求。

2 通風系統(tǒng)的改造

2.1 通風系統(tǒng)的改造依據(jù)及原則

該煤礦每年生產(chǎn)能力為90萬t，按照每年工作330 d計算，且采取三班倒的工作制，每天工作24 h。

為保證通風系統(tǒng)改造的有效性，在實際改造操作中遵循如下原則：

充分結(jié)合煤礦的采煤方式、生產(chǎn)能力以及地質(zhì)、水文條件；通過改造有效減少礦井內(nèi)部的漏風現(xiàn)象，提升有效風量率；在現(xiàn)有通風井巷的基礎上完成對通風系統(tǒng)的改造，在保證通風需求的基礎上，盡量地降低改造費用；為工作面配置性能更佳的通風機，使其供風量滿足工作面的需風量，提升通風機的工作效率[3]。

2.2 通風系統(tǒng)的改造

在分析當前通風系統(tǒng)所存在問題的基礎上，充分分析導致上述問題的原因，初步擬定采取如下改造方案：新增回風井、新增輔助回風井和回風斜井、新增煤層輔助回風巷和反井鉆孔回風。

2.2.1 新增回風井

在煤礦工作面北側(cè)新增回風井，使得新增的回風井與原北側(cè)的回風巷相通，如下頁圖1所示：

經(jīng)計算可知，北側(cè)新增回風井的直徑為5m，回風井的高度為380m。基于工作面新增的回風井可從根本上解決通風網(wǎng)絡與需風量不匹配的問題[4]。從而保證在現(xiàn)有通風設備下能夠滿足工作面需風量的要求。

圖1 新增回風井

2.2.2 增補輔助回風井和回風斜井

為工作面新增輔助回風井和回風斜井，新增的位置示意如圖2所示。

圖2 新增輔助回風井和回風斜井的位置示意圖

經(jīng)核算，新增輔助回風井的長度為1 000 m，新增回風斜井的長度為1 200 m。通過新增輔助回風井和回風斜井可提升工作面的供風量，確保其滿足工作面需風量的要求。

2.2.3 增補煤層輔助回風巷和反井鉆孔回風

2.3 通風改造方案的確定

方案一：經(jīng)市場調(diào)研，每開拓1 m巷道需費用4萬元整，則方案一開拓380 m的巷道需費用1 520萬元；加上所用地的費用為980萬元。采用改造方案一需總費用2500萬元。

方案二：開拓輔助回風井和斜井的費用為0.8萬元/m，該改造方案總共增補的風井的長度為2 200 mm，則總費用為1 760萬元。

方案三：基于該改造方案的總費用包括有鉆孔的費用和煤巷掘進的費用。該改造方案需鉆深度為100 m孔2個，深度為252 m孔2個，鉆孔總費用為704萬元；煤巷掘進的費用大概為270萬元。則，采用改造方案三需總費用974萬元。

綜上所述，改造方案三的改造費用最小，且施工周期最短。因此，采用方案三對通風系統(tǒng)進行改造。

3 通風機的選型

改造后，采用主斜井、副斜井進風，輔助回風井和回風井出風，所采用的通風方式為中央并列式抽出通風方式。經(jīng)現(xiàn)場勘測可知：在實際生產(chǎn)中工作面的需風量為135 m3/s，且在通風容易時期的負壓值為3 596.3 Pa，在通風困難時期的負壓值為4 163.2 Pa。

按照需風量1.05倍的余量設計，所選型通風機的供風量最小為135 m3/s×1.05=141.74 m3/s。按照負壓350 Pa的余量設計，所選型通風機在通風相對容易時期可供風壓最小為3 946.2 Pa，在通風困難使其可供風壓最小值為4 513.1 Pa。結(jié)合上述選型依據(jù)，最終所選通風機的型號為FBCDZ29/630×2，該型號通風機的主要指標如表1所示：

表1 FBCDZ29/630×2通風機主要技術(shù)指標

經(jīng)核算，在通風相對容易時期通風機的工作效率為85%，在通風困難時期通風機的工作效率為85%，滿足《煤炭安全規(guī)程》通風機最小工作效率不得低于60%的規(guī)定[5]。

4 結(jié)語

通風系統(tǒng)作為綜采工作面的關(guān)鍵系統(tǒng)，其性能直接決定工作面生產(chǎn)的安全性和效率。在實際生產(chǎn)中，隨著工作面推進其地質(zhì)、水文以及斷面形狀發(fā)生變化，故需對通風方案進行優(yōu)化設計，某工作面的通風問題采取增補輔助回風井和反井鉆孔對其通風方案進行改造，并結(jié)合工作面的需風量和負壓情況為通風系統(tǒng)配置型號為FBCDZ29/630×2的通風機。