杜兒坪礦井通風系統優化改造方案研究

郝 明

（山西焦煤集團有限責任公司杜兒坪煤礦，山西 太原 030053）

1 礦井通風基本情況

杜兒坪礦利用分區式通風，設有9 個進風口，4 個回風口，總進出風量分別高達35 745 m3/min 和36 458 m3/min。整個礦井通風盤區有回風巷，盤區進，同時開采工作面、變電所等系統采用獨立通風系統。綜采工作面采用（U 型或Y 型）全風壓通風，局部通風機壓入式利用到掘金工作面。礦井由通風機關人員、瓦斯隊組和通風系統巡查組分別通過分線路、分區域兩種模式對礦井通風系統進行巡察,保證了礦井巷道斷面合理,通風設施可靠。同時安排專人進行測風檢查，合理調配風量、安排采掘作業，確保礦井個地點風量充足。

2 杜兒坪煤礦通風優化的必要性

目前隨著國內外采礦技術不斷發展，而礦井通風是必不可少的環節，礦井通風主要任務為地下礦井提供足夠新鮮空氣，確保作業人員氧氣足夠供給，為井下營造良好的工作環境。而礦井通風系統比較復雜，僅僅采用簡單或是人工處理的辦法是遠遠不夠的，因此礦井通風優化是個炙手可熱的問題[1-3]。杜兒坪煤礦從1956 年建礦至今，礦井通風方式從1956 年的中央并列式通風，到60 年代初南峪2#井和牛頭嘴風井投運后改為對角式，目前全礦井總回風量可達36 000 m3/min。礦井共有13 個井筒，其中進風井和回風井分別為9 個、4 個，通風費用高。礦井通風系統復雜，因通風線路長，僅回風巷道就超過37 000 m，且部分巷道失修，通風阻力大，礦井閑置巷道、橫川的沖洗風太多，而無用巷道不僅降低礦井的有效風量，還增加了巷道維護費用。而大量的進、回風巷道及聯絡巷也為礦井的通風管理提出了難題。由于礦井通風線路上，導致井下需設置的瓦斯檢查點也隨之增多，同時在瓦斯檢查工緊缺基礎上，瓦斯檢查壓力十分巨大。

3 各通風井系統布置情況

各回風井和各井筒風量如表1、表2 所示。

表1 各回風井參數表

表2 各井通風量表

3.1 東風井通風系統

東風井通風系統服務范圍內暫無采掘工作面，只有部分進回風巷。

3.2 中部風井通風系統

中部風井擔負礦井北翼中部盤區的采掘工作面的回風任務，即北三下組煤盤區采掘時的回風任務。

3.3 北石溝風井通風系統

北石溝風井擔負礦井北翼西部各煤層的采掘時回風任務，即北五2#煤盤區、北七2#煤盤區采掘時與深部聯絡系統開掘時的回風任務。

3.4 新華風井通風系統

新華風井擔負礦井南翼各煤層的采掘時回風任務，即南九上組煤盤區、南十2#煤盤區、南九6#煤盤區采掘時的回風任務。

4 各通風井系統優化方案

為有效簡化、優化杜兒坪煤礦井通風系統，并且合理分配風量，同時結合該礦實際礦井通風系統，現計劃封閉西斜井、牛頭嘴斜井兩個進風井，關停東回風井，同時封閉以上三個風井附屬巷道（十八尺回風巷、68406 尾巷、北四行人斜坡、北二十五尺盤區軌道巷、皮帶巷、九尺進風大巷、大小北四通道等），礦井通風系統由原先“九進四回”簡化為“七進三回”的通風格局。

1）東風井回風量為2 068 m3/min，西斜井進風量為4 369 m3/min，西斜井進風由東風井與中部風井共同負擔，西斜井封閉后，主斜井、副斜井、東平硐、西平硐及行人斜井進風量將小幅增加，中部風井總回風量預計降低1 000 m3/min 左右。

2）由于主斜井、副斜井、東平硐、西平硐及行人斜井5 個進風井共同服務中部風井及新華風井，且5 個進風井進中部風井風量將略微增加，故新華風井風量將略微降低，且牛頭嘴斜井僅服務新華風井，牛頭嘴斜井封閉后，新華風井回風量預計降低1 000 m3/min左右。

3）礦井通風系統由原先“九進四回”簡化為“七進三回”的通風格局后，根據井下通風阻力變化，礦井剩余7 個進風井風量將略微增加，各回風井風量將有所降低。通風系統優化完成后，礦井各風井風量預計情況，如表3 所示。

表3 礦井“七進三回”通風格局各井筒風量預計情況表

5 通風能力驗證

5.1 中部風井峰通風

通過三維仿真系統模擬，按照上述方案進行封閉后，礦井新華通風系統無明顯變化，北石溝通風系統總回風量降低了50 m3/min，負壓無明顯變化，可忽略不計。中部風井風量降低約1 000 m3/min。故東風井關停后，北石溝通風系統及新華通風系統均無明顯變化，只需對中部風井通風系統進行驗證。

中部風井通風系統最大需風量為開采一個8#煤層工作面需風量和最多備用一個8#煤層工作面以及其他獨立通風硐室和最多2 個8# 煤層掘進工作面之和。

礦井通風優化能力驗證如表4 所示。中部風井峰通風系統總需風量（1 900+2 526+800+950+1402）×1.2=9 094 m3/min，1.2 為礦井通風系數。

表4 礦井通風能力驗證表 單位：m3/min

5.2 主要通風機動力驗證

中部風機房安裝2 臺GAF28.2-15.8-1 型軸流式通風機，風量210 m3/s，負壓2 495～4 400 Pa。配套電動機為TD1600-6 型，額定電壓6 000 V，額定功率1 600 kW，轉速1 000 r/min，葉片角度為-9°、-11.5°、-15°。兩臺主要通風機，一臺工作，一臺備用。中部風井中部風井擔負礦井北翼中部采區的采掘工作面的回風任務，即北三下組煤盤區采掘時的回風任務。根據需風量計算，該通風系統需風量為：9 094 m3/min，模擬回風量為12 700 m3/min，預計進風量為11 900 m3/min，按有效風量率91%計算，有效風量為10 829 m3/min＞9 094 m3/min。能夠滿足中部風井區風要求。

6 結語

1）此次通風系統優化重點封閉北二十五尺閑置盤區，并對北三下組煤盤區通風系統進行優化，共計封閉巷道18 158 m，施工永久密閉40 道，節省風量約3 000 m3/min，縮減瓦斯檢查點約170 個。

2）優化后的通風系統縮短了巷道巡查路線，提高了通風管理水平，降低了抽水壓力與巷道維修壓力，封閉后的進、回風系統更加合理、穩定可靠，有效風量率得到了明顯的增加，極力簡化了礦井通風網絡。