李庭斌

(神東煤炭集團(tuán)布爾臺(tái)煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209)

0 引言

礦井通風(fēng)系統(tǒng)作為礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，其基本任務(wù)主要有：將足夠的新鮮空氣送到井下，供給井下人員呼吸所需要的氧氣；沖淡有害氣體和礦塵后的空氣排出地面，保證井下空氣質(zhì)量并使礦塵濃度限制在安全范圍內(nèi)；新鮮空氣送到井下后，能夠調(diào)節(jié)井下巷道和工作場(chǎng)所的氣候條件，滿足井下規(guī)定的風(fēng)速、溫度和濕度的要求，創(chuàng)造良好的作業(yè)環(huán)境。由此可見礦井通風(fēng)的重要性，通風(fēng)不正常就不能生產(chǎn)。所有礦井的通風(fēng)系統(tǒng)都越簡(jiǎn)單越好，越安全越好，越可靠越好，越經(jīng)濟(jì)越好。即通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，便于通風(fēng)管理；通風(fēng)經(jīng)濟(jì)合理，可以節(jié)約通風(fēng)費(fèi)用；而通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠狀況直接決定著整個(gè)礦井的安全或危險(xiǎn)程度，是煤礦安全工作的重中之重[1]。現(xiàn)代化大型礦井隨著逐步開采，礦井開采深度不斷增加，多水平逐步延伸，礦井通風(fēng)路線也在逐步延長(zhǎng)，通風(fēng)阻力也在逐步增加，通風(fēng)難度也越來越困難。因此，要保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)的“系統(tǒng)簡(jiǎn)單、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理”就必須采取措施，確保通風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)行，完成對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造，為礦井安全生產(chǎn)提供安全可靠的通風(fēng)系統(tǒng)。

1 礦井及通風(fēng)系統(tǒng)概括

1.1 礦井概況

布爾臺(tái)煤礦井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市伊金霍洛旗的東南，屬布爾臺(tái)鄉(xiāng)管轄。井田邊界為一不規(guī)則的多邊形，東西長(zhǎng)3.9～22.1 km，南北寬2.2～16.9 km，井田面積192.632 km2。保有地質(zhì)儲(chǔ)量31.2億t，剩余可采儲(chǔ)量18.5億t。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力2 000萬t/a。設(shè)計(jì)服務(wù)年限71年，可采煤層10層，主采煤層3層(2-2煤、4-2煤、5-2煤)。礦井現(xiàn)在布置5個(gè)盤區(qū)，分別為4-2煤一盤區(qū)、二盤區(qū)，2煤一盤區(qū)、二盤區(qū)及三盤區(qū)。

礦井絕對(duì)瓦斯涌出量31.63 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量1.0 m3/t，為低瓦斯礦井?，F(xiàn)先開采的2-2、4-2煤層吸氧量均超過0.7 cm3/g且有火焰出現(xiàn)，均屬于I類易自燃，煤塵具有爆炸性。礦井無煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出現(xiàn)象，無地壓現(xiàn)象，屬地溫正常區(qū)，無地?zé)嵛：Α?/p>

1.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)概況

礦井采用機(jī)械抽出式通風(fēng)。共布置5個(gè)風(fēng)井，其中3個(gè)進(jìn)風(fēng)井：主斜井、副平硐、松定霍洛進(jìn)風(fēng)立井；2個(gè)回風(fēng)井：松定霍洛回風(fēng)立井、工業(yè)廣場(chǎng)回風(fēng)斜井。兩回風(fēng)井各安裝2臺(tái)抽出式對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)，1臺(tái)運(yùn)行、1臺(tái)備用。松定霍洛主扇型號(hào)為FBCDZ-10-№.34抽出式對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)，電機(jī)型號(hào)(調(diào)頻電機(jī))YBF630M-10，電壓等級(jí)660 V，電機(jī)功率2×560 kW，電流780 A，風(fēng)量9 600～18 000 m3/min，轉(zhuǎn)速580 r/min?，F(xiàn)主扇運(yùn)行頻率為42 Hz，葉片運(yùn)行角度為-3°，總回風(fēng)量為16 866 m3/min，負(fù)壓為1 200 Pa。工業(yè)廣場(chǎng)主扇型號(hào)為FBCDZ-8-№.26抽出式對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)，電機(jī)型號(hào)YBF-560-8，電壓等級(jí)10 000 V，電機(jī)功率2×280 kW，電流29.6 A，風(fēng)量5 400～10 800 m3/min，轉(zhuǎn)速740 r/min?，F(xiàn)主扇葉片運(yùn)行角度為-3°，總回風(fēng)量為8 286 m3/min，負(fù)壓為2 300 Pa。

