某礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造研究

曹曉澤

（山西汾西正善煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 孝義 032300）

0 引言

當(dāng)前，隨著我國煤礦事業(yè)的飛速向前發(fā)展，煤礦開采工作等安全性問題受到了人們廣泛關(guān)注和重視，在煤礦井下工作過程中，需要充分做好內(nèi)部的通風(fēng)工作，如果煤礦井下通風(fēng)工作沒有落實很容易造成內(nèi)部空氣當(dāng)中的瓦斯?jié)舛绕?、粉塵含量加大，容易產(chǎn)生爆炸以及對井下工作人員的身體健康和生命安全造成嚴(yán)重的威脅，因此在煤礦開采工作中都需要配備相應(yīng)的通風(fēng)系統(tǒng)。但是由于我國很多小型煤礦當(dāng)中，對于井下通風(fēng)系統(tǒng)的使用先進程度有所不足，通風(fēng)系統(tǒng)的工作性能不符合要求，造成煤礦開采過程中的空氣環(huán)境質(zhì)量不符合要求，需要進行必要的優(yōu)化和改造處理。

1 煤礦通風(fēng)系統(tǒng)存在的相關(guān)問題

結(jié)合我國某地區(qū)一處礦山開展工作案例展開分析，本次研究礦山開展工作使用的是平行中央多級斜井法來進行開挖工作，所使用的開采方法屬于水平傾斜超厚層頂煤開采技術(shù)，煤礦總共包含5 個豎井，2 個回風(fēng)豎井以及3 個進氣豎井，本次煤礦開采工作當(dāng)中通風(fēng)系統(tǒng)的運行工作質(zhì)量不符合要求，煤礦開采工作環(huán)境存在安全隱患，因此需要對通風(fēng)系統(tǒng)存在的相關(guān)問題進行分析，同時進行必要的改造處理。

1.1 煤礦巷道通風(fēng)問題

某礦建于20 世紀(jì)初，在剛建成時道路表面存在很多彎角以及小斷面結(jié)構(gòu)，其中某些斷面面積只有2.5 m2，當(dāng)風(fēng)量大小為2 600 m3/min 的情況下，風(fēng)力可以達到16 m/s。主軸和副軸以及主進氣道之間，直接通過導(dǎo)軌來進行銜接，同時密封壁和氣門作為隔板，可以有效提高進氣道的阻力大小。煤矸石的主軸和主干道之間通過軌道直接進行連接，但是由于其中的彎道數(shù)量較多，最小的通風(fēng)段面積僅為3～4 m2，因此在很大程度上加大通風(fēng)阻力大小，同時該礦區(qū)在進行主進氣道開挖工作當(dāng)中，通風(fēng)井的最大級別面積為3.25 m2，和井道相交的截面面積相對較小，因此局部的通風(fēng)阻力較大[1]。

1.2 通風(fēng)設(shè)施和設(shè)備存在的問題

1）該煤礦所使用的通風(fēng)設(shè)施為兩種型號不同的風(fēng)扇設(shè)備，同時還包含一組備用的過時風(fēng)扇設(shè)備，風(fēng)扇在工作過程中經(jīng)常會出現(xiàn)明顯的喘振問題，同時通風(fēng)效率相對較低。

2）煤礦井下的通風(fēng)條件相對較差?，F(xiàn)階段，煤礦井下的兩個通風(fēng)口防爆門位置密封性相對較差，并且存在比較嚴(yán)重的漏氣情況，風(fēng)洞門位置使用單個起飛門閘門，和軌道之間的間隙相對較大，因此造成了比較嚴(yán)重的空氣泄漏情況，同時吸風(fēng)隧道采用的是混合石料結(jié)構(gòu)，造成隧道表壁當(dāng)中的空氣產(chǎn)生嚴(yán)重的泄漏情況，同時地下氣閘主要是木質(zhì)材料所構(gòu)成，還帶有大量的氣閘，礦井的漏氣率相對較高[2-3]。

