华阳二矿通风系统的改造及通风机的选型

李国伟

（山西华阳集团 新能股份有限公司，山西 阳泉 045000）

1 概况

我国煤炭多埋藏于地表以下，需要掘井开采，因此矿井通风系统是矿井安全生产的重要设施，良好的通风能够为井下提供新鲜空气，降低井下瓦斯浓度，同时也对设备散热等有着重要的作用。瓦斯作为威胁综采工作面安全生产的重大有害气体，一旦发生爆炸或大量瓦斯涌出，将严重威胁井下作业人员的生命安全，给煤矿企业带来巨大损失。综采工作面的特性决定了其在开采作业时，会有大量煤在短时间内涌出，煤炭间隙及围岩裂隙内的瓦斯也会立即逸出，含量迅速增加。必须依靠良好的通风系统进行解决。

随着煤炭的开采进度，掘进深度不断增加，华阳二矿71509 工作面工况与开采初期相比存在较大变化，原有的通风系统出现一些问题。因此，决定结合71509 工作面采掘情况对原有通风方案进行实时改进和优化。

2 工作面通风现状

华阳二矿71509 工作面属于华阳二矿3 号煤15 区，煤层均厚2.55 m，呈复杂结构煤层。工作面埋深342 ～486 m，倾斜长度178.3 m，走向长1122 m，可采储量618157 t。

2.1 存在的问题

71509 工作面使用“两进一回”中央式抽出通风方式。进风井分主斜井及副斜井，其长度分别为800 m 和730 m。经实际勘测，主、副斜井通风量分别为3056 m3/min、3479 m3/min。回风井含2 个井筒，通风量为6539 m3/min。随着煤炭的开采进度，掘进深度不断增加，71509 工作面工况与开采初期相比存在较大变化，实际生产发现，该通风系统有以下缺陷。

（1） 巷道中存在严重的漏风现象，经实际测量，漏风量高达15.34 m3/s。

（2） 现行通风方案中构筑物布局不当，并且维护不到位，造成通风系统内部严重漏风，甚至出现风流短路情况，导致各通道内的风量分布不均衡。

（3） 现有通风系统中配置的通风设备，存在通风机和通风网络不匹配的现象，通风机效率不高。经实际测算，现有通风机的工作效率仅有16.8%，远低于通风设备60%的效率标准。

（4） 71509 工作面的风速普遍不高，究其根源是天井和一些溜矿井封闭不严，导致新风通过短路路径窜入回风道造成的。

（5） 现有通风系统配置的通风设备能给工作面提供的风量为135 m3/s，不能满足实际通风需求。

2.2 通风系统改造原则

华阳二矿年产能最高为700 万t，依照年度工作计划按照330 d 计算，实行三班制，每天按照24 h 计算。为了确保通风系统的可靠性和通风效率，进行优化改造时遵循以下原则：①改造要依据该矿实际采煤方式、产能、地质等条件进行；②改造的目的是减低井巷漏风现象，提高风量合理利用率；③在当前通风井巷的条件上进行改造，在满足通风要求的条件下，尽可能的降低改造成本；④选配性能优良的通风机，使供风量达到生产需求，通风机的工作效率得到提高。

3 通风系统的优化

根据华阳二矿71509 工作面的采煤方式、产能、地质概况等条件，进行通风系统改造，并尽可能的降低改造成本。经过分析研究，决定增设回风井、增设辅助回风井和回风斜井、增设煤层辅助回风巷和反井钻孔回风。

3.1 新增回风井

在71509 工作面的北边增设回风井，将增设的回风井和与原有的回风巷相连，如图1 所示。

图1 新增回风井Fig.1 Newreturn wells

根据计算研究，北边增设的回风井直径5 m，回风井的垂直高度380 m。在71509 工作面增设的回风井，从根本上解决了通风网络和用风量不兼容的问题。确保现有通风设备可以达到71509 工作面用风要求。

3.2 增设辅助回风井及回风斜井

在71509 工作面增设辅助回风井和回风斜井，位置布局如图2 所示。

图2 增设辅助回风井和回风斜井的布局Fig.2 Layout of additional auxiliary return wells and inclined return wells

通过现场测量，增设的辅助辅助回风井总长度为1000 m，回风斜井总长度1200 m。增设的辅助回风井和回风斜井可以有效保障供风量，能够满足71509 工作面的用风需求。

4 通风机的选型

对通风系统优化改进后，主斜井、副斜井的作为进风方式，辅助回风井、回风井作为出风方式，该方式为中央并列式抽出通风方式。对现场进行数据实测，71509 工作面正常生产时所需风量为135 m3/s，在通风良好阶段负压值为3596.3 Pa，困难阶段负压值为4163.2 Pa。

根据所需风量的1.05 倍进行设计，选择通风机的进风量最小值是135 m3/s×1.05=141.74 m3/s。根据负压350 Pa 进行设计，选择的通风机在良好阶段其可供风压最小值3946.2 Pa，困难阶段其可供风压最小值4513.1 Pa。根据以上依据，经过慎重考虑，选用FBCDZ-8-No30C-2×630 型矿用防爆抽出式对旋轴流通风机，选用YBFh630M1-8 型隔爆电机。通风机主要参数见表1。

表1 FBCDZ-8-No30C-2×630 通风机主要参数Table 1 Main Parameters of FBCDZ-8-No30C-2×630 Fan

通过计算，最大设计风量和负压工况点叶轮安装角度比设备允许范围小5°，工况点风压小于风机性能曲线最大风压的90%。该数值完全满足《煤炭安全规程》中所规定的通风机效率不得低于60%的要求。

5 结语

通风系统是综采工作面的“呼吸系统”，通风系统的可靠性直接影响着煤炭生产的安全性、高效性。正常生产中，伴随工作面的推进，煤层的水文地质、断面形状随之变化，因此，应不断优化通风方案，防止局部工作面出现通风问题。结合华阳二矿71509 的实际生产情况，采用增设辅助回风井、反井钻孔等方法对通风系统进行优化，并配置FBCDZ-8-No30C-2×630 的通风机。优化改造后的通风系统满足了工作面的通风需求，为矿井的安全生产奠定了基础。