鋪龍灣煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

吳志強(qiáng)

（山西鋪龍灣煤業(yè)有限公司，山西 大同 037100）

鋪龍灣礦為滿足實(shí)際生產(chǎn)要求，降低通風(fēng)系統(tǒng)對安全生產(chǎn)的不利影響，在礦井改造過程中，注重通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與建設(shè)，提升通風(fēng)系統(tǒng)性能，保證通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、可靠與安全。

1 礦井概況

鋪龍灣煤礦位于山西省左云縣境內(nèi)的馬道頭鄉(xiāng)，年產(chǎn)量為120萬噸，礦區(qū)以氣肥煤為主。井口地面標(biāo)高為+54.5 m。由于井田內(nèi)部煤層產(chǎn)狀相對復(fù)雜，傾角由18°～90°直至倒轉(zhuǎn)，礦井采用立井開拓，布置階段石門，采煤方法與采煤工藝多元化?，F(xiàn)階段鋪龍灣煤礦采用“中央并列”與“西翼對角”混合式通風(fēng)，其通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)相對復(fù)雜。其中中央038風(fēng)井、對角報(bào)道子風(fēng)井為回風(fēng)井；1-4號井配有副立井并與406斜井（主皮帶斜井）進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，為進(jìn)風(fēng)井。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化方法

針對鋪龍灣礦通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)際情況，為保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)能夠滿足鋪龍灣礦實(shí)際生產(chǎn)需求，保證通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用符合鋪龍灣礦未來發(fā)展規(guī)劃，在進(jìn)行礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，遵照以下幾個(gè)步驟：①采用實(shí)踐調(diào)查法，針對鋪龍灣礦通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)研，找出存在的問題與通風(fēng)系統(tǒng)改進(jìn)重點(diǎn)與難點(diǎn)；②采用有效檢測方法與技術(shù)，現(xiàn)場通風(fēng)系統(tǒng)各項(xiàng)基本參數(shù)的測定，進(jìn)行檢測參數(shù)數(shù)據(jù)分析；③通過計(jì)算分析，實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算、通風(fēng)系統(tǒng)阻力分析；④基于分析結(jié)果進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，擬定通風(fēng)系統(tǒng)改造方案，制定系統(tǒng)改造規(guī)劃。

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

通過分析，認(rèn)為鋪龍灣礦通風(fēng)系統(tǒng)整體性能相對較高，具有一定的可靠性、合理性，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對完善，設(shè)備質(zhì)量與維修水平處于中高檔層次，相關(guān)工作人員具備通風(fēng)系統(tǒng)管理意識與能力，管理力度相對較高。但仍存在一定的問題，具體體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）礦井通風(fēng)阻力相對較大。實(shí)際測量發(fā)現(xiàn)中央038風(fēng)井通風(fēng)阻力達(dá)到了3797.2 Pa，超過《煤礦井工開采通風(fēng)技術(shù)條件》（AQ1028-2006）相關(guān)規(guī)定。

（2）礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性不高。礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成情況可知，礦井通風(fēng)系統(tǒng)多交聯(lián)巷道相對較大，且各回風(fēng)斜巷與淺部水平大巷呈復(fù)雜角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致井下存在局部通風(fēng)問題；由于礦井主通風(fēng)機(jī)通風(fēng)能力存在不均衡問題，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)之間存在干擾線，降低整體通風(fēng)效果；由于通風(fēng)線路相對較長，加之通風(fēng)阻力相對加大，多數(shù)巷道內(nèi)的風(fēng)量相對較少，且風(fēng)流不穩(wěn)定。

（3）礦井開采水平逐漸增加，通風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施逐漸增多，系統(tǒng)愈發(fā)復(fù)雜，廢舊巷道數(shù)量也大幅度增加，部分礦井內(nèi)部與外部存在明顯的漏風(fēng)問題，漏風(fēng)率超過了19%（其中外部漏風(fēng)率超過了9%，內(nèi)部漏風(fēng)率超過了10%）。

（4）礦井深部采礦的實(shí)施延長了礦井通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)路線，加之在綜合因素的影響下，進(jìn)一步加大了礦井通風(fēng)阻力，導(dǎo)致多數(shù)巷道通風(fēng)阻力超過可150 Pa。

4 礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案

4.1 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化原則

針對鋪龍灣礦通風(fēng)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，在通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造過程中，以降低礦井通風(fēng)阻力與漏風(fēng)率，提升通風(fēng)系統(tǒng)整體性能，改善通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)可靠性，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、一體化發(fā)展為優(yōu)化方案設(shè)計(jì)基本原則，結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)要求與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。

