资源整合矿井通风系统的合理优化

李文明

(山西焦煤集团投资有限公司，山西 太原 030021)

煤炭资源是煤矿企业的生命线，为合理、科学开发和保护煤炭资源而进行的煤炭资源整合，保护了国家的煤炭资源，提高了煤矿资源的回收率。科学合理有序的生产，可大大降低事故的发生率，有效地保护人民生命财产安全，解决了过去诸多小煤矿无序开采造成的环境问题。资源整合矿井集中了大集团成熟的管理经验，可实现煤炭的安全、集约、高效开发，提升了安全系数。但多数资源整合矿井是在小窑基础上进行改建，井下的巷道布置简单，生产衔接不规范，地质资料缺乏，周边小窑乱采乱掘严重，井下周边小窑联通等因素导致井下通风系统复杂，安全生产受到风量不足、瓦斯等有害气体、火区、水患等严重威胁。

山西焦煤集团投资有限公司所属的介休正益公司矿井是2009年在小窑基础上改建的资源整合矿井，井下通风系统复杂导致稳定性、安全性、可靠性差，因此，须对介休正益公司井下的通风系统进行优化。

1 矿井概况

介休正益公司矿井设计、核定生产能力均为60万t/年。矿井位于介休市连福镇甘草村，井田位于介休市东南25 km，行政区划隶属于晋中介休市连福镇，向南10 km与沁源县交界。紧邻介休—沁源公路，交通方便。本井田东南部与山西介休倡源煤炭有限责任公司为邻，其它方向上均无矿井。井田位于太岳山北西麓的延伸部分，北邻晋中盆地，属中山区。井田内大面积基岩裸露，山顶黄土覆盖形成梁、垣、峁等特征的黄土地貌，沟谷较发育，地形比较复杂，总体趋势，东北高西南低。太原组和二迭系山西组为本矿井含煤地层，可采煤层4层，主采煤层为9#、11#两层焦煤。矿井保有储量为1799万 t，可采储量为863.62万 t，井田面积 2.2705 km2。井田开拓为混合开拓方式。

2 矿井通风系统

正益公司矿井有3个井筒，主、副斜井进风，立井回风。采用中央并列式通风方式、抽出式通风方法，回风立井配置两套同等能力的轴流式主要通风机，主要通风机型号为FBCDZ－6－NO.18A，电机功率为2×90 kW，优化前矿井风量 2100 m3/min，负压1400 Pa。介休正益公司由于是在小窑基础进行改建，井下初期设计简单，并且井田地质条件复杂，井下只布置了集中皮带、集中轨道两条巷道，集中皮带巷进风，集中轨道巷一段进风，一段回风，南翼采区目前只施工采区回风巷、采区皮带巷共两条巷道，进行边掘边探，其中皮带巷进风，回风巷回风，采煤工作面采用“一进一回”U型通风系统。

介休正益公司优化前的矿井通风系统示意图见图1。

图1 介休正益公司优化前的矿井通风系统示意图

3 矿井通风系统存在的问题

矿井通风系统是煤矿安全生产的基础保障，不仅要满足矿井的设计生产能力，更要满足瓦斯治理、防灭火等因素。在小窑基础上改建的正益公司的通风系统存在通风系统不完整、井下临时设施多漏风严重、通风线路乱、巷道断面变化过渡大、个别地段的巷道通风断面小的瓶颈现象等，导致井下有效风量不足，影响安全供风。根据相关标准及要求对介休正益公司井下通风系统进行全面分析，存在如下问题:

1)井下主要巷道的两侧的空巷、采空区未全部进行永久封闭、通风设施质量低、临时通风设施多，导致井下通风沿途中存在漏风现象，有效风量不足，存在有害气体威胁、采空区自燃发火等危险。

2)井下巷道布置不全，无集中回风巷和采区轨道巷，矿井通风系统不完善。

3)矿井主要回风巷道长620 m，由于初期施工的巷道断面小，以及顶板及围岩的压力巷道断面变形为5.2 m2，在通风线路中形成瓶颈效应，导致有效风量不足、通风阻力大，制约着矿井的通风，达不到安全供风的要求。

