夏店煤礦北翼采區(qū)通風系統(tǒng)優(yōu)化改造研究

王永紅

（山西潞安礦業(yè)集團慈林山煤業(yè)有限公司夏店煤礦，山西 襄垣 046200）

0 引言

礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化改造可分為兩個類型：一是對通風網絡進行優(yōu)化改造，實現(xiàn)通風系統(tǒng)降阻，提高礦井有效風量率；二是對通風動力進行改造，結合通風網絡優(yōu)化改造，滿足礦井安全生產、通風可靠[1]。夏店煤礦隨著采區(qū)銜接帶來的通風系統(tǒng)調整，即隨著北翼采區(qū)的開拓和回采，將面臨北翼采區(qū)、三二采區(qū)和目前的三一采區(qū)同時存在的情況，按目前的通風系統(tǒng)將不能滿足以上開拓和回采需要。

本文在對礦井通風阻力測定數(shù)據進行分析整理和進行相關計算的基礎上[2]，應用夏店煤礦礦井通風管理信息系統(tǒng)軟件，進行了通風系統(tǒng)現(xiàn)狀分析。對現(xiàn)有通風系統(tǒng)進行分析，對可能進行的北翼采區(qū)通風系統(tǒng)各種優(yōu)化改造方案進行了比較，最終得出了最優(yōu)方案。

礦井通風管理信息系統(tǒng)是具有實時仿真功能的專業(yè)化通風軟件[3]，通過建立數(shù)學模型進行復雜的通風網絡調節(jié)，具有通風日常管理和控風決策的功能[4]。

2 礦井阻力分布分析

利用夏店煤礦礦井通風管理信息系統(tǒng)軟件，對東風井和西風井的最大阻力路線進行分析，對于東風井而言，進風區(qū)段所占阻力分別為28.8%，而用風區(qū)段所占阻力只有2%，用風區(qū)阻力占比較小，原因是準備階段，沒有生產；回風區(qū)段所占阻力為69.2%，回風區(qū)阻力2351Pa，回風區(qū)阻力太大，原因是回風巷道斷面面積小，路線長，約為6000m，所以降低回風段阻力是通風系統(tǒng)改造首要考慮的問題。

對于西風井而言，進風區(qū)段所占阻力分別為44.3%，而用風區(qū)段所占阻力只有7.3%，回風區(qū)段所占阻力為48.4%?？傮w來看，比例較合理，但是回風區(qū)阻力1063.9Pa中，西風井井筒阻力占829.7Pa，是造成回風區(qū)阻力較大的主要原因。

礦井阻力分布圖如圖1所示，圖中數(shù)據單位為Pa。

圖1 礦井阻力分布圖

3 礦井通風系統(tǒng)改造方案仿真

3.1 方案一：東風井負擔北翼采區(qū)，擴巷，新掘并聯(lián)回風巷

1）系統(tǒng)布置。北翼采區(qū)通風方式，兩進一回，北翼軌道巷、北翼皮帶巷進風，北翼回風巷回風，工作面采用U型通風方式通風。增加相應的調節(jié)設施、拆除北翼?；卣{節(jié)、三五采區(qū)軌道平巷、皮帶平巷、回風平巷進行擴巷（至少兩條回風巷斷面面積15m2以上）、新掘一條東風井上部并聯(lián)回風巷（斷面面積＞12m2）。

2）方案仿真分析。根據以上采掘布置，進行通風系統(tǒng)調整后仿真[5]。東風井總回風量為10310m3/min，通風阻力為3630Pa，入風井口至東風井下山底消耗阻力為2710Pa，東風井總回風巷阻力920Pa。最大阻力路線在北翼采區(qū)。

如風機能達到運行工況：Q=10800m3/min，h=3630Pa，則該方案可行；

由圖1和圖2可知，當蔗糖添加量達到6%時，黃精酸奶的酸度、感官品質和質構都呈現(xiàn)較好的趨勢，則確定蔗糖的適宜添加量為6%，且黃精酸奶的稠度和堅實度測量值與感官評分具有較好的相關性。

如目前風機不能達到該工況，則需要更換相應的風機，方案也可行。

3.2 方案二：東風井負擔北翼采區(qū)，擴巷，三二采區(qū)由西風井負擔

1）系統(tǒng)布置。在方案一基礎之上調整三二采區(qū)通風系統(tǒng)，由西風井負擔，密閉3116工面以減少三一采區(qū)用風，啟用北翼回風大巷作為北翼采區(qū)進風巷。

