团柏煤矿通风系统优化改造方案的研究

蔚 鹏

（霍州煤电集团团柏煤矿，山西 霍州 031400）

团柏煤矿原来的通风系统设计是按年产300×104t进行衔接安排的。2000年后团柏煤矿的煤产量在逐年提高，2008年煤炭产量达到450×104t。因此，团柏煤矿在保持当前1个安全高效工作面、2个综采面和1个残采面的基础上，还需要对矿区的新区域进行开发，主要考虑针对铁三区、南四、南五和岳胥区的开发。从煤矿的通风系统设计来看，以往的通风系统无法满足新开发的生产需要，必须根据当前的生产产量进行相应的改造工程，提高通风能力，保障煤矿的安全开采。

1 通风系统改造的必要性分析

团柏煤矿井田走向长14.55km，倾斜长3.5km。矿井通风方式为并列式，主要进回风巷布置在同一水平，进风井有5个（1、2、3、9、10号），回风井有2个（1、2号）。采用2台K4-73-01No.32F型离心式通风机担任通风任务，配套2台TD-173-66-10电动机，功率为2500kW。通风机排风量为180～530m3/s，工作风压为2400～5700Pa，通风机实际运转工况点Q=439.62m3/s，p=3680.4Pa，处于高负压运转状态。矿井生产区域有11水平南翼、12水平北翼、13水平南翼、铁一区、铁二区、铁三区巷探工程和岳胥区（-680m）开拓工程。由于矿井是“大折返式”的通风系统，主要进回风巷道阻力较大，分布不合理，造成各区域风量比较紧张，局部巷道风速超限。以最大通风阻力路线T1452系统为例，该通风路线全长为14961m，其中进风段巷道长度为6186m，阻力消耗占42.2%～47.1% ；采区用风段巷道长度为3580m，阻力消耗占8.68%～12.27%；回风段长度为5195m，阻力消耗占43.6%～46.9%，铁一区5号煤层区域回风仅为19m3/s。综上所述，必须对现有的通风系统进行优化改造，提高通风能力。

2 通风系统改造的依据

2.1 矿井生产衔接

根据团柏煤矿2010～2025的长远规划，矿井生产衔接安排如下：综放（高产高效）：铁二区9→铁一区→岳胥区-950m水平9→岳胥区-680m水平9。综放（中、低位）：铁一区、铁二区9→南三、南四8、9→岳胥区-680m水平8。综采+轻放（配采）：铁二区、铁一区5→岳胥区-950m水平5→岳胥区-680～ -793m水平5。轻放（残采）：南三8→北翼七北8、9→2025年初结束。

2.2 矿井主要通风机的性能和配风原则

以K4-73-01No.32F型通风机测定的通风机性能特性曲线为依据，排风量为180～530m3/s，工作风压为2400～5700Pa。根据风量计算和2009～2014年采、掘、开工作面和酮室实际配风情况统计为参考依据，各用风地点的配给风量为：综放工作而配给风量15m3/s，掘进工作面配给风量8m3/s，开拓工作面配给风量7m3/s，硐室配给风量3m3/s。

3 团柏煤矿通风系统改造方案对比研究

3.1 优化方案的提出

结合矿井通风系统现状，前后共提出了刷大进风巷断面、增加回风巷道等18种降阻方案，经过模拟解算比较，有2种方案对提高南二水平以下总通风能力有明显的效果。结合团柏煤矿通风系统现状和长远衔接安排，以降阻和优化矿井通风系统为通风系统改造的方向，保证铁一区、铁二区生产用风，满足岳胥区开发的风量需求，满足南四、南五采区延深的需要，以此提出如下2种改造方案，对2014～2019年各个生产时期进行了通风网络解算。

方案一：增加一段12L头石门到岳胥区的回风大巷，做一条铁一区、南四、南五采区回风巷。具体方案：从12水平头石门风桥到岳胥区7050掘一段回风巷，工程量为2300m，巷道断面积为14m2；从12水平7961到14水平9041做一条铁一区、南四、南五采区专用回风巷，工程量为2320m，巷道断面积为14m2，增加岳胥区的回风能力，提高铁一区、南四的回风量。通过模拟，通风机总排风量增加4.19m3/s，风压降低62Pa，矿井总风阻减少0.00066N•S2/m8。2号回风井比原来提高风量7m3/s，南二水平总回风增加7.3m3/s，但风速超限。分支系统风量各有增减：岳胥区回风量提高了13.5m3/s，总回风达到50m3/s，能满足岳胥区生产用风；11水平系统风量减小，不能满足铁三区9号煤层的生产用风；铁一区、铁二区9号煤层系统风量有所减小，高产高效工作面生产用风紧张，采掘衔接困难；南四掘进、南五开拓无法进入。

方案二：增加一段12L南翼与11西翼回风巷连通的巷道，做一条铁一区、南四、南五总回风巷。具体方案：把铁二区T2220与11水平西翼副巷连通，工程量为1350m，巷道断面积为14m2；连通南二水平7044回风巷与T2220，工程量为100m，巷道断面积为14m2，从南四9041到11水平504副巷做一条铁一区、南四、南五总回风巷，工程量为3732m，巷道断面积为14m2。总体设想是充分利用现有11水平老区巷道和1号回风井系统，把12水平南翼回风尽最大可能引向11水平西翼，实施分流；同时做铁一区、南四、南五总回风巷，增加12水平的回风能力。从而降低矿井的总风阻，满足不同时期主要生产区域用风和新区域开发的需要。

通过模拟，通风机总排风量比原来增加16.19m3/s，风压降低249.7Pa，矿井总风阻减少0.00263N•S2/m8，能够满足不同时期生产用风，主要生产区域风量分配情况见表1所示。

表1 方案二的主要生产区域风量分配情况

3.2 方案的比较分析

通过比较，在保证7044、7243、4071等主要巷道设计断面的前提下，结合团柏矿的生产衔接和施工队伍状况，经多次研究，确定将方案二作为通风系统改造方案。该方案分为3条降阻工程主线：

第一条线：充分利用西翼11水平现有闲置巷道，在T2220沿12s到西翼副巷第6联络巷做一条联络巷道，把铁二区回风引到西翼副巷进入l号回风井。在此基础上，做T2220至7044的联络巷，将铁一区9号煤层采区回风和铁一区5号煤层采区大部分回风引向西翼，从而保证岳胥区的回风。

第二条线：在施工第一条线的同时，按照生产衔接需要，在T2220内做南四、南五回风巷下段与南四水平9041大巷连通。从而保证铁一区9号煤层（T1492）的通风能力，达到T1492回采的条件，同时为南四水平开发准备条件。

第三条线：为确保南四水平9号煤层（9282、9292）的通风能力，以及南五的进入，在第一条、第二条线的基础上，在T2220向上南四、南五回风巷上段与11水平504副巷连通。

4 结语

方案二尽管做了大量的巷道降阻和延深工程，但大部分巷道均沿12s煤线，避开了矿压较大的地点，从实践看，12s巷道比较容易维护，总工程量为5182m，施工费用在3000万元左右，与建11号回风井相比，经济效益非常可观。