納林廟煤礦二號井通風系統優化改造

田中華，王宗勇

(北京天地華泰礦業管理股份有限公司，北京 100013)

0 引言

礦井通風的基本任務就是通過采取安全、可靠、合理、經濟的通風方法和通風方式，向井下各作業場所連續不斷地供給新鮮空氣；沖淡、排除有毒有害氣體和礦塵；創造適宜的氣候條件，提供良好的作業環境；增強礦井的抗災能力[1-4]。由于煤礦現場的復雜性，導致了通風管理的復雜性，再加上礦井設計的局限性，導致在礦井生產過程中容易出現通風系統復雜、通風阻力過大及系統抗災能力不足等問題[5-10]。為了保證礦井安全生產，必須定期對礦井通風系統進行優化改造。

1 工程背景

1.1 礦井概況

納林廟煤礦二號井于2005年建井，最初設計生產能力為300萬t/a。2006年9月礦井形成完整獨立的通風系統，2006年10月開始試生產，當月即達產。現有關部門對該礦井重新進行礦井生產能力核定，核定生產能力為500萬t/a。全礦井可采煤層為4-1號煤層、4-2號煤層、6-2號煤層。現礦井有2個開拓采區和2個生產采區，通風方式為中央并列式，礦井通風方法為抽出式，主要通風機型號為FBCDZNO26/2×315 kW。運行角度+6°，負壓2 300 Pa，礦井等積孔為3.81 m2，目前礦井總進風量為9 083.6 m3/min，總回風量為9 220 m3/min，主扇排風量為9 345 m3/min。

1.2 原礦井通風系統存在的問題

納二礦主斜井為進風斜井，現主斜井進風風量為900 m3/min。主斜井井底與礦井總回風巷相連接，造成主斜井風量大，浪費了礦井有效風量。由于控風設施建在皮帶巷中，無法有效地對主斜井進風量進行控制，反倒由于風壓大，煤流在經過控風設施時，撒煤現象嚴重。改造前納二礦斜井通風系統如圖1所示。

3個煤層的主運大巷現在均為回風巷，這樣就導致礦井各煤層形成“一進兩回”的通風系統。從礦井防災抗災角度考慮，給礦井帶來了重大安全隱患。改造前4-1號煤層、4-2號煤層通風系統如圖2、3所示。

為了有效控制6-2號煤層110輔運順槽及6-2號煤層西翼邊界探水巷進風量，在6-2號煤層西翼輔運大巷構筑了一組無壓風門，由于構筑在輔運大巷中，對過往行人及車輛造成了不便。改造前納二礦6-2號煤層通風系統如圖4所示。

圖3 改造前4-2號煤層通風系統示意Fig.3 Ventilation system of coal seam 4-2 before transformationn

圖4 改造前6-2號煤層通風系統示意Fig.4 Ventilation system of coal seam 6-2 before transformation

由于礦井通風系統不合理導致礦井的救災抗災能力達不到相關行政管理部門的要求，行政管理部門強令限期納二礦進行通風系統優化改造，若主運大巷在整改期限內未改造為進風巷道，將會被勒令停產。

1.3 改造前礦井通風路線簡述

主斜井路線：地面→主斜井→礦井總回風→風井→地面。4-1號煤層路線為地面→副1、副2斜井→4號煤層輔運斜巷→4-1號煤層輔運大巷→4-1號煤層102輔運→4-1號煤層102采面→4-1號煤層102主運(4-1號煤層103輔運→4-1號煤層103備采面→4-1號煤層103主運)→4-1號煤層回風、主運大巷→4號煤層回風下山→6-2號煤層西翼回風、主運大巷→礦井總回風→風井→地面。

4-2號煤層路線：地面→副1、副2斜井→4號煤層輔運斜巷→4-2號煤層輔運大巷→4-2號煤層102輔運→4-2號煤層101輔運→4-2號煤層101采面→4-2號煤層101主運(4-2號煤層102輔運→4-2號煤層102備采面→4-2號煤層102主運)→4-2號煤層回風、主運大巷→4號煤層回風下山→6-2號煤層西翼回風、主運大巷→礦井總回風→風井→地面。

6-2號煤層路線：地面→副1斜井→6-2號煤層西翼輔運大巷(6-2號煤層輔回撤通道)→6-2號煤層110輔運順槽(6-2號煤層107輔運順槽→6-2號煤層探水巷)→6-2號煤層111主運順槽→6-2號煤層西翼回風、主運大巷→礦井總回風→風井→地面。

2 優化改造方案

2.1 優化改造的目的

隨著礦井生產布局的變化，原有礦井通風系統需做相應的調整、改造。根據實際的通風網絡結構、分支風阻、風機特性、用風地點和用風量等，確定主要通風機的最佳風壓、風量值、風流調節設施的最佳位置和參數，使礦井通風總功率減小，提高主要通風機的運行效益，節約通風費用，合理利用礦井的有效風量，提高礦井的救災抗災能力。通過此次通風系統優化改造，避免礦井因行政管理部門勒令停產所造成的損失，確保礦井正常安全生產。

