東曲煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整及應(yīng)用

高 毓

（山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司東曲煤礦，山西 古交 030200）

1 工程概況

礦井采用分區(qū)通風(fēng)方式、機(jī)械抽出式通風(fēng)方法，構(gòu)成“八進(jìn)五回”的通風(fēng)系統(tǒng)。進(jìn)風(fēng)井有東平硐、西平硐、矸石斜井、黃臺(tái)峰進(jìn)風(fēng)井、小沙巖立井、明斜井、局家洼立井、羊圈港進(jìn)風(fēng)斜井，共8 個(gè)；回風(fēng)井有黃臺(tái)峰回風(fēng)井、長峪溝回風(fēng)井、小沙巖回風(fēng)井、局家洼回風(fēng)井、羊圈港回風(fēng)井，共5 個(gè)。調(diào)整礦井采掘銜接，優(yōu)先對(duì)四采區(qū)最后一個(gè)14403 工作面進(jìn)行回采，14403 工作面已封閉結(jié)束。近期完成了+973 水平二采區(qū)14218、12226 工作面，四采區(qū)2 號(hào)、4 號(hào)煤的優(yōu)化封閉，共施工密閉49 道。

小沙巖回風(fēng)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)+973 水平二采區(qū)、四采區(qū)的通風(fēng)工作。計(jì)劃封閉14218 工作面和12226、14412、14414 備用面，四采區(qū)2 號(hào)、4 號(hào)煤封閉結(jié)束后，剩余二采區(qū)輔助運(yùn)輸巷和四采區(qū)4 號(hào)煤西翼輔運(yùn)巷以及四采區(qū)2 號(hào)煤輔助運(yùn)輸巷一部分。+973 水平二采區(qū)、四采區(qū)暫時(shí)沒有工作面、備用面，計(jì)劃停運(yùn)小沙巖回風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)，由局家洼回風(fēng)系統(tǒng)和長峪溝回風(fēng)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。

2 數(shù)據(jù)對(duì)比分析

2.1 主要進(jìn)風(fēng)井模擬結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)對(duì)比分析

總進(jìn)風(fēng)量實(shí)測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)大1 859 m3/min，其中，東平硐、西平硐、黃臺(tái)峰進(jìn)風(fēng)斜井、羊圈港進(jìn)風(fēng)井實(shí)測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)大，明斜井、矸石斜井、小沙巖進(jìn)風(fēng)立井、局家洼進(jìn)風(fēng)立井實(shí)測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)小。原因是：東平硐、西平硐、黃臺(tái)峰進(jìn)風(fēng)斜井、羊圈港進(jìn)風(fēng)井三維仿真模擬系統(tǒng)建模時(shí)摩擦阻力系數(shù)取值為0.0084（計(jì)算值），實(shí)際摩擦阻力系數(shù)為0.0073，取值偏大，導(dǎo)致模擬數(shù)據(jù)偏小。

2.2 主要回風(fēng)井模擬結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)對(duì)比分析

總回風(fēng)量實(shí)測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)小195 m3/min，其中，長峪溝回風(fēng)井實(shí)測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)小87 m3/min，黃臺(tái)峰回風(fēng)井實(shí)測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)大602 m3/min，局家洼回風(fēng)井實(shí)測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)大250 m3/min，羊圈港回風(fēng)井實(shí)測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)小960 m3/min。原因如下：

1）羊圈港回風(fēng)井實(shí)測數(shù)據(jù)比模擬數(shù)據(jù)小960 m3/min，是由于風(fēng)機(jī)倒機(jī)所引起的實(shí)際變化。

2）三維仿真模擬系統(tǒng)建模所采用巷道尺寸等參數(shù)均為設(shè)計(jì)參數(shù)，在礦井回風(fēng)巷內(nèi)布置有抽采管路（如在長峪溝、羊圈港回風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)布置有抽采管路），縮小了巷道實(shí)際斷面，導(dǎo)致回風(fēng)實(shí)測結(jié)果比模擬結(jié)果小。

3）三維仿真模擬系統(tǒng)模擬過程未能如實(shí)反映18304 軌順、18304 瓦斯治理巷等個(gè)別巷道風(fēng)量變化情況，經(jīng)實(shí)際調(diào)整后造成實(shí)測數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)存在差別。

4）在對(duì)三維仿真模擬系統(tǒng)主扇建模時(shí)所采用的參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行參數(shù)不一致，各運(yùn)行角度數(shù)據(jù)不全（如局家洼回風(fēng)井實(shí)際有5 個(gè)運(yùn)行角度，模擬系統(tǒng)只有2 個(gè)，正在與廠家溝通，增加所有主要通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行角度），無法滿足主要通風(fēng)機(jī)角度調(diào)整后的數(shù)據(jù)模擬。

5）在對(duì)三維仿真模擬系統(tǒng)后續(xù)巷道更新時(shí)無法按坐標(biāo)法延伸、縮減巷道長度（實(shí)際為人工操作拉伸、縮減），與實(shí)際巷道坡道變化不相符，導(dǎo)致模擬巷道節(jié)點(diǎn)增多，風(fēng)量變小。

