布爾臺煤礦通風系統的優化改進

李庭斌

(神東煤炭集團布爾臺煤礦，內蒙古 鄂爾多斯 017209)

0 引言

礦井通風系統作為礦井生產系統的重要組成部分，其基本任務主要有：將足夠的新鮮空氣送到井下，供給井下人員呼吸所需要的氧氣；沖淡有害氣體和礦塵后的空氣排出地面，保證井下空氣質量并使礦塵濃度限制在安全范圍內；新鮮空氣送到井下后，能夠調節井下巷道和工作場所的氣候條件，滿足井下規定的風速、溫度和濕度的要求，創造良好的作業環境。由此可見礦井通風的重要性，通風不正常就不能生產。所有礦井的通風系統都越簡單越好，越安全越好，越可靠越好，越經濟越好。即通風系統簡單，便于通風管理；通風經濟合理，可以節約通風費用；而通風系統安全可靠狀況直接決定著整個礦井的安全或危險程度，是煤礦安全工作的重中之重[1]。現代化大型礦井隨著逐步開采，礦井開采深度不斷增加，多水平逐步延伸，礦井通風路線也在逐步延長，通風阻力也在逐步增加，通風難度也越來越困難。因此，要保證礦井通風系統的“系統簡單、安全可靠、經濟合理”就必須采取措施，確保通風系統正常運行，完成對礦井通風系統的優化改造，為礦井安全生產提供安全可靠的通風系統。

1 礦井及通風系統概括

1.1 礦井概況

布爾臺煤礦井田位于內蒙古自治區鄂爾多斯市伊金霍洛旗的東南，屬布爾臺鄉管轄。井田邊界為一不規則的多邊形，東西長3.9～22.1 km，南北寬2.2～16.9 km，井田面積192.632 km2。保有地質儲量31.2億t，剩余可采儲量18.5億t。礦井設計生產能力2 000萬t/a。設計服務年限71年，可采煤層10層，主采煤層3層(2-2煤、4-2煤、5-2煤)。礦井現在布置5個盤區，分別為4-2煤一盤區、二盤區，2煤一盤區、二盤區及三盤區。

礦井絕對瓦斯涌出量31.63 m3/min，相對瓦斯涌出量1.0 m3/t，為低瓦斯礦井。現先開采的2-2、4-2煤層吸氧量均超過0.7 cm3/g且有火焰出現，均屬于I類易自燃，煤塵具有爆炸性。礦井無煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出現象，無地壓現象，屬地溫正常區，無地熱危害。

1.2 礦井通風系統概況

礦井采用機械抽出式通風。共布置5個風井，其中3個進風井：主斜井、副平硐、松定霍洛進風立井；2個回風井：松定霍洛回風立井、工業廣場回風斜井。兩回風井各安裝2臺抽出式對旋軸流通風機，1臺運行、1臺備用。松定霍洛主扇型號為FBCDZ-10-№.34抽出式對旋軸流風機，電機型號(調頻電機)YBF630M-10，電壓等級660 V，電機功率2×560 kW，電流780 A，風量9 600～18 000 m3/min，轉速580 r/min。現主扇運行頻率為42 Hz，葉片運行角度為-3°，總回風量為16 866 m3/min，負壓為1 200 Pa。工業廣場主扇型號為FBCDZ-8-№.26抽出式對旋軸流風機，電機型號YBF-560-8，電壓等級10 000 V，電機功率2×280 kW，電流29.6 A，風量5 400～10 800 m3/min，轉速740 r/min。現主扇葉片運行角度為-3°，總回風量為8 286 m3/min，負壓為2 300 Pa。

礦井布置有7個掘進工作面，采用局部通風機壓入式通風；礦井布置有3個綜采(放)工作面，采用“三進兩回”偏“Y”型通風，即回風順槽進風經過工作面和運輸順槽一段巷道與運輸順槽另外一段進風混合后經過運輸順槽與下一個面的回風順槽的聯絡巷進入下一個面的回風順槽，同時與下一個面回風順槽的進風混合后回入邊界巷(下一個面切眼)通過備采面的運輸順槽和相鄰的回風順槽回入回風大巷的通風方式。

2 現有礦井通風系統存在的問題

2.1 礦井通風線路長，通風阻力大

布爾臺煤礦現有通風系統是工業廣場回風斜井主要負責4-2煤層一盤區全部通風任務和4-2煤二盤區部分通風任務。孫定霍洛回風立井負責2-2煤一盤區、二盤區及三盤區全部通風任務及4-2煤二盤區部分通風任務。現有的通風系統導致礦井通風路線長，通風的阻力大，由于本礦煤層為易自燃煤層，過高的通風阻力加大了發生內因火災的可能性，使礦井存在著安全隱患。

2.2 礦井通風風量分配不合理

布爾臺煤礦綜采工作面原有通風方式為“U”型通風，由于處理回風隅角瓦斯的緣故，更改為偏“Y”形通風，及采用“三進一回”，通過邊界回風巷，利用下一個面的備用巷道回入總回的通風方式。隨著采掘布置的變化，和通風系統的增多，開采42106綜放工作面時候，若仍然用工業廣場負責其回風，工業廣場風量將極其緊張，存在風量不足的情況。

