阿刀亥煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的改造與優(yōu)化實(shí)踐

龐禹東

（神華集團(tuán) 包頭礦業(yè)公司，內(nèi)蒙古 包頭 014000）

礦井通風(fēng)是最基本的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，它在建井和生產(chǎn)期間始終占有重要地位[1]。阿刀亥煤礦由于生產(chǎn)布局變化、自然條件影響、生產(chǎn)能力提高，需要進(jìn)行礦井通風(fēng)系統(tǒng)的改造優(yōu)化[2]，目的在于建立完善、可靠、合理的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)和提高效益[3]。

1 礦井概況

當(dāng)前，阿刀亥煤礦是神華包頭礦業(yè)公司的主要礦井之一，采用中央并列式斜井多水平開拓方式，采煤方法為急傾斜特厚煤層水平分層綜采放頂煤工藝。絕對(duì)瓦斯涌出量19.8 m3/min，相對(duì)量11.4 m3/t，為高瓦斯礦井。共有5 個(gè)井筒，2 個(gè)回風(fēng)井（白家堯風(fēng)井、西二風(fēng)井），3 個(gè)進(jìn)風(fēng)井（主井、副井、提矸副井）。分區(qū)式通風(fēng)方式，抽出式通風(fēng)方法。采煤工作面通風(fēng)為全風(fēng)壓通風(fēng)（由運(yùn)輸順槽進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)順槽將污風(fēng)回到礦井回風(fēng)巷）。

2 通風(fēng)系統(tǒng)改造前存在的問題

阿刀亥煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改造前的問題是：通風(fēng)巷道斷面小、通風(fēng)阻力大、局部風(fēng)速超限、通風(fēng)設(shè)施老舊、漏風(fēng)大、通風(fēng)系統(tǒng)不規(guī)范、不完善等，主要表現(xiàn)如下：

1）主要通風(fēng)巷道問題。存在大量老舊巷道，多數(shù)斷面較小，一般巷道斷面4.7～6 m2，巷道成形較差。a.白家堯風(fēng)井在上世紀(jì)，建成時(shí)，巷道斷面小、轉(zhuǎn)角多，有些斷面僅2.9 m2；風(fēng)量2 500 m3/min 時(shí)，風(fēng)速接近15 m/s。b.副井、皮帶主井、主要進(jìn)風(fēng)巷通過聯(lián)絡(luò)巷相聯(lián)，其中一處用風(fēng)門和密閉墻進(jìn)行了隔斷，增加了主要進(jìn)風(fēng)阻力。提矸主井與1260 大巷通過聯(lián)絡(luò)巷相聯(lián)，但其彎曲多，最小通風(fēng)斷面僅3～4 m2，增加了通風(fēng)阻力。c.采區(qū)主進(jìn)風(fēng)巷是在煤層中掘進(jìn)風(fēng)立眼，最大斷面僅3.14 m2，且受砌碹立眼支護(hù)影響，立眼與平巷聯(lián)結(jié)處斷面更小，增加了局部通風(fēng)阻力。

2）通風(fēng)設(shè)備設(shè)施問題。a.礦井主通風(fēng)機(jī)。白家堯風(fēng)井兩臺(tái)主扇型號(hào)不一致。運(yùn)行風(fēng)機(jī)為BDK-6-No.18 型對(duì)旋節(jié)能主扇；備用主扇為老式BDK№20 型對(duì)旋軸流式風(fēng)機(jī)，效率較低、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)喘震現(xiàn)象。白家堯主扇兩級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，最大2 400 m3/min，負(fù)壓達(dá)到2 500 Pa；西二主扇風(fēng)量最大2 400 m3/min，負(fù)壓達(dá)到2 600 Pa。兩風(fēng)井等積孔較?。ò准覉?.95 m2，西二0.93 m2），均為通風(fēng)困難區(qū)域。b.礦井通風(fēng)設(shè)施?，F(xiàn)有兩個(gè)風(fēng)井防爆門密封不嚴(yán)，漏風(fēng)較大；風(fēng)峒閘門為簡易提放式閘門，閘門軌道和閘門之間間隙大，漏風(fēng)嚴(yán)重；吸風(fēng)峒為石混結(jié)構(gòu)，峒室壁存在漏風(fēng)現(xiàn)象。井下風(fēng)門全部為木制風(fēng)門，風(fēng)門數(shù)量多，礦井內(nèi)部漏風(fēng)率較高。再者：西部采區(qū)進(jìn)風(fēng)通道只有一條，而各分層石門全部為解決煤門內(nèi)瓦斯積聚問題進(jìn)行配風(fēng)，直接由煤門調(diào)節(jié)風(fēng)門從進(jìn)風(fēng)配入回風(fēng)，風(fēng)量浪費(fèi)嚴(yán)重，各分層煤門配風(fēng)達(dá)到西一采區(qū)總風(fēng)量的30～50%，系統(tǒng)也不可靠，只要有一個(gè)煤門的風(fēng)門失效，就會(huì)造成風(fēng)流短路。

