连续采煤机块段式开采工作面通风系统优化研究*

高云峰，杜涛，毕建国，高瑞文

（1.太原理工大学矿业工程学院，太原030024；2.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，太原030006）

连续采煤机块段式开采工作面通风系统优化研究*

高云峰1，2，杜涛2，毕建国2，高瑞文2

（1.太原理工大学矿业工程学院，太原030024；2.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，太原030006）

介绍了连续采煤机块段式开采通风系统，针对现有通风系统配风量大、风速低、负压低的问题，提出回采区段构筑回风通道、采用局部通风机向工作面加强供风的问题，并用加权相对偏离值最小法对通风系统进行分析研究，确定了矿井全风压结合局部通风机增强供风作为优化通风系统方案。

块段式开采；通风系统；加权相对偏离值最小法

连续采煤机块段式开采工艺，在矿井边角煤、不规则块段回采中，具有采掘合一、出煤快、初期设备投资少、机动性强、机械化程度高、全员效率高等优点；近30多年来，在我国晋陕蒙矿区得到推广应用。但受回采条件所限，该开采工艺的工作面一般难以建立完整通风系统，工作面风流稳定性差，容易造成安全隐患。因此，分析优化该工艺的配套通风系统，对保证工作面安全高效生产具有重要意义。

1 块段式开采工作面的通风方式

块段式开采的通风结构，决定着漏风量和工作面风量的稳定性；而开采巷道的布置，决定着通风系统的复杂性。配风量大、风速低、负压低是块段式开采时通风的基本特点。根据开采时巷道的布置、以及进回风方式、工作面通风方法，块段式开采的通风系统方式，见图1。

2 通风的系统优化方案

通风系统的通风条件差，进、回风巷并列，漏风大；回采时工作面为扩散通风，特别是新鲜风流冲洗工作面后经回采所在巷道进入区段回风巷，工作面作业人员处于回风流中，空气质量差、粉尘浓度高，对人员伤害较大，且安全隐患多。因此需对通风系统进行合理优化，以保安全高效生产。

为避免工作面乏风流经工作巷道、提高作业环境质量，应在回采区段构筑回风通道，并按工作面实际条件合理布置联络巷，减少采空区顶板跨落对回风通道的影响，保证回风通道通畅，也为工作面梭车等设备运行方便。再者，由于图1的工作面通风设施多、漏风量大、系统可靠性较差、抗灾能力弱，故可采用局部通风机向工作面加强供风，通风系统优化方案，见图2。上述三种通风系统方案应用特征及优缺点不尽相同，如表1所示。

3 通风系统的分析方案

1）上述两种优化方案(较原方案有一定优势)各有优缺点，仍需进一步分析，从中确定安全可靠、经济合理的通风系统。若以各巷道长度及百米风阻R100=0.072 N2·s/m8计算各巷道的风阻，总进风量18 m3/s时，解算各方案通风阻力的结果分别为10.6 Pa，19.7 Pa，8.1 Pa。可知第三种方案通风网络阻力最小，较为经济合理。通风系统的合理与否，首先取决于其能否向用风地点提供稳定可靠的风量和是否易于管理，即取决于通风网路和通风构筑物。上述通风系统的分析，如表2所示。

2）为保证优化方案的科学性，采用加权相对偏离值最小法进一步分析。

a.通风系统的评判指标：块段式开采的通风特点是漏风大、风量不稳定、通风管理较困难、工作面通风质量差等，通风系统的评判指标应充分体现这些特点，并且各指标应有独立的物理意义，符合科学、可测、可比、简明的原则。因此通风系统的主要评判指标为：通风物设施、局部通风机、通风网络、工作面通风质量、工程量等5个指标。依据各指标对通风系统影响的重要程度，利用“相对重要性序列矩阵法”求得各指标的权值分别为6、4、8、10、3。

b.加权相对偏离值最小法的优化步骤：通过将不同性质、不同因次量的指标转化为无因次的量，采用计算相对偏差值δij（i为方案的指标；j为各方案）的方法，并考虑各指标的权值，进行综合评价，确定最优方案。具体评价程序如下：①拟定通风系统方案；②计算或确定各方案的指标值③确定标准的指标值或imin；④计算各指标的相对偏差值⑤相对偏差值矩阵：根据各方案的指标计算的相对偏差值组成相对偏差值矩阵：

3）通风系统的分析评价：上述三种通风方案的评判指标值及各指标标准值，如表3所示。

各指标的评定值如表4所示。各方案的综合评价指标分别为Wa=6.2，K1=1.52，K2=1.47，K3=1.02。加权相对偏离值最小的方案为最优方案，故第Ⅲ方案为最优方案，分析结果与现场应用结果吻合；该方案工作面为矿井全风压结合局部通风机供风，局部通风机安设处风量稳定，局部通风机供风量大，可保证各用风地点需风量；该通风系统抗灾能力强，一旦局部通风机停转，人员可很快撤到主辅运巷道中。

4 结论

1）连续采煤机块段式开采过程中，为保工作面风流稳定性，应采用矿井全风压结合局部通风机增强通风的联合式通风系统。

2）为保局部通风机安设处的风量，进、回风准备巷道联络横巷的临时密闭，应满足便于安装、可重复利用、严密、不漏风等要求。

3）连续采煤机块段式开采通风构筑物及设施多，应加强管理，确保安全生产。

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[5]国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京：中国法制出版社，2011．

2.Taiyuan Research Institute,China Coal Technology&Engineering Group,Taiyuan 030006,China)

Optimization on Ventilation System of Blocking Mining Face with Continuous Miner

GAO Yunfeng1,2，DU Tao2,BI Jianguo2,GAO Ruiwen2
(1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China;

The paper introduces the ventilation system of blocking mining with continuous miner.To solve the problems,including large air volume,low air speed,and low negative pressure,the study presents to construct return air passage in extraction sections and to use local fan to increase air supply for the working face.In addition,the ventilation system is studied with minimum weighted relative deviation value method to determine the optimized ventilation system plan which combines full wind pressure and local fan to improve the air supply in the mine.

blocking mining;ventilation system;minimum weighted relative deviation value

TD722

A

1672-5050（2015）01-0001-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.01.001

（编辑：刘新光）

2014-10-10

山西省青年科技研究基金项目（2012021022-2）；中国煤炭科工集团有限公司科技创新基金项目（2013QN002）。

高云峰（1981-），男，山东烟台人，在读工程硕士研究生，助理研究员，从事连续采煤机短壁机械化开采工艺技术研究及煤矿井巷工程管理工作。