李曉明

（山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司 唐安煤礦分公司，山西 高平 048407）

隨著現(xiàn)代化大型煤礦增多，開采深度增加（華東地區(qū)已經(jīng)進(jìn)入地下1000m），相應(yīng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)日益復(fù)雜，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，給煤礦高效安全生產(chǎn)帶來了不可預(yù)測性。本文利用電子計算機(jī)軟件模擬了礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，并對其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行解算。某煤礦現(xiàn)役5個風(fēng)井，隨著礦井的改擴(kuò)建需求，礦井通風(fēng)負(fù)載較大，很有必要進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化。

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)概況

1）礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀：礦井通風(fēng)方式為分區(qū)式通風(fēng)，通風(fēng)方法為抽出式。由工業(yè)廣場內(nèi)的南翼主、副斜井和北翼的主斜井進(jìn)風(fēng)，工業(yè)廣場內(nèi)的南翼回風(fēng)斜井和北翼回風(fēng)立井回風(fēng)?？傔M(jìn)風(fēng)量7200m3/min，總回風(fēng)量7760 m3/min。南翼副斜井寬×高=3.6m×2.6m，進(jìn)風(fēng)斷面9.4 m2；主斜井輔助進(jìn)風(fēng)，進(jìn)風(fēng)量較小?；仫L(fēng)斜井寬×高=4 m×3m，通風(fēng)斷面12m2。礦井采區(qū)由軌道運(yùn)輸巷進(jìn)入新鮮風(fēng)，皮帶運(yùn)輸巷作為回風(fēng)巷；采用U型通風(fēng)方式；煤巖巷掘進(jìn)通風(fēng)為局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)。根據(jù)該礦相關(guān)通風(fēng)阻力測定報告，該礦屬于通風(fēng)難易程度中等礦井。

2）通風(fēng)系統(tǒng)阻力分布：經(jīng)測算礦井的進(jìn)風(fēng)、用風(fēng)、回風(fēng)阻力，南風(fēng)井系統(tǒng)回風(fēng)段阻力較高。北風(fēng)井和南風(fēng)井系統(tǒng)最大阻力路線數(shù)據(jù)，如表1和表2所示。最大阻力路線分別經(jīng)過090402和150402工作面，流程分別為3582 m和3 592m，通風(fēng)線路較長，通風(fēng)阻力較大；從表亦可看出，運(yùn)輸巷的通風(fēng)阻力較大；現(xiàn)場實(shí)測期間發(fā)現(xiàn)，風(fēng)門漏風(fēng)較為嚴(yán)重。

3）從目前現(xiàn)狀看出，礦井所用分區(qū)式通風(fēng)方式，但通風(fēng)系統(tǒng)不是相互獨(dú)立，尤其是9號煤行人巷、15號煤皮帶與軌道運(yùn)輸巷使北翼采區(qū)與南翼采區(qū)溝通后，井下存在多條角聯(lián)巷道，兩臺主要通風(fēng)機(jī)不匹配，造成通風(fēng)系統(tǒng)相互干擾，不利于通風(fēng)系統(tǒng)抗災(zāi)能力。

表1 北風(fēng)井系統(tǒng)最大阻力路線數(shù)據(jù)表

表2 南風(fēng)井系統(tǒng)最大阻力路線數(shù)據(jù)表

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

1）模擬條件特點(diǎn)：利用計算機(jī)軟件對通風(fēng)機(jī)特性進(jìn)行模擬解算。采掘工作面布局在礦井現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造。制定改造方案時，根據(jù)礦井現(xiàn)狀采掘布局及需要解決的通風(fēng)問題，提出了如下優(yōu)化方案：新鮮風(fēng)流從北進(jìn)風(fēng)井流入，經(jīng)過9號煤軌道運(yùn)輸巷和9號煤皮帶巷，再經(jīng)南回風(fēng)大巷回至南回風(fēng)井。此方案需要新增9號煤皮帶巷與南回風(fēng)大巷之間的回風(fēng)聯(lián)巷。

圖1 優(yōu)化方案的通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

2）通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)字化：根據(jù)礦井生產(chǎn)實(shí)際，繪制主要巷道布置圖和局部通風(fēng)系統(tǒng)圖，對礦井各主要通風(fēng)地點(diǎn)測定相關(guān)參數(shù)，建立通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫（例如，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)表、主要風(fēng)機(jī)特性性能圖）。相關(guān)參數(shù)確定后，利用《煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化智能軟件》繪制通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，見圖1。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖中交叉較少，主要通風(fēng)區(qū)域也較明顯清晰，礦井總風(fēng)量達(dá)到礦井實(shí)際需要。此時考慮降低通風(fēng)線路阻力，比如拆除一些不必要的通風(fēng)構(gòu)筑物，但不建議采用擴(kuò)大巷道斷面減阻；生產(chǎn)實(shí)際中，曾多采用增阻調(diào)風(fēng)的調(diào)風(fēng)手段，增阻法的成本低，如增加風(fēng)門風(fēng)窗等?，F(xiàn)場觀測發(fā)現(xiàn)，極少的某些局部變形的巷道，對通風(fēng)效果有著較大影響，可用擴(kuò)幫方法減小通風(fēng)阻力。

3）模擬結(jié)果與分析：對于礦井現(xiàn)狀通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用MVSAO軟件，按設(shè)計工況解算，可滿足各工作面需風(fēng)要求。虛擬主要通風(fēng)機(jī)，解算出需要風(fēng)量和風(fēng)壓（64.9 m3/s，1156Pa），南風(fēng)井系統(tǒng)主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)為（73.9 m3/s，916 Pa），北風(fēng)井系統(tǒng)的風(fēng)量和阻力均降低，南風(fēng)井系統(tǒng)風(fēng)量和阻力均增加。

3 結(jié)束語

經(jīng)現(xiàn)狀調(diào)查和模擬，主要進(jìn)、回風(fēng)巷道模擬結(jié)果與現(xiàn)場測量數(shù)值基本吻合，模擬結(jié)果可以作為后期通風(fēng)系統(tǒng)預(yù)測模擬使用；模擬的最大阻力路線和阻力分布與實(shí)測的最大阻力路線和阻力分布基本一致；主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)與實(shí)際基本一致，礦井所有巷道的風(fēng)量誤差控制在5%以內(nèi)。建議9號煤層軌道運(yùn)輸巷（節(jié)點(diǎn)3-4）處于兩進(jìn)風(fēng)井之間的角聯(lián)巷道，15號煤行人巷（節(jié)點(diǎn)7-10）是處于相關(guān)地點(diǎn)之間的角聯(lián)巷道，建議增加調(diào)節(jié)設(shè)施，控制角聯(lián)巷道的風(fēng)量。礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表達(dá)，在礦井通風(fēng)阻力分析和礦井火災(zāi)救援處理中至關(guān)重要。本文的計算機(jī)優(yōu)化分析方法也適用于其他礦井。

[1]張國樞.通風(fēng)安全學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[2]趙以蕙.礦井通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1990.