小峪礦新回風(fēng)立井方案選擇及通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

谷 偉

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)朔州朔煤小峪煤業(yè)公司，山西 朔州 038300）

礦井通風(fēng)系統(tǒng)[1-2]是井工煤礦生產(chǎn)的六大系統(tǒng)之一。隨著礦井開采的延伸，通風(fēng)線路隨之加長，通風(fēng)阻力增加，通風(fēng)越困難。為了保證礦井安全經(jīng)濟(jì)開采，既要滿足礦井通風(fēng)需要，又需優(yōu)化礦井通風(fēng)線路，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)通風(fēng)。小峪煤礦為生產(chǎn)礦井，上組煤4（16）、2（18）、3（19）號煤層僅剩南Ⅰ盤區(qū)和404 盤區(qū)可采，目前主采煤層為5（22）號煤層和8（25-1）號煤層。礦井上組煤現(xiàn)采用分區(qū)式通風(fēng)方式，正在開采的5（22）號煤采用中央分列式通風(fēng)方式，現(xiàn)通過主斜井、副斜井、1 號行人斜井和2 號進(jìn)風(fēng)斜井進(jìn)風(fēng)，1 號回風(fēng)立井、2 號回風(fēng)斜井回風(fēng)。

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在問題分析

1.1 通風(fēng)能力不足

經(jīng)計算，404 盤區(qū)、5（22）號煤層和8（25-1）號煤層單獨生產(chǎn)時所需風(fēng)量分別為92 m3/s、125 m3/s 和137 m3/s。根據(jù)礦井生產(chǎn)規(guī)劃和煤層接續(xù)，南Ⅰ盤區(qū)上組煤回采完畢后，礦井404 盤區(qū)上組煤和+1100 m 水平5（22）號煤層配采，礦井所需總風(fēng)量為92+125=217 m3/s；之后5（22）號煤層與延伸后的8（25-1）號煤層配采，礦井所需總風(fēng)量為125+137=262 m3/s。礦井現(xiàn)有井筒最大進(jìn)風(fēng)量為346.24 m3/s，最大回風(fēng)量為166.48 m3/s。礦井回風(fēng)井筒回風(fēng)能力滿足不了礦井后期通風(fēng)需求。

1.2 通風(fēng)系統(tǒng)存缺陷

2 號進(jìn)風(fēng)斜井、2 號回風(fēng)斜井通過上組煤416、417 巷及西石門等巷道與南Ⅰ盤區(qū)上組煤溝通，主要服務(wù)于南Ⅰ盤區(qū)上組煤；2 號進(jìn)風(fēng)斜井通過301第一暗斜井與5（22）號煤301 盤區(qū)軌道巷相通。南Ⅰ盤區(qū)上組煤回采完畢后，接續(xù)的404 盤區(qū)利用5（22）號煤生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)。因此，現(xiàn)有2 號回風(fēng)斜井不能服務(wù)于礦井后期生產(chǎn)。礦井可采儲量主要分布在礦井北部，與現(xiàn)有1 號回風(fēng)立井井筒距離較遠(yuǎn)，困難時期礦井通風(fēng)阻力較大[3-4]，既不能實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)通風(fēng)，且造成井下漏風(fēng)量增加，加大采空區(qū)瓦斯涌出量，同時礦井北部距現(xiàn)有安全出口距離較遠(yuǎn)。

圖1 優(yōu)化前礦井通風(fēng)系統(tǒng)

2 新風(fēng)井方案選擇

通過對礦井目前通風(fēng)能力和通風(fēng)系統(tǒng)存在問題分析，提出三種優(yōu)化方案：

（1）方案一：關(guān)閉2 號回風(fēng)斜井，在井田北部新增回風(fēng)立井。該方案可有效解決礦井通風(fēng)能力不足的問題，通風(fēng)線路短，通風(fēng)負(fù)壓小，能解決礦井北部通風(fēng)及安全出口等問題；但是其供電、運輸及管理不便。

（2）方案二：關(guān)閉2 號進(jìn)、回風(fēng)斜井，改造1號回風(fēng)立井為進(jìn)風(fēng)立井，在井田中部1 號回風(fēng)立井場地附近新增回風(fēng)立井。該方案距現(xiàn)有工業(yè)場地距離近，交通運輸方便，通電線路短；但是解決不了北部通風(fēng)困難、北部安全出口較遠(yuǎn)等主要通風(fēng)問題。

（3）方案三：保留2 號進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)斜井進(jìn)行改造，其余井筒功能不變。該方案無需征地、新建井筒，可節(jié)省投資；但是改造工程量大，影響現(xiàn)有生產(chǎn)，且改造后通風(fēng)線路長，通風(fēng)效果差。

結(jié)合礦井目前通風(fēng)系統(tǒng)存在問題，綜合分析選擇方案一，即在礦井北部新建回風(fēng)立井，并優(yōu)化礦井通風(fēng)線路，從而解決礦井通風(fēng)問題。

3 井下通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

404 盤區(qū)利用5（22）號煤大巷進(jìn)行布置，主要進(jìn)風(fēng)利用5（22）號煤層+1100 m 水平進(jìn)風(fēng)大巷和402 盤區(qū)進(jìn)風(fēng)大巷。新增回風(fēng)立井后，404 盤區(qū)回風(fēng)經(jīng)盤區(qū)總回風(fēng)巷至新增回風(fēng)立井，有獨立的回風(fēng)系統(tǒng)。由于5（22）號煤層集中進(jìn)風(fēng)大巷和北翼402 盤區(qū)進(jìn)風(fēng)大巷需滿足404 盤區(qū)和5（22）號煤北翼盤區(qū)同時生產(chǎn)的進(jìn)風(fēng)量，需對5（22）號煤主要進(jìn)、回風(fēng)大巷校核。

