【摘 要】本文針對(duì)某煤礦進(jìn)入深部開采瓦斯涌出量可能增大，通風(fēng)能力不足的問題進(jìn)行研究，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)測定后，提出了擴(kuò)井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案。利用計(jì)算機(jī)對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行解網(wǎng)分析后，又進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)投入與效益分析，確定了礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案，該方案被采用后應(yīng)可取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】煤礦；通風(fēng)系統(tǒng)；優(yōu)化

某煤礦礦井的主要可采煤層瓦斯涌出量隨著開采深度的增加而增大。該礦為突出礦井，煤層具有自然發(fā)火傾向性。礦井開拓方式為立井、斜井混合開拓。礦井通風(fēng)方式為中央并列、兩翼對(duì)角混合抽出式通風(fēng)，“三進(jìn)三回”，即工業(yè)廣場主井、大皮帶斜井、中央進(jìn)風(fēng)井為進(jìn)風(fēng)井，工業(yè)廣場副井、北部風(fēng)井、南部風(fēng)井為回風(fēng)井。

l.礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的必要性

該礦目前工業(yè)廣場風(fēng)井安裝風(fēng)機(jī)型號(hào)為70B2-21-18型風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，該風(fēng)機(jī)屬淘汰型號(hào)，效率低下，浪費(fèi)電能；而且所擔(dān)負(fù)的北翼采區(qū)通過風(fēng)量僅為50.20m/s，與所需風(fēng)量66.967m/s相比差16.47m/s，不能滿足所擔(dān)負(fù)采區(qū)的用風(fēng)要求。中央采區(qū)雖然是有新風(fēng)井擔(dān)負(fù)，但進(jìn)風(fēng)路線較長，導(dǎo)致該采區(qū)通風(fēng)阻力較大。南部風(fēng)井擔(dān)負(fù)南翼采區(qū)通風(fēng)，該風(fēng)井70B2-21-24型風(fēng)機(jī)也屬淘汰型號(hào)，效率低下，浪費(fèi)電能；而且該采區(qū)進(jìn)風(fēng)路線與回風(fēng)路線都比較長，也使得增風(fēng)困難。隨著礦井向深部延深，通風(fēng)路線進(jìn)一步增長，而瓦斯涌出量也在逐漸增大，需風(fēng)量逐漸增多，通風(fēng)阻力會(huì)進(jìn)一步增大，使礦井通風(fēng)越來越困難。為解決這些問題，保證礦井供風(fēng)滿足安全生產(chǎn)要求就必須對(duì)礦井進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化與改造。

2.通風(fēng)現(xiàn)狀的技術(shù)測定與分析

2.1 通風(fēng)現(xiàn)狀的技術(shù)測定

為確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)最優(yōu)方案，首先進(jìn)行了礦井通風(fēng)系統(tǒng)各用風(fēng)地點(diǎn)及主要進(jìn)回風(fēng)巷的風(fēng)量、阻力等參數(shù)的技術(shù)測定和主要通風(fēng)機(jī)的性能測試。風(fēng)網(wǎng)技術(shù)測定采用氣壓計(jì)法中的兩測點(diǎn)同時(shí)測定法，即在一條分支巷道的兩端用兩臺(tái)氣壓計(jì)同時(shí)讀數(shù)，從而減少了氣壓波動(dòng)、風(fēng)門開啟、礦車運(yùn)行等各種因素的影響。阻力測定的主測路線原則：①在所有并聯(lián)風(fēng)路中選擇風(fēng)量較大且通過回采工作面的主風(fēng)流風(fēng)路作為主測定路線；②選擇路線較長且包含有較多井巷類型和支護(hù)形式的線路作為主測定路線；③選擇沿主風(fēng)流方向且便于測定工作順利進(jìn)行的線路作為主測定路線，對(duì)主要通風(fēng)機(jī)的性能測試是在不影響礦井正常生產(chǎn)的情況下對(duì)備用通風(fēng)機(jī)進(jìn)行測試的 。

2.2 測定結(jié)果分析

通過對(duì)當(dāng)前礦井通風(fēng)系統(tǒng)各項(xiàng)實(shí)測數(shù)據(jù)的整理和分析，目前該礦通風(fēng)系統(tǒng)存在如下問題：①從阻力分布圖1和表1可以看出，礦井北翼回風(fēng)段阻力占總阻力的14.82%，中央采區(qū)回風(fēng)段阻力占總阻力的4.01%，南翼回風(fēng)段阻力占總阻力的12.15%，均未超過50%；北翼采區(qū)、中央采區(qū)這兩個(gè)采區(qū)進(jìn)風(fēng)段的阻力所占的百分比均未超過15%，而南翼采區(qū)由于進(jìn)風(fēng)路線較長，導(dǎo)致其進(jìn)風(fēng)段所占總阻力為32.70%。從這些數(shù)值上來看北翼采區(qū)和中央采區(qū)阻力分布基本合理。從巷道百米阻力數(shù)值來看，南翼回風(fēng)段的值大于進(jìn)風(fēng)段和用風(fēng)段，這是回風(fēng)路線斷面不好、風(fēng)流集中造成的；②礦井外部漏風(fēng)率較大：礦井廣場副井外部漏風(fēng)率為6.98%，北部風(fēng)井外部漏風(fēng)率為5.22%，南部風(fēng)井外部漏風(fēng)率為7.01%；③礦井北翼局部巷道斷面較?。?12-113段），形成高通風(fēng)阻力，建議進(jìn)行巷道擴(kuò)修，以減小通風(fēng)阻力；④礦井通風(fēng)設(shè)施多，質(zhì)量不高，漏風(fēng)量較大，導(dǎo)致礦井內(nèi)部漏風(fēng)率較高；⑤在各個(gè)區(qū)的回風(fēng)路線中都存在回風(fēng)巷冒落或積水現(xiàn)象，這些都使通風(fēng)阻力增大。

