布尔台煤矿通风系统的优化改进

李庭斌

(神东煤炭集团布尔台煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 017209)

0 引言

矿井通风系统作为矿井生产系统的重要组成部分，其基本任务主要有：将足够的新鲜空气送到井下，供给井下人员呼吸所需要的氧气；冲淡有害气体和矿尘后的空气排出地面，保证井下空气质量并使矿尘浓度限制在安全范围内；新鲜空气送到井下后，能够调节井下巷道和工作场所的气候条件，满足井下规定的风速、温度和湿度的要求，创造良好的作业环境。由此可见矿井通风的重要性，通风不正常就不能生产。所有矿井的通风系统都越简单越好，越安全越好，越可靠越好，越经济越好。即通风系统简单，便于通风管理；通风经济合理，可以节约通风费用；而通风系统安全可靠状况直接决定着整个矿井的安全或危险程度，是煤矿安全工作的重中之重[1]。现代化大型矿井随着逐步开采，矿井开采深度不断增加，多水平逐步延伸，矿井通风路线也在逐步延长，通风阻力也在逐步增加，通风难度也越来越困难。因此，要保证矿井通风系统的“系统简单、安全可靠、经济合理”就必须采取措施，确保通风系统正常运行，完成对矿井通风系统的优化改造，为矿井安全生产提供安全可靠的通风系统。

1 矿井及通风系统概括

1.1 矿井概况

布尔台煤矿井田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗的东南，属布尔台乡管辖。井田边界为一不规则的多边形，东西长3.9～22.1 km，南北宽2.2～16.9 km，井田面积192.632 km2。保有地质储量31.2亿t，剩余可采储量18.5亿t。矿井设计生产能力2 000万t/a。设计服务年限71年，可采煤层10层，主采煤层3层(2-2煤、4-2煤、5-2煤)。矿井现在布置5个盘区，分别为4-2煤一盘区、二盘区，2煤一盘区、二盘区及三盘区。

矿井绝对瓦斯涌出量31.63 m3/min，相对瓦斯涌出量1.0 m3/t，为低瓦斯矿井。现先开采的2-2、4-2煤层吸氧量均超过0.7 cm3/g且有火焰出现，均属于I类易自燃，煤尘具有爆炸性。矿井无煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出现象，无地压现象，属地温正常区，无地热危害。

1.2 矿井通风系统概况

矿井采用机械抽出式通风。共布置5个风井，其中3个进风井：主斜井、副平硐、松定霍洛进风立井；2个回风井：松定霍洛回风立井、工业广场回风斜井。两回风井各安装2台抽出式对旋轴流通风机，1台运行、1台备用。松定霍洛主扇型号为FBCDZ-10-№.34抽出式对旋轴流风机，电机型号(调频电机)YBF630M-10，电压等级660 V，电机功率2×560 kW，电流780 A，风量9 600～18 000 m3/min，转速580 r/min。现主扇运行频率为42 Hz，叶片运行角度为-3°，总回风量为16 866 m3/min，负压为1 200 Pa。工业广场主扇型号为FBCDZ-8-№.26抽出式对旋轴流风机，电机型号YBF-560-8，电压等级10 000 V，电机功率2×280 kW，电流29.6 A，风量5 400～10 800 m3/min，转速740 r/min。现主扇叶片运行角度为-3°，总回风量为8 286 m3/min，负压为2 300 Pa。

矿井布置有7个掘进工作面，采用局部通风机压入式通风；矿井布置有3个综采(放)工作面，采用“三进两回”偏“Y”型通风，即回风顺槽进风经过工作面和运输顺槽一段巷道与运输顺槽另外一段进风混合后经过运输顺槽与下一个面的回风顺槽的联络巷进入下一个面的回风顺槽，同时与下一个面回风顺槽的进风混合后回入边界巷(下一个面切眼)通过备采面的运输顺槽和相邻的回风顺槽回入回风大巷的通风方式。

2 现有矿井通风系统存在的问题

2.1 矿井通风线路长，通风阻力大

布尔台煤矿现有通风系统是工业广场回风斜井主要负责4-2煤层一盘区全部通风任务和4-2煤二盘区部分通风任务。孙定霍洛回风立井负责2-2煤一盘区、二盘区及三盘区全部通风任务及4-2煤二盘区部分通风任务。现有的通风系统导致矿井通风路线长，通风的阻力大，由于本矿煤层为易自燃煤层，过高的通风阻力加大了发生内因火灾的可能性，使矿井存在着安全隐患。

2.2 矿井通风风量分配不合理

布尔台煤矿综采工作面原有通风方式为“U”型通风，由于处理回风隅角瓦斯的缘故，更改为偏“Y”形通风，及采用“三进一回”，通过边界回风巷，利用下一个面的备用巷道回入总回的通风方式。随着采掘布置的变化，和通风系统的增多，开采42106综放工作面时候，若仍然用工业广场负责其回风，工业广场风量将极其紧张，存在风量不足的情况。

