某礦通風系統優化改造研究

曹曉澤

（山西汾西正善煤業有限責任公司，山西 孝義 032300）

0 引言

當前，隨著我國煤礦事業的飛速向前發展，煤礦開采工作等安全性問題受到了人們廣泛關注和重視，在煤礦井下工作過程中，需要充分做好內部的通風工作，如果煤礦井下通風工作沒有落實很容易造成內部空氣當中的瓦斯濃度偏高、粉塵含量加大，容易產生爆炸以及對井下工作人員的身體健康和生命安全造成嚴重的威脅，因此在煤礦開采工作中都需要配備相應的通風系統。但是由于我國很多小型煤礦當中，對于井下通風系統的使用先進程度有所不足，通風系統的工作性能不符合要求，造成煤礦開采過程中的空氣環境質量不符合要求，需要進行必要的優化和改造處理。

1 煤礦通風系統存在的相關問題

結合我國某地區一處礦山開展工作案例展開分析，本次研究礦山開展工作使用的是平行中央多級斜井法來進行開挖工作，所使用的開采方法屬于水平傾斜超厚層頂煤開采技術，煤礦總共包含5 個豎井，2 個回風豎井以及3 個進氣豎井，本次煤礦開采工作當中通風系統的運行工作質量不符合要求，煤礦開采工作環境存在安全隱患，因此需要對通風系統存在的相關問題進行分析，同時進行必要的改造處理。

1.1 煤礦巷道通風問題

某礦建于20 世紀初，在剛建成時道路表面存在很多彎角以及小斷面結構，其中某些斷面面積只有2.5 m2，當風量大小為2 600 m3/min 的情況下，風力可以達到16 m/s。主軸和副軸以及主進氣道之間，直接通過導軌來進行銜接，同時密封壁和氣門作為隔板，可以有效提高進氣道的阻力大小。煤矸石的主軸和主干道之間通過軌道直接進行連接，但是由于其中的彎道數量較多，最小的通風段面積僅為3～4 m2，因此在很大程度上加大通風阻力大小，同時該礦區在進行主進氣道開挖工作當中，通風井的最大級別面積為3.25 m2，和井道相交的截面面積相對較小，因此局部的通風阻力較大[1]。

1.2 通風設施和設備存在的問題

1）該煤礦所使用的通風設施為兩種型號不同的風扇設備，同時還包含一組備用的過時風扇設備，風扇在工作過程中經常會出現明顯的喘振問題，同時通風效率相對較低。

2）煤礦井下的通風條件相對較差。現階段，煤礦井下的兩個通風口防爆門位置密封性相對較差，并且存在比較嚴重的漏氣情況，風洞門位置使用單個起飛門閘門，和軌道之間的間隙相對較大，因此造成了比較嚴重的空氣泄漏情況，同時吸風隧道采用的是混合石料結構，造成隧道表壁當中的空氣產生嚴重的泄漏情況，同時地下氣閘主要是木質材料所構成，還帶有大量的氣閘，礦井的漏氣率相對較高[2-3]。

2 煤礦井下通風系統的優化改造工作策略分析

2.1 對通風系統的主巷道進行擴大

在本次礦區當中處于西面位置，原有的礦區上下兩個下游車道并行運作煤礦巷道的主要回風口，同時通過設置出一條主要的回風車道，可以保證與兩條下通路之間直接進行銜接。在礦區到東部位置已經建造完成一條特殊的回氣道，進一步加快空氣的流通速度，通過這種改造方法可以有效解決返回氣道當中第一部分回風量，和第二部分主要進氣的通風系統阻礙問題，同時通過這種改造方法，可以有效解決內部通風阻力過大等情況。礦區內部經過專業的人員詳細分析和設計工作之后，重新設置出回風支架結構，因為煤礦礦洞內部的煤層屬于一種相對比較陡峭的結構構成部分，為了有效降低構造的復雜程度，在礦區回風巷道的橫向位置設計出一種專用特殊的回風孔，同時采礦前沿位置設置出返回空氣孔洞，對通風巷道內部比較狹窄的部分進行進一步擴張，要保證實際通風部分的重建面積大小需要達到6 m2以上。不但如此，通過進一步提高深層水平通風優化設計工作水平，保證煤礦巷道內部獨立通風系統的工作效果，通過重新開挖一條長度為1 250 m 的巷道線路，只修建出一條150 m 的專用通道，設立起6 個特殊的垂直孔，總長度達到285 m。

