礦井通風系統(tǒng)改造方案研究

蔣亞偉

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十礦，河南 平頂山 467000）

礦井通風系統(tǒng)是全礦井最重要的系統(tǒng)，礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)劣，直接影響著礦井的安全生產(chǎn)、災害防治和經(jīng)濟效益[1]。它的不合理將直接影響礦井的正常生產(chǎn)和礦井的抗災能力，導致礦井經(jīng)濟效益的嚴重滑坡[2]。為確保礦井安全生產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)，提高礦井的抗災能力，必須保持最佳的運行狀態(tài)。礦井通風系統(tǒng)調(diào)整改造是一個由定性和定量相互結(jié)合、相互關(guān)聯(lián)、相互制約的多因素構(gòu)成的復雜系統(tǒng)的決策問題。目前在工程實踐中，改造方案的選擇往往是通過專家、技術(shù)人員對各方案進行定性分析比較，篩選出幾個技術(shù)可行的方案后，再進行概要的經(jīng)濟比較，最終確定礦井通風系統(tǒng)方案。

本文選擇的礦區(qū)目前共計有三個回風井，己四回風井擔負二水平己四、己二采區(qū)及三水平己三采區(qū)，現(xiàn)有己四風機設(shè)備老化、己四風井擔負系統(tǒng)供風能力不足、后期深部工作面需風量更大，現(xiàn)有己四風機擔負通風系統(tǒng)已經(jīng)不能保證礦井的安全、正常生產(chǎn)，必須對其進行改造。

1 礦井概況

十礦位于平頂山市東北部。礦井具備完整的獨立通風系統(tǒng)，供風能力滿足安全生產(chǎn)要求，采用分區(qū)抽出式通風，全礦共有五個進風井，三個回風井筒。分別擔負著北翼中區(qū)、己四、己二采區(qū)、-140水平戊七采區(qū)和己組三水平采區(qū)的通風任務。實行軌道下山和運輸機下山進風等通風方式，采、掘工作面均具有獨立的通風系統(tǒng)。

2 礦井通風阻力測定及通風網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫建立

根據(jù)礦井通風系統(tǒng)的具體情況，針對礦井通風系統(tǒng)選擇了三條主測路線，采用精密氣壓計基點法測定靜壓的方法，進行了通風阻力測定及計算。通過網(wǎng)絡(luò)解算得到的通風機運行工況和各主要通風巷道的風量與實際測定風量對比見表1、表2。

表1 主要通風機運行工況表

表2 十礦主要地點通過風量表

由上表可以看出，解算的主要巷道的風量與實際風量比較吻合，解算結(jié)果的相對誤差均小于7%，可以作為礦井通風系統(tǒng)改造、優(yōu)化和管理的數(shù)據(jù)參數(shù)。

3 己四風井系統(tǒng)改造方案研究

3.1 礦井通風現(xiàn)狀及存在問題

礦井共計有三個回風井，通風系統(tǒng)主要存在問題：

（1）現(xiàn)有己四風井擔負系統(tǒng)供風能力不足?，F(xiàn)己四風井風量為10755m3/min，實際需風量為15100m3/min。

（2）礦井近期生產(chǎn)工作面主要集中在己二和己四采區(qū)，采掘頭面較為集中；三水平己-33200機、風煤巷的開工，需要再增加風量1600m3/min；此外后期深部工作面需風量更大。

（3）通風設(shè)備老化嚴重制約礦井安全生產(chǎn)。通風機倒臺出現(xiàn)15秒鐘不啟動跳閘現(xiàn)象；風機葉片角度運行40°，無法再上調(diào)角度；主通風機軸瓦溫度一直處于臨界狀態(tài)，存在較大的安全隱患；通風機前后流線體銹蝕嚴重，外殼銹蝕已脫層，強度變低。

（4）己四風井風洞現(xiàn)有凈斷面3.4m×3.4m，風道風速為15.8m/s，不滿足風道最大風速不得超過15m/s”的要求。

3.2 己四風機系統(tǒng)改造方案研究

為保證己四風機擔負系統(tǒng)的風量滿足用風需求，提出以下兩個改造方案：

方案Ⅰ：北二進風井先裝備兩臺對旋通風機擔負己三采區(qū)開發(fā)時的通風任務，后期根據(jù)礦井三水平開采進度情況，在合適的時間投運北二永久通風機，解決三水平開采的通風問題。

該方案主要解決三采區(qū)開發(fā)時的通風問題，緩解己四通風系統(tǒng)的壓力，屆時己四通風機運行角度將由40°調(diào)整為37.5°。

方案Ⅱ：更換己四主要通風機，解決三水平前期開發(fā)時的通風任務，后期根據(jù)礦井三水平開采進度情況，在合適的時間投運北二永久通風機，解決三水平開采的通風任務。

通過各通風系統(tǒng)改造方案的技術(shù)和經(jīng)濟比較，結(jié)合實際情況確定采用方案Ⅰ。

3.3 己四風機系統(tǒng)改造方案實施效果預測

針對方案Ⅰ，北二進風機安裝風機擔負己三采區(qū)開發(fā)時的通風任務，分擔己四風井系統(tǒng)供風任務，結(jié)合采掘部署，進行了通風網(wǎng)絡(luò)解算，得到各風機工況見表3所示。

表3 解算各風井運行狀況表

由解算結(jié)果可知，北二進風機安裝風機后，有效分擔了己四風井系統(tǒng)供風任務，己四風機下調(diào)葉片角度后仍可以滿足用風需求。

4 結(jié)語

通過對礦井通風技術(shù)測定建立了礦井通風網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，驗證通風網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的可靠性；根據(jù)針對己四風機擔負系統(tǒng)存在問題及礦井前后期生產(chǎn)部署，提出了兩種調(diào)整改造方案，經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟經(jīng)對比分析確定了系統(tǒng)調(diào)整方案，為煤礦生產(chǎn)安排提供可靠的數(shù)據(jù)，對礦井通風系統(tǒng)穩(wěn)定有著重要的現(xiàn)實指導意義。