林西矿通风系统改造优化设计

张连发

(河北能源职业技术学院，河北 唐山　063000)



林西矿通风系统改造优化设计

张连发

(河北能源职业技术学院，河北 唐山063000)

摘要：随着矿井向十二水平延深，矿井通风区域增加，通风路线越来越长，工作面需风量增大，且巷道失修比较严重，导致矿井通风阻力增大，负压较高。通过对林西矿通风系统现状分析，提出了矿井通风系统改造方案，经网络解算，通风系统改造后能满足矿井需风量和通风阻力的要求。

关键词：矿井；通风系统；改造；优化设计

1.矿井概况

林西矿位于河北省唐山市古冶区境内，距市中心区直距22km。矿井开拓方式为混合式多水平开拓方式，矿井通风方式为单翼对角式，通风方法为抽出式。矿井通风由人行道、3号、4号、5号、6号井及新庄子进风井进风；风流经过各大巷石门进入生产区域，各生产区域的乏风由本区域回风上山回入8水平岩石风道，再经主要回风上山汇入三水平回风井下口，最后由新庄子回风井排出地面。

矿井主要通风机型号均为K4-73-01№32型离心式，功率为1600kW，一台工作，一台备用。

目前矿井总进风量214m3/s，矿井总排风量225m3/min，矿井有效风量率为89.9%，输入功率为1187.8kW，矿井总等积孔为4.33m2。

目前矿井生产格局为多水平、分区域。生产水平分布在九水平、十水平、十一水平。九水平、十水平均处于收尾阶段，十一水平为主要生产水平，正在向十二水平延深。

2.矿井通风现状评价

经过对该矿通风系统分析，主要存在以下问题：

(1)矿井通风阻力大

林西矿为百年老矿，井深巷远，随着开采水平延深，通风路线越来越长，最长通风流程为11838m，在加上巷道失修比较严重，矿井负压较高。

(2)矿井通风阻力不匹配

生产区域巷道压力大，巷道变形严重，上水平回风巷道年久失修，断面也在逐步缩小，矿井通风阻力集中在了回风段，回风段阻力大约占总阻力的44～55%。

(3)矿井通风难度进一步加大

巷道不能尽快简化，而生产又向深部延深，致使通风范围不但没有收缩，反而进一步扩大，巷道占用风量越来越大，矿井有效风量难以提高，个别区域生产集中，通风更加困难。

(4)工作面配风量不适应当前瓦斯治理的需要

林西矿在浅水平开采时，配风量一般为7～8m3/s，随着开采水平延深，个别区域构造瓦斯明显，在加上矿井机械化程度提高，工作面单产水平也明显提高，工作面瓦斯涌出量呈增大趋势，原来的配风量已不适应当前瓦斯治理需要。

(5)矿井阻力增大，主要通风机负担过重

巷道数目太多，网络结构过于复杂，不可避免地造成矿井内部漏风大、配风困难，有时为保证个别瓶颈区域供风，不得不采取普遍增阻调节法，致使矿井阻力增大，主要通风机负担过重。

(6)矿井总需风量、井下各地点风量分配情况分析

目前林西矿的用风地点风量及所占百分比见表1。

表1　用风地点风量分配表

通过以上数据可以看出，林西矿巷道用风较大，用风量为64.91m3/s，占矿井总风量的29.01%，矿井有效风量较少，因此，通风系统有待进一步优化和调整。

3.矿井通风系统改造

3.1 降阻目标

(1)降低通风阻力：将矿井主要通风机负压降低至3000Pa以下，矿井风量提高到250m3/s。

(2)提高采掘工作面配风：瓦斯较高综采工作面配风达到20m3/s，其他综采工作面配风量达到15m3/s。

(3)减少主要通风设施：通过简化和优化矿井通风系统，尽最大努力减少通风设施，减小维护工作量。

3.2 降阻暨优化方案

经过对该矿通风系统分析，设计采用新掘巷道与套修老巷道相结合的方法增加进、回风巷道断面，改造新庄子进风井为回风井；采用矿井主要通风机变频改造的方法降低矿井通风阻力，并提出了2个优化设计方案。