4)如图1所示，井下集中轨道巷存在一段进风一段回风的问题，不符合《煤矿安全规程》及矿井通风质量标准化的要求。

5)井下采掘生产衔接安排简单，井下的作业地点不能构成独立通风系统，11105轨道、皮带掘进工作面与11108备用工作面串联通风等不合理通风现象。

6)矿井主要通风机未设置监控设施，不能及时监测到主要通风机的运行工况。

4 矿井通风系统优化

介休正益公司通风系统存在的问题，导致井下通风管理难度大、通风系统不稳定。在对通风系统优化时，要以通风线路短、完整、经济的巷道断面、支护光滑、避免急弯巷道为原则，基于矿井的实际情况，充分考虑满足生产、治理瓦斯、火灾等的功能性，达到通风系统安全、稳定、合理、可靠的目的，采取了如下措施进行通风系统的优化:

1)对井下所有通风巷道中与空巷、采空区联通的巷道进行高质量永久封闭，将井下的临时设施均改为永久设施，消除内、外漏风。在通风系统优化期间共施工永久密闭48道，更换临时设施12道，将井下的通风系统完善。

2)对620 m断面小的巷道进行拉底扩断面，并对巷道周边进行喷浆封堵。在通风系统优化后，断面扩大至7.8 m2，主水平700 m集中轨道巷将原架棚支护更换为锚网支护，以减小巷道摩擦系数、通风阻力，提高有效风量。

3)在集中轨道巷与集中皮带巷之间补充施工一条集中回风巷，将南翼采区回风巷与主要回风巷联通，并施工南翼采区轨道巷，完善矿井、采区通风系统。矿井组织队伍施工集中回风巷及联络巷共520 m，断面积为7.8 m2，施工采区轨道巷520 m，断面积为8.84 m2，采用矩形锚网梁支护，将通风系统调整为集中轨道巷和皮带巷进风、集中回风巷回风的系统。

4)采掘工作面施工回风联络巷，完善采掘工作面的通风系统。在距11105轨道巷口30 m处开口施工回风联络巷，与采区回风巷贯通，在11105皮带巷口30 m处施工煤平巷150 m与11105轨道巷贯通，并将11105轨道、皮带的风机移至采区轨道巷，掘进工作面、备用工作面形成独立通风系统。

5)矿井主要通风机设置负压、风速传感器，对主要通风机的运行工况进行监测，与主要通风机设备监测系统的监测结果以及人工测定结果进行对比分析。介休正益公司优化后矿井通风系统示意图见图2。

5 通风系统优化效果

1)集中回风巷、采区轨道巷的竣工、消除临时通风设施以及对巷道的封堵和扩断面，使矿井井下供风得到稳定和提高，井下的风量由原来的2100 m3/min提高到2900 m3/min，通风阻力由原来的1400 Pa降低至1050 Pa，降低了矿井的漏风、通风阻力，提高了井下的有效风量、通风能力和通风富裕系数，提高了矿井通风系统的安全性和经济性。

2)消除了井下集中轨道巷一段进风一段回风不合理通风问题，提升了矿井通风系统的可靠性和合理性。

3)完善了掘进工作面的通风系统，消除了11105掘进工作面与11108备用工作面的串联通风，形成了独立通风，保证了各用风地点的通风独立性。

4)矿井主要通风机安全监控的有效使用使得矿井通风管理能够得到及时有效的反馈，提升了矿井通风监测监控的管理水平。

6 结论

1)在资源整合矿井改建工作中，必须首先对井下通风系统进行优化、规范，为矿井的安全生产提供基础保障。

2)在资源整合矿井的生产衔接安排中，必须实行通风优先的原则，采掘工作面布置必须形成独立通风系统，以保证采掘工作面在发生通风事故时，缩小波及范围。

3)在采区设计、施工时，应保证巷道的经济通风断面，避免大角度巷道连接，在转弯处的内侧和外侧要做成圆弧形，尽量采取曲率半径大的方案，提高安全基础设施的管理。

4)资源整合矿井必须加强与空巷、采空区贯通时特殊环节、地点的通风管理。在生产延深时与空巷道等贯通前，加强CH4、CO等有害气体、O2的检测，在通风安全的前提下及时构筑高质量密闭进行封堵。

5)加强资源整合矿井的日常通风管理，提高通风设施的质量。在材料和矿车的管理时，井下的材料随用随下，及时卸载重车并将空车运至井外，避免主要进风巷道停放车辆和材料而影响矿井的通风断面，增加矿井的通风阻力;加强主要风道维护和管理，对冒顶、片帮和积水处要及时处理，以保证巷道的通风断面。

［1］张国枢.通风安全学［M］.徐州:中国矿业大学出版，2000:133－150.

［2］何国益.矿井瓦斯治理实用技术［M］.北京:煤炭工业出版社，2011:50－52.