姚桥煤矿西翼通风系统优化改造研究

董 旗

(大屯姚桥煤矿，江苏 徐州 221611)

0 引言

矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，它服务于生产系统，同时又制约着生产系统［1］。矿井通风系统的优劣好坏，直接影响着矿井的安全生产、灾害防治和经济效益。在实际生产中，往往由于矿井通风系统的不合理，影响了矿井的正常生产和矿井的抗灾能力，导致矿井经济效益的严重滑坡。为确保矿井安全生产、稳产和高产，提高矿井的抗灾能力，最终提高矿井的经济效益，通风系统必须保持最佳运行状态［2］。因此，建立完善、合理的矿井通风系统是矿井安全生产和提高效益的基本保证［3－4］。矿井通风系统优化改造正是为这一目的，它是通风管理工作和矿井设计过程中的一项主要任务和内容。

1 矿井概况

姚桥煤矿隶属于大屯煤电公司，位于江苏省徐州市西北约82 km，南距沛县城约17 km。姚桥煤矿井田范围为西起F18断层，东至经线(y)39498000，南以F14断层及21号煤层露头为界，北至F19和袁堂断层，除东部是人为边界划分外，其余均为自然边界。

矿井开拓方式:为立井多水平、上下山同时开采的方式，现有－400 m、－650 m两个水平同时生产，－850生产水平正在开拓建设中。目前全矿井共有中央下山采区、东七上山采区、东三下山采区、新东四上山采区、东六上山采区、西九下山采区共6个生产采区，正在施工建设的西六采区和东六下山采区(三条下山施工基本到位，现已停建)均为开拓准备采区。姚桥井田内可采煤层有太原组的17、21号煤层，厚度平均为1.1 m、1.36 m;山西组可采煤层为7、8号煤层，平均厚度为4.86、3.32 m。目前主采为7、8号煤。

2 通风系统现状及问题

2.1 通风系统现状

矿井通风为混合式、抽出式通风(四进三回)，即由井田中央－400 m水平的主副井和－650 m水平的新主副井两对井筒进风，由井田西翼边界的西风井、井田东翼边界的东二风井和井田中央边界的东一风井三个井筒回风的混合式通风方式。矿井通风系统为中央分列式，新、老主井、副井进风，东一风井、东二风井和西风井回风。东一风井、西风井主通风机型号为 G4－73－11No.25D离心式通风机，东二风井主通风机型号为ANN－2500/1250型轴流式通风机。西风井总回风量为4345 m3/min，等积孔为2.12 m2，主要服务于西三、西二、西五、西九、西六和 －850开拓采区。

2.2 通风系统存在问题

1)随着生产接续不断向西翼和深部延伸，现有西风井主要通风机G4－73－11NO.25D不能满足矿井向深部延伸、西翼采区开拓供风的需要，需优化改造西翼通风系统，保证西风井新主通风机投入运转后系统的合理。

2)目前，西翼采区回风巷主要是一些老巷道，巷道断面小、不规整，有1000多米巷道严重失修，供风路线长，致使井下通风系统管网阻力高［6］，而且是多水平多阶段同时开采，通风系统复杂，通风设施繁多，漏风量大，系统不稳定。

3)随着矿井开采水平的逐年延深，通风流程增长、通风阻力进一步加大，通风阻力将超过3000 Pa(大于规定要求)，增加采空区防灭火的压力，易造成自燃发火［8］。

3 通风系统改造的必要性

1)改造通风系统后，矿井通风线路缩短，系统简单合理，可以达到降低通风阻力、减少系统漏风、降低风机功耗的目的。

2)现西风井正在改造中，更换后主通风机的风量、负压将会升高，西翼原有的通风系统无法满足风机联合运转的需要。

3)长期考虑，西风井改造后将东一风机改进风，实现两翼对角式通风，提高矿井通风的可靠性，同时为整个矿井通风系统的简化、优化创造条件。

4 通风系统优化改造方案及效果分析

4.1 优化改造方案

根据西翼生产规划和接续安排、通风系统现状分析和存在的一系列问题，结合通风系统优化［3］和西风井主扇选型的方案，在综合分析各种存在问题的基础上，本着针对现实、对症下药、理论联系实际的优化工作思路，研究制定出通风系统优化简化方案［1］，按计划分步骤地安排实施，全面开展西翼通风巷道的收缩、扩宽、补打以及通风系统改造工作。

4.1.1 收缩巷道

先后收缩了西五采区、西三采区、西五边界采区废弃的甩道、运煤通道等，共简化报废巷道5150 m，优化后的系统更加合理，减少了角联巷道和无效用风巷道，简化了通风网络。