(1)通风系统降阻暨优化方案一

①套修0805大眼，主要提高18区域回风能力，并为今后深水平衔接28区域回风做准备。

②套修0005大眼，9005大眼风桥以下，提高10区域和深水平衔接20区域的回风能力。

③套修5220大眼，提高矿井的回风能力。

④优化7水平通风系统：一是将7水平6道以西大巷和岩石风道之间以及7道巷岩石风道里的密闭，挡风墙全部取消，减小7道巷回风阻力；二是将7西10道以西大巷两道风门移到7西12道东大巷，充分利用原来老7-10皮带7-8水平段巷道做回风，缓解8805、8605和7西10道半风桥通风压力。

⑤施工1121回风上山，为12东开采9煤层建立回风系统。

⑥在6号井下井口车场绕道至1102皮带通风巷下口施工1102进风巷，解决10水平大巷0000石门至10东翻笼段风速超限问题。

⑦从8西9石门12煤层施工8923回风上山，与7西12石门贯通，套修8西9石门。

⑧从11西9石门2905上口施工1095管子道，与10西9石门水仓外贯通，降低1905猴车眼的回风阻力。

⑨恢复套修9水平10道以西大巷1380m，取消西部所有通风设施。

⑩利用人行道、3号、4号、5号、6号井进风，把新庄子进风井改为回风井，在地面深挖浅埋连接新庄子进风井与新庄子回风井之间的回风道，提高矿井总回风能力。

(2)通风系统降阻暨优化方案二

①套修0805大眼，主要提高18区域回风能力，并为今后深水平衔接28区域回风做准备。

②套修0005大眼，9005大眼风桥以下，提高10区域和深水平衔接20区域的回风能力。

③套修5220大眼，提高矿井的回风能力。

④优化7水平通风系统：一是将7水平6道以西大巷和岩石风道之间以及7道巷岩石风道里的密闭，挡风墙全部取消，减小7道巷回风阻力；二是将7西10道以西大巷两道风门移到7西12道东大巷，充分利用原来老7-10皮带7-8水平段巷道做回风，缓解8805、8605和7西10道半风桥通风压力。

⑤施工1121回风上山，为12东开采9煤层建立回风系统。

⑥在6号井下井口车场绕道至1102皮带通风巷下口施工1102进风巷，解决10水平大巷0000石门至10东翻笼段风速超限问题。

⑦从8西9石门12煤层施工8923回风上山，与7西12石门贯通，套修8西9石门。

⑧从11西9石门2905上口施工1095管子道，与10西9石门水仓外贯通，降低1905猴车眼的回风阻力。

⑨恢复套修9水平10道以西大巷1380m，取消西部所有通风设施。

⑩利用人行道、3号、4号、5号、6号井进风，把新庄子进风井改为回风井，在东进风眼三水平位置施工60m岩石巷道，与3水平岩石风道贯通。这样，可以缓解5820大眼回风压力，提高矿井总回风能力。

3.3 降阻暨优化方案模拟效果分析

(1)方案一模拟效果分析

通过网络解算，风量提高到287m3/s，风量比现在提高了66m3/s，矿井风压降低了429Pa。

(2)方案二模拟效果分析

通过网络解算，风量提高到235m3/s，风量比现在提高了14m3/s，矿井风压降低了138Pa。

通过网络解算结果分析可知：考虑到12东区域的长远规划及12水平的延深工程，若固定9105大眼总回风量为20m3/s的状态下，把新庄子进风井改为回风井，在三水平新掘连接6705东、6705进风眼至三水平电车道的60m岩石回风巷后，矿井降阻效果不明显。

3.4 通风系统优化具体实施方案

(1)增加进、回风断面

①矿井风速超限的地段为6号井10水平车场翻笼段，通过施工1102皮带进风巷解决风速超限的问题。

②进风侧阻力大的地段为11水平、1102大眼、1905猴车眼。考虑到矿井十年延深规划，通过增加1102大眼并联进风巷降低1102大眼的进风阻力；加快施工12水平大巷不但可以降低11水平的进风阻力，也可以解决生产衔接问题；通过增加1905猴车眼并联进风巷1905管子道可以降低1905猴车眼进风阻力大的问题。

