山浪煤矿通风系统优化研究.pdf

工 程 技 术 INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究127 山浪煤矿通风系统优化研究 张永刚 （霍州煤电集团晋北煤业有限公司， 山西 忻州 035100） 摘要本文针对某地下煤矿工作面通风系统复杂、存在漏风等问题 . 为防止采空区有害气体进入工作面， 经过漏风通道及漏风量测试后，确定总漏风量为 13.2m3/min。为判断风流流动方向，对工作面区域进行压能测 定，得出工作面均压后压能升高范围为 800 ～ 1000pa，从而决定采用均压通风调节井下通风情况，既满足了煤 矿安全生产需要，进一步提高了井下抗灾减灾能力，又提高了经济效益。 关键词地下矿山；通风系统；局部优化 通风技术对于井下生产过程影响具有重要作用，不仅负责为 井下生产工作人员提供新鲜空气，还具有调节井下工作环境温 度、排除有毒有害气体等作用 [1]。目前我国井下通风技术已经相 对成熟 [2-3]，但是面对具体复杂情况时，还需根据具体生产情况 进一步优化，在优化施工中控制好井下通风的各个环节 [4]，以达 到最优通风效果 [5,6]。一些学者研究指出通过煤矿通风制约因素 来确保井下安全生产 [7,8]。 一、井下通风现状 井下通风技术主要包括向矿井各个工作区域提供新鲜空气 及排除有毒有害气体和废气的技术。随着矿井开采力度不断加 大，地下矿井深度逐渐加深，井下通风系统越发复杂，通风系统 也逐渐延伸，通风条件越发复杂。通风系统需要满足安全性和稳 定性两个主要要求。首先，要控制好通风风量，确保通风风流平 稳进行，保证井下正常作业；其次，要检测有毒有害气体浓度， 不得超出国家标准，确保井下工作人员的安全，并且注意通风系 统的日常维护，保证设备能够安全有效地持续运行。 由于某煤矿工作面巷道掘进期间与小窑巷道贯通，虽然及时 对小窑巷道进行密闭，但是若井底泵房火区与工作面之间存在漏 风通道，容易造成火区有毒有害气体窜入工作面，曾发生工作面 受井底泵房上方煤层局部自燃事故影响，出现一氧化碳超限情 况，在经过封堵、注浆等防灭火技术治理后，火区情况得到遏 制，工作面也无一氧化碳气体。但仍需对工作面和井底泵房火区 间的通风关系进行确定，采用漏风通道检测的方式对火区与工作 面之间漏风情况进行测量，对工作面安全回采火区危险性进行论 证评估。 二、漏风通道测试 为查明工作面巷道是否存在漏风点以及确定漏风量，在主巷 释放 SF6 示踪气体，巷道内布置采样测点，从而利用气相色谱 仪检验沿巷浓度变化判定巷道漏风区域。气体释放点在巷道进风 20m 处，实测巷道风速 0.6m/s。通过释放装置将定量计算的 SF6 连续稳定释放 40min，释放速率 1L/min，沿释放点向工作面每 100m 设置一个测点。 （见图 1） 图 1 工作面巷道示踪气体释放点及检测点 经过分析示踪气体变化情况可得出为 （1）巷道 1 至 8 点 外部漏风较小，总计漏风 13.2m3/min； （2）巷道漏风较大的区 作者简介张永刚，男，汉族，山西壶关人，霍州煤电集团晋北煤业有限公司，研究方向采矿工程。 工 程 技 术 产业创新研究 2020.6（下）128 域为 2 至 4 点和 5 至 7 点，漏风量分别为 3.39 m3/min、8.2 m3/ min； （3）工作面巷道掘进期间在距离开切眼 60 米处曾揭露小 煤窑采空区巷道，已封闭处理，工作面下方有一采区集中皮带 巷和集中轨道巷穿过，因此巷道漏风通道较多，采空区漏风和 巷道之间漏风是造成工作面漏风的主要因素； （4）根据漏风观 测情况，如果火区向 5-1031 巷道漏风，漏风点最可能为 5 至 7 点之间的小煤窑巷道，因此，此处为采掘期间气体涌出的最主 要观测点和预防点。 随后进行了采空区与工作面导通测试，将定量的 SF6 气体 连续释放到小窑采空区，然后在进风巷检测点收集气样确认 SF6 未从进风巷泄露至 5-103 工作面，然后在测点 5 和测点 7 每隔 1 小时收集一次气样，一共收集 8 小时。