高瓦斯易自燃煤層群開采礦井通風(fēng)系統(tǒng)淺析

李玉杰++贠少強(qiáng)++寶銀曇++李永懷++吳海龍??

摘 要：高瓦斯易自燃煤層群開采的礦井通風(fēng)系統(tǒng)為復(fù)雜通風(fēng)系統(tǒng)。主要從礦井通風(fēng)難易程度、礦井通風(fēng)阻力分布情況、礦井風(fēng)量分布情況、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、礦井通風(fēng)阻力與主要通風(fēng)機(jī)特性匹配性等方面做了系統(tǒng)分析，對礦井的通風(fēng)系統(tǒng)做了較全面的安全性能檢驗(yàn)，并提出了結(jié)論性建議，為礦井通風(fēng)與安全技術(shù)管理工作提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：高瓦斯礦井；通風(fēng)系統(tǒng)；系統(tǒng)分析

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.21.108

1 概述

該礦位于陜西彬長礦區(qū)南部邊界，設(shè)計(jì)最大生產(chǎn)能力800Mt/a，服務(wù)年限925年。礦井開采的4#煤、4上煤均屬自然發(fā)火煤層，發(fā)火期3～5個(gè)月，最短發(fā)火期24天，屬Ⅰ級自燃礦井。4#煤煤層全厚0～1973m，平均1165m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，傾角5°，屬較穩(wěn)定煤層，煤塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)3008%。

礦井采用斜井—立井綜合單水平開拓，并設(shè)有一個(gè)輔助水平。全礦井共有五個(gè)井筒，即兩條斜井，三個(gè)立井。兩條斜井分別為主斜井、副斜井；三個(gè)立井分別是3#進(jìn)風(fēng)立井、1#回風(fēng)立井和2#回風(fēng)立井。采煤方法為走向長壁綜采放頂煤法，全部跨落法管理頂板。掘進(jìn)采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)和炮掘相結(jié)合的方法。

礦井采用中央并列式抽出式通風(fēng)系統(tǒng)， 4#煤采區(qū)通風(fēng)由主斜井、副斜井、3#排矸立井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)，總進(jìn)風(fēng)量11589 m3/min，總回風(fēng)量為10570 m3/min；4上煤采區(qū)通風(fēng)由主斜井、副斜井、3#排矸立井進(jìn)風(fēng)，2#回風(fēng)立井回風(fēng)，總進(jìn)風(fēng)量6333 m3/min，總回風(fēng)量為6778m3/min。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析

2.1 礦井通風(fēng)難易程度的評價(jià)

由于礦井目前4#煤層與4上煤層通風(fēng)系統(tǒng)相對獨(dú)立，兩煤層之間僅有少量風(fēng)量溝通，相互影響甚微，可以忽略。另外4上煤層系統(tǒng)簡單還沒有形成完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中主要風(fēng)量分配為掘進(jìn)通風(fēng)。故本次通風(fēng)阻力測定僅需計(jì)算4#煤系統(tǒng)礦井等積孔。4#煤礦井等積孔的計(jì)算62 m2。

可見，4#煤礦井等積孔小于7。根據(jù)煤炭科學(xué)研究院撫順分院提出的，按煤炭產(chǎn)量及瓦斯等級確定的礦井通風(fēng)難易程度分級標(biāo)準(zhǔn)，年產(chǎn)量300萬噸的高瓦斯礦井等積孔的最小值為7，表明目前該礦礦井等積孔偏小，礦井通風(fēng)較困難。

2.2 通風(fēng)阻力分布情況

礦井通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)路可分為進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段和回風(fēng)段。測定的4#煤通風(fēng)路線上通風(fēng)阻力分布情況（百分比）為進(jìn)風(fēng)段48277Pa，占333%；用風(fēng)段22805Pa，占157%；回風(fēng)段73778Pa，占509%。

一般合理的礦井的進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段和回風(fēng)段阻力分配比例應(yīng)為3∶3∶4，而礦井4#煤實(shí)際礦井通風(fēng)路線阻力分配比近似為35∶15∶5?？梢钥闯?，目前該礦礦井通風(fēng)阻力主要集中在回風(fēng)段，原因是兩條回風(fēng)巷中均有軌道運(yùn)輸、多條Ф820、Ф478瓦斯抽放管等其它管路，這些都增加了礦井通風(fēng)阻力。

