富力煤矿新建南部风井优化通风系统技术分析

[摘  要]富力煤矿受井田煤炭赋存及开采的限制，目前北部资源枯竭，由原两翼开采格局变为以南部单翼开采为主，现井田中部（南）风井主要担负矿井各阶段后部硐室及深部延伸工作面配风，北风井主要担负矿井南部区主要生产工作面配风，因通风线路长，系统调整困难，所以在井田南部新建一条回风井是非常必要的，由于兴安矿北八层风井正好在富力矿井田南部边界，现该风井在兴安矿只担负小部分回风量，富力矿对其改造使用能大大缩短通风路线从而降低矿井通风阻力，并且能合理优化矿井通风系统，对矿整体通风系统布局在经济、技术、布置上是非常合理的。

[关键词]风井  改造  优化  合理

中图分类号：TD6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0308-01

2.矿井通风系统概况：矿井通风方式为混合式，通风方法为抽出式，矿井有两条排风井筒，分别位于井田中部和北部，回风井净断面24.5m2，其中中部风井安设两台FBCDZ-NO.28主扇，一台使用，一台备用，额定功率2*450Kw，轮叶角度1级15°/2级16.5°，排风量  7890m3/min，风硐风量8180m3/min，风压236mmH2O。北风井安设两台BDK-8-NO.28主扇，一台使用，一台备用，额定功率2*450Kw，轮叶角度1级42.5°/2级 35°，排风量8680m3/min，风硐风量8980m3/min，风压243mmH2O，矿井联合等积孔6.71m2。目前总进风量 15740m3/min，有效风量13528m3/min，总入风断面56.5 m2，入风井筒三条，其中竖井断面 33㎡，入风量9240 m3/min，材料井断面 12.5㎡，入风量5600 m3/min，皮带井断面 11㎡，入风量900 m3/min。我矿现有采煤工作面3个，煤掘工作面7个，岩掘工作面10个，硐室23个，其他用风地点20个。

3.新建南部主扇的必要性：

由于我矿井田布置情况所限，加之北部区资源枯竭，由原两翼开采格局变为现南部区、南扩区单翼开采，现井田中部风井（现南风井）主要担负矿井各阶段后部硐室及深部延伸工作面配风，北风井主要担负矿井南部区主要生产工作面配风，造成通风线路长，系统调整困难，所以在井田南部新建一条回风井是非常必要的，主要体现在以下几个方面：①、现北风井主要担负南部工作面配风，通风路线长，通风阻力大，造成主要通风机电耗过大，经济效益浪费，如建立南部风井，降低通风阻力，可减少电耗，节省电费。②、我矿行人、运料、供电系统均布置在井田中部，生产工作面回风流经行人、运料、供电巷道，造成工作面开采时专用回风巷不健全，如建立南部风井，风流从大巷边界回南部风井可解决专用回风巷不健全问题。③、兴安矿新划到我矿储量，生产水平高吊于我矿正常生产水平，根据生产接续安排极易造成不合理串联通风，如建立南部风井，再优化开拓布置方式，可解决不合理串联通风问题。④、随着矿井延伸，各煤层瓦斯含量明显增大，并伴随着地温升高，导致井下各工作面、硐室配风量增大，如建立南部风井，降低通风阻力，增加矿井风量是非常必要的。⑤、系统简化，矿井通风方法由原混合式通风变为分区通风，避免原两风井之间联合通风形成的互为通风阻力，分区通风后，可提高主扇效率，增加风量。

4.新建南部风井可行性：

由于兴安矿北八层风井正好在我矿井田南部边界，现该风井在兴安矿只回小部分风量，如划归我矿使用对兴安矿通风系统无影响，对我矿整体通风系统布局，在经济、技术、布置上是非常合理的。

现兴安矿北八层风井已延伸至-90标高，经现场勘查及相关资料了解，该井筒支护完好，通风断面满足要求，我矿各层别大巷已掘送至该井筒以下，只要该井筒延伸至-240标高，补掘一条联络巷，就可以与我矿现保留的-240南22层一翼回风大巷对接，该风井就可以投入使用，巷道工程量小，投入少，工期短，可以有效解决我矿现存在的通风困难问题。

