仙亭煤矿二水平通风系统方案设计优化

林朝传

一、 矿井概况

永安煤业公司仙亭煤矿位于闽中戴云山脉大田县境内，主要开采上京井田及龙头坑井田、永丰井田、后洋井田+660m以下煤层。

矿井初步规划为四个生产水平，即+500m、+300m、+100m、-100m水平。第一水平（+500m）设计生产能力为30万吨/年，近几年原煤产量稳定在25万吨/年，生产系统比较完善；第二水平设计生产能力为30万吨/年，设计201采区、202采区、205采区三个生产采区，各采区已在+660m水平连通。二水平于2000年10月开始延深，目前201采区已投入生产，已形成较完整的二水平生产系统。

该矿井属于低瓦斯矿井，煤尘无爆炸性，煤层自燃倾向性为三类（不易自燃）。

二、矿井通风现状及通风系统实施方案的选择

采用分区机械抽出式通风，副斜井为主进风井，主斜井为辅助进风井。进风风流经采区+500m运输大巷、下部车场、轨道上山进入各采区区段石门，而后流经各工作面和用风地点；乏风流经区段回风石门、人行上山、采区回风巷、采区主要通风机排至地面。现有各采区主要通风机能力均能满足安全生产的基本要求，但矿井通风系统存在不少问题，主要有以下几方面：

1、由于与毗邻矿井为上下关系，矿井未设计+650m总回风水平，只利用+660m大巷做为矿井的回风巷，而毗邻矿井+660m水平仍在生产，矿际间+660m主要巷道已联通。

2、由于历史原因影响，上京井田上部形成多平峒开采；井田内各煤层顶板坚硬，不易大面积冒落（仅局部垮落），造成自然通风的通道多，风流稳定性差。

3、九十年代前后，靠近地表部分煤炭资源划归地方开采，由于小煤无序开采，加剧了自然漏风通道，风流方向及风量难以控制。

4、各采区地面通风机房位置地势高，进、回风井口高差达150m，受温差及上述因素影响自然风压波动较大。

根据矿井通风现状、《仙亭煤矿+300m水平延深初步设计》及一水平多次通风系统改造经验，矿井于2003年开始着手设计二水平通风系统实施方案，经过有关专家进行方案会审、论证，确定采用中央并列式全负压机械抽出式通风。矿井总进风风井为副斜井，主斜井为辅助进风井，总回风水平为+660m，而后用回风斜巷与地面主要通风机相连通，作为矿井总回风井。

三、 设计方案优化原则与依据

二水平通风系统设计方案优化原则是：本着“经济合理、技术先进、安全可靠”的原则，在保证在安全的前提下，资金投入少、通风系统简单。依据：《煤炭工业设计规范》、《煤矿安全规程》、有关专家会审意见、论证报告等。

四、 二水平通风系统设计方案优化

1、合理确定总回风巷位置。根据矿井实际，矿井总回风井布置有如下三个方案：

方案A：从主平峒往里450m处往正南方向新掘长250m的专用回风道作为矿井总回风井，其井口标高为+669m。

方案B: 从主平峒往里275m处往正南方向新掘长230m的专用回风道与矿基建仓库相通，作为矿井总回风井，其井口标高为+675m。

方案C: 从主平峒六采区口往里30m处往北方向新掘长20m的平巷和一条长70m与主平峒平行的斜巷与地表相通，作为矿井总回风井，其井口标高为+700m。

经过安全管理和技术上、经济上比较，综合考虑通风系统完善性、主要通风机运行日常维护和管理、总回风井的维护等各方面因素，矿井总回风井位置选择方案Ⅱ。该方案安全管理极为方便，不受小煤入侵影响，系统可靠；机房建设、风机安装较为简单，日常检修、维护方便，且总回风巷长度较短，通风阻力小，通风费用、初期投资较其他方案低。

