赵各庄矿通风系统的优化研究

王 珂

（山西煤矿矿用安全产品检验中心，太原 030012）

随着开采的加深、地压加剧、巷道变形、通风设施老化、通风机磨损腐蚀，都可能引起通风参数的变化，进而影响通风系统的稳定性、敏感性等的变化。矿井通风系统的稳定与否，将直接影响矿井的安全生产。所以，关注通风系统的变化、及时对其优化，对于保持通风系统稳定至关重要。

1 矿井概况

赵各庄矿业有限公司井田面积24.4 km2，井口地面标高+54.5 m。井田内煤层产状变化大，倾角由18°～90°直至倒转，共有 17层煤，主采煤层 7、9、12号煤层，总厚平均18.62 m，以气肥煤为主。矿井为主斜井、副立井、阶段石门开拓方式，阶段垂高90～100 m。目前主采水平的十三水平（-1 100 m），十四水平（-1 200 m）正在开拓延伸中。回采面采用走向长壁综采、综放、炮采、伪倾斜柔性掩护支架、悬移支架多种采煤方法，掘进面采用炮掘工艺。

矿井通风系统采用中央并列与西翼对角混合抽出方式，通风网络极其复杂。由4个副立井（1-4号井）、一个主皮带斜井（406斜井）联合进风；回风井有中央038风井、对角白道子风井。中央038回风井安有两台K4-73-01№32F离心式风机，配套两台1 600 kW电机（一台运转、一台备用），工作负压3 530 Pa，排风量225.03 m3/s；西翼对角白道子回风井安有一台2KZ-G№20轴流式通风机，配套电机355 kW，工作负压3 210 Pa，排风量69.57 m3/s。另有一台FBCDZ-№21对旋风机备用，配套电机2×250 kW。

2 矿井通风系统的优化步骤

为使矿井通风系统的优化方案既符合近期的生产衔接需求，又符合远期的发展规划，本次矿井通风系统的优化方案采用以下步骤：①通风系统现状调查；②现场基础参数测定；③通风网络解算；④通风系统阻力分析；⑤通风系统分析；⑥拟定矿井通风系统技术改造方案。

3 矿井通风系统的分析

按照通风优化步骤,赵各庄矿和黑龙江科技学院合作进行了矿井通风系统现状调查和风阻测定、主要通风机性能鉴定及通风网络解算等。经过分析认为：虽然矿井通风系统总体布局较合理可靠，通风设施较齐全完善、位置设置较合理、质量和维护水平较高，通风巷道维护较好，矿井通风管理水平较高，但是不同程度的存在如下问题：

1）实测038风井的通风阻力为3 797.2 Pa，主要通风机房水柱计示数3 530 Pa；白道子风井的通风阻力3 423.9 Pa，主要通风机房水柱计示数3 210 Pa。矿井通风阻力较大，超过《煤矿井工开采通风技术条件》（AQ1028-2006）的相应要求。

2）通风系统稳定性较差。两台主要风机能力不平衡、是相互干扰的。从通风系统网络图和实际通风状况看，存在较多角联巷道，浅部水平大巷与各回风斜巷之间形成复杂的角联网络，局部风流不稳定，使通风网络的可靠性降低。其中，许多对角巷道内风量很小、风流不稳定；特别是西翼边界回风道，因其主要风机能力较小，多量回风要经038风井回到地面，通风路线太长，阻力明显增大。

3）开采水平增加、废旧巷道较多、通风系统复杂、通风设施也多、矿井内部漏风严重；白道子风井附近的地面小井开采与该矿通过采空区联通，导致矿井外部漏风较严重；矿井漏风率19.7%（其中外部漏风率9.31%，内部漏风率10.4%）。

