阿刀亥煤矿通风系统的改造与优化实践

庞禹东

（神华集团 包头矿业公司，内蒙古 包头 014000）

矿井通风是最基本的生产环节，它在建井和生产期间始终占有重要地位[1]。阿刀亥煤矿由于生产布局变化、自然条件影响、生产能力提高，需要进行矿井通风系统的改造优化[2]，目的在于建立完善、可靠、合理的矿井通风系统，实现矿井安全生产和提高效益[3]。

1 矿井概况

当前，阿刀亥煤矿是神华包头矿业公司的主要矿井之一，采用中央并列式斜井多水平开拓方式，采煤方法为急倾斜特厚煤层水平分层综采放顶煤工艺。绝对瓦斯涌出量19.8 m3/min，相对量11.4 m3/t，为高瓦斯矿井。共有5 个井筒，2 个回风井（白家尧风井、西二风井），3 个进风井（主井、副井、提矸副井）。分区式通风方式，抽出式通风方法。采煤工作面通风为全风压通风（由运输顺槽进风，回风顺槽将污风回到矿井回风巷）。

2 通风系统改造前存在的问题

阿刀亥煤矿通风系统改造前的问题是：通风巷道断面小、通风阻力大、局部风速超限、通风设施老旧、漏风大、通风系统不规范、不完善等，主要表现如下：

1）主要通风巷道问题。存在大量老旧巷道，多数断面较小，一般巷道断面4.7～6 m2，巷道成形较差。a.白家尧风井在上世纪，建成时，巷道断面小、转角多，有些断面仅2.9 m2；风量2 500 m3/min 时，风速接近15 m/s。b.副井、皮带主井、主要进风巷通过联络巷相联，其中一处用风门和密闭墙进行了隔断，增加了主要进风阻力。提矸主井与1260 大巷通过联络巷相联，但其弯曲多，最小通风断面仅3～4 m2，增加了通风阻力。c.采区主进风巷是在煤层中掘进风立眼，最大断面仅3.14 m2，且受砌碹立眼支护影响，立眼与平巷联结处断面更小，增加了局部通风阻力。

2）通风设备设施问题。a.矿井主通风机。白家尧风井两台主扇型号不一致。运行风机为BDK-6-No.18 型对旋节能主扇；备用主扇为老式BDK№20 型对旋轴流式风机，效率较低、运转时出现喘震现象。白家尧主扇两级运转时，最大2 400 m3/min，负压达到2 500 Pa；西二主扇风量最大2 400 m3/min，负压达到2 600 Pa。两风井等积孔较小（白家尧0.95 m2，西二0.93 m2），均为通风困难区域。b.矿井通风设施。现有两个风井防爆门密封不严，漏风较大；风峒闸门为简易提放式闸门，闸门轨道和闸门之间间隙大，漏风严重；吸风峒为石混结构，峒室壁存在漏风现象。井下风门全部为木制风门，风门数量多，矿井内部漏风率较高。再者：西部采区进风通道只有一条，而各分层石门全部为解决煤门内瓦斯积聚问题进行配风，直接由煤门调节风门从进风配入回风，风量浪费严重，各分层煤门配风达到西一采区总风量的30～50%，系统也不可靠，只要有一个煤门的风门失效，就会造成风流短路。

3）矿井通风系统问题。a.矿井无采区专用回风巷。矿井现有两个采区，全部为采区轨道巷兼作采区回风巷。西部采区为1260～1155 采区轨道下山兼作采区回风巷。东部采区为1310～1228 采区轨道下山和1228～1155采区轨道下山兼作采区回风巷。b.部分采掘面及硐室通风系统不独立。1209 采面回风经过1209 东翼南、北巷（煤巷）掘进工作面回风巷口，采掘工作面通风系统不独立；矿井两翼采区变电所通风系统不独立。c.存在一条巷道一段进风，一段回风问题。1310 东大巷在1310 主井联络巷以东作为东部采区的总回风巷，以西为矿井总进风巷。1260 大巷在1260 瓦斯抽放泵站以东为主要进风巷，以西为西部采区主要回风巷，进回风之间通过风门隔断，铺设有轨道，风门开关频繁，系统不可靠，风门漏风量较大。阿刀亥煤矿通风系统改造前的通风网络图，见图1。