表1 收缩巷道情况一览表

图1 通风系统优化示意图

4.1.2 扩宽巷道

扩宽巷道6550多米，增加回风巷的断面，提高进回风巷道的规整度，降低通风阻力［6］;同时加固老密闭墙32道，改造西翼区域风门设施48组，增加了通风系统的稳定性。

表2 巷道扩宽工程一览表

4.1.3 补打巷道

为完善通风系统，补打了－181补回风巷，西三下车场回风通道、西六回风通道，共掘巷道长度425 m。实现了西三回风上山和西三轨道上山;－181补回和西总回风巷的并联回风，回风巷总断面积达到了23 m2，大大降低了总回风巷阻力，能够满足矿井困难时期的供风需要。

表3 补掘巷道一览表

4.1.4 通风系统改造

2012年在通风系统调查和阻力测定的基础上，通过计算机模拟，制定出“西翼通风系改造”战略工程，并分三大步实施。

第一步在西六上车场、－400西大巷尾增加两组风门设施，将－400 m西大巷改为用风巷道，将西六采区改为上行风，降低公共段阻力，提高－850区域、西六采区供风的稳定性。

第二步拆除西三回风下口、西三轨道下口的通防设施，将西三轨道、西三回风上山和整个采区及下部巷道变为回风道，降低西翼回风阻力。

第三步在西三下口车场补打巷道与西三回风上山沟通，解决西三车场里段巷道断面小，阻力大的问题。通过这次通风系统改造与调整后，大大降低了西风井回风阻力，西风井负压降低407 Pa，回风量增加500 m3/min ～600 m3/min。

图2 优化改造后西通风系统示意图

4.2 效果分析

通过西翼通风系统优化改造，矿井通风质量、安全生产保障以及节能降耗方面都有极大改观:

表4 系统改造前、后主要通风参数对比

(1)通过优化通风系统，西风井负压较优化前降低约11%，外部漏风率降低18.7%，等积孔增大约8.2%。改造后的通风系统更加合理，在保证有效用风的前提下降低了风机能耗［4］，带来了可观的经济效益。

(2)优化后的通风系统，收缩了巷道，减少了巷道维护的工程量，降低了维护投入。

(3)提高了矿井通风系统的稳定性和可靠性，为西风井主扇的更换奠定坚实的基础，同时提高了矿井防灾、抗灾能力［7］。

(4)简化优化通风系统后，大大减少了矿井内部漏风，减少无效费巷的通风，矿井风量利用率大大提高，矿井有效风量利用率达90%，同时为风机安全高效运转提供了可靠的保证［5］。

(5)对老采空区密闭墙加固，挂网喷浆，消除了因西风井改造后负压增大，造成采空区漏风的隐患，大大节约了防灭火费用投入［8］。

(6)矿井通风系统状况焕然一新，系统稳定可靠，便于了管理。能够有效的预防“一通三防”各类事故。

5 总结

姚桥矿通风网路复杂、角联分支多。矿井通风系统调整应从简化系统，减少角联支路数，风流易于控制，和提高矿井应变能力、提高多风机联合运转的稳定性和经济性方面出发，并兼顾生产接续。因此应调整矿井生产布局，加快对西翼的开发，以延长东二风井通风系统的服务年限。同时应加强东一与东二风井回风系统、东一与西风井回风系统结合部的通风设施管理，减少多风机联合运转的相互影响，必要时的监控，防止出现风机不稳定运行。针对西风井更换主通风机后的通风能力，实施东风西调工程，落实东一风井改进风方案，确保全矿井通风的稳定性。

［1］ 陈开岩.矿井通风系统优化理论及应用［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2003.

［2］ 谭允祯.矿井通风系统优化［M］.北京:煤炭工业出版社，1992.

［3］ 武卫东，平顶山煤业集团六矿通风系统优化研究［D］.焦作工学院，2000.

［4］ 辛高等，矿井通风系统方案的综合评价［J］.煤矿安全，1994，(3):41 －43.

［5］ 王从陆，吴超.矿井通风及其系统可靠性［M］.北京:化学工业出版社，2007.

［6］ 白韬光.通风系统阻力调节技术［J］.机电设备，2004，(1):36－38.

［7］ 张国枢，等.通风安全学［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2000.

［8］ 鲜学福，王宏图，姜德义，等.我国煤矿矿井防灭火技术研究综述［J］.中国工程科学，2001，3(12):28－32.