煤礦通風系統優化方案對比

孟鐵中

（西山煤電有限責任公司官地煤礦，山西 太原 030022）

引言

通風系統是煤礦生產的關鍵分系統，能有效將工作面粉塵濃度、有害氣體濃度降低，為現場作業人員營造一個安全、舒適的工作環境。在實際生產中，隨著工作面的推進和生產進度的提升，最初設計的通風系統往往不能夠滿足實際生產的需求，主要表現為通風阻力過大、漏風現象嚴重、通風設備效率低、功耗大等問題，從而制約了實際生產的效率，降低了生產的安全性。因此，根據生產進度安排對通風系統進行優化，以保證生產效率和安全性[1]。本文將結合實際生產提出多個優化方案并對方案進行對比得出最佳方案。

1 通風現狀分析

目前，某礦主要采用邊界式通風方式，所配套的通風機的具體型號為FBCZ-4-No12.5/45kW，通風機采用抽出式的工作方式。該礦井進風井包括有主斜井、主運輸平硐和副斜井；回風井位于該礦井的東翼。當前通風系統的空氣流動情況，如圖1 所示。

圖1 礦井通風系統氣流情況示意圖

如圖1 所示，新鮮氣流通過進風井進入礦井后通過主運輸大巷到達盲斜井的上部分；而后上部分的氣流經過主盲斜井、副盲斜井和行人盲斜井下向下方流動，最終達到礦井的掘進工作面和采煤工作面；污風通過位于礦井東翼的回風井被排出至地面。

為真實掌握礦井當前的通風情況，為后續通風系統優化做支撐[2]。結合實際生產對通風系統進行測定，包括對巷道斷面面積、風速、粉塵濃度、通風機風壓、通風機電機功率等，涉及到的測定儀器包括有ZRQF-D 系列智能風速計、DEM6 型輕便杯式風速儀、MS2203 三相銀形數字功率表等。

根據礦井實際情況共布置有29 個測試點。該礦井所配套通風機的工況參數，如表1 所示。

表1 通風機工況參數

此外，經測定可知，在開采工作面1、3、4 進風巷和掘進1 工作面的粉塵濃度不合格。

綜合風量、風質以及風量供需比等綜合指標對該礦井的通風系統的綜合能力進行評估，實際測量值與標準合格值的對比，如表2 所示。

表2 礦井綜合能力評估對比

綜合上述對礦井通風系統的測定并結合實踐生產所存在的問題可將該礦井的通風系統當前面臨的問題總結如下：整個礦井通風網絡布置不合理；礦井內部的漏風現象嚴重，導致整個礦井的風量率較低；整個礦井的通風管理難度較大，工作面現場的風質偏差；整個礦井的風速較低，無法有效將工作面粉塵和有害氣體排出；礦井所配套通風機的效率偏低，功耗偏大[3]。

2 通風系統的優化方案

2.1 通風系統優化總則

針對通風系統當前存在的問題，對通風系統進行優化旨在達到改善作業環境，節省通風費用等目的。結合該礦井的通風網絡實際情況，其對應的進風井、回風井屬于相對固定的情況[4]。因此，本次通風系統優化的主體主要為該礦井的西翼風巷和東翼風巷等。

為保證最后通風系統的優化效果，在優化過程中需遵循如下原則：

1）優化后的通風系統與現階段礦井的采煤方法、掘進工藝等相匹配，且可在長時間內保證礦井的安全、穩定運行；

2）所選用的優化方案兼顧經濟性和高效性；

3）在保證最終優化效果的同時，應盡可能的利用礦井當前的設備、井巷等生產系統，減少改造工作量，保證礦山資源可以最大化利用；

4）通風系統的優化改造必須符合煤礦的發展規劃。

2.2 通風系統優化方案對比

本節針對該礦井的西翼風巷和東翼風巷進行優化，具體優化如下：

2.2.1 西翼風巷的優化

為保證在礦井內部能夠形成一個相對穩定可靠的回風通路，針對西風斜巷作出如下優化方案。

優化方案一：將現存的回風聯絡斜巷布置在薄化帶內，避免煤柱損失；將回風斜巷劃分為兩截，上平巷改造為回風巷，下平巷改造為進風巷。

優化方案二：在西翼風巷下部位置布置回風斜巷，并將所布置的回風斜巷與西翼平巷實現連接，污風通過回風斜巷進入東翼回風斜巷中；在西翼風巷內部的平巷與人盲斜井交接的位置增加風橋；針對西翼風巷的薄化帶不設置回風斜巷；將開采完畢的區域封閉。

西翼風巷兩種優化方案改造量對比，如表3 所示。

表3 西翼風巷改造量對比

對比表3 中的數據可知，方案一比方案二的改造工程量大，即成本較低；方案一比方案二的回風路線長，說明改造后方案一的通風阻力更大。因此，針對西翼回風巷選用方案二進行優化。

2.2.2 東翼風巷的優化

優化方案一：將+315 以下東翼風巷的通風線路沿著薄化界線布置；將+315 到+360 區域內東翼風巷的通風線路沿著礦井東側的邊界進行布置；將+360以上東翼風巷的通風線路連接到總回風巷。

優化方案二：將+315 以下東翼風巷的通風線路沿著薄化界線布置；將+315 到+360 區域利用東翼風巷現階段的回風聯絡巷作為回風巷；將+360 以上回風斜巷東側的煤炭采用前進式進行推進，并不再東翼風巷的東側設置回風斜巷[5]。

東翼風巷兩種優化方案改造量對比，如表4 所示。

表4 東翼風巷改造量對比

對比表4 中的數據可知，方案一比方案二的改造工程量大，即成本較低；方案一比方案二的回風路線長，說明改造后方案一的通風阻力更大。因此，針對東翼回風巷選用方案二進行優化。

3 結語

通風系統作為煤礦生產的關鍵分系統，其對于保證工作面粉塵濃度和有害氣體濃度在合理范圍之內意義重大。本文針對隨著煤礦生產初期所設計通風系統無法滿足實際生產需求的問題，對礦井通風系統進行優化改造。

1）通過對現階段通風系統測定，該礦井通風系統所面臨的問題主要表現為風量不足、風質不合格以及通風設備耗能較大等問題。

2）鑒于進風井和回風井屬于固定條件，僅對西翼風巷和東翼風巷進行優化改造，并通過綜合對比優化方案的改造量和改造后通風阻力最終確定出最佳優化方案。