梧桐莊礦通風系統與水綜合凈化系統并行改造實踐

摘要：生產系統優化是煤礦提高生產效率的有效途徑之一。梧桐莊礦為防止礦井北翼地區投入生產后通風能力不足的問題，并同時解決中央水倉清挖淤煤外運效率低下的問題，計劃實施一條進風聯巷，并依托進風聯巷對中央水倉凈化系統清淤產生的煤餅實現連續運輸。經過系統改造后，北翼地區增加風量2000m3/h，凈化系統外運煤餅的能力效率提高兩倍。通過系統優化可顯著提高礦井系統穩定性和生產效率。

關鍵詞：連續運輸礦井通風風量計算凈化系統

中圖分類號：TD72

PracticeofParallelTransformationofVentilationSystemandWaterComprehensivePurificationSysteminWutongzhuangMine

CHENJia

WutongzhuangMineofJizhongEnergy（Group）Co.，Ltd.，，Handan，HebeiProvince，056011China

Abstract：Productionsystemoptimizationisoneoftheeffectivewaystoimproveproductionefficiency.InordertopreventtheproblemsofinsufficientventilationcapacityinthenorthwingofWutongzhuangCoalMinewhenitisputintoproduction，andtosolvetheproblemoflowefficiencyinremovingsiltcoalfromthecentralsump，itplanstoimplementanairinletcombinedtunnel，andrelyontheairinletcombinedtunneltorealizecontinuoustransportationofthecoalcakegeneratedbythedredgingofthecentralwaterbunkerpurificationsystem.Afterthesystemtransformation，theairvolumeinthenorthernwingareahasincreasedby2000M3/h，andtheefficiencyofthepurificationsystemfortransportingcoalcakeshasdoubled.Throughsystemoptimization，thestabilityandproductionefficiencyofminesystemcanbeimprovedremarkably.

KeyWords：Continuoustransportation;Mineventilation;Airflowcalculation;Purificationsystem

一個合理的礦井設計直接關系到礦井投產后的安全生產和經濟效益，所以很多煤礦工程技術人員會持續不斷地對礦井的開拓系統及提升、運輸、通風、排水等生產系統進行優化改造，以達到提高降本增效的目標[1]。

1工程概況

梧桐莊礦北翼地區主要進風大巷為北翼膠帶機巷和北翼膠帶巷，為北翼二采區和五采區服務[2]。隨著后期北翼二采區、五采區不斷延伸，礦井北翼需風量逐漸增加，由于礦井初期掘進的北翼膠帶機巷斷面僅7m2，限制了北翼地區的通風能力，為滿足北翼地區下一步的生產需求，需要對北翼地區通風系統進行改造。通過方案比較，最終確定兩個增加風量的方案：方案一是對北翼膠帶機巷進行擴刷，增大巷道斷面；方案二是在現有的進風系統大巷基礎上新掘進一條進風聯巷，通過進風聯巷將北翼軌道巷與北翼膠帶巷大斷面處聯通，形成新掘進風聯巷與北翼膠帶機巷并聯進風的形式。

由于北翼膠帶機巷斷面較小，需要再增加9m2以上斷面方可滿足需要。如果采取方案一，不但擴整工程量大，進度慢，而且擴整后除了用于配風用途外，其他用途不明顯，綜合價值體系不突出。經比較，最后選擇方案二，即新掘進一條進風聯巷。

梧桐莊礦根據礦井水文地質條件和煤種特點，在井下建有水綜合凈化系統（以下簡稱凈化系統），通過多級凈化處理降低礦井水濁度，每月需清理煤泥1300m3[3]。凈化系統及配套巷道位于北翼膠帶機巷附近，采用壓濾機處理凈化系統中的淤煤，產生的煤餅通過裝罐車的方式外運，每天需占用大量的罐車和裝運人員，加劇了水平大巷運輸緊張程度。

本工程的主要內容為，通過實施進風聯巷解決北翼地區后期供風不足和凈化系統煤餅外運效率低下的問題。

2 通風系統計算設計過程

二采區北部正常生產時，通風按1個回采工作面和3個掘進工作面及其他獨立通風硐室和巷道進行配風，設計采用分別法計算風量。

按采區同時工作的最多人數計算：

Q＝4NK=4×98×1.2=470.4m3/min

按采煤、掘進、獨立供風硐室及其他巷道等用風地點計算：需要風量按各采掘工作面、硐室及其他巷道等用風地點分別進行計算，包括按規定配備的備用工作面。必須保證各用風地點穩定、可靠地供風[4]。

