煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的改造及效果分析

張利宙

（晉能控股集團(tuán)有限公司潘家窯礦，山西大同 037000）

在煤礦生產(chǎn)中，最主要的分系統(tǒng)就是通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)可以確保綜采工作面中的粉塵、瓦斯等濃度符合《煤炭安全規(guī)程》中的有關(guān)規(guī)定。由于逐漸推進(jìn)了工作面與破壞了現(xiàn)場的生產(chǎn)環(huán)境，在最開始對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中難免會(huì)有一些問題存在，這樣就會(huì)使通風(fēng)能力無法符合現(xiàn)在生產(chǎn)的要求[1-4]。以下就是其具體表現(xiàn)：沒有匹配的工作面狀況和通風(fēng)方式就降低了通風(fēng)效率、減小了其通風(fēng)斷面的面積就增大了通風(fēng)阻力等。在本文中，把實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)作案例，來優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，主要是對(duì)上面幾項(xiàng)問題進(jìn)行解決，確保綜采工作面生產(chǎn)的更加安全。

1 簡述礦井的通風(fēng)系統(tǒng)

在晉能控股煤業(yè)集團(tuán)某礦中，其生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)成500×104t/a，將綜合開采使用到該礦井中，與之配套的還有立井與斜井。副斜井與主斜井構(gòu)成了斜井，將帶式輸送機(jī)配備給主斜井，可以完成的任務(wù)是運(yùn)輸煤炭，可以將輔助運(yùn)輸完成的是副斜井；立井的任務(wù)就是運(yùn)輸綜采工作面的所有矸石。現(xiàn)在，使用到該礦通風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)是“四進(jìn)兩回”且“四進(jìn)兩回”是中央的抽出式、并列式。以下就是所布置的通風(fēng)：

在該礦井中，3 號(hào)副立井、2 號(hào)副斜井、1 號(hào)副斜井與主斜井構(gòu)成了其進(jìn)風(fēng)井。1 號(hào)回風(fēng)立井與2 號(hào)回風(fēng)立井構(gòu)成了回風(fēng)井。將全部垮落法使用到該礦井中，并用其管理頂板，將綜合機(jī)械化一次采全高采煤法使用到采煤中。通過探測得知，現(xiàn)在此種生產(chǎn)情況下，礦井整個(gè)的瓦斯相對(duì)、絕對(duì)的涌出量分別是14.21m3/t、190.4m3/min。總體來說，高瓦斯礦井是該礦井所具有的性質(zhì)，所以，一定要將通風(fēng)系統(tǒng)所具有的通風(fēng)效率提高，進(jìn)而確保綜采工作面生產(chǎn)的更加安全，防止發(fā)生瓦斯爆炸。現(xiàn)在，將通風(fēng)機(jī)配備給了礦井，且通風(fēng)機(jī)數(shù)量是2臺(tái)，通風(fēng)機(jī)的位置分別是2號(hào)回風(fēng)立井與1號(hào)回風(fēng)立井上，表1就是礦井配套通風(fēng)機(jī)的參數(shù)。

表1 礦井配套通風(fēng)機(jī)參數(shù)

與礦井實(shí)際狀況相結(jié)合，以各個(gè)類型、備用、掘進(jìn)工作面與別的巷道的需風(fēng)量為依據(jù)，得知，該礦井實(shí)際的需風(fēng)量與供風(fēng)量分別是25437m3/mim、21363m3/min，最顯著的表現(xiàn)就是需風(fēng)量比供風(fēng)量小，這樣就降低了其生產(chǎn)效率。此因素就是此次優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)主要解決的一個(gè)問題。

除此之外，經(jīng)過測試布置到回風(fēng)立井的通風(fēng)機(jī)所具有的性能發(fā)現(xiàn)，在這2個(gè)回風(fēng)立井中，配置到回風(fēng)立井上的通風(fēng)機(jī)真實(shí)工況點(diǎn)和其測試性能的結(jié)果來說，1號(hào)回風(fēng)立井是吻合的，2號(hào)回風(fēng)立井是不吻合的。

根據(jù)以上所述，來改造與優(yōu)化其通風(fēng)系統(tǒng)。

2 優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)的方案

和礦井實(shí)際的通風(fēng)網(wǎng)格相結(jié)合，能夠把其分成3上煤、3 煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，以上所講述的通風(fēng)系統(tǒng)具有相近的回風(fēng)量，最關(guān)鍵的區(qū)別就是通風(fēng)阻力不同，而且，通風(fēng)組力最大的是3煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，會(huì)對(duì)調(diào)節(jié)通風(fēng)風(fēng)量有很大的影響，所以，造成礦井沒有較強(qiáng)通風(fēng)能力的關(guān)鍵因素與對(duì)其采掘效率下降有很大影響的因素就是3煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。

2.1 初定礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化方案

按照存在于通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)的問題，而且現(xiàn)在礦井通風(fēng)系統(tǒng)的成熟度也比較高了，將礦井之后的發(fā)展與建設(shè)規(guī)劃進(jìn)行綜合，在本文中，主要改造的是3煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，主要目的就是對(duì)其實(shí)際需風(fēng)量的有關(guān)要求進(jìn)行滿足，將通風(fēng)阻力降低。以實(shí)際狀況為基礎(chǔ)，來將下面幾項(xiàng)優(yōu)化方案提出來了：