3）礦井通風(fēng)系統(tǒng)問題。a.礦井無采區(qū)專用回風(fēng)巷。礦井現(xiàn)有兩個(gè)采區(qū)，全部為采區(qū)軌道巷兼作采區(qū)回風(fēng)巷。西部采區(qū)為1260～1155 采區(qū)軌道下山兼作采區(qū)回風(fēng)巷。東部采區(qū)為1310～1228 采區(qū)軌道下山和1228～1155采區(qū)軌道下山兼作采區(qū)回風(fēng)巷。b.部分采掘面及硐室通風(fēng)系統(tǒng)不獨(dú)立。1209 采面回風(fēng)經(jīng)過1209 東翼南、北巷（煤巷）掘進(jìn)工作面回風(fēng)巷口，采掘工作面通風(fēng)系統(tǒng)不獨(dú)立；礦井兩翼采區(qū)變電所通風(fēng)系統(tǒng)不獨(dú)立。c.存在一條巷道一段進(jìn)風(fēng)，一段回風(fēng)問題。1310 東大巷在1310 主井聯(lián)絡(luò)巷以東作為東部采區(qū)的總回風(fēng)巷，以西為礦井總進(jìn)風(fēng)巷。1260 大巷在1260 瓦斯抽放泵站以東為主要進(jìn)風(fēng)巷，以西為西部采區(qū)主要回風(fēng)巷，進(jìn)回風(fēng)之間通過風(fēng)門隔斷，鋪設(shè)有軌道，風(fēng)門開關(guān)頻繁，系統(tǒng)不可靠，風(fēng)門漏風(fēng)量較大。阿刀亥煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改造前的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖，見圖1。

圖1 阿刀亥煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改造前的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖

3 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案

1）補(bǔ)掘通風(fēng)巷道或擴(kuò)巷。西部采區(qū)利用原西二采區(qū)兩條軌道下山并聯(lián)作為西部主要回風(fēng)巷，還要設(shè)計(jì)施工一條專用回風(fēng)巷與該兩條下山相聯(lián)。東部采區(qū)設(shè)計(jì)施工一條專用回風(fēng)巷直接施工到風(fēng)井吸風(fēng)峒處。既可解決采區(qū)專用回風(fēng)巷和一段回風(fēng)、一段進(jìn)風(fēng)問題，又解決了風(fēng)井通風(fēng)阻力大的問題。采區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)新專用回風(fēng)立眼（有效通風(fēng)斷面不小于5.3 m2）。由于阿刀亥煤礦所采煤層為急傾斜煤層，為減少工程由，用反井鉆機(jī)在采區(qū)回風(fēng)石門處打?qū)Ｓ没仫L(fēng)立眼和采掘面回風(fēng)巷相聯(lián)。對(duì)通風(fēng)巷道局部斷面較小處進(jìn)行擴(kuò)幫、挑頂、拉底，使有效通風(fēng)斷面不小于6 m2。再者，優(yōu)化深部水平對(duì)采區(qū)變電所通風(fēng)設(shè)計(jì)，使其具備獨(dú)立通風(fēng)條件。這樣，需新掘巷道1 345 m，擴(kuò)建巷道150 m，回風(fēng)立眼6 個(gè)共282 m。

2）整改礦井通風(fēng)設(shè)施。a.更換白家堯備用風(fēng)扇為BDK618-No.18 型對(duì)旋節(jié)能主扇，使在用和備用，同能力、同型號(hào)。b.整改風(fēng)機(jī)附屬設(shè)施。淘汰原風(fēng)峒內(nèi)閘板，更換為風(fēng)機(jī)專用蝶型閥；加固吸風(fēng)峒，在原吸風(fēng)峒外表面用混凝土澆灌，堵塞漏風(fēng)；在防爆門與門框之間粘貼膠板或氈墊，減少漏風(fēng)。c.完善井下通風(fēng)設(shè)施。將主要大巷風(fēng)門更換為無壓風(fēng)門，風(fēng)門實(shí)現(xiàn)液壓閉鎖、更加可靠。采區(qū)內(nèi)木風(fēng)門（除原裝的兩道風(fēng)門之間的閉鎖裝置外），每道風(fēng)門增設(shè)風(fēng)門自閉裝置（防止風(fēng)門打開后無人關(guān)閉而造成風(fēng)流短路），進(jìn)一步提高通風(fēng)設(shè)施的可靠性。