③回风侧阻力大的地段为9水平10道以西大巷、0805大眼、0005大眼、9005大眼风桥以下、8西9石门采区、11东采区、矿井各水平10石门以西大巷及回风上山。通过套修可以降低9水平10道以西大巷、0805大眼、0005大眼、9005大眼风桥以下段的回风阻力；通过新掘8923回风上山可以降低8西9石门采区的回风阻力；通过新掘1121回风上山可以降低11东及延深区域12东的回风阻力；通过改造新庄子进风井为回风井降低矿井西翼的回风阻力。

(2)改造新庄子进风井为回风井

新庄子进风井改回风井有两个方案可以选择：

①方案一(在地表附近利用深挖浅埋法施工连接新庄子进风井与新庄子回风井之间的回风巷)：工程量666m，此方案的优点是充分利用了新庄子进风井，相当于在矿井西翼增加了一条并联回风巷，困难之处在于涉及占地问题，通过网络解算可以看出此方案降阻效果较为明显。风量提高到287m3/s，风量比现在提高了66m3/s，矿井风压降低了429Pa。该方案投资12495.55万元。

②方案二(在三水平6705东与5820之间新掘岩石回风巷)：工程量60m，此方案的优点在于不涉及占地问题，困难之处在于八水平以上无生产系统，在三水平施工岩石回风巷需要重新建立生产系统，对井下的生产影响大，通过网络解算可以看出此方案降阻效果不明显。风量提高到235m3/s，风量比现在提高了14m3/s，矿井风压降低了138Pa。该方案投资11501.94万元。

尽管方案一存在投资较大、涉及占地等问题，但降阻及增风效果明显，且对井下生产几乎没有影响，建议优先采用。

(3)矿井主要通风机变频改造

为合理、有效地利用矿井通风资源，应在增加进、回风断面和改造新庄子进风井为回风井的基础上，对矿井主要通风机进行变频改造，以根据需要适时调节矿井所需风量和负压。

本方案实施后，不但能满足矿井十年规划期间内的通风要求，也为矿井生产后期的通风打下了良好的基础。

3.5 降阻暨优化方案工期

方案一共需掘进煤巷1870m，掘进岩巷5386m，套修岩巷2814m，通风设施改造等。总施工工期约49个月。若同时安排3条巷道作业，则施工工期为16.3个月。施工工期安排见表2。

表2　降阻暨优化方案施工工期安排表

4.结束语

通过对林西矿通风系统现状分析，设计矿井通风系统改造采用新掘巷道与套修老巷道相结合的方法增加进、回风断面，改造新庄子进风井为回风井；矿井主要通风机变频改造的方法降低矿井通风阻力，经网络解算，能满足矿井通风阻力和需风量的要求。

参考文献：

[1]GB 50215-2005，煤炭工业矿井设计规范[S].北京：中国计划出版社，2005.

[2]张荣立，何国纬，李铎.采矿工程设计手册[M].北京：煤炭工业出版社，2003.

[3]国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2011.

[4]AQ 1056-2008.煤矿通风能力核定标准[S].北京：煤炭工业出版社，2009.

[5]AQ 1028-2006.煤矿井工开采通风技术条件[S].北京：煤炭工业出版社，2007.

Linxi Coalmine Ventilation System Optimization Design

ZHANG Lian-fa

(Hebei Energy College of Vocation and Technology, Tangshan Hebei 063000)

Abstract:Along with extending to 12th level, mine ventilation area has increased, and ventilation route become longer and longer, working face needs to increase air volume, and roadway is in bad repair seriously, which resulted in increased resistance of mine ventilation, and negative pressure is higher. Through the analysis about the present situation of Linxi Coalmine ventilation system, this paper puts forward the mine ventilation system transformation scheme. By network calculation, after reforming ventilation system, it can satisfy the requirement of mine air volume and ventilation resistance.

Key words:mine; ventilation system; transformation; optimization design

作者简介：张连发(1963-)，男，大学，开滦安培中心采矿助理工程师。

收稿日期：2015-07-02

中图分类号：TD724

文献标识码：A

文章编号：1671-3974(2015)04-0071-04