趙各莊礦通風系統的優化研究

王 珂

（山西煤礦礦用安全產品檢驗中心，太原 030012）

隨著開采的加深、地壓加劇、巷道變形、通風設施老化、通風機磨損腐蝕，都可能引起通風參數的變化，進而影響通風系統的穩定性、敏感性等的變化。礦井通風系統的穩定與否，將直接影響礦井的安全生產。所以，關注通風系統的變化、及時對其優化，對于保持通風系統穩定至關重要。

1 礦井概況

趙各莊礦業有限公司井田面積24.4 km2，井口地面標高+54.5 m。井田內煤層產狀變化大，傾角由18°～90°直至倒轉，共有 17層煤，主采煤層 7、9、12號煤層，總厚平均18.62 m，以氣肥煤為主。礦井為主斜井、副立井、階段石門開拓方式，階段垂高90～100 m。目前主采水平的十三水平（-1 100 m），十四水平（-1 200 m）正在開拓延伸中。回采面采用走向長壁綜采、綜放、炮采、偽傾斜柔性掩護支架、懸移支架多種采煤方法，掘進面采用炮掘工藝。

礦井通風系統采用中央并列與西翼對角混合抽出方式，通風網絡極其復雜。由4個副立井（1-4號井）、一個主皮帶斜井（406斜井）聯合進風；回風井有中央038風井、對角白道子風井。中央038回風井安有兩臺K4-73-01№32F離心式風機，配套兩臺1 600 kW電機（一臺運轉、一臺備用），工作負壓3 530 Pa，排風量225.03 m3/s；西翼對角白道子回風井安有一臺2KZ-G№20軸流式通風機，配套電機355 kW，工作負壓3 210 Pa，排風量69.57 m3/s。另有一臺FBCDZ-№21對旋風機備用，配套電機2×250 kW。

2 礦井通風系統的優化步驟

為使礦井通風系統的優化方案既符合近期的生產銜接需求，又符合遠期的發展規劃，本次礦井通風系統的優化方案采用以下步驟：①通風系統現狀調查；②現場基礎參數測定；③通風網絡解算；④通風系統阻力分析；⑤通風系統分析；⑥擬定礦井通風系統技術改造方案。

3 礦井通風系統的分析

按照通風優化步驟,趙各莊礦和黑龍江科技學院合作進行了礦井通風系統現狀調查和風阻測定、主要通風機性能鑒定及通風網絡解算等。經過分析認為：雖然礦井通風系統總體布局較合理可靠，通風設施較齊全完善、位置設置較合理、質量和維護水平較高，通風巷道維護較好，礦井通風管理水平較高，但是不同程度的存在如下問題：

1）實測038風井的通風阻力為3 797.2 Pa，主要通風機房水柱計示數3 530 Pa；白道子風井的通風阻力3 423.9 Pa，主要通風機房水柱計示數3 210 Pa。礦井通風阻力較大，超過《煤礦井工開采通風技術條件》（AQ1028-2006）的相應要求。

2）通風系統穩定性較差。兩臺主要風機能力不平衡、是相互干擾的。從通風系統網絡圖和實際通風狀況看，存在較多角聯巷道，淺部水平大巷與各回風斜巷之間形成復雜的角聯網絡，局部風流不穩定，使通風網絡的可靠性降低。其中，許多對角巷道內風量很小、風流不穩定；特別是西翼邊界回風道，因其主要風機能力較小，多量回風要經038風井回到地面，通風路線太長，阻力明顯增大。

3）開采水平增加、廢舊巷道較多、通風系統復雜、通風設施也多、礦井內部漏風嚴重；白道子風井附近的地面小井開采與該礦通過采空區聯通，導致礦井外部漏風較嚴重；礦井漏風率19.7%（其中外部漏風率9.31%，內部漏風率10.4%）。

4）開采水平延伸，通風路線變長，加之年久失修通風斷面減小，使得通風阻力增大。再者，風速較高的巷道較多，導致通風阻力很大，大多在150 Pa以上。

4 礦井通風系統的改造方案

1）方案的擬定原則：以降低通風阻力，減少漏風率，優化通風系統結構綜合考慮，達到提高礦井通風系統穩定性、經濟合理、安全可靠的目的。

2）擬定的具體方案：①方案一。在現有通風系統的基礎上，對阻力較大的四、五、七水平車場及十三水平西大巷等分支增開并聯巷道；白道子風井風硐斷面擴大降阻；對阻力較高的十二、十三水平的相關巷道進行降阻調節；并在總排風量不變的條件下，對白道子風井風機調角和對038風井風機調速改造。②方案二。在方案一的基礎上，對阻力較高的回風老巷道進行擴修斷面降阻改造、提高系統的通風能力；并在總排風量不變的條件下，對白道子風井風機調角和對038風井調速改造。③方案三。在方案二的基礎上，取消白道子風井，礦井的總排風由038風井全部負擔。④方案四。在現有通風系統的基礎上，將1013暗井延至地表，并在總排排量不變的條件下，對白道子風井風機調角和對038風井調速改造。⑤方案五。去掉白道子風井，將1013暗井延至地表，對井下局部設施調整，回風全由038風井負擔，對其風機變頻調速，保持總進風量不變。⑥方案六。去掉白道子風井，將7-12暗井延至地表，對井下局部設施調整，回風全由038風井負擔，對其風機調速改造，保持總進風量不變。⑦方案七。保持總進風量不變，去掉白道子風井，由地表新建一回風立井至十二水平，對井下局部設施調整，礦井回風由038風井和新建風井共同負擔。⑧方案八。保持礦井現在總進風量不變，去掉白道子風井，由地表新建一回風立井至十水平，對井下局部設施調整，礦井回風由038風井和新建風井共同負擔。

5 礦井通風系統的優化方案確定

1）各方案的降阻效果：為了驗證各方案的降阻效果，對其通風網絡解算，如表1所示。

表1 各種方案通風網絡解算結果匯總表

2）各方案的經濟比較：由表1知，方案三、方案六的通風總阻力大于2 940 Pa，達不到改造的目的，因而只對其它方案進行經濟比較，如表2所示。

3）通風系統的優化方案確定：只對進風系統進行大的改造的如方案四、方案五；只對回風系統進行大的改造的如方案七、方案八；對進回風系統同時進行改造的如方案一、方案二。本次通風系統優化要求時間緊迫，要求2 a內完成，確定方案以工程量小、施工難度小、投資小為主考慮。方案一、方案二均是在現有通風系統的基礎上，重點對進風系統實施巷道降阻，再對局部巷道擴修降阻，施工難度小，投資較小。方案四、方案五、方案七、方案八，從數字上看施工量小，但巖石較多；方案四、方案五還需地面征地及井口供暖；方案七、方案八需要購置新的主要風機，施工難度大，投資大。綜合考慮通風系統對煤層自燃的影響，最終選定方案一。

6 結束語

由于礦井的采深較大，受地應力影響，巷道變形較快，主要風機服務年限較長，通風系統的優化方案應以通風阻力測定和主要風機性能鑒定為基礎。優化方案正在實施改造，局部工程已改造妥，網絡解算和實際對照正向改造目標邁進，降低了井下風阻和用風地點兩側壓差，可使整個通風系統穩定性和抗災能力增強。通過方案比較，結合趙各莊礦情況，選定方案一 作為實施方案進行通風系統的優化是較合理的。

表2 各種方案的經濟效果匯總表

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