礦井通風系統的改造及效果分析

趙文華

（晉能控股煤業集團翼城東溝煤業有限公司， 山西 臨汾 043500）

引言

1 衰老礦井工程概況

本文主要針對實際生產中的衰老礦井的通風系統進行改造。所謂衰老礦井指的是根據現場開采資源可以滿足整個生產任務，但是其通風系統已經出現老化、網絡結構復雜、通風設施繁雜以及通風阻力過大的礦井。簡單說，可將衰老礦井的特征歸納如下：

1）整個礦井的煤炭儲量不足，對應的礦井的生產能力處于下滑狀態；

2）整個礦井煤炭資源的賦存條件變差，而且在后續開采過程中安全性變差；

3）整個礦井現場工作面的生產布局不合理，對應的生產系統越發復雜，極大地制約了礦井的集中化生產；

4）礦井每開采噸煤的成本增加，在同行業中的競爭力變差。

對于衰老礦井的通風系統主要存在的問題或不足可歸納為如下幾點：

1）整個礦井的通風阻力明顯增加，對應通風線路很長。通風線路過長也是導致風阻增加的主要原因。

2）整個礦井的需風量和實際供風量存在的差異明顯，主要表現為通風能力不足。

近3年的多重耐藥菌檢測中，提示有逐年升高趨勢，可見多重耐藥菌日益增加，提示多重耐藥菌的控制和預防工作需要給予足夠的重視，并應大力推行。

3）衰老礦井由于設備陳舊，整個礦井的漏風現象極為嚴重，其也是導致現場風量不足的主要原因[2]。

本文所研究衰老礦井的煤炭儲量有106.45 Mt，目前可供開采的煤炭儲量剩余53.47 Mt。按照該礦井的煤炭儲量，設計初期對應的礦井服務年限為34年；目前，該礦井可繼續生產的年限小于10 年。總的來講，該礦井已經進入衰老期，為了保證在未來10年內穩定、可靠、高效生產急需對其通風系統進行改造。

2 礦井通風系統優化改造的方案優選

該衰老礦井目前正處于通風困難的時間，主要表現為其四采區的局部的通風斷面面積較小，導致巷道的通風阻力較大；同時，在各點監測結果分析該礦井的漏風現象嚴重，已經影響到整個礦井的安全生產。經實際測量可知，該礦井的目前的通風阻力已經達到2511.7 Pa，該項指標已經遠超《煤礦井工開采通風技術條件》所規定的：當礦井通風量為3000～5000 m3/min 時，礦井通風阻力不得大于2000 Pa 的要求[3]。

結合該衰老礦井的實際情況，特擬提出三種優化改造方案，在對三種優化改造方案優劣勢進行對比的基礎上，最終選擇出優化改造的最優方案。

2.1 方案一優劣勢分析

將回風公共段擴建、東風井密閉的同時，將東回風巷斷面面積擴大至8 m2；西風井通風機主扇的通風量設計為4500 m3/min。

方案一優勢：節約了東風巷道的維護費用和主通風機的運行費用；西風井的主通風機不作變動，無需建設對應的配套設施；新增擴大的回風公共段可繼續使用[4]。

方案一劣勢：對回風公共段擴建的費用和工程量較大，該方案未解決西風井的漏風現象。

2.2 方案二優劣勢分析

將回風公共段擴建、東風井密閉的同時，西風井不做處理；東回風斷面面積不擴大；西風井通風機主扇的通風量設計為4500 m3/min。

方案二優勢：該方案可有效節約東風巷道主通風機的運行費用；東回風巷道不用擴大，節省費用和相應的工程量；新增擴大的回風公共段可繼續使用。

方案二劣勢：改造后工作面的通風阻力為2318.5 Pa，仍不滿足《煤礦井工開采通風技術條件》所規定的要求：當礦井通風量為3000～5000 m3/min時，礦井通風阻力不得大于2000 Pa；同時，東回風巷道斷面面積不擴大，對應的巷道風阻增加，風速超限，導致該方案通風機的能耗增加。

2.3 方案三優劣勢分析

回風公共段擴建、東風井、西風井密閉的同時，將礦井的原皮帶斜井作為回風井使用，對應的進風井為主斜井和副立井。即，該方案采用“2 進1 回”的通風方式。

方案三優勢：該方案對應的擴巷的工程量較小，且可有效解決外部漏風的問題；東西風井的密閉可節約其巷道維修費用和通風機的運行費用。

方案三劣勢：該方案下需將西風井的主通風機進行處理，移至皮帶斜井，該項工作需協調多項事宜。

綜合對比上述三種優化改造方案：方案二對應的通風阻力仍不滿足要求，故排除；對于方案一和方案三對比，方案三對應的工程量偏小，且可有效解決外部漏風的問題，可以說方案三是對方案一的彌補。因此，采用方案三對礦井進行改造。

3 礦井通風系統改造實施及效果評價

結合方案三計算可知，礦井的主要通風參數如表1 所示。

表1 基于方案三改造后通風參數計算

對于礦井通風阻力而言，工作面進風段的阻力值為431.89 Pa，回風段的阻力值為888.03 Pa，現場作業用風段的阻力值為532.08 Pa。綜上所述，改造后所配置通風機的具體型號為BDK-6-No20，臺數為兩臺，采用“一用一備”的使用原則。實踐表明，所配置的通風機的效率可達85%以上，負荷系數為0.85。

在實施過程中發現，基于方案三對應整個工程的工程量小，在實施過程中工人的勞動強度也較低。同時，東西風井的封閉在避免兩個巷道維護成本的同時，還節約了相應主通風機的運行費用。改造完成后按照科學管理手段對通風系統進行控制，整個巷道內的通風阻力為1940 Pa，通風等級也從原來的困難降為簡單。

4 結語

礦井通風系統作為綜采工作面的重要系統，實現通風系統能力與現場條件相匹配是提升工作面生產效率、保證工作面生產安全性的基礎。對于被定義的衰老礦井而言，需從根本上分析其通風系統切實的薄弱環節，并針對性地提出改造方案以達到最佳改造效果。本文針對衰老礦井提出封閉東西風井、擴建回風主巷道以及將原西風井主通風機拆除并重新配置BDK-6-No20 后發現，礦井的通風阻力滿足相關標準要求，即說明本次改造的有效性。