礦井通風(fēng)系統(tǒng)的改造及效果分析

趙文華

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)翼城東溝煤業(yè)有限公司， 山西 臨汾 043500）

引言

1 衰老礦井工程概況

本文主要針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中的衰老礦井的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造。所謂衰老礦井指的是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采資源可以滿(mǎn)足整個(gè)生產(chǎn)任務(wù)，但是其通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)老化、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、通風(fēng)設(shè)施繁雜以及通風(fēng)阻力過(guò)大的礦井。簡(jiǎn)單說(shuō)，可將衰老礦井的特征歸納如下：

1）整個(gè)礦井的煤炭?jī)?chǔ)量不足，對(duì)應(yīng)的礦井的生產(chǎn)能力處于下滑狀態(tài)；

2）整個(gè)礦井煤炭資源的賦存條件變差，而且在后續(xù)開(kāi)采過(guò)程中安全性變差；

3）整個(gè)礦井現(xiàn)場(chǎng)工作面的生產(chǎn)布局不合理，對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)系統(tǒng)越發(fā)復(fù)雜，極大地制約了礦井的集中化生產(chǎn)；

4）礦井每開(kāi)采噸煤的成本增加，在同行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力變差。

對(duì)于衰老礦井的通風(fēng)系統(tǒng)主要存在的問(wèn)題或不足可歸納為如下幾點(diǎn)：

1）整個(gè)礦井的通風(fēng)阻力明顯增加，對(duì)應(yīng)通風(fēng)線路很長(zhǎng)。通風(fēng)線路過(guò)長(zhǎng)也是導(dǎo)致風(fēng)阻增加的主要原因。

2）整個(gè)礦井的需風(fēng)量和實(shí)際供風(fēng)量存在的差異明顯，主要表現(xiàn)為通風(fēng)能力不足。

近3年的多重耐藥菌檢測(cè)中，提示有逐年升高趨勢(shì)，可見(jiàn)多重耐藥菌日益增加，提示多重耐藥菌的控制和預(yù)防工作需要給予足夠的重視，并應(yīng)大力推行。

3）衰老礦井由于設(shè)備陳舊，整個(gè)礦井的漏風(fēng)現(xiàn)象極為嚴(yán)重，其也是導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)量不足的主要原因[2]。

本文所研究衰老礦井的煤炭?jī)?chǔ)量有106.45 Mt，目前可供開(kāi)采的煤炭?jī)?chǔ)量剩余53.47 Mt。按照該礦井的煤炭?jī)?chǔ)量，設(shè)計(jì)初期對(duì)應(yīng)的礦井服務(wù)年限為34年；目前，該礦井可繼續(xù)生產(chǎn)的年限小于10 年。總的來(lái)講，該礦井已經(jīng)進(jìn)入衰老期，為了保證在未來(lái)10年內(nèi)穩(wěn)定、可靠、高效生產(chǎn)急需對(duì)其通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造的方案優(yōu)選

該衰老礦井目前正處于通風(fēng)困難的時(shí)間，主要表現(xiàn)為其四采區(qū)的局部的通風(fēng)斷面面積較小，導(dǎo)致巷道的通風(fēng)阻力較大；同時(shí)，在各點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析該礦井的漏風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重，已經(jīng)影響到整個(gè)礦井的安全生產(chǎn)。經(jīng)實(shí)際測(cè)量可知，該礦井的目前的通風(fēng)阻力已經(jīng)達(dá)到2511.7 Pa，該項(xiàng)指標(biāo)已經(jīng)遠(yuǎn)超《煤礦井工開(kāi)采通風(fēng)技術(shù)條件》所規(guī)定的：當(dāng)?shù)V井通風(fēng)量為3000～5000 m3/min 時(shí)，礦井通風(fēng)阻力不得大于2000 Pa 的要求[3]。

結(jié)合該衰老礦井的實(shí)際情況，特?cái)M提出三種優(yōu)化改造方案，在對(duì)三種優(yōu)化改造方案優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行對(duì)比的基礎(chǔ)上，最終選擇出優(yōu)化改造的最優(yōu)方案。

2.1 方案一優(yōu)劣勢(shì)分析

將回風(fēng)公共段擴(kuò)建、東風(fēng)井密閉的同時(shí)，將東回風(fēng)巷斷面面積擴(kuò)大至8 m2；西風(fēng)井通風(fēng)機(jī)主扇的通風(fēng)量設(shè)計(jì)為4500 m3/min。

方案一優(yōu)勢(shì)：節(jié)約了東風(fēng)巷道的維護(hù)費(fèi)用和主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用；西風(fēng)井的主通風(fēng)機(jī)不作變動(dòng)，無(wú)需建設(shè)對(duì)應(yīng)的配套設(shè)施；新增擴(kuò)大的回風(fēng)公共段可繼續(xù)使用[4]。

方案一劣勢(shì)：對(duì)回風(fēng)公共段擴(kuò)建的費(fèi)用和工程量較大，該方案未解決西風(fēng)井的漏風(fēng)現(xiàn)象。