2 煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造工作策略分析

2.1 對通風(fēng)系統(tǒng)的主巷道進行擴大

在本次礦區(qū)當(dāng)中處于西面位置，原有的礦區(qū)上下兩個下游車道并行運作煤礦巷道的主要回風(fēng)口，同時通過設(shè)置出一條主要的回風(fēng)車道，可以保證與兩條下通路之間直接進行銜接。在礦區(qū)到東部位置已經(jīng)建造完成一條特殊的回氣道，進一步加快空氣的流通速度，通過這種改造方法可以有效解決返回氣道當(dāng)中第一部分回風(fēng)量，和第二部分主要進氣的通風(fēng)系統(tǒng)阻礙問題，同時通過這種改造方法，可以有效解決內(nèi)部通風(fēng)阻力過大等情況。礦區(qū)內(nèi)部經(jīng)過專業(yè)的人員詳細(xì)分析和設(shè)計工作之后，重新設(shè)置出回風(fēng)支架結(jié)構(gòu)，因為煤礦礦洞內(nèi)部的煤層屬于一種相對比較陡峭的結(jié)構(gòu)構(gòu)成部分，為了有效降低構(gòu)造的復(fù)雜程度，在礦區(qū)回風(fēng)巷道的橫向位置設(shè)計出一種專用特殊的回風(fēng)孔，同時采礦前沿位置設(shè)置出返回空氣孔洞，對通風(fēng)巷道內(nèi)部比較狹窄的部分進行進一步擴張，要保證實際通風(fēng)部分的重建面積大小需要達到6 m2以上。不但如此，通過進一步提高深層水平通風(fēng)優(yōu)化設(shè)計工作水平，保證煤礦巷道內(nèi)部獨立通風(fēng)系統(tǒng)的工作效果，通過重新開挖一條長度為1 250 m 的巷道線路，只修建出一條150 m 的專用通道，設(shè)立起6 個特殊的垂直孔，總長度達到285 m。

2.2 對礦井通風(fēng)系統(tǒng)實施改進處理

1）通過使用K45-4-N.14 型軸流式扇風(fēng)機替換防雷備用風(fēng)扇，這種風(fēng)扇的容量和型號與原始替換的風(fēng)扇型號保持相同。

2）通過進一步改進風(fēng)力發(fā)電機組的輔助工作裝置，原有的風(fēng)動閘閥完全卸下，并且通過使用專用的風(fēng)扇疊法來進行替代，吸風(fēng)道經(jīng)過了充分加固處理，同時在表面混凝土澆筑過程中，可以有效避免產(chǎn)生嚴(yán)重的漏氣情況，門框位置和防爆門通過使用膠水和氈墊進行密封處理。通過這種操作方法可以有效防止產(chǎn)生嚴(yán)重的漏氣問題。

3）需要對煤礦井下的通風(fēng)系統(tǒng)，以及相關(guān)通風(fēng)設(shè)施進行優(yōu)化和完善，通過使用具備液壓鎖定功能的無壓減震器設(shè)備，有效替代傳統(tǒng)主道路減震器設(shè)備，并且在礦區(qū)的控制風(fēng)門上方設(shè)置出自動關(guān)閉控制系統(tǒng)，通過這種改造工作方法，可以有效提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)的使用合理性和穩(wěn)定性。

2.3 礦井通風(fēng)需要的風(fēng)量計算

礦山在開采上部礦體工作過程中，各中段均為明中段，在開采下部礦體中各中段風(fēng)流，通過斜井直接進入內(nèi)部采廠，開掘通風(fēng)天井作為出風(fēng)口主，回風(fēng)道斷面為三星拱形，根據(jù)萬噸通風(fēng)量計算和風(fēng)速計算本次礦井開拓系統(tǒng)所需要的風(fēng)量Q[式（1）]：