3.礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案

3.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案的提出

方案一，廣場風(fēng)井更換主要通風(fēng)機(jī)；方案二，新建一副井；方案三，新建副井、北部風(fēng)井風(fēng)機(jī)上調(diào)葉片安裝角度到00；方案四，新建副井、撤除南部風(fēng)井、新風(fēng)井風(fēng)機(jī)上調(diào)葉片安裝角度到60。

3.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案的確定

各優(yōu)化改造方案的解網(wǎng)分析：礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案確定后，對(duì)各方案進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)解算、優(yōu)化分析以確定最優(yōu)方案。①方案一。廣場風(fēng)井風(fēng)機(jī)能夠滿足所擔(dān)負(fù)北翼采區(qū)的需風(fēng)要求，該時(shí)期廣場風(fēng)井選用該風(fēng)機(jī)合適。在滿足掘進(jìn)、硐室用風(fēng)的情況下，因進(jìn)風(fēng)路線過長，進(jìn)風(fēng)困難，北部風(fēng)井風(fēng)機(jī)、南部風(fēng)井風(fēng)機(jī)均不能滿足所擔(dān)負(fù)的采煤工作面的用風(fēng)要求。此方案不可行；②方案二。提出在井田走向中央-650m水平處新打一副井（R=6m，L=800m），擔(dān)負(fù)礦井進(jìn)風(fēng)，且縮短了行人、運(yùn)料時(shí)間及經(jīng)營費(fèi)用。廣場風(fēng)井風(fēng)機(jī)能夠滿足所擔(dān)負(fù)北翼采區(qū)的需風(fēng)要求，該時(shí)期廣場風(fēng)井選用該風(fēng)機(jī)合適。在滿足掘進(jìn)、硐室用風(fēng)的情況下，新打一副井后，北部風(fēng)井風(fēng)機(jī)上調(diào)葉片安裝角度至-30后，所擔(dān)負(fù)的3101工作面的風(fēng)量基本滿足要求，但風(fēng)機(jī)在葉片安裝角度為-30時(shí)提供的風(fēng)壓太低，致使30021工作面的風(fēng)量不足。此方案不可行；③方案三。廣場風(fēng)井風(fēng)機(jī)能夠滿足所擔(dān)負(fù)北翼采區(qū)的需風(fēng)要求，該時(shí)期廣場風(fēng)井選用該風(fēng)機(jī)合適。在滿足掘進(jìn)、硐室用風(fēng)的情況下，新副井投運(yùn)，北部風(fēng)井風(fēng)機(jī)上調(diào)葉片安裝角度至00后、與南部風(fēng)井風(fēng)機(jī)所共擔(dān)負(fù)的中央采區(qū)、南翼采區(qū)的風(fēng)量基本滿足要求，此方案可行；④方案四。廣場風(fēng)井風(fēng)機(jī)能夠滿足所擔(dān)負(fù)北翼采區(qū)的需風(fēng)要求，因此在該時(shí)期廣場風(fēng)井選用該風(fēng)機(jī)合適。新打一副井后，北部風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)葉片安裝角度上調(diào)到60時(shí)完全能夠滿足所擔(dān)負(fù)的中央采區(qū)、南翼采區(qū)的需風(fēng)要求，而且北部風(fēng)井風(fēng)機(jī)的電機(jī)功率亦可滿足要求。此方案可行。礦井2010年8月通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案：經(jīng)過對(duì)各方案進(jìn)行分析解算，方案三、方案四均能滿足礦井2010年8月生產(chǎn)需風(fēng)要求。從經(jīng)濟(jì)比較中可以看出，方案四有利于節(jié)省電費(fèi)，此外撤除南部風(fēng)井，減少了南部風(fēng)井的經(jīng)營管理費(fèi)?？傮w來說方案四較優(yōu)。

4.結(jié)論

（1）根據(jù)礦井2010年8月和2011年的生產(chǎn)部署，對(duì)該礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化分析，得出了礦井通風(fēng)系統(tǒng)最優(yōu)方案是：新建一副井，撤除南部風(fēng)井，北部風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)葉片安裝角度上調(diào)到60。

（2）廣場風(fēng)井更換型號(hào)為BD-11-8-51022（n=740r/min、HP型）軸流對(duì)旋式風(fēng)機(jī)。

（3）所提出的該礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案，切合礦井生產(chǎn)實(shí)際情況；方案于2010年7月實(shí)施。達(dá)到了預(yù)期效果，滿足了礦井需風(fēng)要求，保證了礦井生產(chǎn)能力。

參考文獻(xiàn)

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[4]譚允楨.礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理技術(shù)理論[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1998，66—88.

作者簡介

佘鈺，男，1986-，本科畢業(yè)于華北科技學(xué)院安全工程專業(yè)，現(xiàn)工作于寧魯煤電有限責(zé)任公司任家莊煤礦。