5.、经济效益分析：

①、新建南部风井后报废北风井，可解决我矿采煤工作面专用回风巷不健全问题，扩储区高吊造成通风系统串联问题，减少不合理的潜在危险因素，提高矿井抗灾能力，由此所产生的安全效益是不可估量的。②、新建南部风井，可优化通风系统，提高矿井风量，对生产接续及矿井灾害治理奠定了保证基础，即减少了灾害治理投入，又能保证正常生产接续，为矿井围解危渡困提供系统保证。③、新建南部风井，可解决通风线路长，通风阻力大问题，回风路线最多减少2000m，降低通风阻力，减少电耗。

按北风井现有风量145m3/min不变，现水柱248 mmH2o，北风井风硐到-240南22层回风下山口巷道总长度2940m，巷道断面12m2，巷道周长12.6m，巷道摩擦阻力系数为0.0068Ns2/m8，新建南风井风硐到-240南22层回风下山口巷道总长度1240m，巷道断12m2，巷道周长13.4m，巷道摩擦阻力系数为0.0068Ns2/m8，为方便计算，巷道断面全部近似为半圆拱考虑：H=（a×L×U×Q2）/S3;其中：a：摩擦阻力系数; L：井巷长度，m; P：井巷周长，m;

Q：井巷中流经的风量，m3/s; S：井巷净断面，m2;R：圆形半径，m;

北风井到-240南22层新南风井车场巷道风阻计算：北风井井筒：H =0.0068×860×12.6×1452/113  =1164Pa，-170中七层至北风井回风上山： H =0.0068×230×12.6×1272/113  =239Pa;-170中七层至-240中七层回风下山： H =0.0068×200×12.6×582/113  =43Pa;-240中七层至新南风井车场：H =0.0068×1650×11.2×252/103 =79Pa

北风井到-240南22层新南风井车场巷道总风阻：H =1164+239+43+79=1525Pa=156mmH2o;新南风井到-240南22层新南风井车场巷道总风阻：H =0.0068×1240×13.4×1452/123 =1375Pa=140mmH2o

如新建南风井，保持回风风量145m3/min不变情况下，水柱248 mmH2o，预计水柱可减少16 mmH2o，降至为232 mmH2o。P=HQ/1000η，式中：P-电机功率KW，H-风机风压Pa，Q-主扇风量m3/min，η-风机效率，水柱减少1mm每小时耗电量为：Pw=1450/1000×0.8=1.8kw，新建南风井后全年节省耗电量为：Pw=1.8×24×365×16=25.23万kw

新建南风井后全年预计节约电费：A=25.23×0.51=25.23万元

6、结论

①、此次通风系统改造对今后矿井深部开拓布局影响较大，矿井整体开拓延伸设计应结合通风系统进行合理布局，进一步进行系统优化。②、初期井巷及地面工程投入大，从长远考虑还是利大于弊，新南风井建成将原北风井报废，通风路线减少阻力下降，北风井及联络上山大巷巷道年久失修巷道维护工程量同样大大减少了，包括封闭后人员不必在检查浅部密闭巷道，保证了人员的安全。③、改造前尽量考虑考虑通风系统阻力，简化系统，做到过渡期间系统稳定。④、准确预测矿井改造后的风量、阻力，才能保证合理选择主扇及调整主扇叶片角度，以满足矿井实际需风量的要求，确保通风系统改造期间矿井的安全。⑤、此方案最大优点，减少通风路线，降低通风阻力，提高风机效率，节省电费，完善通风系统，提高系统的稳定，提高矿井的抗灾能力。⑥、同时也会降低原南风井通风阻力，从而提高风机工作效率节省电费。

作者简介：

张晓东 男 1986年10月出生，2007年毕业于黑龙江科技学院安全工程专业 助理工程师 现在鹤岗富力煤矿从事通风工作，邮编：154103 ，联系电话：15804688421