式中：Q 為礦井所需總風(fēng)量，m3/s；A 為礦井年產(chǎn)量，24 萬t/a；q 為耗風(fēng)量，m3/（s·萬t）（按照礦山規(guī)模取2.5 m3/s），將以上數(shù)據(jù)代入式（1）得Q＝Aq=24×2.5＝60 m3/s。

通過礦業(yè)工程軟件矯正（校核參數(shù)取風(fēng)阻系數(shù)0.015、空氣密度取0.7 kg/m3、大氣壓取65 kPa，進出口高差取平均值120 m），該通風(fēng)量和各工作面最高風(fēng)速可滿足礦山開采工程的通風(fēng)要求。

2.4 通風(fēng)設(shè)施及局部通風(fēng)優(yōu)化改造

2.4.1 1#主扇風(fēng)機選型

安裝的軸流風(fēng)機規(guī)格為K45-4-N.14 型軸流式扇風(fēng)機2 臺，一臺備用一臺開啟。該型風(fēng)機的技術(shù)參數(shù)如下：風(fēng)機風(fēng)量為35.7～67.2 m3/s；風(fēng)機全壓為1 094～2 099 Pa；1 號主扇風(fēng)機安裝礦體西翼回風(fēng)巷硐口附近。

2.4.2 2#主扇風(fēng)機選型

2#主扇風(fēng)機仍然選用K45-4-N.14 型軸流式扇風(fēng)機2 臺，一備一用，2#主扇風(fēng)機安裝于礦體東翼回風(fēng)巷硐口附近。

2.4.3 局部通風(fēng)

考慮到獨頭巷道的掘進和改善礦井局部通風(fēng)狀況的需要，在每個掘進工作面、回采工作面可配置局扇進行輔助通風(fēng)，礦山設(shè)計配備6 臺局扇，用作局部通風(fēng)的需要。根據(jù)需要，選擇局扇的型號為：YBT60-1NO.5，該型號通風(fēng)機的主要技術(shù)參數(shù)如下：功率為5.5 kW；風(fēng)量為145～225 m3/min；全壓為1 200～2 500 Pa。

2.5 采用多風(fēng)機多級基站技術(shù)

在礦井通風(fēng)技術(shù)當(dāng)中，風(fēng)機多級基站技術(shù)的應(yīng)用效果非常明顯，不但可以有效提高礦井下的整體開采工作效率，同時還可以避免大量的電能資源消耗?，F(xiàn)階段，我國各大煤礦開采工作單位針對煤礦井下通風(fēng)技術(shù)的研究程度不斷上升，很多礦井以下的作業(yè)對多風(fēng)機多級基站技術(shù)的應(yīng)用程度越來越高，并且實現(xiàn)了對傳統(tǒng)煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)存在的缺陷進行了有效彌補。通過多風(fēng)機、多級站點的設(shè)計，通過至少二級以上的風(fēng)機站，將外部環(huán)境的新鮮空氣直接輸送到煤礦井下，將內(nèi)部已經(jīng)受到污染的空氣排放到地面環(huán)境當(dāng)中。通過多風(fēng)機設(shè)備的使用，可以對通風(fēng)量大小進行有效控制，同時不需要進行多余的風(fēng)窗調(diào)節(jié)，對整個通風(fēng)系統(tǒng)運作的安全性和穩(wěn)定性形成了重要的保障，可以實現(xiàn)煤礦井下的實時性通風(fēng)，保證礦井以下的工作安全[4]。

3 結(jié)語

為了進一步提高通風(fēng)系統(tǒng)的工作效果，需要對以往的通風(fēng)系統(tǒng)實施優(yōu)化和改造，對現(xiàn)階段通風(fēng)系統(tǒng)存在的相關(guān)問題進行總結(jié)，保證改造完成之后我開展工作的安全性，推動我國煤炭開采事業(yè)不斷朝著更高目標(biāo)和方向發(fā)展。