3）優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)：a.通過掘進(jìn)礦井和采區(qū)專用回風(fēng)巷，對(duì)礦井及采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行，增加采區(qū)并聯(lián)進(jìn)風(fēng)巷道，拆除冗余風(fēng)阻物件、降低通風(fēng)阻力、增大礦井風(fēng)量。b.新掘成的1218 專用回風(fēng)巷作為西一采區(qū)的總回風(fēng)巷，原來回風(fēng)的采區(qū)軌道下山和進(jìn)風(fēng)的1155 石門作為采區(qū)主要進(jìn)風(fēng)巷。在1218 石門內(nèi)專用回風(fēng)巷外側(cè)、1203 石門內(nèi)回風(fēng)立眼聯(lián)絡(luò)巷外、西二采區(qū)石門與1260～1352 回風(fēng)上山交叉點(diǎn)外側(cè)和1171 專用回風(fēng)立眼聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)各新建風(fēng)門。拆除1260 大巷西部采區(qū)瓦斯抽放泵站處、西一采區(qū)各分層石門內(nèi)、西二采區(qū)1310～1260 下山下車場和1203 移變峒室內(nèi)的風(fēng)門。拆除1155 石門聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)擋風(fēng)墻。c.新掘成的1260 專用回風(fēng)巷作為東部采區(qū)的總回風(fēng)巷，原來回風(fēng)的1310 東大巷、采區(qū)軌道下山和原來進(jìn)風(fēng)的1155 運(yùn)輸石門作為采區(qū)主要進(jìn)風(fēng)巷。在1209 石門內(nèi)專用回風(fēng)巷外側(cè)、1155回風(fēng)石門內(nèi)、東部1260 大巷與1260 專用回風(fēng)上山交叉點(diǎn)西側(cè)新建風(fēng)門。拆除東部采區(qū)1310 大巷、東部采區(qū)1193 石門內(nèi)、1155 石門聯(lián)絡(luò)巷處和1352 石門處的風(fēng)門。在1392 石門內(nèi)和1352 回風(fēng)上山口處施工擋風(fēng)墻，拆除1228～1260 回風(fēng)上山口處兩道板閉墻。阿刀亥煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改造后的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖，見圖2。

圖2 阿刀亥煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改造后的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖

4 改造優(yōu)化后的效果分析

1）通風(fēng)系統(tǒng)改造優(yōu)化之后，獲得明顯改善效果。礦井風(fēng)量增加1 400 m3/min，增幅41.7%；通風(fēng)阻力下降468.9 Pa，降幅32.8%。礦井通風(fēng)能力明顯提高，通風(fēng)阻力大幅降低。等積孔由1.79 m2提升至3.07 m2，成為容易通風(fēng)礦井。礦井有效風(fēng)率大大提高，外部漏風(fēng)率下降，通風(fēng)設(shè)施減少，通風(fēng)系統(tǒng)更加可靠合理。

2）通過礦井通風(fēng)系統(tǒng)的改造與優(yōu)化，礦井東、西翼采區(qū)具備專用回風(fēng)巷，階段采用回風(fēng)立眼連通，形成了采掘工作面獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)簡單、可靠。主扇更換為同一種型號(hào)，兩個(gè)風(fēng)井主扇機(jī)房配電間、供電系統(tǒng)及供電設(shè)備老化問題全部更新，供電系統(tǒng)可靠。大量減少了風(fēng)門等通風(fēng)設(shè)施，減少了采區(qū)漏風(fēng)，有效風(fēng)量大大增加；既保證了采掘面供風(fēng)，又解決了專門為各分層石門配風(fēng)的問題，提高了礦井有效風(fēng)率，為礦井瓦斯治理創(chuàng)造了條件。通風(fēng)阻力減小，從而降低采面負(fù)壓；采空區(qū)漏風(fēng)隨之減少，采面瓦斯涌出量會(huì)隨負(fù)壓降低而減小；不但有利于采面瓦斯管理，而且有利于防滅火管理。礦井通風(fēng)阻力降低后，風(fēng)量增加，主扇能耗降低，每年為礦井節(jié)省電費(fèi)20 多萬元。

5 結(jié)束語

本次通風(fēng)系統(tǒng)改造優(yōu)化解決了此前通風(fēng)系統(tǒng)存在的種種問題，大大改善了礦井通風(fēng)狀況。優(yōu)化了通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，提高了通風(fēng)效率，提升了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性，達(dá)到預(yù)期效果。了解并掌握了通風(fēng)系統(tǒng)的基本情況，建立了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)參數(shù)，為今后日常通風(fēng)管理奠定了良好的基礎(chǔ)。為礦井瓦斯防治提供了基礎(chǔ)保障，井下作業(yè)環(huán)境得到明顯改善，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[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] 黃元平.礦井通風(fēng)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1986.

[3] 賈廷貴.五龍礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造研究[D].阜新：遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2005.