（1）對(duì)其實(shí)際供風(fēng)量進(jìn)行設(shè)定，將其定設(shè)成16080m3/min，擴(kuò)寬3號(hào)煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中的回風(fēng)巷道，起底1m或0.5m是最主要的；

（2）將其實(shí)際供風(fēng)量設(shè)定成16080m3/min，拆除調(diào)節(jié)風(fēng)窗，且調(diào)節(jié)風(fēng)窗的位置是3上煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與3號(hào)煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中間；

（3）將其實(shí)際供風(fēng)量設(shè)定成16080m3/min，將其回風(fēng)大巷巷道進(jìn)行起底，且起底高度是0.5m，拆除調(diào)節(jié)風(fēng)窗，且調(diào)節(jié)風(fēng)窗的位置是3上煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與3 號(hào)煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中間；

（4）將其實(shí)際供風(fēng)量設(shè)定成13920m3/min，對(duì)其回風(fēng)大巷巷道進(jìn)行起底，且起底高度是0.5m；

（5）將其實(shí)際供風(fēng)量設(shè)定成13920m3/min，拆除調(diào)節(jié)風(fēng)窗，且調(diào)節(jié)風(fēng)窗的位置是3上煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與3號(hào)煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中間；

（6）將其實(shí)際供風(fēng)量為13920m3/min，將其回風(fēng)大巷巷道進(jìn)行起底，且起底高度是0.5m，拆除調(diào)節(jié)風(fēng)窗，且調(diào)節(jié)風(fēng)窗的位置是3上煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與3號(hào)煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中間。

最終得出表2中的有關(guān)數(shù)據(jù)。

表2 不同優(yōu)化改造方案對(duì)應(yīng)的改造效果

經(jīng)過對(duì)上面6種方案進(jìn)行對(duì)比，以回風(fēng)量來將上面6種方案進(jìn)行對(duì)比，都能使實(shí)際需風(fēng)量的有關(guān)要求得到滿足。可是，以通風(fēng)阻力來將上面6種方案進(jìn)行對(duì)比，方案一、二中的通風(fēng)阻力比2940Pa大。所以將方案一、二排除，剩余的4個(gè)方案都能當(dāng)作優(yōu)化改造方案[5-8]。

2.2 確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化方案

從表2中能夠發(fā)現(xiàn)，剩余4個(gè)方案的通風(fēng)阻力與通風(fēng)量都能夠?qū)?shí)際生產(chǎn)的有關(guān)需求得到滿足為基礎(chǔ)，來對(duì)礦井的改造成本與生產(chǎn)規(guī)劃進(jìn)行考慮，然后將優(yōu)化方案確定下來。上面的方案三、四、五、六所對(duì)應(yīng)的詳細(xì)改造成本與實(shí)施內(nèi)容的分析為：

（1）方案三:更換通風(fēng)機(jī)，且通風(fēng)機(jī)是在1號(hào)回風(fēng)立井中，起底巷道，將調(diào)節(jié)風(fēng)窗拆除，一共所花費(fèi)的費(fèi)用大概是3273.83萬元。

（2）方案四:起底回風(fēng)巷，且回風(fēng)巷是3煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的，一共所花費(fèi)的費(fèi)用大概是2894.35萬元。

（3）方案五:將調(diào)節(jié)風(fēng)窗拆除，一共所花費(fèi)的費(fèi)用大概是0.5萬元。

（4）方案六:起底回風(fēng)巷，且回風(fēng)巷是3煤通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的，將調(diào)節(jié)風(fēng)窗拆除，一共所花費(fèi)的費(fèi)用大概是2894.85萬元。

將上面所講述的幾項(xiàng)優(yōu)化改造方案進(jìn)行比較，目前，優(yōu)化該礦井通風(fēng)系統(tǒng)的是方案五，該方案能夠有效降低通風(fēng)阻力，可是，礦井實(shí)際發(fā)展計(jì)劃與該方案是不符的。盡管，改造的工作量與成本最高的方案是方案三，可是方案三可以將其通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)在面臨的有關(guān)問題進(jìn)行解決，可以使之后煤礦開采更加扎實(shí)。所以，明確選取方案三，來優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)[9-12]。

3 結(jié)束語

在煤礦生產(chǎn)中，最關(guān)鍵部分就是通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)可以使生產(chǎn)環(huán)境更加穩(wěn)定與安全。由于持續(xù)生產(chǎn)與推進(jìn)綜采工作面，之前設(shè)計(jì)好的通風(fēng)系統(tǒng)中經(jīng)常有無法將生產(chǎn)需求得以滿足的問題出現(xiàn)。在本文中,主要就供風(fēng)量比需風(fēng)量小、增大了通風(fēng)阻力、比較低的通風(fēng)效率與通風(fēng)機(jī)的性能和其工況點(diǎn)不相符等問題，將六種優(yōu)化改造方案提出來了，并對(duì)比了這六種優(yōu)化改造方案，比較與分析了改造優(yōu)化之后的生產(chǎn)規(guī)劃匹配、工作量、改造成本、阻力、風(fēng)量等，最后決定將通風(fēng)機(jī)進(jìn)行更換，起底巷道0.5m與將調(diào)節(jié)風(fēng)窗拆除的方案進(jìn)行使用，優(yōu)化了通風(fēng)系統(tǒng)。