礦井布置有7個(gè)掘進(jìn)工作面，采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)；礦井布置有3個(gè)綜采(放)工作面，采用“三進(jìn)兩回”偏“Y”型通風(fēng)，即回風(fēng)順槽進(jìn)風(fēng)經(jīng)過工作面和運(yùn)輸順槽一段巷道與運(yùn)輸順槽另外一段進(jìn)風(fēng)混合后經(jīng)過運(yùn)輸順槽與下一個(gè)面的回風(fēng)順槽的聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)入下一個(gè)面的回風(fēng)順槽，同時(shí)與下一個(gè)面回風(fēng)順槽的進(jìn)風(fēng)混合后回入邊界巷(下一個(gè)面切眼)通過備采面的運(yùn)輸順槽和相鄰的回風(fēng)順槽回入回風(fēng)大巷的通風(fēng)方式。

2 現(xiàn)有礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題

2.1 礦井通風(fēng)線路長(zhǎng)，通風(fēng)阻力大

布爾臺(tái)煤礦現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)是工業(yè)廣場(chǎng)回風(fēng)斜井主要負(fù)責(zé)4-2煤層一盤區(qū)全部通風(fēng)任務(wù)和4-2煤二盤區(qū)部分通風(fēng)任務(wù)。孫定霍洛回風(fēng)立井負(fù)責(zé)2-2煤一盤區(qū)、二盤區(qū)及三盤區(qū)全部通風(fēng)任務(wù)及4-2煤二盤區(qū)部分通風(fēng)任務(wù)。現(xiàn)有的通風(fēng)系統(tǒng)導(dǎo)致礦井通風(fēng)路線長(zhǎng)，通風(fēng)的阻力大，由于本礦煤層為易自燃煤層，過高的通風(fēng)阻力加大了發(fā)生內(nèi)因火災(zāi)的可能性，使礦井存在著安全隱患。

2.2 礦井通風(fēng)風(fēng)量分配不合理

布爾臺(tái)煤礦綜采工作面原有通風(fēng)方式為“U”型通風(fēng)，由于處理回風(fēng)隅角瓦斯的緣故，更改為偏“Y”形通風(fēng)，及采用“三進(jìn)一回”，通過邊界回風(fēng)巷，利用下一個(gè)面的備用巷道回入總回的通風(fēng)方式。隨著采掘布置的變化，和通風(fēng)系統(tǒng)的增多，開采42106綜放工作面時(shí)候，若仍然用工業(yè)廣場(chǎng)負(fù)責(zé)其回風(fēng)，工業(yè)廣場(chǎng)風(fēng)量將極其緊張，存在風(fēng)量不足的情況。

2.3 礦井抗災(zāi)能力不足

現(xiàn)有的通風(fēng)系統(tǒng)，2個(gè)回風(fēng)井通風(fēng)任務(wù)交叉，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，發(fā)生災(zāi)變時(shí)，災(zāi)害波及范圍廣，抗災(zāi)能力不足，不利于礦井開采。

