铺龙湾煤矿通风系统优化

吴志强

（山西铺龙湾煤业有限公司，山西 大同 037100）

铺龙湾矿为满足实际生产要求，降低通风系统对安全生产的不利影响，在矿井改造过程中，注重通风系统的优化设计与建设，提升通风系统性能，保证通风系统运行的稳定、可靠与安全。

1 矿井概况

铺龙湾煤矿位于山西省左云县境内的马道头乡，年产量为120万吨，矿区以气肥煤为主。井口地面标高为+54.5 m。由于井田内部煤层产状相对复杂，倾角由18°～90°直至倒转，矿井采用立井开拓，布置阶段石门，采煤方法与采煤工艺多元化。现阶段铺龙湾煤矿采用“中央并列”与“西翼对角”混合式通风，其通风网络相对复杂。其中中央038风井、对角报道子风井为回风井；1-4号井配有副立井并与406斜井（主皮带斜井）进行有机结合，为进风井。

2 矿井通风系统的优化方法

针对铺龙湾矿通风系统实际情况，为保证矿井通风系统能够满足铺龙湾矿实际生产需求，保证通风系统应用符合铺龙湾矿未来发展规划，在进行矿井通风系统优化设计过程中，遵照以下几个步骤：①采用实践调查法，针对铺龙湾矿通风系统实际情况进行调研，找出存在的问题与通风系统改进重点与难点；②采用有效检测方法与技术，现场通风系统各项基本参数的测定，进行检测参数数据分析；③通过计算分析，实现矿井通风网络解算、通风系统阻力分析；④基于分析结果进行通风系统优化设计，拟定通风系统改造方案，制定系统改造规划。

3 矿井通风系统现状

通过分析，认为铺龙湾矿通风系统整体性能相对较高，具有一定的可靠性、合理性，基础设施建设相对完善，设备质量与维修水平处于中高档层次，相关工作人员具备通风系统管理意识与能力，管理力度相对较高。但仍存在一定的问题，具体体现在以下几方面：

（1）矿井通风阻力相对较大。实际测量发现中央038风井通风阻力达到了3797.2 Pa，超过《煤矿井工开采通风技术条件》（AQ1028-2006）相关规定。

（2）矿井通风系统可靠性与稳定性不高。矿井通风系统网络构成情况可知，矿井通风系统多交联巷道相对较大，且各回风斜巷与浅部水平大巷呈复杂角联网络，导致井下存在局部通风问题；由于矿井主通风机通风能力存在不均衡问题，导致风机之间存在干扰线，降低整体通风效果；由于通风线路相对较长，加之通风阻力相对加大，多数巷道内的风量相对较少，且风流不稳定。

（3）矿井开采水平逐渐增加，通风系统基础设施逐渐增多，系统愈发复杂，废旧巷道数量也大幅度增加，部分矿井内部与外部存在明显的漏风问题，漏风率超过了19%（其中外部漏风率超过了9%，内部漏风率超过了10%）。

（4）矿井深部采矿的实施延长了矿井通风系统通风路线，加之在综合因素的影响下，进一步加大了矿井通风阻力，导致多数巷道通风阻力超过可150 Pa。

4 矿井通风系统改造方案

4.1 通风系统优化原则

针对铺龙湾矿通风系统发展现状，在通风系统优化改造过程中，以降低矿井通风阻力与漏风率，提升通风系统整体性能，改善通风系统内部组织结构，增强通风系统可靠性，实现通风系统运行安全、稳定、经济、一体化发展为优化方案设计基本原则，结合相关设计要求与技术标准进行具体设计。

4.2 拟定优化方案

方案一：针对原通风系统阻力加大的地方，通过增设并联巷道进行优化，包括四、五、七水平车场，十三水平西大巷等；通过扩大白道子风井风硐截面，减小通风阻力；在保证通风系统总排风量既定的基础上，改造白道子风井风机、中央038风井风机布设位置。

方案二：以方案一为基础，针对通风阻力较大的地方，如回风老巷道，采用断面改造的方法提升回风老巷道通风能力，实现降阻目标；在保证通风系统总排风量既定的条件下，通过调整白道子风井风机角度，与改造中央038风井调速的方法进行系统优化。

方案三：以方案二为基准，改变通风系统结构，以中央038风井为主机，进行总排风，取消白道子风井。

方案四：在原通风系统的基础上，改造1013暗井，使其延伸到地面，并在保证通风系统总排风量既定的条件下，对白道子风井风与中央038风井进行优化改造。

方案五：改造7-12暗井，使其延伸到地面，并消除白道子风井，使矿井回风由中央038风井承担，并通过改造038风井风机调速，保证系统总进风量需求。

方案六：改造1013暗井，使其延伸到地面，并对井下通风系统具备设施进行科学调整，使矿井回风由中央038风井承担，通过对038风井风机变频调速，实现系统总进风量需求。

方案七：在保证矿井总进风量既定的条件下，去除白道子风井，通过新建回风立井 （至十二水平）与改造井下局部设施，实现038风井与新进回风立井的有效连接，进行系统回风处理。

方案八：在保证现有矿井总进风量不变的条件下，去除白道子风井，通过新建回风立井（至十水平）与改造井下局部设施，实现038风井与新进回风立井的有效连接，进行系统回风处理。

4.3 确定矿井通风系统最优方案

（1）方案降阻效果对此分析：基于数学模型分析与验证，得出如表1所示的不同方案降阻效果数据。根据表1数据分析可知，方案三与方案五，矿井系统通风组织仍超过了2940 Pa，尚未到达系统改造降阻目标。

（2）各方案经济效益对比分析：为实现通风系统优化目标，需对各方案经济效益进行分析（如表2所示），从整合角度进行方案最终确立。由于方案三与方案五为达到降阻目标，故在此不给予考虑。

（3）确定通风系统优化方案：由上述分析可知，方案一、方案投资相对较小，工程量与工程难度不高；方案四、方案六施工难度相对较大；方案七与方案八总成本投资相对较高、施工难度较大。而根据铺龙湾矿通风系统改造工程相关要求（2a内完成），通过综合分析比较，通风系统改造选定经济效益相对较高、成本投入较小，工程量与工程难度适宜的方案一作为最终方案。

表1 不同方案降阻效果统计

5 结语

通风系统是矿井建设工程体系的重要组成部分，在进行通风系统优化设计过程中，需从整体角度出发，针对通风系统影响因素，依据通风系统改造目标，从通风阻力、要风机性能等方面入手，进行科学规划。本文采用对比法、实践调查法等研究方法对铺龙湾矿通风系统的优化进行分析，提出八种不同方案，方案一具有经济效益相对较高、成本投入少特点，最终确定方案一为最适宜方案。

表2 不同方案的经济效果汇总