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优化矿井通风系统提高矿井通风能力 5 4 9 优化矿井通风系统提高矿井通风能力 赵彬 晋城煤业集团公司寺河矿通风区 摘要由于实际揭露煤层的瓦斯含量远大于设计依据，矿井原设计的东、西风井分 区永久通风系统迟迟不能形成，通过对通风系统进行全面优化改造，最终形成东、 中、西3 风井永久分区通风系统，满足了矿井投产的要求。 关键词通风系统；优化；通风能力 1 寺河矿通风系统优化、改造的必要性、紧迫性 寺河矿是晋城煤业集团新建的现代化矿井，属高瓦斯矿。1 9 9 6 年开始施工，2 0 0 2 年投 产，年设计生产能力4 0 0 万t 。 寺河矿井原设计投产时有4 个进风井主斜井、西斜井、副斜井、东进风立井；2 个回风 井东回风立井、西回风立井，采用分区抽出式通风方式。 东回风井安装2 台G A F 3 3 ．5 1 5 1 型通风机，风量Q 3 0 6m 3 ／s ，担负矿井东区通风任 务； 西回风井安装2 台G A F 2 6 ．6 1 3 1 型通风机，风量Q 1 9 8m 3 ／s ，担负西区基建期间的 通风任务。 设计井下2 条各近6 0 0 0m 的主干运输大巷 东胶带运输大巷、东辅助运输大巷 由主、 副斜井进风，流经两巷后，以新风形式纳入东区采掘进风流中，经采掘工作面回到东回风立 井，配风量为东胶带大巷6 0 0m 3 ／m i n ，东轨道大巷1 2 0 0m 3 ／m i n 。 2 0 0 0 年初，东轨、东胶2 条运输大巷形成，两巷实际瓦斯涌出量高达1 2 5m 3 ／m i n ，仅考 虑将风流中瓦斯稀释到1 ％，就需配风1 2 5 0 0m 3 ／m i n ，从东、西风井能力分析，任何1 台主通 风机都不能承受，设计的东、西风井分区永久通风系统根本无法形成。 寺河矿综合分析当时的情况安装工程多，巷道工程少，实施了以东、西风井负压平衡点 东轨／东胶1 1 4 横川 为分区分界点，形成东轨两头进风，东胶两头回风的临时全负压分区 通风系统。并采取两巷底板进行水泥硬化，布置1 3 个抽放钻场抽放瓦斯，降低瓦斯涌出措 施。有效地降低了瓦斯涌出量 2 0 0 1 年2 月两巷瓦斯涌出量降为6 0m 3 ／r a i n ，2 0 0 2 年6 月降 到4 0I T l 3 ／m i n ，满足了东胶近6 0 0 0m 主皮带及其他安装工程对通风的要求。但瓦斯衰减的 速度与矿井要尽快形成永久通风系统成为难解的矛盾，东、西风井大部分风量被牵制在2 条 大巷中。 2 0 0 1 年，矿井进入基建向生产过渡的关键年，要求在矿井东区东二盘区布置1 个大采 5 5 0煤炭生产与安全技术的创新与发展 高回采工作面，并于2 0 0 2 年7 月实现矿井全面投产。根据瓦斯情况，矿井风量无法满足矿井 采区巷道掘进、采煤工作面投产的要求，矿井东区投产时通风风量计算如下。 1 ．1 寺河矿井东区用风量计算 设计大采高首采工作面回采期间东区用风量 1 首采工作面6 0m 3 ／s 3 6 0 0m 3 ／m i n 。 ’ 2 连采机工作面5 0m 3 ／s 3 0 0 0m 3 ／m i n 。 3 独立回风硐室1 2I T l 3 ／S 7 2 0m 3 ／m i n 。 4 巷道煤壁瓦斯涌出需要的风量 根据寺河矿井已掘进的巷道瓦斯涌出规律，巷道百米平均瓦斯涌出量为0 ．5m 3 ／m i n 。 