煤礦風井貫通工程技術的驗證

劉 杰

（山西焦煤西山煤電集團公司官地礦通風部通風三隊，山西 太原 030053）

煤礦通風系統的主要任務是向工作面提供新鮮空氣的同時將有害氣體從工作面排出，進而為現場作業人員提供一個安全、舒適的工作環境。良好的通風是保證煤礦安全生產的關鍵。隨著煤礦開采深度的不斷增加，工作面現場出現了風阻增大、風阻分配不合理、漏風現象嚴重以及風量不足等問題，從而影響通風系統運行的穩定性，制約生產進度[1]。因此，適時的根據礦井通風現狀對通風系統優化、改造是十分有必要的。

1 風阻現狀分析

本文所研究礦井所配套通風系統采用“二進一回”的通風方式，通風機安裝于回風斜井中，具體型號為BDK-8-NO24 型。進風井包括有主斜井和副斜井，在當前工況下，礦井的總進風量為138.1 m3/s，其中主斜井的進風量為41.3 m3/s，副斜井的進風量為96.8 m3/s；礦井的總回風量為138.9 m3/s。總的來將，該礦井的有效通效率為88.7%。經探測分析，該礦井屬于低瓦斯礦井，存在煤塵爆炸風險，煤層屬于容易自燃煤層。

為切實掌握礦井當前工況下的通風情況，采用氣壓計基點測定方法對其通風阻力進行測定[2]，包括煤礦巷道內的通風阻力及其相關風阻參數，通風阻力的測量路線如下：

從主斜井開始，依次途徑井下中央水倉、火藥庫、42106 繞道、42106 輔助運輸順槽、回采工作面、回風順槽、回風大巷、回風斜井，最終達到風硐口。在測量過程中對上述途徑位置的斷面形狀、支護方式、巷道長度、斷面積、周長、阻力、風量、摩擦風阻、百米風阻以及摩擦系數等參數進行全面測定。經對測量的數據整理，得出該礦井通風阻力的風阻情況，如表1 所示。

表1 礦井通風阻力分布

分析表1 數據可知，該礦井的進風段、用風段和回風段的通風阻力比例為2∶1∶4；與理論上3∶3∶4的分配存在一定的差異。可以看出，該礦井的通風阻力主要集中回風段；經現場調研可知，導致回風段通風阻力過大的主要原因為該區域的風量較大，且在回風段的巷道內鋪設有大量的排水管道。

礦井等積孔與總通風總阻力相關，兩項參數可直觀表達礦井通風的難易程度。經核算，該礦井的等積孔為4.02 m2；等積孔面積大于2，說明該礦井通風難易程度屬于容易。對該礦井所配套通風機工況點分析，得出結論如圖1 所示。

圖1 通風機工況點

如圖1 所示，通風機主要工作在低負壓、大風量的區域，對應的通風功率為244.09 kW；該型通風機的額定功率為442.03 kW。說明，通風機的效率偏低，未達到其較高的水平。

總的來將，該礦井通風現狀表現為：通風阻力分配不合理、通風機運行效率偏低且礦井當前屬于通風容易時期[3]。

2 風量現狀分析

為保證該礦井通風系統能夠充分發揮其功能保證工作面的生產效率和安全性，結合實際生產對礦井通風現狀進行分析。結合現場調研結果統計，目前該礦井的用風地點可歸類為回采工作面、掘進工作面、井下硐室以及其他等。其中，回采工作面主要包括41209 和42110 兩個工作面；掘進工作面主要包括有4211 膠帶運輸、311 盤區輔助運輸巷道、31103 回風巷道等；井下硐室包括有爆破材料的發放硐室、變電所以及膠運機機頭硐室等；其他主要指的是工作面現場對輔助運輸設備無軌腳輪所排放的尾氣進行稀釋。經核算：

回采工作面中41209 綜采工作面所需風量為20.91 m3/s，31103 綜采工作面所需風量為19.96 m3/s；礦井掘進工作面所需的總風量為63.06 m3/s；井下硐室所需的總風量為10.5 m3/s 等；總的來講，礦井所需的總風量應大于183.85 m3/s。

結合礦井的測縫旬報表，礦井總的最大進風量為138.52 m3/s，總的最大回風量為139.42 m3/s。

可以看出，礦井當前的通風系統無法滿足實際生產需求，容易在工作面造成瓦斯集聚以及自燃的現象，存在潛在的危險源[4]。

3 風井貫通工程技術驗證

根據礦井當前風量不足、風阻較大且其分配不合理以及通風機運行效率偏低的情況；為改善礦井供風量緊張的情況，需要對其風量進行增加。在充分調研的基礎上，在現場實施將2#風井與現通風系統貫通，解決當前礦井所面臨的問題。

為保證2#風井與現通風系統的順利貫通，在實際貫通操作前作出如下準備工作：

1）將現場東翼膠帶運輸巷道、回風聯絡巷道安裝型號為FBDN5.0/2×5.5 局部通風機；

2）對現場東翼風橋處的瓦斯、積水進行排放，并對現場的雜物進行清理；

3）在現場東翼風橋正頭5 m 范圍內的甲烷、一氧化碳等氣體安裝相應的傳感器進行監測。在貫通前，在東翼風橋巷的位置安裝臨時風窗，并在臨時風窗上安裝規格為150 mm×150 mm 的調節口。貫通實施后的通風方式，如圖2 所示。

圖2 2#風井與通風系統貫通示意圖

如圖2 所示，將2#風井與現階段通風系統貫通后，礦井的通風方式變更為分區式通風，進風井包括有主斜井、1#副斜井和2#副斜井；回風井包括有1#回風井和2#回風井。其中，1#回風井主要服務于3-1煤層開采及礦井南側的開拓服務；2#回風井主要服務于4-2 煤層開采及礦井北側的開拓服務。以1#回風井的通風阻力測定結果為例，如表2 所示。

表2 1#回風井通風阻力測定結果

如表2 所示，1#回風井的在不同段的通風阻力分布比例接近3∶3∶4；整體線路上的通風總阻力為1196.6Pa。說明，對2#風井進行貫通操作后，現場的通風阻力分配較貫通前相對合理，對于保證通風系統的穩定性具有重要意義[5]。

經現場測定可知，貫通操作后礦井的實際供風量為246.67 m3/s，大于礦井的實際需風量183.85 m3/s，滿足通風機運行的工況點要求。

4 結語

通風系統為保證綜采工作面安全生產的關鍵，其主要任務是降低工作面粉塵、瓦斯等有害氣體的濃度，為現場作業人員提供一個穩定、安全、舒適的工作環境。但是，隨著工作面的不斷推進，原通風系統存在風量不足、風阻分配不合理等情況，導致現場通風機通風效率低、生產風險大等問題。為此，將2#風井與現有通風系統進行貫通，通風方式由“二進一回”改進為“分區式”。實踐表明：進行貫通操作后礦井的通風阻力分布接近3∶3∶4；實際供風量246.67 m3/s，大于礦井的實際需風量183.85 m3/s，滿足通風機運行的工況點要求。