2.2 對礦井通風系統實施改進處理

1）通過使用K45-4-N.14 型軸流式扇風機替換防雷備用風扇，這種風扇的容量和型號與原始替換的風扇型號保持相同。

2）通過進一步改進風力發電機組的輔助工作裝置，原有的風動閘閥完全卸下，并且通過使用專用的風扇疊法來進行替代，吸風道經過了充分加固處理，同時在表面混凝土澆筑過程中，可以有效避免產生嚴重的漏氣情況，門框位置和防爆門通過使用膠水和氈墊進行密封處理。通過這種操作方法可以有效防止產生嚴重的漏氣問題。

3）需要對煤礦井下的通風系統，以及相關通風設施進行優化和完善，通過使用具備液壓鎖定功能的無壓減震器設備，有效替代傳統主道路減震器設備，并且在礦區的控制風門上方設置出自動關閉控制系統，通過這種改造工作方法，可以有效提高礦井通風系統的使用合理性和穩定性。

2.3 礦井通風需要的風量計算

礦山在開采上部礦體工作過程中，各中段均為明中段，在開采下部礦體中各中段風流，通過斜井直接進入內部采廠，開掘通風天井作為出風口主，回風道斷面為三星拱形，根據萬噸通風量計算和風速計算本次礦井開拓系統所需要的風量Q[式（1）]：

式中：Q 為礦井所需總風量，m3/s；A 為礦井年產量，24 萬t/a；q 為耗風量，m3/（s·萬t）（按照礦山規模取2.5 m3/s），將以上數據代入式（1）得Q＝Aq=24×2.5＝60 m3/s。

通過礦業工程軟件矯正（校核參數取風阻系數0.015、空氣密度取0.7 kg/m3、大氣壓取65 kPa，進出口高差取平均值120 m），該通風量和各工作面最高風速可滿足礦山開采工程的通風要求。

2.4 通風設施及局部通風優化改造

2.4.1 1#主扇風機選型

安裝的軸流風機規格為K45-4-N.14 型軸流式扇風機2 臺，一臺備用一臺開啟。該型風機的技術參數如下：風機風量為35.7～67.2 m3/s；風機全壓為1 094～2 099 Pa；1 號主扇風機安裝礦體西翼回風巷硐口附近。

2.4.2 2#主扇風機選型

2#主扇風機仍然選用K45-4-N.14 型軸流式扇風機2 臺，一備一用，2#主扇風機安裝于礦體東翼回風巷硐口附近。

2.4.3 局部通風

考慮到獨頭巷道的掘進和改善礦井局部通風狀況的需要，在每個掘進工作面、回采工作面可配置局扇進行輔助通風，礦山設計配備6 臺局扇，用作局部通風的需要。根據需要，選擇局扇的型號為：YBT60-1NO.5，該型號通風機的主要技術參數如下：功率為5.5 kW；風量為145～225 m3/min；全壓為1 200～2 500 Pa。

2.5 采用多風機多級基站技術

在礦井通風技術當中，風機多級基站技術的應用效果非常明顯，不但可以有效提高礦井下的整體開采工作效率，同時還可以避免大量的電能資源消耗。現階段，我國各大煤礦開采工作單位針對煤礦井下通風技術的研究程度不斷上升，很多礦井以下的作業對多風機多級基站技術的應用程度越來越高，并且實現了對傳統煤礦井下通風系統存在的缺陷進行了有效彌補。通過多風機、多級站點的設計，通過至少二級以上的風機站，將外部環境的新鮮空氣直接輸送到煤礦井下，將內部已經受到污染的空氣排放到地面環境當中。通過多風機設備的使用，可以對通風量大小進行有效控制，同時不需要進行多余的風窗調節，對整個通風系統運作的安全性和穩定性形成了重要的保障，可以實現煤礦井下的實時性通風，保證礦井以下的工作安全[4]。

3 結語

為了進一步提高通風系統的工作效果，需要對以往的通風系統實施優化和改造，對現階段通風系統存在的相關問題進行總結，保證改造完成之后我開展工作的安全性，推動我國煤炭開采事業不斷朝著更高目標和方向發展。