图1 阿刀亥煤矿通风系统改造前的通风网络图

3 通风系统优化改造方案

1）补掘通风巷道或扩巷。西部采区利用原西二采区两条轨道下山并联作为西部主要回风巷，还要设计施工一条专用回风巷与该两条下山相联。东部采区设计施工一条专用回风巷直接施工到风井吸风峒处。既可解决采区专用回风巷和一段回风、一段进风问题，又解决了风井通风阻力大的问题。采区内设计新专用回风立眼（有效通风断面不小于5.3 m2）。由于阿刀亥煤矿所采煤层为急倾斜煤层，为减少工程由，用反井钻机在采区回风石门处打专用回风立眼和采掘面回风巷相联。对通风巷道局部断面较小处进行扩帮、挑顶、拉底，使有效通风断面不小于6 m2。再者，优化深部水平对采区变电所通风设计，使其具备独立通风条件。这样，需新掘巷道1 345 m，扩建巷道150 m，回风立眼6 个共282 m。

2）整改矿井通风设施。a.更换白家尧备用风扇为BDK618-No.18 型对旋节能主扇，使在用和备用，同能力、同型号。b.整改风机附属设施。淘汰原风峒内闸板，更换为风机专用蝶型阀；加固吸风峒，在原吸风峒外表面用混凝土浇灌，堵塞漏风；在防爆门与门框之间粘贴胶板或毡垫，减少漏风。c.完善井下通风设施。将主要大巷风门更换为无压风门，风门实现液压闭锁、更加可靠。采区内木风门（除原装的两道风门之间的闭锁装置外），每道风门增设风门自闭装置（防止风门打开后无人关闭而造成风流短路），进一步提高通风设施的可靠性。

3）优化矿井通风系统：a.通过掘进矿井和采区专用回风巷，对矿井及采区通风系统进行，增加采区并联进风巷道，拆除冗余风阻物件、降低通风阻力、增大矿井风量。b.新掘成的1218 专用回风巷作为西一采区的总回风巷，原来回风的采区轨道下山和进风的1155 石门作为采区主要进风巷。在1218 石门内专用回风巷外侧、1203 石门内回风立眼联络巷外、西二采区石门与1260～1352 回风上山交叉点外侧和1171 专用回风立眼联络巷内各新建风门。拆除1260 大巷西部采区瓦斯抽放泵站处、西一采区各分层石门内、西二采区1310～1260 下山下车场和1203 移变峒室内的风门。拆除1155 石门联络巷内挡风墙。c.新掘成的1260 专用回风巷作为东部采区的总回风巷，原来回风的1310 东大巷、采区轨道下山和原来进风的1155 运输石门作为采区主要进风巷。在1209 石门内专用回风巷外侧、1155回风石门内、东部1260 大巷与1260 专用回风上山交叉点西侧新建风门。拆除东部采区1310 大巷、东部采区1193 石门内、1155 石门联络巷处和1352 石门处的风门。在1392 石门内和1352 回风上山口处施工挡风墙，拆除1228～1260 回风上山口处两道板闭墙。阿刀亥煤矿通风系统改造后的矿井通风网络图，见图2。

图2 阿刀亥煤矿通风系统改造后的通风网络图

4 改造优化后的效果分析

1）通风系统改造优化之后，获得明显改善效果。矿井风量增加1 400 m3/min，增幅41.7%；通风阻力下降468.9 Pa，降幅32.8%。矿井通风能力明显提高，通风阻力大幅降低。等积孔由1.79 m2提升至3.07 m2，成为容易通风矿井。矿井有效风率大大提高，外部漏风率下降，通风设施减少，通风系统更加可靠合理。

2）通过矿井通风系统的改造与优化，矿井东、西翼采区具备专用回风巷，阶段采用回风立眼连通，形成了采掘工作面独立通风系统，通风系统简单、可靠。主扇更换为同一种型号，两个风井主扇机房配电间、供电系统及供电设备老化问题全部更新，供电系统可靠。大量减少了风门等通风设施，减少了采区漏风，有效风量大大增加；既保证了采掘面供风，又解决了专门为各分层石门配风的问题，提高了矿井有效风率，为矿井瓦斯治理创造了条件。通风阻力减小，从而降低采面负压；采空区漏风随之减少，采面瓦斯涌出量会随负压降低而减小；不但有利于采面瓦斯管理，而且有利于防灭火管理。矿井通风阻力降低后，风量增加，主扇能耗降低，每年为矿井节省电费20 多万元。

5 结束语

本次通风系统改造优化解决了此前通风系统存在的种种问题，大大改善了矿井通风状况。优化了通风网络，提高了通风效率，提升了矿井通风系统的安全可靠性，达到预期效果。了解并掌握了通风系统的基本情况，建立了矿井通风系统的基础参数，为今后日常通风管理奠定了良好的基础。为矿井瓦斯防治提供了基础保障，井下作业环境得到明显改善，具有明显的经济效益和社会效益。

[1] 张国枢.通风安全学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2000.

[2] 黄元平.矿井通风[M].徐州：中国矿业大学出版社，1986.

[3] 贾廷贵.五龙矿通风系统优化改造研究[D].阜新：辽宁工程技术大学，2005.