2.2 改造方案

經過對納二礦目前的通風系統進行研究，決定將主斜井進風改至西翼主運大巷，增加供風距離。通過增加供風距離來增加通風阻力以達到控制主斜井進風量。在控制主斜井進風量的同時，將西翼主運大巷改為進風巷道，滿足西翼主運大巷的用風量。將西翼主運大巷改為進風巷，需在西翼主運大巷與西翼回風大巷之間聯巷構筑通風設施(風門、擋風墻)，使西翼主運大巷和西翼回風大巷形成獨立的進回風系統。通風系統改造后，西翼輔運大巷和西翼主運大巷為進風巷道，西翼回風大巷為回風巷，從而形成6-2號煤層“兩進一回”的通風系統，優化了6-2號煤層的通風系統，提高了礦井防災抗災的能力。改造后納二礦斜井通風系統如圖5所示。

圖5 改造后斜井通風系統示意Fig.5 Ventilation system of the inclined shaft after transformation

在4-1號煤層輔運大巷6聯巷、4-2號煤層輔運大巷5聯巷，構筑調節風窗，并在聯絡巷與回風大巷交叉處構筑風橋。將輔運大巷進風引入主運大巷，實現主運大巷進風。將4-1號煤層、4-2號煤層主運大巷與回風大巷之間的聯絡巷構建通風設施，使主運大巷和回風大巷形成獨立的進回風系統。通風系統改造后，4-1號煤層、4-2號煤層的主運大巷和輔運大巷為進風巷，4-1號煤層、4-2號煤層的回風大巷均為回風巷，從而形成4-1號煤層、4-2號煤層“兩進一回”的通風系統，優化了4-1號煤層、4-2號煤層的通風系統，提高了礦井防災抗災的能力。改造后納二礦4-1號煤層、4-2號煤層通風系統如圖6、7所示。

圖6 改造后4-1號煤層通風系統示意Fig.6 Ventilation system of coal seam 4-1 after transformation

圖7 改造后納二礦4-2號煤層通風系統示意Fig.7 Ventilation system of coal seam 4-2 after transformation

由于6-2號煤層107輔運順槽進風以及6-2號煤層110輔運順槽進風最終同時經6-2號煤層111主運順槽進入西翼回風大巷，使6-2號煤層111主運順槽回風量大而導致西翼主運大巷風流不穩定。通過將6-2號煤層西翼邊界探水巷風流進行反轉，(從6-2號煤層110輔運順槽進風經6-2號煤層111主運順槽、西翼邊界探水巷、6-2號煤層107輔運順槽通過6-2號煤層106主運風橋進入西翼回風大巷)從而節約了礦井的有效風量，同時也解決了西翼主運大巷風流不穩定的問題。通過拆除6-2號煤層西翼輔運大巷無壓風門，解決了輔運大巷存在通風設施所造成車輛通行不便的問題。改造后納二礦6-2號煤層通風系統如圖8所示。

圖8 改造后納二礦6-2號煤層通風系統示意Fig.8 Ventilation system of coal seam 6-2 after transformation

2.3 優化改造后礦井通風路線簡述

主斜井路線：地面→主斜井→6-2號煤層西翼主運大巷→6-2號煤層西翼回風大巷→礦井總回風→風井→地面。

4-1號煤層路線：地面→副1、副2斜井→4號煤層輔運斜巷→4-1號煤層輔運大巷→4-1號煤層102輔運→4-1號煤層102采面→4-1號煤層102主運(4-1號煤層103輔運→4-1號煤層103備采工作面→4-1號煤層103主運、4-1號煤層主運大巷)→4-1號煤層回風大巷→4號煤層回風下山→6-2號煤層西翼回風巷→礦井總回風→風井→地面。

4-2號煤層路線：地面→副1、副2斜井→4號煤層輔運斜巷→4-2號煤層輔運大巷→4-2號煤層102輔運→4-2號煤層101輔運→4-2號煤層101采面→4-2號煤層101主運(4-2號煤層102輔運→4-2號煤層102備采面→4-2號煤層102主運、4-2號煤層主運大巷)→4-2號煤層回風大巷→4-2號煤層回風下山→6-2號煤層西翼回風大巷→礦井總回風→風井→地面。

6-2號煤層西翼路線：地面→副1斜井→6-2號煤層西翼輔運大巷(6-2號煤層輔回撤通道)→6-2號煤層110輔運順槽→6-2號煤層111主運→6-2號煤層西翼探水巷→6-2號煤層107輔運(6-2號煤層111主運)→6-2號煤層西翼回風大巷→礦井總回風→風井→地面。

3 結論

(1)通過對主斜井通風系統改造，實現了對主斜井進風風量的有效控制，使主斜井的進風量控制在600 m3/min左右，為礦井節約了300 m3/min的風量。將西翼主運大巷由原來的回風巷改為進風巷道，不僅合理利用了主斜井的有效風量，進一步優化了通風系統；同時也杜絕了因風壓大所造成的主斜井撒煤、煤塵堆積的現象。

(2)通過將4-1號煤層、4-2號煤層主運大巷原回風巷道改為進風巷道，優化了4-1號煤層、4-2號煤層的通風系統，使4-1號煤層、4-2號煤層的通風系統更加合理的同時增強了礦井防災、抗災能力。

(3)通過對6-2號煤層邊界探水巷進行風流反轉，節約礦井有效風量520 m3/min。拆除了西翼輔運大巷一組無壓風門，避免了對車輛通行所造成的不便。

(4)將主斜井節約的300 m3/min和6-2號煤層邊界探水巷節約的520 m3/min風量，充分地利用在了4-1號煤層、4-2號煤層主運大巷的通風系統中，提高了通風系統的經濟性。