華陽二礦通風系統的改造及通風機的選型

李國偉

（山西華陽集團 新能股份有限公司，山西 陽泉 045000）

1 概況

我國煤炭多埋藏于地表以下，需要掘井開采，因此礦井通風系統是礦井安全生產的重要設施，良好的通風能夠為井下提供新鮮空氣，降低井下瓦斯濃度，同時也對設備散熱等有著重要的作用。瓦斯作為威脅綜采工作面安全生產的重大有害氣體，一旦發生爆炸或大量瓦斯涌出，將嚴重威脅井下作業人員的生命安全，給煤礦企業帶來巨大損失。綜采工作面的特性決定了其在開采作業時，會有大量煤在短時間內涌出，煤炭間隙及圍巖裂隙內的瓦斯也會立即逸出，含量迅速增加。必須依靠良好的通風系統進行解決。

隨著煤炭的開采進度，掘進深度不斷增加，華陽二礦71509 工作面工況與開采初期相比存在較大變化，原有的通風系統出現一些問題。因此，決定結合71509 工作面采掘情況對原有通風方案進行實時改進和優化。

2 工作面通風現狀

華陽二礦71509 工作面屬于華陽二礦3 號煤15 區，煤層均厚2.55 m，呈復雜結構煤層。工作面埋深342 ～486 m，傾斜長度178.3 m，走向長1122 m，可采儲量618157 t。

2.1 存在的問題

71509 工作面使用“兩進一回”中央式抽出通風方式。進風井分主斜井及副斜井，其長度分別為800 m 和730 m。經實際勘測，主、副斜井通風量分別為3056 m3/min、3479 m3/min。回風井含2 個井筒，通風量為6539 m3/min。隨著煤炭的開采進度，掘進深度不斷增加，71509 工作面工況與開采初期相比存在較大變化，實際生產發現，該通風系統有以下缺陷。

（1） 巷道中存在嚴重的漏風現象，經實際測量，漏風量高達15.34 m3/s。

（2） 現行通風方案中構筑物布局不當，并且維護不到位，造成通風系統內部嚴重漏風，甚至出現風流短路情況，導致各通道內的風量分布不均衡。

（3） 現有通風系統中配置的通風設備，存在通風機和通風網絡不匹配的現象，通風機效率不高。經實際測算，現有通風機的工作效率僅有16.8%，遠低于通風設備60%的效率標準。

（4） 71509 工作面的風速普遍不高，究其根源是天井和一些溜礦井封閉不嚴，導致新風通過短路路徑竄入回風道造成的。

（5） 現有通風系統配置的通風設備能給工作面提供的風量為135 m3/s，不能滿足實際通風需求。

2.2 通風系統改造原則

華陽二礦年產能最高為700 萬t，依照年度工作計劃按照330 d 計算，實行三班制，每天按照24 h 計算。為了確保通風系統的可靠性和通風效率，進行優化改造時遵循以下原則：①改造要依據該礦實際采煤方式、產能、地質等條件進行；②改造的目的是減低井巷漏風現象，提高風量合理利用率；③在當前通風井巷的條件上進行改造，在滿足通風要求的條件下，盡可能的降低改造成本；④選配性能優良的通風機，使供風量達到生產需求，通風機的工作效率得到提高。

3 通風系統的優化

根據華陽二礦71509 工作面的采煤方式、產能、地質概況等條件，進行通風系統改造，并盡可能的降低改造成本。經過分析研究，決定增設回風井、增設輔助回風井和回風斜井、增設煤層輔助回風巷和反井鉆孔回風。

3.1 新增回風井

在71509 工作面的北邊增設回風井，將增設的回風井和與原有的回風巷相連，如圖1 所示。

圖1 新增回風井Fig.1 Newreturn wells

根據計算研究，北邊增設的回風井直徑5 m，回風井的垂直高度380 m。在71509 工作面增設的回風井，從根本上解決了通風網絡和用風量不兼容的問題。確保現有通風設備可以達到71509 工作面用風要求。

3.2 增設輔助回風井及回風斜井

在71509 工作面增設輔助回風井和回風斜井，位置布局如圖2 所示。

圖2 增設輔助回風井和回風斜井的布局Fig.2 Layout of additional auxiliary return wells and inclined return wells

通過現場測量，增設的輔助輔助回風井總長度為1000 m，回風斜井總長度1200 m。增設的輔助回風井和回風斜井可以有效保障供風量，能夠滿足71509 工作面的用風需求。

4 通風機的選型

對通風系統優化改進后，主斜井、副斜井的作為進風方式，輔助回風井、回風井作為出風方式，該方式為中央并列式抽出通風方式。對現場進行數據實測，71509 工作面正常生產時所需風量為135 m3/s，在通風良好階段負壓值為3596.3 Pa，困難階段負壓值為4163.2 Pa。

根據所需風量的1.05 倍進行設計，選擇通風機的進風量最小值是135 m3/s×1.05=141.74 m3/s。根據負壓350 Pa 進行設計，選擇的通風機在良好階段其可供風壓最小值3946.2 Pa，困難階段其可供風壓最小值4513.1 Pa。根據以上依據，經過慎重考慮，選用FBCDZ-8-No30C-2×630 型礦用防爆抽出式對旋軸流通風機，選用YBFh630M1-8 型隔爆電機。通風機主要參數見表1。

表1 FBCDZ-8-No30C-2×630 通風機主要參數Table 1 Main Parameters of FBCDZ-8-No30C-2×630 Fan

通過計算，最大設計風量和負壓工況點葉輪安裝角度比設備允許范圍小5°，工況點風壓小于風機性能曲線最大風壓的90%。該數值完全滿足《煤炭安全規程》中所規定的通風機效率不得低于60%的要求。

5 結語

通風系統是綜采工作面的“呼吸系統”，通風系統的可靠性直接影響著煤炭生產的安全性、高效性。正常生產中，伴隨工作面的推進，煤層的水文地質、斷面形狀隨之變化，因此，應不斷優化通風方案，防止局部工作面出現通風問題。結合華陽二礦71509 的實際生產情況，采用增設輔助回風井、反井鉆孔等方法對通風系統進行優化，并配置FBCDZ-8-No30C-2×630 的通風機。優化改造后的通風系統滿足了工作面的通風需求，為礦井的安全生產奠定了基礎。