2.3 矿井抗灾能力不足

现有的通风系统，2个回风井通风任务交叉，通风网络复杂，发生灾变时，灾害波及范围广，抗灾能力不足，不利于矿井开采。

2.4 矿井局部地点温度过高

由于通风路线长，导致部分掘进工作面和综采工作面移变列车处温度过高，解决困难。

3 矿井通风系统优化实施方案

矿井通风系统调整是一个复杂、微观的调整过程，在进行改造的过程中，不但要注意科学地设置通风系统，还要重视矿井的安全需求、矿井的综合安全系数等一系列问题，因此在进行矿井通风系统改造之前，一定要充分考虑矿井的各方面因素，谨慎、细心地设计改造方案，按计划缜密进行[2]。因为每个矿井的现场实际情况各不相同，特别是随着采掘布局和地质情况的不同也在进行相应的变化，因此，矿井通风系统优化改造必须根据现有的条件，制定优化、改进方案。

3.1 方案的提出

结合布尔台煤矿通风系统现有状况和存在的问题经研究制定出了2个通风改造方案。

方案一：保持矿井现有大的通风系统不变，仅调整42106综放工作面的通风系统，即42106综放工作面回风一部分通过边界巷进入孙定霍洛回风立井，另外一部分通过下一个面的备用巷道仍然由工业广场回风斜井负责。

方案二：调整通风系统，42106综放工作面通风由工业广场回风负责，矿井通风系统采用分盘区通风，由工业广场回风斜井负责4-2煤一盘区和2-2煤一盘区的通风任务；由孙定霍洛回风立井负责4-2煤二盘区、2-2煤二盘区及2-2煤三盘区的通风任务。

3.2 方案的确定

对比方案一、二可以看出有以下优缺点。

方案一优点：①通风系统调整工作量小，需要施工2处、拆除2处通风设施；②现有主要通风机风量能够满足要求，不需要调整。

方案一缺点：①2套回风系统有一处直接联通，造成通风系统不独立、不可靠，抗灾能力较差；②2套回风系统直接联通，可能造成主扇对拉；③通风路线仍然长，不会降低通风阻力，也无法解决井下局部地点温度过高的问题。

方案二优点：①2套回风系统能够继续保持相互独立，实现分区通风，可靠性高；②实现分区域通风后通风路线明显变短，通风阻力也将明显降低，对井下局部地点降温也有益处。

方案二缺点：①通风设施施工和通风系统调整的工作量相对较大，需要施工4处、拆除3处通风设施；②随着后期掘进工作面与边界巷贯通后，孙定霍洛回风立井主要通风机风量需要调整，增大投资。

方案确定：方案一虽然调整比较简单，工作量小，但仅仅能解决局部地点风量分配不合理的问题，对于通风路线长、通风阻力大的问题不能有效解决；方案二虽然工程量大，调整系统比较复杂，但能解决现有通风系统存在的问题。综上分析，从安全及解决问题的角度最终确定通风系统改造方案为方案二。

3.3 方案的实施

系统调整前的准备工作：①启封2-2煤总回22101回顺与4-2煤暗回风斜井之间密闭(总共三道密闭先提前拆除两道、剩余一道待调节时现场拆除)；②在2-2煤2盘区总回22202回顺与2-2煤回风立井间靠22202回顺侧砌一道砖闭厚1 m的调节窗(2 m×4 m)；在调节之前将调节板全部准备好，将系统调整完毕后封堵调节窗，再在靠回风立井侧砌筑一道1 m密闭；③提前在42107回顺砌筑一道3 m×4 m的调节密闭；④在4-2煤二盘区主回之间最后一个联巷内砌筑一道4.2 m×3 m的风门并安设3 m×0.5 m的调节密闭；⑤调风系统调整时拆除4-2煤2盘区总回调节风窗；⑥22203回顺靠3联巷砌筑一道调节密闭，将22203回顺靠总回侧调节密闭拆除。

通风系统的调整：经过周密计划，在通过风量核算及危险源辨识的情况下，编制了通风系统调整方案及安全技术措施。按照措施实施了通风系统调整。该调整在矿领导统一指挥下，各小组分工协作的情况下顺利完成，且达到了方案设计的风量要求。

3.4 效果检验

负压：通风系统调整后，2个主要通风井负责的通风路线都缩短了将近5 000 m，2个主要通风机的负压都降低了100 Pa左右。

风量：通风系统调整后42106综放工作面的回风由松定霍洛回风立井负责，工业广场回风斜井的风量满足需要。

通风任务：通风系统调整后，2个回风井通风任务明确，不存在交叉现象，通风网络也相对简单，发生灾变时，灾害波及范围小，抗灾能力强，为煤矿安全生产提供了保证。

环境改善：通风系统调整后，由于通风路缩短，采掘面都距离进风井筒比较近，利于散热，所以局部地点温度过高的情况也得到了改善，为采掘工人创造了良好的工作环境。

4 结语

通风系统对于煤矿的开采工作负有重要的使命，是矿井安全生产的基本保障，所以对矿井通风系统的改造必须在理论指导下结合矿井的实际条件和采掘接续有计划地进行，要从安全角度、技术角度和管理角度综合考虑，选择最佳方案。通过实例表明，矿井通风系统的优化改造在满足矿井通风需要的同时，能解决现有通风系统存在的不合理之处，为煤矿安全生产提供更可靠的保障；同时通风系统改造优化也给条件相似的其他矿井提供了借鉴。