按煤巷长度2 0 0 0 0m 计算，瓦斯涌出量为1 0 0I n 3 ／m i n ，按瓦斯浓度不超过l ％计算，需风量 为1 6 7m 3 ／s 约1 0 0 0 0r n 3 ／m i n 。 5 稀释东胶、东轨大巷瓦斯需要的风量 东胶带大巷瓦斯涌出量4 1 ．6 4m 3 ／m i n 2 0 0 1 年2 月测定 ，预计东胶带大巷投产时煤流 中的瓦斯涌出量约为1 2m 3 ／m i n ，东胶带大巷所需风量1 2 0m 3 ／s 7 2 0 0m 3 ／m i n 。 东轨道大巷瓦斯涌出量1 9 ．5 6m 3 ／m i n 2 0 0 1 年2 月测定 ，东轨道大巷所需风量4 4m 3 ／ s 2 6 4 0m 3 ／m i n 。 两大巷合计1 6 4r n 3 ／s 9 8 4 0m 3 ／m i n 。 则东区总用风量 Q 总 6 0 5 0 2 1 2 1 6 7 1 6 4 5 0 3m 3 ／s 即3 0 1 8 0m 3 ／m i n 不考虑2 条大巷用风时的东区用风量3 3 9m 3 ／s 2 0 3 4 0r n 3 ／m i n 。． 1 ．2 东回风立井通风能力分析 通风机设计能力3 0 6r n 3 ／s ，最大能力3 3 7m 3 ／s 。东回风立井通风机勉强能满足除东轨、 东胶大巷以外的东区生产期间的通风，不能担负整个东区的回风。也就是说矿井东区必须增 加回风能力才能满足东区生产要求。 1 ．3 矿井西区通风能力分析 矿井西区在东区投产后若干年内仍处于基建阶段，但2 0 0 1 年2 月份，由于西回风立井 额外担负了东胶／东轨近6 0 0 0m 流程的通风任务，回风流中瓦斯处于超限I 临界值，通风机 负压达到3 0 0 0P a ，接近喘振区，西区西轨、西胶大巷开拓难以为继，处于停工状态。 因此，要满足矿井投产的要求，必须对通风系统进行优化、改造，增加矿井通风能力。 2 优化通风系统，提高通风能力的方案 根据生产衔接计划，通风系统的优化、改造分为两步进行 第一步优化以东轨／东胶1 r 横川为东、西风井分界点的半永久通风系统，达到永久通 风系统形成前保证矿井东区首采工作面平巷掘进，西区西总回风巷瓦斯不超限并布置若干 掘进头的目的。这需要科学分析东、西风井通风能力，对矿井通风阻力分布进行测定后做出 具体方案。 第二步实现通风系统永久化，提高矿井通风能力，保证东区首采面投产，同时必须解放 西回风井的通风能力，为西区上进尺创造条件。可选择的方案如下 方案一利用南翼措施井井筒尾部回风方案 优化矿井通风系统提高矿井通风能力 5 5 1 南翼措施井位于东二盘区首采工作面后部，有3 个井筒可供选择，距东轨大巷的垂直距 离2 5 0 0m 左右。 利用王街矿井筒可以实现东二盘区采面后部通风，符合西方矿井通风方式，南翼措施井 与东回风立井共同担负全部东区的回风。东胶带大巷风流西进东出，风量1 2 0m 3 ／s ，风速 1 0 ．5m ／s 。而煤流方向与风流方向相反，带速4m ／s ，相对速度1 4 ．5m ／s 。 方案二利用岳城矿井筒和东回风立井共同担负全部东区的回风。 岳城矿是泌水县的煤矿，位于寺河矿东一盘区内，通过矿井收购后有2 个井筒可供选 择，井筒距东大巷的垂直距离1 5 0 0m 左右。 方案三在东大巷中部3 3 0 钻孔附近新打回风立井方案 该风井前期担负2 条大巷的回风，后期在大巷瓦斯降低后可以作为东一盘区的部分回 风，也可作为大巷两侧6 0m 宽条带连续采煤机回采时的回风。 