通風壓能調控技術在角聯巷道中的應用

劉海曉

（同煤集團安全監管五人小組管理部，山西 大同037003）

礦井通風系統通過風井的主通風機帶動礦井中空氣流動，為井下各工作地點輸送新鮮空氣，并消除和稀釋井下作業空間內煤塵與瓦斯、CO等有害氣體的濃度，以及改善濕熱環境。同時礦井通風網絡中通過合理設置局部通風機、通風構筑物等手段調節局部井巷內風流狀態，使井巷內部風流狀態、風速等能夠滿足《煤礦安全規程》相關安全、衛生條件，確保通風系統呈現出穩定狀態[1]。

馬脊梁礦西三回風立井主要通風機啟用后，徹底解決了風量緊張的情況，但美中不足的是處于兩進風井之間的膠帶斜井風量由進風2 180 m3/min變為出風412 m3/min。由于風流由材料斜井進入經3號層調車硐室、3號層集中軌道巷沿膠帶斜井流出，受3號層調車硐室車輛多、皮帶頭機電設備多的原因，風流流經該段巷道溫度升高，膠帶斜井出現霧氣，人員出入視線模糊，易形成安全隱患。

1 馬脊梁礦概述

馬脊梁礦由西一回風斜井、西三回風立井帶動礦井正常井下通風，其中3號煤層集中軌道巷、3號煤層皮帶巷通過8號煤層膠帶斜井與8號煤層材料斜井、1136大巷構成角聯通風網絡。8#煤層材料斜井與1136大巷巷道斷面大、距離短、風阻小、進風量大、壓能較大，而與進風斜井連接的膠帶斜井斷面小、距離長、風阻大、進風量小、壓能小，導致有大量風流由8號煤層材料斜井流向膠帶斜井，而流經3號煤層集中軌道巷的風流經過3號層調車硐室，由于硐室及軌道巷內車輛與設備原因風阻較大，并釋放大量熱量導致流經該風路的風流呈現濕熱狀態，并伴隨大量霧氣，該角聯通風網絡整體呈現風流不穩定狀態，需要進行相關調節[2]。

2 通風系統優化調節措施

2.1 通風系統優化調節方式

礦井通風系統改變主風機工況、增加局部風機以及增加各類通風構筑物等手段，從而達到增壓、增阻、降阻等通風網絡中風流狀態的不同調節效果。通風系統優化調節過程一方面需要注意調節方式的選擇，另一方面需要考慮調節量與調節措施施工位置，都會影響系統優化后的效果與穩定性[3]。

2.2 角聯巷道的通風調節

表1 風流調節點位置特點對比

角聯結構中由于正導線與負導線支路間存在風壓差，正導線支路風流會經由角聯支路泄露至負導線支路，角聯支路構成漏風帶，而如果負導線支路為鄰近工作面采空區時，會增加該采空區遺煤自燃幾率。通過在角聯結構中設置通風調節設施和局部通風機調整角聯結構中正、負導線支路間的風壓壓差，改變角聯支路風流流動狀態，該方式被稱為均壓調節，該方式能夠有效地抑制鄰近工作面漏風、環境中粉塵以及有害氣體超限。均壓調節針對被調節區域狀態被分為開區均壓與閉區均壓，通常閉區均壓調節主要針對封閉采空區內遺煤自燃的防滅火措施，而開區均壓設置在正?；夭傻墓ぷ髅鎱^域，根據調節措施不同，又分為風窗均壓調節、局部通風機均壓調節和聯合調節。均壓調節抑制漏風狀況的原理在于調節正、負導線支路的風阻，使角聯結構中的各支路風壓和風阻達到一定平衡狀態，即R1/R2=R3/R4，能夠有效抑制角聯支路所形成的漏風帶風流泄露現象。角聯結構均壓調節中增加正導線支路風阻會減少通過角聯支路流向負導線支路的風量，相反在負導線支路設置增阻措施會使流入負導線分支的風量，為起到抑制角聯分支漏風，應優先考慮對風流風量較大的分支設置增阻調節，即優先利用正導線分支上已有通風調節設施進行降阻調節，當不適于在正導線支路設置通風構筑物時，則在負導線方向設置必要增阻措施用來保證角聯結構中的風流狀態穩定性[4]。

3 壓能調控在馬脊梁礦角聯巷道中的應用

3.1 調節方式

由于西三回風立井帶動石炭系一盤區用風量的用風，而西一回風斜井主要通風機供風相對盈余，初期通過提高流經8號煤層各巷供風量，將供風量由780 m3/min調整為1 225 m3/min，并降低材料斜井下部進風量，由原來的325 m3/min調整為210 m3/min。進行增壓調節后，膠帶斜井下部風量由455 m3/min變為1 015 m3/min，8號煤層材料斜井進風增加后由3號煤層車場流向8號煤層膠帶斜井，膠帶斜井出風量增加，未起到調節效果[5]。

為控制膠帶斜井出風量問題，后期提出通過降阻的方式調節膠帶斜井風流狀態：

1）1136水平大巷與中央變電所回風繞道設置有密閉墻，通過打開該風路將原有密閉調整為調節風窗，使1136水平大巷風流短路，而材料斜井風壓、進風量都有一定的下降，風壓由原來的180 mm H2O下降至152 mm H2O，而進風量由原來2 720 m3/min下降至2 395 m3/min；

2）增大流入3號煤層諸巷內的風量，將3#煤層一盤區皮帶頭進風量增大至410 m3/min；

3）對8號煤層的回風量進行調節，將回風量由原有的780 m3/min增大至1 000 m3/min，迫使由材料斜井下部流向8號層的風量由原來的325 m3/min降低至210 m3/min。

調節后，膠帶斜井風流風向發生改變，由原出風狀態改為進風狀態，而原有出風量平均約為412 m3/min，調節后進風量為780 m3/min，降低原有的膠帶斜井漏風狀態，提高8號煤層各需風區域有效供風量，增加角聯系統的穩定性。

3.2 應用效果分析

1）利用風流短路作泄壓點，減少了材料斜井起點與端點的壓差值，從而降低了材料斜井的進風量，相對增加了膠帶斜井的進風量。同時通過調大8#層的風量，進一步加大了膠帶斜井的風量，穩定了通風系統，降低了礦井阻力，增加了礦井有效風量，降低了電耗，增強了礦井抗災害能力。

2）風井供風方式調整后，由3號煤層集中軌道巷、3號煤層皮帶巷通過8號煤層膠帶斜井與8號煤層材料斜井、1 136大巷角聯通風網絡出現的風流不穩定狀態，先后通過增壓和降阻方式進行調節局部通風結構的風流狀態。通過對1 136水平大巷進行風流短路，并調整3號煤層的進風量和風壓，以及增加8#煤層的回風量，最終達到改變原有網絡中膠帶斜井風流方向，確保8號煤層各需風區域有效供風量[6]。

4 結語

1）通過對角聯通風網絡結構特點與流動特性的研究，分析如何通過均壓調節手段優化網絡結構和提高風流穩定性，對增壓、降阻、增阻等不同均壓調節方式效果和設置位置選擇進行討論。

2）針對馬脊梁礦角聯通風網絡風流不穩定情況，提出通過降阻的方式進行調節，調節后提高了有效供風量，增加了角聯系統的穩定性。