乌东煤矿通风系统优化改造研究

蒋小龙

(国家能源投资集团神华新疆能源有限责任公司乌东煤矿，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 矿井概况

乌东煤矿井田位于准南煤田东南段，行政区划属乌鲁木齐市米东区管辖，井田面积约19.94km2，井田内地质储量12.8亿t，设计可采储量6.61亿t，矿井设计生产能力为600万t/a。

井田内南区主采B1-2、B3-6煤层，B1-2煤层平均厚度37.45m，B3-6煤层平均厚度48.87m，煤层倾角平均87°，属近直立煤层。北区主采43#、45#煤层，43#煤层平均厚度23.39m，45#煤层平均厚度27.14m，煤层倾角平均为45°，属急倾斜煤层。井田内煤层属于急倾斜特厚煤层群，采用水平分段综采放顶煤采煤方法，与国内同行业煤层开采条件相比有其独特性。

矿井通风方式为中央并列式，北区主斜井、副斜井进风，南区副斜井进风，全矿井由北区回风立井回风。回风立井配备了2台FBCDZ-8-No28/2×400型防爆对旋轴流通风机，1供1备，风量为4800～13200m3/min，计划应进风量为5586.4m3/min，实际进风量为6012.05m3/min，实际排放风量为6187.36m3/min，负压为1450Pa，等积孔为3.15m2，主要通风机运行频率37Hz。该矿井简化后的通风系统示意图如图1所示。

乌东煤矿南区通风系统存在的问题：（1）总回风立井和+500～+568m水平斜巷风速超过《煤矿安全规程》第101条规定；（2）矿井通风阻力大，进、回风通风线路长，拐点多，负压高，总进风为6012.05m3/min，负压达到1500Pa；（3）立回风井筒内未设置通达地面的第二安全出口；（4）矿井通风阻力中总进风巷道和总回风巷道阻力较大。

图1 乌东煤矿通风系统示意图

2 矿井通风系统改造原则与方案设计

2.1 改造原则

矿井通风系统优化改造的目的是保障矿井通风系统合理、稳定、抗灾能力强，并满足矿井生产能力的用风需求。矿井通风系统优化改造应根据矿井实际生产情况来进行，在拟定方案时应遵循以下原则：

（1）满足矿井生产能力的用风要求。

（2）力求通风系统简单、稳定可靠、可调性强：① 通风设施位置合理、调节可靠、数量适中；②通风网络简单可靠；③ 便于采区或工作面建立局部反风系统；④ 保证各用风地点的需风量。

（3）有利于防治煤炭自燃：① 便于采空区和工作面的调压；② 控制采区通风系统阻力≤200Pa。

（4）通风系统经济性好：① 合理应用现有井巷；② 保证矿井主要通风机经济、可靠稳定运转。

（5）符合煤炭行业的相关法律和规范。

2.2 改造方案设计

结合乌东矿井的实际情况，为消除通风系统存在的问题，设计了如下改造方案：

（1）南区地面（标高+800m）至井下+400m水平施工副立井作为进风井，安装罐笼用于提人、提料。

（2）南区地面（标高+800m）至井下+400m水平施工立风井作为回风井，在井口安装主通风机。

（3）全矿井采用分区式通风。为消除风网角联的影响，新施工的副立井及立风井设计断面38m2，远大于北区的回风立井断面。因此通风系统即使出现角联失稳也可以通过各分区主扇工况点调节解决问题，使得矿井通风系统的稳定性始终处于可控的状态。

改造后的矿井通风系统示意图如图2所示。

图2 改造后的通风系统示意图

3 现场实施与效果检验

3.1 改造方案现场实施

2015年底乌东煤矿根据设计方案启动了通风系统的改造工程，主要时间节点如图3所示。

图3 乌东煤矿通风系统改造时间节点

3.2 效果检验

2017年6月底通风系统改造与调整全面完成后，对系统的主要参数进行了现场测定并与改造前的参数进行了对比分析，如表1所示。

通过表1可以发现，通风系统的改造实现了以下效果：

（1）风量可通过主要通风机变频器调整，最高风量可达到11944.8m3/min（井筒断面33.18m2，允许风速6m/s），主要通风机额定风量14280m3/min。

（2）通风等积孔达到6m2以上，实现了通风容易矿井。

（3）通风阻力大大降低，矿井总负压降至800Pa以下。

（4）提高矿井总回风，综采工作面风量通过调整可达到1000m3/min以上，掘进工作面能够实现长距离掘进供风，风量可达到350m3/min以上，实现了大风量低负压通风系统。

（5）矿井进风段、用风段、回风段的阻力占比趋于合理，用风段阻力占比升高，系统运行经济性增强。

（6）副立井提升系统安装完成后，南区井下通达地面的安全出口由1个变为2个，满足了相关规定的要求，提高了矿井通风系统管理水平和矿井抗灾能力。

3.3 风险评价与危险源辨识

系统改造完成后，依据乌东煤矿现场的情况制定了该矿井的通风系统风险评估及危险源辨识表用于系统的安全性评价自检，如表2所示。

表1 乌东煤矿通风系统改造前后技术参数对比分析表

表2 乌东煤矿通风系统风险评估及危险源辨识表

4 结论

（1）围绕通风系统改造前存在的总回风立井和+500～ +568m水平斜巷风速超限；矿井通风阻力大，进、回风通风线路长；立回风井筒内未设置通达地面的第二安全出口；总进风巷道和总回风巷道阻力较大等问题，研究提出在矿井南区新建副立井、立风井的设计方案并组织实施。

（2）改造方案施工完成后进行了通风系统调整，并对改造效果进行检验，解决了原来通风系统存在的问题，取得了良好的效果，为建立合理、稳定、可靠的通风系统奠定了基础。