煤矿通风安全评价及优化实例

曹金喜

（山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿， 山西 古交 030200）

引言

影响煤矿安全生产的因素包括有工作面的瓦斯含量、透水现象以及围岩控制效果等。其中，由于工作面瓦斯浓度超标所引发的事故占比较大。也就是说，工作面通风系统是保证其安全高效生产的基础。此外，工作面通风系统还能够为作业人员提供舒适的工作环境。矿井通风系统属于动态、随机且较为复杂的系统，其各项运行参数需根据实际通风情况进行调整，即在保证工作面通风量需求的基础上将其涉及到的巷道施工、维护以及运行费用降至最低；保证工作面风压分配合理；保证关键设备安装位置合理且对应运行功率较小[1]。本文以跃进煤矿为例着重对煤矿通风系统的安全性进行评价，并对其进行优化实例研究。

1 工程概况

跃进煤矿目前采用中央边界式通风方式，对应的通风方法为抽出式。根据跃进煤矿的实际情况，目前总共布置了4 个进风井和1 个回风井。其中，4 个进风井中包括有2 个主进风井和2 个辅助进风井，主进风井包括有主斜井、副斜井；辅助进风井包括有立井和西风井。回风井为东风井。整个煤矿所配置通风机的系列为轴流式风机，基于1 用1 备的原则共配置2 台，其具体型号为BD-Ⅱ-8-No24，所配置电机的型号为YBF450M1-8，电机额定功率为280 kW，通风机其他对应额定参数如表1 所示。

表1 BD-Ⅱ-8-No24 型通风机运行参数

2 煤矿通风系统的安全评价

2.1 通风系统安全评价原则

煤矿通风系统的安全评价需根据基本参数综合确定，包括有通风动力、通风网络、通风设施、通风质量、防灾减灾能力、科学管理以及经济合理等七项基本参数。具体关注环节包括如下：

1）基于对当前通风系统下的阻力测定，得出整个煤矿的阻力分布图，并对其中涉及到风阻较高的区域进行定位并查找原因；

2）基于对当前通风系统下风量、风速参数的测定，根据《规程》要求判断其是否满足要求；

3）对与当前通风系统匹配的通风构筑物的数量及安装位置进行评价，判断是否合理并满足要求；

4）对通风机的运行工况点进行分析，判断其是否在合理范围之内；

5）判断当前通风系统是否存在漏风现象，并对漏风率及有效风量率进行定量分析；

6）对通风巷道的现状进行分析，分析其后期维护成本等；

②术后早期和维持膀胱灌注治疗。中、高危NMIBC患者(表1)在即刻灌注后应接受维持灌注治疗，其中中危肿瘤推荐膀胱灌注化疗，高危肿瘤建议行BCG灌注免疫治疗。维持灌注化疗时间在1年以内，BCG免疫治疗则需维持2～3年[14]。

7）结合当前所分析工作面的生产能力，对通风设计与生产布局的匹配程度进行分析[3]。

2.2 通风系统安全评价结果及原因分析

结合“2.1”中的通风系统安全评价原则，得出该煤矿通风系统的综合量化评价值仅为54.3 分。根据标准得该煤矿的安全等级为第四级。为确保生产的安全性，需对通风问题及原因进行分析。目前，该煤矿通风系统存在的主要现象为通风巷道变形严重，导致工作面通风阻力不正常，工作面通风路线较长，需要的通风量较大，而当前进风量无法满足实际用风量需求，故需对该煤矿通风量进行重新分配。具体分析如下：

1）总体来说，该煤矿属于通风容易的矿井，但是，随着生产工作面的不断推进导致通风路线增加，对应所需通风量增加，最终导致整个煤矿工作面的负压升高，为后续通风量的增加造成困难[4]。

2）该煤矿通风阻力较大，主要原因为工作面所布置进风线路较多，而对应的回风线路减少，从而导致回风巷道内的风量相对集中，导致其风阻较大。与此同时，回风巷道的断面面积较小，其局部位置的变形相对严重也是导致其风阻较大的原因。

3）工作面进风巷道风量匹配不合理，主进风井存在风欠，而西风井存在风量过剩的现象。

综上所述，该煤矿当前存在的主要问题在于风量不足且分配不合理。因此，需增加工作面的风量，并对其风量进行综合、合理分配。但是，目前所配置通风机已经达到最大供风量，故需对该煤矿通风进行增风降阻的优化设计。

3 通风系统的优化

基于第2 节中对当前通风系统的安全评价和存在主要问题分析的基础上，提出增风降阻的优化方案。根据煤矿的实际情况提出如下优化方案，并对各种优化方案进行综合分析最终确定最后方案。

3.1 通风系统优化方案的初步拟定

优化方案1：在现有通风机的基础上再配置型号为2k60-No18 型通风机，并与现有通风机并联运行。

优化方案2：将原进风巷道的立井作为回风巷道使用。

优化方案3：将原进风巷道的立井作为回风巷道使用。

优化方案4：将方案2 中的东风井和立井回风线路连接起来。

3.2 通风系统优化方案的合理性分析

优化方案1：虽然工作面风量在原有基础上可以增加300 m3/min，但是回风巷道未增加，导致工作面的负压较原基础上增加500 Pa，使得回风线路上风量集中更严重。因此，此方案无法解决工作面负压及风阻过大的问题[5]。

优化方案2：工作面共有3 条进风线路和回风路线，在该优化方案下对应工作面的总风量可达到8 322 m3/min，涉及到风机的工况如表2 所示。

如表2 所示，方案2 对应的回风线路较长仍然导致其负压较大。

表2 风机工况运行情况

优化方案3：工作面共有3 条进风线路和回风路线，在该优化方案下对应工作面的总风量可达到8 292 m3/min；涉及到风机的工况如表3 所示。

如表3 所示，方案3 对应的回风线路较长仍然导致其负压较大。

表3 风机工况运行情况

优化方案4：在方案4 的优化下对应工作面风机的工况如表4 所示。

表4 风机工况运行情况

如表4 所示，采用方案4 对当前通风系统进行优化后，虽然工作面的总风量与方案2、方案3 相比较小，但是可以满足实际生产需求；与此同时，对应工作面的风压降低将近1 000 Pa，大大解决了原通风方案下负压较大的问题。

因此，采用方案4 对原通风系统进行优化。

4 结语

工作面通风系统是保证煤矿安全生产的基础，随着工作面的不断推进，原通风线路设计和所配置通风设备存在无法满足实际生产的通风需求。因此，为保证综采工作面生产的安全性和高效性，需根据工作面的推进对通风系统进行安全评价并对其通风方案进行优化。