矿井通风系统优化方案分析

【摘 要】本文针对某煤矿进入深部开采瓦斯涌出量可能增大，通风能力不足的问题进行研究，对矿井通风系统进行了技术测定后，提出了扩井通风系统优化改造方案。利用计算机对各个方案进行解网分析后，又进行了经济投入与效益分析，确定了矿井通风系统优化改造方案，该方案被采用后应可取得较好的经济效益和社会效益。

【关键词】煤矿；通风系统；优化

某煤矿矿井的主要可采煤层瓦斯涌出量随着开采深度的增加而增大。该矿为突出矿井，煤层具有自然发火倾向性。矿井开拓方式为立井、斜井混合开拓。矿井通风方式为中央并列、两翼对角混合抽出式通风，“三进三回”，即工业广场主井、大皮带斜井、中央进风井为进风井，工业广场副井、北部风井、南部风井为回风井。

l.矿井通风系统优化的必要性

该矿目前工业广场风井安装风机型号为70B2-21-18型风机两台，该风机属淘汰型号，效率低下，浪费电能；而且所担负的北翼采区通过风量仅为50.20m/s，与所需风量66.967m/s相比差16.47m/s，不能满足所担负采区的用风要求。中央采区虽然是有新风井担负，但进风路线较长，导致该采区通风阻力较大。南部风井担负南翼采区通风，该风井70B2-21-24型风机也属淘汰型号，效率低下，浪费电能；而且该采区进风路线与回风路线都比较长，也使得增风困难。随着矿井向深部延深，通风路线进一步增长，而瓦斯涌出量也在逐渐增大，需风量逐渐增多，通风阻力会进一步增大，使矿井通风越来越困难。为解决这些问题，保证矿井供风满足安全生产要求就必须对矿井进行通风系统优化与改造。

2.通风现状的技术测定与分析

2.1 通风现状的技术测定

为确定矿井通风系统最优方案，首先进行了矿井通风系统各用风地点及主要进回风巷的风量、阻力等参数的技术测定和主要通风机的性能测试。风网技术测定采用气压计法中的两测点同时测定法，即在一条分支巷道的两端用两台气压计同时读数，从而减少了气压波动、风门开启、矿车运行等各种因素的影响。阻力测定的主测路线原则：①在所有并联风路中选择风量较大且通过回采工作面的主风流风路作为主测定路线；②选择路线较长且包含有较多井巷类型和支护形式的线路作为主测定路线；③选择沿主风流方向且便于测定工作顺利进行的线路作为主测定路线，对主要通风机的性能测试是在不影响矿井正常生产的情况下对备用通风机进行测试的 。

2.2 测定结果分析

通过对当前矿井通风系统各项实测数据的整理和分析，目前该矿通风系统存在如下问题：①从阻力分布图1和表1可以看出，矿井北翼回风段阻力占总阻力的14.82%，中央采区回风段阻力占总阻力的4.01%，南翼回风段阻力占总阻力的12.15%，均未超过50%；北翼采区、中央采区这两个采区进风段的阻力所占的百分比均未超过15%，而南翼采区由于进风路线较长，导致其进风段所占总阻力为32.70%。从这些数值上来看北翼采区和中央采区阻力分布基本合理。从巷道百米阻力数值来看，南翼回风段的值大于进风段和用风段，这是回风路线断面不好、风流集中造成的；②矿井外部漏风率较大：矿井广场副井外部漏风率为6.98%，北部风井外部漏风率为5.22%，南部风井外部漏风率为7.01%；③矿井北翼局部巷道断面较小（112-113段），形成高通风阻力，建议进行巷道扩修，以减小通风阻力；④矿井通风设施多，质量不高，漏风量较大，导致矿井内部漏风率较高；⑤在各个区的回风路线中都存在回风巷冒落或积水现象，这些都使通风阻力增大。

3.矿井通风系统优化方案

3.1 矿井通风系统优化改造方案的提出

方案一，广场风井更换主要通风机；方案二，新建一副井；方案三，新建副井、北部风井风机上调叶片安装角度到00；方案四，新建副井、撤除南部风井、新风井风机上调叶片安装角度到60。

3.2 矿井通风系统优化改造方案的确定

各优化改造方案的解网分析：矿井通风系统改造方案确定后，对各方案进行网络解算、优化分析以确定最优方案。①方案一。广场风井风机能够满足所担负北翼采区的需风要求，该时期广场风井选用该风机合适。在满足掘进、硐室用风的情况下，因进风路线过长，进风困难，北部风井风机、南部风井风机均不能满足所担负的采煤工作面的用风要求。此方案不可行；②方案二。提出在井田走向中央-650m水平处新打一副井（R=6m，L=800m），担负矿井进风，且缩短了行人、运料时间及经营费用。广场风井风机能够满足所担负北翼采区的需风要求，该时期广场风井选用该风机合适。在满足掘进、硐室用风的情况下，新打一副井后，北部风井风机上调叶片安装角度至-30后，所担负的3101工作面的风量基本满足要求，但风机在叶片安装角度为-30时提供的风压太低，致使30021工作面的风量不足。此方案不可行；③方案三。广场风井风机能够满足所担负北翼采区的需风要求，该时期广场风井选用该风机合适。在满足掘进、硐室用风的情况下，新副井投运，北部风井风机上调叶片安装角度至00后、与南部风井风机所共担负的中央采区、南翼采区的风量基本满足要求，此方案可行；④方案四。广场风井风机能够满足所担负北翼采区的需风要求，因此在该时期广场风井选用该风机合适。新打一副井后，北部风井主要通风机叶片安装角度上调到60时完全能够满足所担负的中央采区、南翼采区的需风要求，而且北部风井风机的电机功率亦可满足要求。此方案可行。矿井2010年8月通风系统优化改造方案：经过对各方案进行分析解算，方案三、方案四均能满足矿井2010年8月生产需风要求。从经济比较中可以看出，方案四有利于节省电费，此外撤除南部风井，减少了南部风井的经营管理费。总体来说方案四较优。

4.结论

（1）根据矿井2010年8月和2011年的生产部署，对该矿通风系统进行优化分析，得出了矿井通风系统最优方案是：新建一副井，撤除南部风井，北部风井主要通风机叶片安装角度上调到60。

（2）广场风井更换型号为BD-11-8-51022（n=740r/min、HP型）轴流对旋式风机。

（3）所提出的该矿通风系统优化改造方案，切合矿井生产实际情况；方案于2010年7月实施。达到了预期效果，满足了矿井需风要求，保证了矿井生产能力。

参考文献

[1]张国枢，杨运良，谭允桢等.通风安全学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2000.

[2]方裕璋，王家棣，杨立兴.矿井通风技术改造[M].北京：煤炭工业出版社，1994.

[3]杨运良，张攀，李仕明等.义马煤业（集团）有限责任公司杨村煤矿通风系统优化报告[R].河南理工大学，2007.

[4]谭允桢.矿井通风系统管理技术理论[M].北京：煤炭工业出版社，1998，66—88.

作者简介

佘钰，男，1986-，本科毕业于华北科技学院安全工程专业，现工作于宁鲁煤电有限责任公司任家庄煤矿。

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