对测量结果分析后得出 （1）进风巷检测点未能检测到 SF6 气体，说明 SF6 气体已经释 放到火区内，且通过回风通道进入总回风巷，且气体未通过采区 进风巷进入工作面，工作面未受到气体污染； （2）工作面 8 小时 测试结果 SF6 浓度始终为 0，说明火区未向工作面漏风，工作面 漏风可能来自于采空区其他地点。 为了弄清各个节点压力分布情况，判断风流流动方向，为工 作面安全生产火区风险评估提供依据，对通风路线进行了压能测 定。通过反应的各个节点压能值和压能关系可知工作面均压后 压能升高范围为 800 ～ 1000pa。 三、通风系统优化措施 工作面正常回采期间采用“U”型通风方式，根据通风情 况均压方案设定为调节风窗与局部通风机联合均压。 （见图 2） 具体布置为 （1）工作面进风联巷安装两道均压风门，同 时在集中皮带巷安装 2 台 230KW（1 用 1 备）局部通风机， 接 Φ800mm 风筒，局部通风机的出口通过与风机配套的铁风 筒连接至风门内侧，在风门外侧安置一个“U”型水柱计，监 测风门内外的压差； （2）在回风巷道末端构筑风窗，在风窗 外侧安置一个“U”型水柱计，监测风门内外的压差； （3） 在 5-1031 运输联巷构建风门。通过计算使用调节风窗，宽为 1.0m，高为 1.0m， 图 2 工作面局部通风机与调节风门联合均压设计图 为确保均压通风系统正常运行，在生产操作中要注意以下几 点 （1）均压风门、回风口调节风窗，必须符合通风设施建筑质 量标准。风门必须安装风门闭锁装置和风门开停传感器； （2）局 部通风机，必须实现“双风机、双电源”并自动切换，对旋风机 通过软质风筒与墙体上的铁质风筒连接后向工作面供风； （3）均 压风门外侧各安设一个 U 型压差计； （4）均压时要缓慢控制进 行，发现工作面上隅角有害气体浓度低于上限，停止调压； （5） 如果发现有害气体浓度超限，再调整均压调节风窗的大小，增加 工作面压差使有害气体浓度低于上限； （6）在工作面主、辅顺槽 两处均压设施安装地点安排专人 24 小时值守，每半小时向矿调 度室汇报均压设备、设施运行、完好情况； （7）在工作面主、辅 顺槽两处均压设施安装地点、调节风窗、工作面上、下隅角处安 设直通调度电话。 四、结语 地下煤矿通风系统可通过示踪气体测试、压能关系测量等 检测手段确定井下通风系统的漏风位置。采用调节风窗与局 部通风机联合均压，在工作面回风通道处设置调节风窗等手 段优化了通风系统，进一步提高了矿井的抗灾减灾能力。通 过制定生产安全注意事项保障了煤矿安全开采，避免发生有 害气体超限造成的人员伤亡事故，而且对丰富和完善有害气 体治理技术保障体系具有较大的促进作用，对煤炭企业的发 展具有重要的意义。 参考文献 [1] 张 小 东 . 复 杂 通 风 网 络 系 统 优 化 研 究 [J]. 山 西 冶 金 ,2019,420538-40. [2] 李丽 , 陈志平 , 刘新 , 等 . 复杂通风网络矿井反风技术分析 及火灾应急对策 [J]. 煤矿安全 ,2019,5010177-180. [3] 马亮 . 矿井通风技术及通风系统优化设计探讨 [J]. 产业创新研 究 ,201909154-155. [4] 徐新华 . 煤矿通风系统的安全性及优化设计 [J]. 矿业装 备 ,20190652-53. [5] 刘小龙 . 基于瓦斯的煤矿通风安全设计问题与防范措施 [J]. 居舍 ,20192691. [6] 赵建成 . 论强化煤矿通风安全管理的有效策略 [J]. 西部探矿 工程 ,2019,3111212-214. [7] 江成凯 , 边新永 , 李膑 . 研究煤矿通风安全的制约因素及防 范措施 [J]. 西部探矿工程 ,2020,3204196-198. [8] 耿 新 亮 . 浅 谈 煤 矿 通 风 安 全 管 理 的 创 新 途 径 [J]. 煤 ,2017,260589-90.