2.4 礦井局部地點(diǎn)溫度過高

由于通風(fēng)路線長(zhǎng)，導(dǎo)致部分掘進(jìn)工作面和綜采工作面移變列車處溫度過高，解決困難。

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)施方案

礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整是一個(gè)復(fù)雜、微觀的調(diào)整過程，在進(jìn)行改造的過程中，不但要注意科學(xué)地設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)，還要重視礦井的安全需求、礦井的綜合安全系數(shù)等一系列問題，因此在進(jìn)行礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造之前，一定要充分考慮礦井的各方面因素，謹(jǐn)慎、細(xì)心地設(shè)計(jì)改造方案，按計(jì)劃縝密進(jìn)行[2]。因?yàn)槊總€(gè)礦井的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況各不相同，特別是隨著采掘布局和地質(zhì)情況的不同也在進(jìn)行相應(yīng)的變化，因此，礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造必須根據(jù)現(xiàn)有的條件，制定優(yōu)化、改進(jìn)方案。

3.1 方案的提出

結(jié)合布爾臺(tái)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)有狀況和存在的問題經(jīng)研究制定出了2個(gè)通風(fēng)改造方案。

方案一：保持礦井現(xiàn)有大的通風(fēng)系統(tǒng)不變，僅調(diào)整42106綜放工作面的通風(fēng)系統(tǒng)，即42106綜放工作面回風(fēng)一部分通過邊界巷進(jìn)入孫定霍洛回風(fēng)立井，另外一部分通過下一個(gè)面的備用巷道仍然由工業(yè)廣場(chǎng)回風(fēng)斜井負(fù)責(zé)。

方案二：調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)，42106綜放工作面通風(fēng)由工業(yè)廣場(chǎng)回風(fēng)負(fù)責(zé)，礦井通風(fēng)系統(tǒng)采用分盤區(qū)通風(fēng)，由工業(yè)廣場(chǎng)回風(fēng)斜井負(fù)責(zé)4-2煤一盤區(qū)和2-2煤一盤區(qū)的通風(fēng)任務(wù)；由孫定霍洛回風(fēng)立井負(fù)責(zé)4-2煤二盤區(qū)、2-2煤二盤區(qū)及2-2煤三盤區(qū)的通風(fēng)任務(wù)。

3.2 方案的確定

對(duì)比方案一、二可以看出有以下優(yōu)缺點(diǎn)。

方案一優(yōu)點(diǎn)：①通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整工作量小，需要施工2處、拆除2處通風(fēng)設(shè)施；②現(xiàn)有主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量能夠滿足要求，不需要調(diào)整。

方案一缺點(diǎn)：①2套回風(fēng)系統(tǒng)有一處直接聯(lián)通，造成通風(fēng)系統(tǒng)不獨(dú)立、不可靠，抗災(zāi)能力較差；②2套回風(fēng)系統(tǒng)直接聯(lián)通，可能造成主扇對(duì)拉；③通風(fēng)路線仍然長(zhǎng)，不會(huì)降低通風(fēng)阻力，也無法解決井下局部地點(diǎn)溫度過高的問題。

方案二優(yōu)點(diǎn)：①2套回風(fēng)系統(tǒng)能夠繼續(xù)保持相互獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)分區(qū)通風(fēng)，可靠性高；②實(shí)現(xiàn)分區(qū)域通風(fēng)后通風(fēng)路線明顯變短，通風(fēng)阻力也將明顯降低，對(duì)井下局部地點(diǎn)降溫也有益處。

方案二缺點(diǎn)：①通風(fēng)設(shè)施施工和通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整的工作量相對(duì)較大，需要施工4處、拆除3處通風(fēng)設(shè)施；②隨著后期掘進(jìn)工作面與邊界巷貫通后，孫定霍洛回風(fēng)立井主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量需要調(diào)整，增大投資。

方案確定：方案一雖然調(diào)整比較簡(jiǎn)單，工作量小，但僅僅能解決局部地點(diǎn)風(fēng)量分配不合理的問題，對(duì)于通風(fēng)路線長(zhǎng)、通風(fēng)阻力大的問題不能有效解決；方案二雖然工程量大，調(diào)整系統(tǒng)比較復(fù)雜，但能解決現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題。綜上分析，從安全及解決問題的角度最終確定通風(fēng)系統(tǒng)改造方案為方案二。