对几个方案通盘比较分析，方案一、方案二优点是不用新打井筒，避免了购地、修路、架 线的麻烦，但王街矿和岳城矿附近井下巷道多，漏风量较大，通风管理复杂，且向两矿掘进 中，沿途受小煤窑破坏可能性极大，方案难以成立，只有方案三比较优越，而且能彻底解决东 大巷的通风问题。 其优点是 1 东胶带大巷风速为4 ．8 ～5 ．7m ／s ，满足煤矿安全规程规定。 2 解放了西回风立井，有利于西区的开拓和瓦斯抽放。 3 避免了与小煤窑沟通，风量损失较小。 4 新打风井可做东三盘区采面尾部风井。 5 将来东大巷瓦斯涌出量降低后，风井可以担负大巷两侧6 0m 宽条带连续采煤机回 采时的回风。 3 井下通风系统的优化、改造过程 3 ．1 第一步调整 2 0 0 1 年4 月1 日，矿井东区顺利实现了首采工作面掘进出煤，但此时的通风系统已危 机四伏，尤其是东胶机头抬高段、西轨东、西总回风巷瓦斯浓度超过0 ．8 ％，5 ～6 月对矿井通 风系统进行了第一步优化调整。 1 对东胶、东轨2 7 个横川全部封闭或建平衡风门，尽可能地减少漏风。 2 对矿井通风阻力进行测定，绘制压能图。 3 将东、西风井分区点由东轨／东胶1 14 横川移到东轨／东胶9 4 横川。 通过这次调整，达到以下效果西区，西回风井通风流程减少了1 0 0 0m ，风量增加1 5 0 0 m 3 ／m i n ，满足了2 个掘进头的开工要求；东区通过通风机风叶调角，局部通风系统调整等 措施，将东回风立井通风机能力发挥到极大，保证了首采工作面掘进期间对风量的要求。 3 ．2 第二步调整 采取第三方案，新增1 个回风立井，确定的矿井永久通风系统为 东区由东进风立井进风，东回风立井回风，担负东区首采工作面回采及准备工作面掘 进供风。 中区东由东进风立井进风，西由主、副斜井进风，胡家掌风井回风，担负东胶、东轨2 条 5 5 2 煤炭生产与安全技术的创新与发展 6 0 0 0m 大巷的供风。 西区由西主斜井进风，西回风立进回风，担负西区开拓及模块投放供风；并由主副斜井 进部分风量，经西轨西段纳入西总回风巷，解决西轨西段通风。 寺河矿对矿井3 风井通风系统采取了多项优化。 1 在胡家掌井底南北两翼分别建永久钢结构调节风窗，取代设计中在东轨大巷中建 两组通车大风门的方案。 2 将西区火药库回风通道5m 2 小断面刷成1 2m 2 的大断面，并建调节风窗，取代在西 轨大巷中的1 组通车大风门。在火药库与西主水仓间增设1 组平衡风门，使原拟定的西轨东 回风纳人西轨西进风流中改为经火药库回风通道直接进入西总回风，并解决了西主水仓通 风问题，使西区分区通风系统更加独立、安全。 3 东二盘区增加1 条进风巷 东铺助进风巷 ，减轻东轨大巷 7 度坡段 的风速压力。 这些优化避免了在寺河矿的咽喉要道中设风门，是至关重要的。 胡家掌风井2 0 0 1 年底开工，2 0 0 2 年5 月胡家掌通风机安装并通过试转，2 0 0 2 年6 月4 日，寺河矿实施了3 风井带全矿通风系统的调整，矿井永久通风系统形成，2 0 0 2 年7 月1 日，寺河矿实现了首采工作面试生产的预定目标。 4 结论 寺河矿井是一座特高瓦斯矿井，矿井的成败在于瓦斯治理，而治理瓦斯的关键在通风。 在原拟定的永久通风系统无法形成的条件下，寺河矿通过优化、改造通风系统，确保了矿井 首采工作面巷道的掘进和回采，解决了矿井由基建向生产过渡的关键期间“卡脖子”的通风 能力问题，确保了矿井的顺利投产；尤其是3 风井永久通风系统的形成，使东区通风能力与 生产规模相适应，使寺河矿的安全生产更加稳固可靠，也为今后高瓦斯矿井通风系统优化改 造提供了可供参考的经验。有着极其重要的意义。 但应吸取的经验是，矿井的设计必须与矿井的实际情况符合。