煤礦通風系統優化技術的應用與實踐

劉偉

（冀中能源峰峰集團辛安礦，河北邯鄲056200）

1 礦井通風系統情況

辛安礦為高瓦斯礦井，礦井通風方式為混合式，通風方法為抽出式。有五個進風井，分別為主斜井、皮帶斜井、副斜井、辛安南副井、辛安風井，兩個回風井，辛安南風井和黃沙風井。其中辛安南風井安裝有兩臺GAF-30-20-1型風機，其中一臺使用一臺備用，電機功率1400kW，風機角度-9度；黃沙斜風井安裝有兩臺FBCDZ№20型風機，其中一臺使用一臺備用，電機功率2*185kW。

目前黃沙斜風井回風量為3801m3/min，通風阻力為1450Pa，等積孔1.90㎡，該風機主要負擔+32m水平、-100m水平獨立通風硐室的通風風量；辛安南風井回風量10440m3/min，通風阻力2880Pa，等積孔3.78m2，該風機主要負擔-280m水平、-500m水平獨立通風硐室及礦井所有生產地區的通風風量；目前全礦井綜合等積孔5.51m2，礦井有效風量率為91.94%。

11216采區通風現狀。辛安礦11216采區為兩翼開采，布置有三條下山巷道。分別為：11216采區運煤下山、11216采區通風下山、11216采區軌道下山；目前，南翼布置有112161回采工作面、112165運煤巷通路掘進工作面、112164配巷掘進工作面；北翼布置有112163運料石門掘進工作面、-500大巷煤柱里塊切眼掘進工作面，該系統存在以下弊端：

①112161工作面，風排瓦斯量為3.36m3/min，瓦斯抽采量3.1m3/min，瓦斯絕對涌出量為6.46m3/min。工作面回采期間瓦斯涌出量大需風量大。

②112165運煤巷掘進期間瓦斯涌出量較大，巷道掘進期間需兩組FBDNO6.3/2*30kW局部風機供風，需風量較大。

③112163運料巷也將進行掘進，布置采煤工作面，生產集中，通風困難。

④-500m大巷煤柱里塊運煤巷也需一定的風量，滿足生產的需求。

目前11216采區回風量為4553m3/min，生產地區集中，通風困難，增加風量急需解決[1]。

2 通風系統優化改造方案

2.1 -500通風系統優化改造方案簡介

在-500水平煤巷中新掘一條820m通風系統，為11216采區回風服務，掘成后與-500南翼回風配合作為11216采區雙巷回風使用，緩解11216采區的供風壓力，減小辛安南風井的通風阻力。

2.2 效果檢驗

該方案掘進煤巷820m，每掘一米巷道費用3000元，共計費用：820×3000=246萬元。有效提高了辛安南風井風機的有效風量率，增設一條采區回風巷，提高了礦井通風系統的穩定性與可靠性。該方案在煤巷中掘進，掘進速度快，掘進過程中也有效回收煤炭1.5941萬噸，巷道貫通后投入使用后也可解放45萬噸煤，經濟效益共計：45+1.5941=46.5941萬噸×750元=3.495億元。根據礦區實際決定采取以上方案，對-500通風系統進行優化改造。該方案不僅能夠有效解決原有11216采區通風系統的所有通風難題，同時也是安全效益與經濟效益最優方案[1]。

3 -500通風系統優化改造前、后該地區通風系統

優化改造前11216采區通風系統：辛安南副井→-500m進風下山→-500m軌道下山→-500m主下山→-400m大巷→-400m皮帶機道→11216采區運煤下山、11216采區軌道下山→11216采區各采掘工作面、車房、硐室→11216通風下山→-500m南翼總回→-500m通風下山→辛安南風井

優化改造后11216采區通風系統：辛安南副井→-500m進風下山→-500m軌道下山→-500m主下山→-400m大巷→-400m皮帶機道→11216采區運煤下山、11216采區軌道下山→11216采區各采掘工作面、車房、硐室→11216通風下山→-500m南翼總回、-500通風系統改造→-500m通風下山→辛安南風井

3.1 通風系統優化改造方案的實施

3.1.1 優化改造步驟

①首先，在保持-500m通風系統不變的情況下，新掘一條820m長-500m通風系統改造與11216采區通風下山貫通。

②系統調整前，在11212聯絡巷建調節風門兩道、-500m三風眼外進風側建調節風門兩道、-500m南大巷正前建調節風門兩道，112121運煤通路建擋風墻一道、-500通風系統改造運料石門建調節風門墻兩道，巷道貫通前這些設施要全部建好。

③在系統調整當班，關閉以上新建調節風門，拆除-500三風眼處原三組風門，將11216采區通風下山的回風引入-500通風系統改造巷內，與-500m南翼總回作為11216采區的雙巷回風使用。通過調節各處調節設施，使各處風量滿足風速要求，直至達到風量要求、瓦斯不超限。

④安排測風員對-500m水平各巷道進行測風，直至各通風巷道無微風現象后，-500m水平通風系統優化改造結束。

該優化改造方案共需新建通風設施9道，將-500m通風系統改造巷調整為11216采區回風巷道使用，由原只有-500m南翼總回一條巷道擔負11216采區的回風狀態更改為由-500m南翼總回與-500m通風系統改造雙巷回風，有效降低辛安南風井通風阻力，增加該風井的回風量。

3.1.2 -500m通風系統改造巷道斷面驗算

Smin—允許最小斷面

Q—預計回風量，取1440m3/min

Vmax—允許最大風速，取6m/s，

目前-500m通風下山巷道實際規格為4.5m×3.2m（寬×高），巷道凈斷面12.22m2，滿足巷道風速要求。

巷道實際風速計算

3.1.3 安全技術要求

①在系統改造完成后，每班由通風區安排專人對各處通風設施進行檢查，發現通風設施異常應立即安排專人進行維護，確保-500m水平通風系統的穩定。

②安排各地區瓦斯檢查工加強對本地區通風瓦斯情況進行普查，發現出現無風、微風，或者瓦斯出現異常時，必須立即匯報通風區值班室，由通風區安排專人進行處理。

③在-500m通風系統改造測風站處安設甲烷傳感器1臺，風速傳感器1臺，同時嚴格按《煤礦安全規程》要求每15天對甲烷傳感器進行調校與閉鎖實驗，確保安全監控系統的正常運行。

3.2 預計改造后通風系統風量分析

預計優化改造后11216采區通風系統：辛安南副井→-500m進風下山→-500m軌道下山→-500m主下山→-400大巷→-400m皮帶機道→11216采區運煤下山、11216采區軌道下山→11216采區各采掘工作面、車房、硐室：112161工作面、112164配巷、112165運煤巷通路、112163運料石門、-500大巷煤柱里塊切眼、11216采區泵房、11216采區軌道車房→11216通風下山→-500通風系統改造、-500m南翼總回→-500m通風下山→辛安南風井。

通風系統改造前后11216采區主要巷道通風參數一覽表

4 改造后的優勢

通過通風改造后，進一步優化了辛安南風井風量分配，礦井通風系統更加穩定可靠，各采掘頭面風量配備更合理。同時11216采區增加一條回風巷，消除了安全隱患，應急避險功能進一步完善。解放呆滯煤量46.5941萬噸。巖巷掘進改為煤巷掘進，提高了速度，降低了成本，回收了呆滯煤。有效降低礦井通風阻力，增加風量。礦井主要通風機運行工況更加合理，經濟效益顯著。