3.3 方案的實(shí)施

系統(tǒng)調(diào)整前的準(zhǔn)備工作：①啟封2-2煤總回22101回順與4-2煤暗回風(fēng)斜井之間密閉(總共三道密閉先提前拆除兩道、剩余一道待調(diào)節(jié)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)拆除)；②在2-2煤2盤區(qū)總回22202回順與2-2煤回風(fēng)立井間靠22202回順側(cè)砌一道磚閉厚1 m的調(diào)節(jié)窗(2 m×4 m)；在調(diào)節(jié)之前將調(diào)節(jié)板全部準(zhǔn)備好，將系統(tǒng)調(diào)整完畢后封堵調(diào)節(jié)窗，再在靠回風(fēng)立井側(cè)砌筑一道1 m密閉；③提前在42107回順砌筑一道3 m×4 m的調(diào)節(jié)密閉；④在4-2煤二盤區(qū)主回之間最后一個(gè)聯(lián)巷內(nèi)砌筑一道4.2 m×3 m的風(fēng)門并安設(shè)3 m×0.5 m的調(diào)節(jié)密閉；⑤調(diào)風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整時(shí)拆除4-2煤2盤區(qū)總回調(diào)節(jié)風(fēng)窗；⑥22203回順靠3聯(lián)巷砌筑一道調(diào)節(jié)密閉，將22203回順靠總回側(cè)調(diào)節(jié)密閉拆除。

通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)整：經(jīng)過周密計(jì)劃，在通過風(fēng)量核算及危險(xiǎn)源辨識(shí)的情況下，編制了通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方案及安全技術(shù)措施。按照措施實(shí)施了通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整。該調(diào)整在礦領(lǐng)導(dǎo)統(tǒng)一指揮下，各小組分工協(xié)作的情況下順利完成，且達(dá)到了方案設(shè)計(jì)的風(fēng)量要求。

3.4 效果檢驗(yàn)

負(fù)壓：通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后，2個(gè)主要通風(fēng)井負(fù)責(zé)的通風(fēng)路線都縮短了將近5 000 m，2個(gè)主要通風(fēng)機(jī)的負(fù)壓都降低了100 Pa左右。

風(fēng)量：通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后42106綜放工作面的回風(fēng)由松定霍洛回風(fēng)立井負(fù)責(zé)，工業(yè)廣場(chǎng)回風(fēng)斜井的風(fēng)量滿足需要。

通風(fēng)任務(wù)：通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后，2個(gè)回風(fēng)井通風(fēng)任務(wù)明確，不存在交叉現(xiàn)象，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)也相對(duì)簡(jiǎn)單，發(fā)生災(zāi)變時(shí)，災(zāi)害波及范圍小，抗災(zāi)能力強(qiáng)，為煤礦安全生產(chǎn)提供了保證。

環(huán)境改善：通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后，由于通風(fēng)路縮短，采掘面都距離進(jìn)風(fēng)井筒比較近，利于散熱，所以局部地點(diǎn)溫度過高的情況也得到了改善，為采掘工人創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境。

4 結(jié)語

通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)于煤礦的開采工作負(fù)有重要的使命，是礦井安全生產(chǎn)的基本保障，所以對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的改造必須在理論指導(dǎo)下結(jié)合礦井的實(shí)際條件和采掘接續(xù)有計(jì)劃地進(jìn)行，要從安全角度、技術(shù)角度和管理角度綜合考慮，選擇最佳方案。通過實(shí)例表明，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造在滿足礦井通風(fēng)需要的同時(shí)，能解決現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)存在的不合理之處，為煤礦安全生產(chǎn)提供更可靠的保障；同時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)改造優(yōu)化也給條件相似的其他礦井提供了借鑒。