礦井4煤通風(fēng)系統(tǒng)在回風(fēng)段尤其是在2#總回風(fēng)巷到回風(fēng)立井的阻力坡度變化較大，其余比較均勻。這說明井下通風(fēng)巷道的風(fēng)阻沒有很大差異，但由于通風(fēng)路線較長，如果聯(lián)絡(luò)巷過多也難免會(huì)造成較大的局部阻力。

2.3 礦井風(fēng)量分布的分析

由于4上煤層系統(tǒng)未形成完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，用風(fēng)主要掘進(jìn)通風(fēng)為主，剩余風(fēng)量沿已形成的簡單通風(fēng)回路流動(dòng)，故風(fēng)量不作統(tǒng)計(jì)。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，4#煤層系統(tǒng)中用風(fēng)地點(diǎn)過多，從主、副斜井井底到40106工作面運(yùn)輸順槽聯(lián)巷時(shí)，已經(jīng)有10處用風(fēng)地點(diǎn)，而這10處用風(fēng)地點(diǎn)有3處（即機(jī)車修理及充電硐室16m3/s、40301運(yùn)輸順槽聯(lián)絡(luò)巷爆破材料發(fā)放硐室24 m3/s、401采區(qū)變電所75 m3/s）是必需的，但配風(fēng)量偏大，還有1處1#聯(lián)絡(luò)巷是軌道運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)巷，設(shè)置有風(fēng)門但也過風(fēng)6～7m3/s，其余6處用風(fēng)（風(fēng)量大于22 m3/s，而40106工作面風(fēng)量僅128 m3/s）皆沒必要。

根據(jù)以上分析可見，4#煤層通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量分配不合理，導(dǎo)致礦井總風(fēng)量很大，但有效風(fēng)量率較小。建議礦方對于一些不必要的聯(lián)絡(luò)巷及時(shí)進(jìn)行封閉，以免造成風(fēng)量損失。風(fēng)量在進(jìn)入工作面前損失的結(jié)果也是造成回風(fēng)段阻力增大的因素。

2.4 礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析

根據(jù)礦方提供的礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖結(jié)合本次通風(fēng)阻力測定繪制了礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖?？傮w看該網(wǎng)絡(luò)圖下部為進(jìn)風(fēng)流，中部為用風(fēng)地點(diǎn)，上部為回風(fēng)流，左部為4#煤通風(fēng)系統(tǒng)，右部為4上煤通風(fēng)系統(tǒng)?？梢钥闯鲎笥覂蓚€(gè)系統(tǒng)是相對獨(dú)立的，這兩個(gè)系統(tǒng)有三條巷道聯(lián)系，這三條巷道僅僅是為了方便兩層煤運(yùn)輸、行人及運(yùn)料，不作為主要的通風(fēng)巷道，在必要時(shí)可以隨時(shí)封閉或調(diào)整，對兩層煤的通風(fēng)系統(tǒng)影響不大，所以可以將兩個(gè)系統(tǒng)分開分析。先看4上煤即右部網(wǎng)絡(luò)，由于4上煤處于掘進(jìn)時(shí)期，還未形成完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，各主要風(fēng)流之間處于并聯(lián)，系統(tǒng)相對簡單，也相對穩(wěn)定。而4煤系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，雖主要風(fēng)流路線之間也屬并聯(lián)，但由于聯(lián)巷及用風(fēng)地點(diǎn)過多角聯(lián)分支也比較多，從該網(wǎng)絡(luò)中可以看到中間節(jié)點(diǎn)較密集的一條橫向風(fēng)流路線，即40108備用工作面所處路線，該路線的始節(jié)點(diǎn)及末節(jié)點(diǎn)分別處于兩個(gè)并聯(lián)路線的中部，是一個(gè)較大的角聯(lián)支路。故40108備用工作面風(fēng)流可能出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，不過隨著40106工作面采完封閉，40108工作面也會(huì)逐步轉(zhuǎn)向并聯(lián)支路，但目前來說因40108支路及其余角聯(lián)支路的存在該網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定。

對比兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖，很明顯，封閉聯(lián)絡(luò)巷后系統(tǒng)中的角聯(lián)分支的數(shù)目明顯減少，大多是屬于兩個(gè)進(jìn)風(fēng)大巷或兩個(gè)回風(fēng)大巷之間的聯(lián)絡(luò)巷，而這些雖屬角聯(lián)分支，但對于整個(gè)系統(tǒng)的影響較小，所以建議礦方按照以上分析將不必要的用風(fēng)巷道及時(shí)封閉，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.5 礦井通風(fēng)阻力與主要通風(fēng)機(jī)特性匹配性的分析endprint