2、 优化巷道布置，解决好过渡时期通风系统安全管理。根据矿井生产实际，考虑到过渡时期上、下水平同时生产时的通风需要，为避免上下水平通风系统的相互干扰，在+460区段布置专用集中回风石门（从205采区+460北石门掘一石门与201采区+460北石门相连通），两个采区的回风并入到一采区总回风巷，而后污风进入矿井总回风巷。上部一、五采区在回收复采时可充分利用原有的通风系统， 201、205采区生产时利用二水平通风系统，上、下水平通风系统通过设置必要的通风构筑物隔开，避免了上、下水平通风系统的相互干扰。

3、 优化通风线路。在布置二水平通风系统时，将采区回风巷下降至各采区+420区段，对+460区段的部分通风眼及时进行封闭，减少通风设施的设置，缩短了矿井通风线路，避免了角联通风，降低了矿井通风阻力，使矿井通风系统更加简单。经优化后的通风系统，减少各类通风设施设置6道，缩短通风线路650m，阻力降低320Pa，使矿井通风更加容易。

4、主要通风机选择。根据仙亭煤矿长远规划，二水平通风系统必须综合考虑三水平延深通风需要，要有一定的富裕量。经过矿井风量和阻力等计算，选择G4-73-11№22D、BD№20、2K60№18（均能满足要求）三种主要通风机进行比较。

BD№20、2K60№18两种型号的轴流式通风机具有调节方便、可反转反风的优点，但由于轴流式风机存在不稳定工作区，不适于矿井风阻较大，且风阻值不太稳定的矿井。而且轴流式风机的效率比离心式风机低，工作噪音也比离心式通风机大。

经综合考虑，设计选择主要通风机为G4-73-11№22D离心式通风机，转速n=580rpm，该风机具备较大的备用能力，可满足三水平延深通风能力。由于矿井三水平延深时，矿井三水平总回风巷设在+500m水平，进风路线虽加长，而回风路线相对减短，三水平与二水平对比风阻相差不大，根据实际生产情况，三水平的风量与二水平差不多。因此，G4-73-11№22D离心式通风机的能力能够符合要求。

5、 合理解决好后期接续采区的通风。矿井后期接续采区为203、206、208采区，根据矿井实际，203采区为+300m进风至区段石门、用风地点、回风巷、龙头坑+500m回风大巷并入202采区回风系统。206采区、208采区为+300m进风至区段石门、用风地点、回风巷、五采区+500m回风大巷、五采区回风上山、+660m后洋石门、+660m主平峒、矿井总回风巷。207采区为+300m进风至区段石门、用风地点、回风巷、永丰+500m回风大巷、一采区回风上山并入201采区回风系统。

五、二水平通风系统方案评价

二水平通风系统，克服了原有分区式通风时通风设施设备多，日常管理复杂，回风巷漏风较大、矿井有效风量率底的问题，便于通风集中管理。同时将矿井总回风巷由原来的+775m回风斜巷变为现在的+660m主平峒，日常管理、维护更加方便，风量调节更容易。

从矿井长远规划，综合考虑长期通风效果和+100m水平延深初期通风需要，在+300m水平生产到+380m区段以下、矿井主要运输系统转换到+300m水平的同时，可适时将矿井总回风水平降低至+500m水平，以缩短通风线路，降低矿井通风阻力，提高矿井有效风量率。

六、通风系统实施安全管理措施

1、由于二水平各采区投入生产时间不平衡，必须制定过渡时期通风系统管理措施，确保矿井通风安全；同时做好二水平隔离煤柱的保护工作，封密直接贯通上水平采空区的巷道。

2、主要通风机投入运行前，必须按照《煤矿安全规程》的规定，对安装调试好的主要通风机进行性能测定，以便使主要通风机经济合理地运行；同时对二水平进行全面的通风阻力测定，调整和优化矿井生产布局，降低通风能耗。

3、方案实施后，必须按《煤矿安全规程》要求进行通风系统运行校验和反风演习，以检验系统运行的安全性和可靠性，确保系统安全运行和符合抗灾要求；二水平正常生产后，应合理调整产量布局，控制201采区、205采区、202采区的产量，做到各采区通风能力与产量的合理搭配。