2）方案仿真分析。根據以上采掘布置，以滿足以上采掘生產要求，進行通風系統(tǒng)調整后仿真[6]。東風井總回風量為8240m3/min，通風阻力為2870Pa，入風井口至東風井下山底消耗阻力為2300Pa，東風井總回風巷阻力570Pa。最大阻力路線在北翼采區(qū)。

如風機能達到運行工況：Q=8520m3/min，h=2870Pa，則該方案可行；

如目前風機不能達到該工況，則需要更換相應的風機，方案也可行。

3.3 方案三：東風井負擔北翼采區(qū)，關閉三二采區(qū)，調整東風井風機葉片運行角度

1）系統(tǒng)布置。在方案一基礎之上關閉三二采區(qū)，密閉3116工作面以減少三一采區(qū)用風，啟用北翼回風大巷為進風巷，北翼通風方式為兩進一回。

通過方案分析，并結合實際情況，選擇實施方案三。

4 礦井通風系統(tǒng)改造具體實施

根據對以上三個方案的模擬結果，結合實際情況并反復論證后形成了以下分階段的改造措施。

1）第一階段：調整三五采區(qū)軌道平巷、皮帶平巷為回風巷。仿真結果是北翼風量凈增加630m3/min，達到 4030m3/min；東風井負壓降低350Pa，為 3050Pa，東風井總風量為 6350m3/min，增加650m3/min。

2）第二階段：啟用東風井2#專回，并擴巷至斷面面積大于15m2。北翼風量再凈增加540m3/min，達到4570m3/min；東風井負壓再降低490Pa至2560Pa，總風量增加為7010m3/min，再增加660 m3/min。工作面風量能夠達到2180m3/min，并能滿足一個掘進面的配風1800m3/min，北翼采區(qū)在此階段將不能滿足采掘要求。

3）第三階段：擴大三五采區(qū)皮帶平巷斷面面積大于15m2，長度約為1270m。同第二階段相比，北翼風量再凈增加100m3/min，達到4670m3/min，東風井負壓再降低40Pa至2520Pa，總風量增加為7060m3/min，系統(tǒng)變化較小。北翼風量能夠滿足一采一掘，采煤工作面2230m3/min，掘進面配風1800m3/min。

4）第四階段：新掘東風井并聯(lián)總回。新掘東風井并聯(lián)回風巷約350m，東風井負擔北翼回風量為5110m3/min；同第二階段相比，北翼采區(qū)總風量再增加440m3/min。東風井總回風量為7570m3/min，通風阻力為2090Pa，通風阻力再降低430Pa；采煤工作面配風能達到2440m3/min，北翼總風量能滿足一個掘進工作面1800m3/min。

此次東風井總阻力較小，減小掘進工作面用風量，增加工作面用風量，能夠實現(xiàn)。

圖2 第六階段實施完畢后仿真系統(tǒng)圖

5）第五階段：改變北翼回風大巷作為北翼采區(qū)進風巷，封閉三二采區(qū)。東風井負擔北翼回風量為6490m3/min；東風井總回風量為7290m3/min，通風阻力為2340Pa；北翼總風量6490m3/min；北翼采區(qū)工作面配風能達到2890m3/min。能滿足兩個掘進1600m3/min和800m3/min的供風要求。

6）第六階段：東風井全部負擔北翼采區(qū)。調整東風井風機葉片運行角度為6°。風井負擔北翼回風量為6750m3/min；東風井總回風量為7530m3/min，通風阻力為2480Pa；北翼總風量6770m3/min；工作面配風3080m3/min。能滿足兩個掘進1600m3/min和800m3/min供風要求。

通過以上六個階段的施工實施，北翼采區(qū)能夠滿足生產需要，即采煤工作面風量達到3000m3/min，兩個掘進工作面滿足1600m3/min和800m3/min風量要求。

5 結 論

1）利用通風管理信息系統(tǒng)對夏店煤礦進行了通風系統(tǒng)分析，為通風系統(tǒng)優(yōu)化改造提供了依據。

2）對通風系統(tǒng)可能進行的改造方案進行了比較分析，選擇了東風井負擔北翼采區(qū)，關閉三二采區(qū)，調整東風井風機葉片運行角度的方案。

3）提出了夏店煤礦通風系統(tǒng)北翼采區(qū)六個階段的改造措施，最終實現(xiàn)了北翼采區(qū)生產需要，即采煤工作面風量達到3000 m3/min，兩個掘進工作面滿足1600 m3/min和800 m3/min風量要求。