4）开采水平延伸，通风路线变长，加之年久失修通风断面减小，使得通风阻力增大。再者，风速较高的巷道较多，导致通风阻力很大，大多在150 Pa以上。

4 矿井通风系统的改造方案

1）方案的拟定原则：以降低通风阻力，减少漏风率，优化通风系统结构综合考虑，达到提高矿井通风系统稳定性、经济合理、安全可靠的目的。

2）拟定的具体方案：①方案一。在现有通风系统的基础上，对阻力较大的四、五、七水平车场及十三水平西大巷等分支增开并联巷道；白道子风井风硐断面扩大降阻；对阻力较高的十二、十三水平的相关巷道进行降阻调节；并在总排风量不变的条件下，对白道子风井风机调角和对038风井风机调速改造。②方案二。在方案一的基础上，对阻力较高的回风老巷道进行扩修断面降阻改造、提高系统的通风能力；并在总排风量不变的条件下，对白道子风井风机调角和对038风井调速改造。③方案三。在方案二的基础上，取消白道子风井，矿井的总排风由038风井全部负担。④方案四。在现有通风系统的基础上，将1013暗井延至地表，并在总排排量不变的条件下，对白道子风井风机调角和对038风井调速改造。⑤方案五。去掉白道子风井，将1013暗井延至地表，对井下局部设施调整，回风全由038风井负担，对其风机变频调速，保持总进风量不变。⑥方案六。去掉白道子风井，将7-12暗井延至地表，对井下局部设施调整，回风全由038风井负担，对其风机调速改造，保持总进风量不变。⑦方案七。保持总进风量不变，去掉白道子风井，由地表新建一回风立井至十二水平，对井下局部设施调整，矿井回风由038风井和新建风井共同负担。⑧方案八。保持矿井现在总进风量不变，去掉白道子风井，由地表新建一回风立井至十水平，对井下局部设施调整，矿井回风由038风井和新建风井共同负担。

5 矿井通风系统的优化方案确定

1）各方案的降阻效果：为了验证各方案的降阻效果，对其通风网络解算，如表1所示。

表1 各种方案通风网络解算结果汇总表

2）各方案的经济比较：由表1知，方案三、方案六的通风总阻力大于2 940 Pa，达不到改造的目的，因而只对其它方案进行经济比较，如表2所示。

3）通风系统的优化方案确定：只对进风系统进行大的改造的如方案四、方案五；只对回风系统进行大的改造的如方案七、方案八；对进回风系统同时进行改造的如方案一、方案二。本次通风系统优化要求时间紧迫，要求2 a内完成，确定方案以工程量小、施工难度小、投资小为主考虑。方案一、方案二均是在现有通风系统的基础上，重点对进风系统实施巷道降阻，再对局部巷道扩修降阻，施工难度小，投资较小。方案四、方案五、方案七、方案八，从数字上看施工量小，但岩石较多；方案四、方案五还需地面征地及井口供暖；方案七、方案八需要购置新的主要风机，施工难度大，投资大。综合考虑通风系统对煤层自燃的影响，最终选定方案一。

6 结束语

由于矿井的采深较大，受地应力影响，巷道变形较快，主要风机服务年限较长，通风系统的优化方案应以通风阻力测定和主要风机性能鉴定为基础。优化方案正在实施改造，局部工程已改造妥，网络解算和实际对照正向改造目标迈进，降低了井下风阻和用风地点两侧压差，可使整个通风系统稳定性和抗灾能力增强。通过方案比较，结合赵各庄矿情况，选定方案一 作为实施方案进行通风系统的优化是较合理的。

表2 各种方案的经济效果汇总表

[1] 谭允祯.矿井通风系统管理技术论[M].北京:煤炭工业出版社,2009.

[2] 吴中立.矿井通风安全[M].徐州:中国矿业大学出版社,2011.

[3] 徐瑞龙.矿井通风网络理论[M].北京:煤炭工业出版社,2010.

[4] 张国枢.矿井通风实用技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2011.

[5] 李庆军,康万余,李眷江,等.双鸭山矿业集团公司矿井通风阻力分析［J］.煤炭技术,2005,24(2):57-59.

[6] 程 磊,杨运良,景国勋.鹤壁四矿通风系统优化改造［J］.河南理工大学学报,2005,24(6):25-29.

[7] 周图文,曹松林.矿井通风系统优化及控制［J］.煤矿现代化,2007,21(10):13-14.

[8] 贾廷贵.五龙矿通风系统优化改造研究[D].阜新:辽宁工程技术大学,2005.