6）模擬系統(tǒng)中各回風(fēng)井模擬風(fēng)量結(jié)果與實(shí)際風(fēng)量相差不大，各風(fēng)流方向變化情況與實(shí)際情況相接近，按目前模擬軟件的功能，先確定各回風(fēng)井?dāng)?shù)據(jù)后，系統(tǒng)自動(dòng)模擬各進(jìn)風(fēng)井情況，再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致各進(jìn)風(fēng)井風(fēng)量數(shù)據(jù)與實(shí)際情況有出入[3-4]。

3 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案的對(duì)比與確定

3.1 方案對(duì)比

3.1.1 方案Ⅰ：+973 水平二采區(qū)由長峪溝回風(fēng)井負(fù)擔(dān)

小沙巖回風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，將小沙巖回風(fēng)斜井行人小風(fēng)門施工為調(diào)節(jié)風(fēng)門，封閉防爆門，拆除1 號(hào)、3 號(hào)密閉風(fēng)門，施工2 號(hào)密閉風(fēng)門，重新施工4 號(hào)調(diào)節(jié)風(fēng)門。

施工順序?yàn)椋L(fēng)科提前施工2 號(hào)密閉風(fēng)門，留0.5 m2通風(fēng)口，拆除1 號(hào)、3 號(hào)密閉風(fēng)門后封堵2 號(hào)密閉風(fēng)門并重新施工4 號(hào)調(diào)節(jié)風(fēng)門。

若14218 工作面回采，則通風(fēng)阻力預(yù)計(jì)867 Pa，通風(fēng)路線5 553 m，如表1 所示。

表1 方案Ⅰ14218 工作面阻力計(jì)算表

3.1.2 方案Ⅱ：+973 水平二采區(qū)由局家洼回風(fēng)井負(fù)擔(dān)

局家洼主要通風(fēng)機(jī)現(xiàn)運(yùn)行角度30°～25°，回風(fēng)井風(fēng)量8 575 m3/min，有效風(fēng)量7 846 m3/min，有效風(fēng)量率92.86%，由于通風(fēng)路線增大，需上調(diào)局家洼主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行角度至35°～30°。

小沙巖回風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，將小沙巖回風(fēng)斜井行人小風(fēng)門施工為調(diào)節(jié)風(fēng)門，封閉防爆門，拆除3 號(hào)密閉風(fēng)門，保留1 號(hào)密閉風(fēng)門，重新施工4 號(hào)調(diào)節(jié)風(fēng)門。

若14218 工作面回采，則通風(fēng)阻力預(yù)計(jì)1 079 Pa，通風(fēng)路線8 409 m，如表2 所示。

表2 方案Ⅱ14218 工作面阻力計(jì)算表

3.2 方案的確定

綜上所述，根據(jù)通風(fēng)阻力、通風(fēng)路線數(shù)據(jù)，采用方案Ⅰ較為合理，即14218 工作面回采由長峪溝回風(fēng)井負(fù)擔(dān)較為合理。

4 通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后的應(yīng)用效果

2020 年，將礦井通風(fēng)能力核定為485.57 萬t/年，小沙巖回風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)無采掘工作面布置，小沙巖回風(fēng)井風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，二分區(qū)總回風(fēng)巷北段（2 號(hào)密閉以北）由長峪溝回風(fēng)井負(fù)擔(dān)，二分區(qū)總回風(fēng)巷南段（2 號(hào)密閉以南）四采區(qū)西翼由局家洼回風(fēng)井負(fù)擔(dān)，四采西翼下組煤將來與十采區(qū)合并，布置大工作面，由羊圈港回風(fēng)井負(fù)擔(dān)。

目前，羊圈港主要通風(fēng)機(jī)為FBCDZ-8-№30 煤礦地面用防爆對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)，現(xiàn)運(yùn)行角度為30°/25°（最大運(yùn)行角度為45°/40°），風(fēng)機(jī)功率為2×500 kW。主要通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為8 753 m3/min，通風(fēng)機(jī)負(fù)壓為2 030 Pa，系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)量為8 538 m3/min，回風(fēng)井風(fēng)量為8 657 m3/min，有效風(fēng)量為8 018 m3/min，有效風(fēng)量率為93.91%。該FBCDZ-8-№30 煤礦地面用防爆對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān)+860 水平八采區(qū)、九采區(qū)的通風(fēng)。將來與四采區(qū)西翼下組煤合并后，八、九采區(qū)回采結(jié)束，只剩余十采區(qū)，經(jīng)核算通風(fēng)能力可以滿足礦井需要。

5 結(jié)論

小沙巖回風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，優(yōu)化了礦井通風(fēng)系統(tǒng)，將“八進(jìn)五回”通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整為“八進(jìn)四回”通風(fēng)系統(tǒng)，縮小了礦井安全管理半徑，降低了礦井通風(fēng)及隊(duì)組巷道維護(hù)等日常運(yùn)行安全管理難度，年節(jié)約主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行電費(fèi)、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)、人工工資等費(fèi)用共計(jì)469.72 萬元。