小峪矿新回风立井方案选择及通风系统优化

谷 伟

（晋能控股煤业集团朔州朔煤小峪煤业公司，山西 朔州 038300）

矿井通风系统[1-2]是井工煤矿生产的六大系统之一。随着矿井开采的延伸，通风线路随之加长，通风阻力增加，通风越困难。为了保证矿井安全经济开采，既要满足矿井通风需要，又需优化矿井通风线路，实现经济通风。小峪煤矿为生产矿井，上组煤4（16）、2（18）、3（19）号煤层仅剩南Ⅰ盘区和404 盘区可采，目前主采煤层为5（22）号煤层和8（25-1）号煤层。矿井上组煤现采用分区式通风方式，正在开采的5（22）号煤采用中央分列式通风方式，现通过主斜井、副斜井、1 号行人斜井和2 号进风斜井进风，1 号回风立井、2 号回风斜井回风。

1 矿井通风系统存在问题分析

1.1 通风能力不足

经计算，404 盘区、5（22）号煤层和8（25-1）号煤层单独生产时所需风量分别为92 m3/s、125 m3/s 和137 m3/s。根据矿井生产规划和煤层接续，南Ⅰ盘区上组煤回采完毕后，矿井404 盘区上组煤和+1100 m 水平5（22）号煤层配采，矿井所需总风量为92+125=217 m3/s；之后5（22）号煤层与延伸后的8（25-1）号煤层配采，矿井所需总风量为125+137=262 m3/s。矿井现有井筒最大进风量为346.24 m3/s，最大回风量为166.48 m3/s。矿井回风井筒回风能力满足不了矿井后期通风需求。

1.2 通风系统存缺陷

2 号进风斜井、2 号回风斜井通过上组煤416、417 巷及西石门等巷道与南Ⅰ盘区上组煤沟通，主要服务于南Ⅰ盘区上组煤；2 号进风斜井通过301第一暗斜井与5（22）号煤301 盘区轨道巷相通。南Ⅰ盘区上组煤回采完毕后，接续的404 盘区利用5（22）号煤生产系统进行生产。因此，现有2 号回风斜井不能服务于矿井后期生产。矿井可采储量主要分布在矿井北部，与现有1 号回风立井井筒距离较远，困难时期矿井通风阻力较大[3-4]，既不能实现经济通风，且造成井下漏风量增加，加大采空区瓦斯涌出量，同时矿井北部距现有安全出口距离较远。

图1 优化前矿井通风系统

2 新风井方案选择

通过对矿井目前通风能力和通风系统存在问题分析，提出三种优化方案：

（1）方案一：关闭2 号回风斜井，在井田北部新增回风立井。该方案可有效解决矿井通风能力不足的问题，通风线路短，通风负压小，能解决矿井北部通风及安全出口等问题；但是其供电、运输及管理不便。

（2）方案二：关闭2 号进、回风斜井，改造1号回风立井为进风立井，在井田中部1 号回风立井场地附近新增回风立井。该方案距现有工业场地距离近，交通运输方便，通电线路短；但是解决不了北部通风困难、北部安全出口较远等主要通风问题。

（3）方案三：保留2 号进风、回风斜井进行改造，其余井筒功能不变。该方案无需征地、新建井筒，可节省投资；但是改造工程量大，影响现有生产，且改造后通风线路长，通风效果差。

结合矿井目前通风系统存在问题，综合分析选择方案一，即在矿井北部新建回风立井，并优化矿井通风线路，从而解决矿井通风问题。

3 井下通风系统优化

404 盘区利用5（22）号煤大巷进行布置，主要进风利用5（22）号煤层+1100 m 水平进风大巷和402 盘区进风大巷。新增回风立井后，404 盘区回风经盘区总回风巷至新增回风立井，有独立的回风系统。由于5（22）号煤层集中进风大巷和北翼402 盘区进风大巷需满足404 盘区和5（22）号煤北翼盘区同时生产的进风量，需对5（22）号煤主要进、回风大巷校核。

（1）进风大巷

5（22）号煤层402 盘区靠近北部工作面与404 盘区工作面同时进行回采时，矿井总风量为92+125=217 m3/s。5（22）号煤集中皮带巷、轨道巷、进风巷最大进风量见表1，402 盘区皮带巷、轨道巷最大进风量见表2。

图2 优化方案矿井通风系统

表1 5（22）号煤集中皮带巷、轨道巷、进风巷最大进风量统计表

表2 402 盘区皮带巷、轨道巷最大进风量统计表

通过以上分析，矿井现有5（22）号煤集中进风巷满足进风要求；402 采区进风巷道不能满足5（22）号煤层402 盘区与404 盘区工作面同时回采时进风需求。故在402 盘区巷道西部平行于402 盘区皮带巷处新增一段5（22）号煤层402 盘区进风巷，该巷道由集中进风巷通至5 号回采工作面即可，净断面积15.36 m2，担负402 盘区进风任务。优化后的通风能力见表3。

表3 402 盘区皮带巷、轨道巷最大进风量统计表

（2）回风巷道

5（22）号煤层402 盘区靠近北部工作面与404 盘区工作面同时进行回采时，矿井总风量为92+125=217 m3/s。404 盘区采用盘区回风巷和总回风巷独立回风至新增回风立井，5（22）号煤风量由402 盘区回风巷回风至新增回风立井和1 号回风立井。402 盘区回风巷和404 盘区回风巷、404 盘区总回风巷最大回风量见表4。

由表4 可知，404 盘区总回风巷满足回风要求，但404 盘区回风巷不能满足92 m3/s 的回风需求。因此，将404 盘区回风巷由净断面4.5 m×3.2 m 变为4.8 m×3.5 m，净断面积为16.8 m2。同时，5 号煤层回采工作面在新增回风立井北部开采时，402盘区回风巷也不能满足125 m3/s 的回风需求，故在402 盘区新增一段回风巷，由井筒北部5 号煤层回采工作面至新增回风立井，作为专用工作面回风措施巷，解决工作面回风，净断面积为13.44 m2。优化后，402 盘区回风巷和404 盘区回风巷最大回风量见表5。

表4 404 盘区（总）回风巷、402 盘区回风巷最大回风量统计表

（3）优化采区接续

如果矿井接续进行调整， 404 盘区工作面生产时，5（22）号煤层不在北部402 盘区生产，仅在南翼301 盘区生产时，402 采区进风巷道可不改造，改造巷道为404 盘区回风巷；5 号煤层回采工作面在新增回风立井北部开采时，改造402 盘区回风巷，改造参数同上。

4 应用效果分析

小峪矿新增回风立井后，进行了多次通风阻力测试，矿井通风阻力得到明显减小，特别是矿井在困难时期的通风阻力得到明显改善，矿井风机运行状态良好，降低了电费消耗。优化后的通风线路缩短，通风系统合理，能够满足矿井各头面的用风需要，矿井的安全得到有效保障。

5 结语

结合小峪矿生产现状和煤层接续情况，分析认为小峪矿目前通风系统存在通风路线长、通风阻力大和通风能力不足的问题，经比较需在井田北部新增回风立井，同时对井下通风系统进行优化改造，实施后可满足矿井通风需要，保证矿井安全开采。