2.3 礦井抗災能力不足

現有的通風系統，2個回風井通風任務交叉，通風網絡復雜，發生災變時，災害波及范圍廣，抗災能力不足，不利于礦井開采。

2.4 礦井局部地點溫度過高

由于通風路線長，導致部分掘進工作面和綜采工作面移變列車處溫度過高，解決困難。

3 礦井通風系統優化實施方案

礦井通風系統調整是一個復雜、微觀的調整過程，在進行改造的過程中，不但要注意科學地設置通風系統，還要重視礦井的安全需求、礦井的綜合安全系數等一系列問題，因此在進行礦井通風系統改造之前，一定要充分考慮礦井的各方面因素，謹慎、細心地設計改造方案，按計劃縝密進行[2]。因為每個礦井的現場實際情況各不相同，特別是隨著采掘布局和地質情況的不同也在進行相應的變化，因此，礦井通風系統優化改造必須根據現有的條件，制定優化、改進方案。

3.1 方案的提出

結合布爾臺煤礦通風系統現有狀況和存在的問題經研究制定出了2個通風改造方案。

方案一：保持礦井現有大的通風系統不變，僅調整42106綜放工作面的通風系統，即42106綜放工作面回風一部分通過邊界巷進入孫定霍洛回風立井，另外一部分通過下一個面的備用巷道仍然由工業廣場回風斜井負責。

方案二：調整通風系統，42106綜放工作面通風由工業廣場回風負責，礦井通風系統采用分盤區通風，由工業廣場回風斜井負責4-2煤一盤區和2-2煤一盤區的通風任務；由孫定霍洛回風立井負責4-2煤二盤區、2-2煤二盤區及2-2煤三盤區的通風任務。

3.2 方案的確定

對比方案一、二可以看出有以下優缺點。

方案一優點：①通風系統調整工作量小，需要施工2處、拆除2處通風設施；②現有主要通風機風量能夠滿足要求，不需要調整。

方案一缺點：①2套回風系統有一處直接聯通，造成通風系統不獨立、不可靠，抗災能力較差；②2套回風系統直接聯通，可能造成主扇對拉；③通風路線仍然長，不會降低通風阻力，也無法解決井下局部地點溫度過高的問題。

方案二優點：①2套回風系統能夠繼續保持相互獨立，實現分區通風，可靠性高；②實現分區域通風后通風路線明顯變短，通風阻力也將明顯降低，對井下局部地點降溫也有益處。

方案二缺點：①通風設施施工和通風系統調整的工作量相對較大，需要施工4處、拆除3處通風設施；②隨著后期掘進工作面與邊界巷貫通后，孫定霍洛回風立井主要通風機風量需要調整，增大投資。

方案確定：方案一雖然調整比較簡單，工作量小，但僅僅能解決局部地點風量分配不合理的問題，對于通風路線長、通風阻力大的問題不能有效解決；方案二雖然工程量大，調整系統比較復雜，但能解決現有通風系統存在的問題。綜上分析，從安全及解決問題的角度最終確定通風系統改造方案為方案二。

3.3 方案的實施

系統調整前的準備工作：①啟封2-2煤總回22101回順與4-2煤暗回風斜井之間密閉(總共三道密閉先提前拆除兩道、剩余一道待調節時現場拆除)；②在2-2煤2盤區總回22202回順與2-2煤回風立井間靠22202回順側砌一道磚閉厚1 m的調節窗(2 m×4 m)；在調節之前將調節板全部準備好，將系統調整完畢后封堵調節窗，再在靠回風立井側砌筑一道1 m密閉；③提前在42107回順砌筑一道3 m×4 m的調節密閉；④在4-2煤二盤區主回之間最后一個聯巷內砌筑一道4.2 m×3 m的風門并安設3 m×0.5 m的調節密閉；⑤調風系統調整時拆除4-2煤2盤區總回調節風窗；⑥22203回順靠3聯巷砌筑一道調節密閉，將22203回順靠總回側調節密閉拆除。

通風系統的調整：經過周密計劃，在通過風量核算及危險源辨識的情況下，編制了通風系統調整方案及安全技術措施。按照措施實施了通風系統調整。該調整在礦領導統一指揮下，各小組分工協作的情況下順利完成，且達到了方案設計的風量要求。

3.4 效果檢驗

負壓：通風系統調整后，2個主要通風井負責的通風路線都縮短了將近5 000 m，2個主要通風機的負壓都降低了100 Pa左右。

風量：通風系統調整后42106綜放工作面的回風由松定霍洛回風立井負責，工業廣場回風斜井的風量滿足需要。

通風任務：通風系統調整后，2個回風井通風任務明確，不存在交叉現象，通風網絡也相對簡單，發生災變時，災害波及范圍小，抗災能力強，為煤礦安全生產提供了保證。

環境改善：通風系統調整后，由于通風路縮短，采掘面都距離進風井筒比較近，利于散熱，所以局部地點溫度過高的情況也得到了改善，為采掘工人創造了良好的工作環境。

4 結語

通風系統對于煤礦的開采工作負有重要的使命，是礦井安全生產的基本保障，所以對礦井通風系統的改造必須在理論指導下結合礦井的實際條件和采掘接續有計劃地進行，要從安全角度、技術角度和管理角度綜合考慮，選擇最佳方案。通過實例表明，礦井通風系統的優化改造在滿足礦井通風需要的同時，能解決現有通風系統存在的不合理之處，為煤礦安全生產提供更可靠的保障；同時通風系統改造優化也給條件相似的其他礦井提供了借鑒。