4.2 擬定優(yōu)化方案

方案一：針對原通風(fēng)系統(tǒng)阻力加大的地方，通過增設(shè)并聯(lián)巷道進(jìn)行優(yōu)化，包括四、五、七水平車場，十三水平西大巷等；通過擴(kuò)大白道子風(fēng)井風(fēng)硐截面，減小通風(fēng)阻力；在保證通風(fēng)系統(tǒng)總排風(fēng)量既定的基礎(chǔ)上，改造白道子風(fēng)井風(fēng)機(jī)、中央038風(fēng)井風(fēng)機(jī)布設(shè)位置。

方案二：以方案一為基礎(chǔ)，針對通風(fēng)阻力較大的地方，如回風(fēng)老巷道，采用斷面改造的方法提升回風(fēng)老巷道通風(fēng)能力，實(shí)現(xiàn)降阻目標(biāo)；在保證通風(fēng)系統(tǒng)總排風(fēng)量既定的條件下，通過調(diào)整白道子風(fēng)井風(fēng)機(jī)角度，與改造中央038風(fēng)井調(diào)速的方法進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。

方案三：以方案二為基準(zhǔn)，改變通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以中央038風(fēng)井為主機(jī)，進(jìn)行總排風(fēng)，取消白道子風(fēng)井。

方案四：在原通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，改造1013暗井，使其延伸到地面，并在保證通風(fēng)系統(tǒng)總排風(fēng)量既定的條件下，對白道子風(fēng)井風(fēng)與中央038風(fēng)井進(jìn)行優(yōu)化改造。

方案五：改造7-12暗井，使其延伸到地面，并消除白道子風(fēng)井，使礦井回風(fēng)由中央038風(fēng)井承擔(dān)，并通過改造038風(fēng)井風(fēng)機(jī)調(diào)速，保證系統(tǒng)總進(jìn)風(fēng)量需求。

方案六：改造1013暗井，使其延伸到地面，并對井下通風(fēng)系統(tǒng)具備設(shè)施進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，使礦井回風(fēng)由中央038風(fēng)井承擔(dān)，通過對038風(fēng)井風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總進(jìn)風(fēng)量需求。

方案七：在保證礦井總進(jìn)風(fēng)量既定的條件下，去除白道子風(fēng)井，通過新建回風(fēng)立井 （至十二水平）與改造井下局部設(shè)施，實(shí)現(xiàn)038風(fēng)井與新進(jìn)回風(fēng)立井的有效連接，進(jìn)行系統(tǒng)回風(fēng)處理。

方案八：在保證現(xiàn)有礦井總進(jìn)風(fēng)量不變的條件下，去除白道子風(fēng)井，通過新建回風(fēng)立井（至十水平）與改造井下局部設(shè)施，實(shí)現(xiàn)038風(fēng)井與新進(jìn)回風(fēng)立井的有效連接，進(jìn)行系統(tǒng)回風(fēng)處理。

4.3 確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)最優(yōu)方案

（1）方案降阻效果對此分析：基于數(shù)學(xué)模型分析與驗(yàn)證，得出如表1所示的不同方案降阻效果數(shù)據(jù)。根據(jù)表1數(shù)據(jù)分析可知，方案三與方案五，礦井系統(tǒng)通風(fēng)組織仍超過了2940 Pa，尚未到達(dá)系統(tǒng)改造降阻目標(biāo)。

（2）各方案經(jīng)濟(jì)效益對比分析：為實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)，需對各方案經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析（如表2所示），從整合角度進(jìn)行方案最終確立。由于方案三與方案五為達(dá)到降阻目標(biāo)，故在此不給予考慮。

（3）確定通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案：由上述分析可知，方案一、方案投資相對較小，工程量與工程難度不高；方案四、方案六施工難度相對較大；方案七與方案八總成本投資相對較高、施工難度較大。而根據(jù)鋪龍灣礦通風(fēng)系統(tǒng)改造工程相關(guān)要求（2a內(nèi)完成），通過綜合分析比較，通風(fēng)系統(tǒng)改造選定經(jīng)濟(jì)效益相對較高、成本投入較小，工程量與工程難度適宜的方案一作為最終方案。

表1 不同方案降阻效果統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)語

通風(fēng)系統(tǒng)是礦井建設(shè)工程體系的重要組成部分，在進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，需從整體角度出發(fā)，針對通風(fēng)系統(tǒng)影響因素，依據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)改造目標(biāo)，從通風(fēng)阻力、要風(fēng)機(jī)性能等方面入手，進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。本文采用對比法、實(shí)踐調(diào)查法等研究方法對鋪龍灣礦通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化進(jìn)行分析，提出八種不同方案，方案一具有經(jīng)濟(jì)效益相對較高、成本投入少特點(diǎn)，最終確定方案一為最適宜方案。

表2 不同方案的經(jīng)濟(jì)效果匯總