2.2 方案二優(yōu)劣勢(shì)分析

將回風(fēng)公共段擴(kuò)建、東風(fēng)井密閉的同時(shí)，西風(fēng)井不做處理；東回風(fēng)斷面面積不擴(kuò)大；西風(fēng)井通風(fēng)機(jī)主扇的通風(fēng)量設(shè)計(jì)為4500 m3/min。

方案二優(yōu)勢(shì)：該方案可有效節(jié)約東風(fēng)巷道主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用；東回風(fēng)巷道不用擴(kuò)大，節(jié)省費(fèi)用和相應(yīng)的工程量；新增擴(kuò)大的回風(fēng)公共段可繼續(xù)使用。

方案二劣勢(shì)：改造后工作面的通風(fēng)阻力為2318.5 Pa，仍不滿(mǎn)足《煤礦井工開(kāi)采通風(fēng)技術(shù)條件》所規(guī)定的要求：當(dāng)?shù)V井通風(fēng)量為3000～5000 m3/min時(shí)，礦井通風(fēng)阻力不得大于2000 Pa；同時(shí)，東回風(fēng)巷道斷面面積不擴(kuò)大，對(duì)應(yīng)的巷道風(fēng)阻增加，風(fēng)速超限，導(dǎo)致該方案通風(fēng)機(jī)的能耗增加。

2.3 方案三優(yōu)劣勢(shì)分析

回風(fēng)公共段擴(kuò)建、東風(fēng)井、西風(fēng)井密閉的同時(shí)，將礦井的原皮帶斜井作為回風(fēng)井使用，對(duì)應(yīng)的進(jìn)風(fēng)井為主斜井和副立井。即，該方案采用“2 進(jìn)1 回”的通風(fēng)方式。

方案三優(yōu)勢(shì)：該方案對(duì)應(yīng)的擴(kuò)巷的工程量較小，且可有效解決外部漏風(fēng)的問(wèn)題；東西風(fēng)井的密閉可節(jié)約其巷道維修費(fèi)用和通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用。

方案三劣勢(shì)：該方案下需將西風(fēng)井的主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行處理，移至皮帶斜井，該項(xiàng)工作需協(xié)調(diào)多項(xiàng)事宜。

綜合對(duì)比上述三種優(yōu)化改造方案：方案二對(duì)應(yīng)的通風(fēng)阻力仍不滿(mǎn)足要求，故排除；對(duì)于方案一和方案三對(duì)比，方案三對(duì)應(yīng)的工程量偏小，且可有效解決外部漏風(fēng)的問(wèn)題，可以說(shuō)方案三是對(duì)方案一的彌補(bǔ)。因此，采用方案三對(duì)礦井進(jìn)行改造。

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造實(shí)施及效果評(píng)價(jià)

結(jié)合方案三計(jì)算可知，礦井的主要通風(fēng)參數(shù)如表1 所示。

表1 基于方案三改造后通風(fēng)參數(shù)計(jì)算

對(duì)于礦井通風(fēng)阻力而言，工作面進(jìn)風(fēng)段的阻力值為431.89 Pa，回風(fēng)段的阻力值為888.03 Pa，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)用風(fēng)段的阻力值為532.08 Pa。綜上所述，改造后所配置通風(fēng)機(jī)的具體型號(hào)為BDK-6-No20，臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)，采用“一用一備”的使用原則。實(shí)踐表明，所配置的通風(fēng)機(jī)的效率可達(dá)85%以上，負(fù)荷系數(shù)為0.85。

在實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，基于方案三對(duì)應(yīng)整個(gè)工程的工程量小，在實(shí)施過(guò)程中工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也較低。同時(shí)，東西風(fēng)井的封閉在避免兩個(gè)巷道維護(hù)成本的同時(shí)，還節(jié)約了相應(yīng)主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用。改造完成后按照科學(xué)管理手段對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，整個(gè)巷道內(nèi)的通風(fēng)阻力為1940 Pa，通風(fēng)等級(jí)也從原來(lái)的困難降為簡(jiǎn)單。

4 結(jié)語(yǔ)

礦井通風(fēng)系統(tǒng)作為綜采工作面的重要系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)能力與現(xiàn)場(chǎng)條件相匹配是提升工作面生產(chǎn)效率、保證工作面生產(chǎn)安全性的基礎(chǔ)。對(duì)于被定義的衰老礦井而言，需從根本上分析其通風(fēng)系統(tǒng)切實(shí)的薄弱環(huán)節(jié)，并針對(duì)性地提出改造方案以達(dá)到最佳改造效果。本文針對(duì)衰老礦井提出封閉東西風(fēng)井、擴(kuò)建回風(fēng)主巷道以及將原西風(fēng)井主通風(fēng)機(jī)拆除并重新配置BDK-6-No20 后發(fā)現(xiàn)，礦井的通風(fēng)阻力滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，即說(shuō)明本次改造的有效性。