Qra≥（∑Qcfi＋∑Qhfi＋∑Quri＋∑Qsci＋∑Qrli）×kaq

2.1采煤工作面需要風量計算

（1）按氣象條件計算。

Qcfi=60×70%×vcfi×Scfi×kchi×kcli＝60×70%×1.5×9.5×1.1×1.4=922m3/min

（2）按照瓦斯涌出量計算。

Qcfi=100×qcgi×kcgi（m3/min）＝100×1.97×1.8＝354.6m3/min

（3）按照二氧化碳涌出量計算。

Qcfi=67×qcci×kcci（m3/min）=67×0.8×1.6=86m3/min

（4）按炸藥量計算。

Qcfi=10Acfim3/min

采煤工作面做缺口采用采煤機斜切進刀，不需要放炮。

Qcfi=0m3/min

（5）按工作人員數量計算。

Qcfi≥4Ncfi＝4×40＝160m3/min

其中最大值為：Qcfi=922m3/min。根據該礦生產實踐經驗，本設計取Qcfi=1000m3/min。

（6）按風速進行驗算。

經風速驗算，風量符合要求。

采區正常生產時，布置1個回采工作面。采煤工作面需要的總風量為：

ΣQcf=1000×1＝1000m3/min

2.2掘進工作面需要風量計算

正常生產期間共布置3個掘進工作面，其中2個煤巷綜掘工作面，1個巖巷普掘工作面。

（1）按照瓦斯涌出量計算。

Qhfi=100×qhgi×khgi=100×0.11×1.8＝19.8m3/min

（2）按照二氧化碳涌出量計算。

Qhfi=67×qhci×khci=67×0.3×1.8=36m3/min

（3）按炸藥量計算。

Qhfi=10Ahfi＝10×10＝100m3/min

考慮到梧桐莊礦井下地溫異常，掘進工作面溫度較高，根據該礦生產實踐經驗，本設計取Qafi＝400m3/min。

（4）按局部通風機實際吸風量計算。

巖巷普掘工作面：

Qhfi=∑Qafi+60×0.25Shdi=400×1+60×0.25×12=580m3/min，取600m3/min。

煤巷綜掘工作面：

Qhfi=∑Qafi+60×0.25Shdi=400×1+60×0.25×14=610m3/min，取650m3/min。

（5）按工作人員數量驗算

∑Qafi≥4Nhfi（m3/min）=4×10=40m3/min

（6）按風速進行驗算

經風速驗算，風量符合要求。

采區共布置2個煤巷綜掘工作面和1個巖巷普掘工作面，每個煤巷綜掘工作面按650m3/min計算，每個巖巷普掘工作面按600m3/min計算，掘進工作面需要的總風量為：

ΣQhf=650×2+600×1＝1900m3/min

2.3各獨立通風硐室需要風量計算

考慮到梧桐莊礦井下地溫異常，礦井熱害比較嚴重，機電硐室需要風量根據該礦生產實踐經驗取值，二采區北部變電所需要風量為：240m3/min；

硐室需要的總風量為：

ΣQur=240m3/min

2.4其他用風巷道的需要風量計算

經計算－470北翼軌道巷聯絡巷需要風量：108m3/min；

其他聯絡巷一處需要風量：100m3/min。

其他用風巷道的需要風量共計：

∑Qrl=108+100=208m3/min

綜上，采區需風總量為

Qra≥（∑Qcfi＋∑Qhfi＋∑Quri＋∑Qsci＋∑Qrli）×kaq

＝（1000+1900+240+0＋208）×1.2＝4017.6m3/min

最終經計算確定采區需風量4017.6m3/min，取4200m3/min。因北翼膠帶機巷斷面面積僅7m2，風速將達到10m/s，超過安全規程規定的風速。新掘進進風聯巷后，風速可降低至合理范圍。為此，設計一條北翼進風聯巷：巷道從北翼膠帶機巷開口，與北翼軌道巷過立交后與凈化系統后通路內貫通。巷道設計凈斷面9.4m2，總工程量67.3m。

3凈化系統實現連續運輸優化過程

梧桐莊礦凈化系統擔負著礦井水沉淀澄清處理任務[5]，礦井所有礦井涌水和生產用水匯集至凈化系統，經處理后進入水倉、過濾沉淀產生的淤煤外運至煤倉內。

該系統有兩套可以單獨運行的澄清子系統，每個子系統均由沉沙池、混合池、反應池、斜管沉淀池、污泥調節池和濃縮池等組成。

凈化系統中設計安裝了兩套箱式壓濾機，可以將壓濾濃縮池內的排放漿液制成煤餅，每小時可生產5t的煤餅。

以前的凈化系統煤餅外運完全依賴使用電機車牽引料罐外運，其煤餅外運能力與壓濾機處理能力嚴重不匹配，不僅使凈化系統的正常運轉受到極大的制約，而且煤餅外運過程中涉及電機車運輸和人工推罐作業，存在安全隱患。

對此，梧桐莊礦對凈化系統煤餅外運系統進行改造，凈化系統依托北翼進風聯巷，安裝北翼進風聯巷皮帶與北翼主送一部皮帶搭接；再在凈化系統壓濾機下安裝一部懸空的電滾筒皮帶與北翼進風聯巷皮帶搭接，壓濾機壓成的煤餅可以直接放到懸空皮帶上，通過北翼進風聯巷皮帶直接運輸至北翼一部皮帶，最后至主井底煤倉，節省人工推罐等環節，有效降低了職工勞動強度。

該系統改造優化后不僅解決了煤餅外運受供罐影響導致效率低下的問題，還可以集中班次對淤積的煤泥進行清理，提高了工作效率，早、夜班可減少用工各1人，體現了減人提效、符合無人則安的安全理念。

4結論

項目實施后一部分風量從北翼膠帶機巷進風，另一部分從-470北翼運輸大巷經過北翼進風配巷從北翼膠帶巷進風，解決了通風問題，滿足了通風需要。項目實施后，凈化系統日常清理的淤煤直接通過皮帶運輸到北翼膠帶機巷膠帶輸送機內，杜絕了傳統的人工裝罐運輸效率低下的問題，同時減少了用罐數量，提高了井下運料罐車的周轉效率。

參考文獻

[1]聶興信，趙好瑞，付小艷，等.基于大風流綜合凈化技術的深井可控循環通風系統研究[J].金屬礦山，2021（2）：201-208.

[2]盧小哲，王玉.基于模糊綜合評價的礦井通風系統優化[J].煤，2024（33）：56-58.

[3]崔恒，王威欽，李敏，等.礦井通風系統改造項目的實施及其驗收[J].采礦技術，2024（24）：145-150.

[4]胡俊峰.基于綜合集成評價方法的礦井通風系統安全評價分析[J].能源與節能，2024（5）：37-39.

[5]張鈞琦.基于深度強化學習的礦井智能通風系統決策控制研究[D].西安：長安大學，2023.