（1）進(jìn)風(fēng)大巷

5（22）號煤層402 盤區(qū)靠近北部工作面與404 盤區(qū)工作面同時進(jìn)行回采時，礦井總風(fēng)量為92+125=217 m3/s。5（22）號煤集中皮帶巷、軌道巷、進(jìn)風(fēng)巷最大進(jìn)風(fēng)量見表1，402 盤區(qū)皮帶巷、軌道巷最大進(jìn)風(fēng)量見表2。

圖2 優(yōu)化方案礦井通風(fēng)系統(tǒng)

表1 5（22）號煤集中皮帶巷、軌道巷、進(jìn)風(fēng)巷最大進(jìn)風(fēng)量統(tǒng)計表

表2 402 盤區(qū)皮帶巷、軌道巷最大進(jìn)風(fēng)量統(tǒng)計表

通過以上分析，礦井現(xiàn)有5（22）號煤集中進(jìn)風(fēng)巷滿足進(jìn)風(fēng)要求；402 采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷道不能滿足5（22）號煤層402 盤區(qū)與404 盤區(qū)工作面同時回采時進(jìn)風(fēng)需求。故在402 盤區(qū)巷道西部平行于402 盤區(qū)皮帶巷處新增一段5（22）號煤層402 盤區(qū)進(jìn)風(fēng)巷，該巷道由集中進(jìn)風(fēng)巷通至5 號回采工作面即可，凈斷面積15.36 m2，擔(dān)負(fù)402 盤區(qū)進(jìn)風(fēng)任務(wù)。優(yōu)化后的通風(fēng)能力見表3。

表3 402 盤區(qū)皮帶巷、軌道巷最大進(jìn)風(fēng)量統(tǒng)計表

（2）回風(fēng)巷道

5（22）號煤層402 盤區(qū)靠近北部工作面與404 盤區(qū)工作面同時進(jìn)行回采時，礦井總風(fēng)量為92+125=217 m3/s。404 盤區(qū)采用盤區(qū)回風(fēng)巷和總回風(fēng)巷獨立回風(fēng)至新增回風(fēng)立井，5（22）號煤風(fēng)量由402 盤區(qū)回風(fēng)巷回風(fēng)至新增回風(fēng)立井和1 號回風(fēng)立井。402 盤區(qū)回風(fēng)巷和404 盤區(qū)回風(fēng)巷、404 盤區(qū)總回風(fēng)巷最大回風(fēng)量見表4。

由表4 可知，404 盤區(qū)總回風(fēng)巷滿足回風(fēng)要求，但404 盤區(qū)回風(fēng)巷不能滿足92 m3/s 的回風(fēng)需求。因此，將404 盤區(qū)回風(fēng)巷由凈斷面4.5 m×3.2 m 變?yōu)?.8 m×3.5 m，凈斷面積為16.8 m2。同時，5 號煤層回采工作面在新增回風(fēng)立井北部開采時，402盤區(qū)回風(fēng)巷也不能滿足125 m3/s 的回風(fēng)需求，故在402 盤區(qū)新增一段回風(fēng)巷，由井筒北部5 號煤層回采工作面至新增回風(fēng)立井，作為專用工作面回風(fēng)措施巷，解決工作面回風(fēng)，凈斷面積為13.44 m2。優(yōu)化后，402 盤區(qū)回風(fēng)巷和404 盤區(qū)回風(fēng)巷最大回風(fēng)量見表5。

表4 404 盤區(qū)（總）回風(fēng)巷、402 盤區(qū)回風(fēng)巷最大回風(fēng)量統(tǒng)計表

（3）優(yōu)化采區(qū)接續(xù)

如果礦井接續(xù)進(jìn)行調(diào)整， 404 盤區(qū)工作面生產(chǎn)時，5（22）號煤層不在北部402 盤區(qū)生產(chǎn)，僅在南翼301 盤區(qū)生產(chǎn)時，402 采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷道可不改造，改造巷道為404 盤區(qū)回風(fēng)巷；5 號煤層回采工作面在新增回風(fēng)立井北部開采時，改造402 盤區(qū)回風(fēng)巷，改造參數(shù)同上。

4 應(yīng)用效果分析

小峪礦新增回風(fēng)立井后，進(jìn)行了多次通風(fēng)阻力測試，礦井通風(fēng)阻力得到明顯減小，特別是礦井在困難時期的通風(fēng)阻力得到明顯改善，礦井風(fēng)機(jī)運行狀態(tài)良好，降低了電費消耗。優(yōu)化后的通風(fēng)線路縮短，通風(fēng)系統(tǒng)合理，能夠滿足礦井各頭面的用風(fēng)需要，礦井的安全得到有效保障。

5 結(jié)語

結(jié)合小峪礦生產(chǎn)現(xiàn)狀和煤層接續(xù)情況，分析認(rèn)為小峪礦目前通風(fēng)系統(tǒng)存在通風(fēng)路線長、通風(fēng)阻力大和通風(fēng)能力不足的問題，經(jīng)比較需在井田北部新增回風(fēng)立井，同時對井下通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，實施后可滿足礦井通風(fēng)需要，保證礦井安全開采。