矿井通风系统的改造及通风机的选型

刘二毛

（西山晋兴能源有限公司斜沟煤矿， 山西 兴县 033600）

引言

矿井通风系统是保证工作面安全生产的基础，可净化工作面的空气降低其瓦斯浓度。矿井通风系统的性能决定着工作面的生产的安全性和效率。随着煤矿开采的不断深入，工作面的数量及网络较开采初期已发生很大的变化，传统的通风方案导致日常生产中的通风问题突出[1]。因此，需根据工作面的采掘情况对通风方案进行实时改造优化。

1 斜沟煤矿某工作面通风现状

斜沟煤矿某工作面为东西方走向的方向，煤层平均厚度为0.8 m，该煤矿属于低瓦斯矿井，开采方式为斜井开采，共包含有四个井筒。工作面所选用的采煤方式为后退式走向长壁采煤，顶板管理手段为自然垮落法。

该工作面目前采用“两进一回”的通风路径，采用中央式抽出方式。其中，进风井为主斜井和副斜井，主斜井的长度为800 m，副斜井的长度为730 m。经勘测可知，主斜井的通风量为3 056 m3/min，副斜井的通风量为3 479 m3/min。回风经包括有两个井筒，回风井的通风量为6 539 m3/min。经长期生产发现，现有通风系统存在如下问题：

1）通风巷道的漏风现象严重，经现场测量漏风量可达15.34 m3/s。

2）当前通风方案中的建筑物配置不合理以及维护和管理不合理，导致通风系统内部漏风现象严重，常导致风流短路的现象发生，最终导致各个通道内的风量分配不均匀。

3）就当前通风系统所配置的通风设备而言，存在通风机与通风网络不匹配的问题，导致通风机的效率低下。经测算可知，当前通风机的工作效率仅为16.8%，远小于通风设备效率不低于60%的标准[2]。

3）工作面的风速较低，主要原因是天井和部分溜矿井未完全密闭所导致，使得新风通过短路路径进入回风道。

4）当前通风系统的配套设备在目前的通风方案下，为工作面提供的风量仅为84 m3/s，而工作面实际的需风量为135 m3/s。因此，当前所配置的通风机无法满足实际通风量的需求。

2 通风系统的改造

2.1 通风系统的改造依据及原则

该煤矿每年生产能力为90万t，按照每年工作330 d计算，且采取三班倒的工作制，每天工作24 h。

为保证通风系统改造的有效性，在实际改造操作中遵循如下原则：

充分结合煤矿的采煤方式、生产能力以及地质、水文条件；通过改造有效减少矿井内部的漏风现象，提升有效风量率；在现有通风井巷的基础上完成对通风系统的改造，在保证通风需求的基础上，尽量地降低改造费用；为工作面配置性能更佳的通风机，使其供风量满足工作面的需风量，提升通风机的工作效率[3]。

2.2 通风系统的改造

在分析当前通风系统所存在问题的基础上，充分分析导致上述问题的原因，初步拟定采取如下改造方案：新增回风井、新增辅助回风井和回风斜井、新增煤层辅助回风巷和反井钻孔回风。

2.2.1 新增回风井

在煤矿工作面北侧新增回风井，使得新增的回风井与原北侧的回风巷相通，如下页图1所示：

经计算可知，北侧新增回风井的直径为5m，回风井的高度为380m。基于工作面新增的回风井可从根本上解决通风网络与需风量不匹配的问题[4]。从而保证在现有通风设备下能够满足工作面需风量的要求。

图1 新增回风井

2.2.2 增补辅助回风井和回风斜井

为工作面新增辅助回风井和回风斜井，新增的位置示意如图2所示。

图2 新增辅助回风井和回风斜井的位置示意图

经核算，新增辅助回风井的长度为1 000 m，新增回风斜井的长度为1 200 m。通过新增辅助回风井和回风斜井可提升工作面的供风量，确保其满足工作面需风量的要求。

2.2.3 增补煤层辅助回风巷和反井钻孔回风

2.3 通风改造方案的确定

方案一：经市场调研，每开拓1 m巷道需费用4万元整，则方案一开拓380 m的巷道需费用1 520万元；加上所用地的费用为980万元。采用改造方案一需总费用2500万元。

方案二：开拓辅助回风井和斜井的费用为0.8万元/m，该改造方案总共增补的风井的长度为2 200 mm，则总费用为1 760万元。

方案三：基于该改造方案的总费用包括有钻孔的费用和煤巷掘进的费用。该改造方案需钻深度为100 m孔2个，深度为252 m孔2个，钻孔总费用为704万元；煤巷掘进的费用大概为270万元。则，采用改造方案三需总费用974万元。

综上所述，改造方案三的改造费用最小，且施工周期最短。因此，采用方案三对通风系统进行改造。

3 通风机的选型

改造后，采用主斜井、副斜井进风，辅助回风井和回风井出风，所采用的通风方式为中央并列式抽出通风方式。经现场勘测可知：在实际生产中工作面的需风量为135 m3/s，且在通风容易时期的负压值为3 596.3 Pa，在通风困难时期的负压值为4 163.2 Pa。

按照需风量1.05倍的余量设计，所选型通风机的供风量最小为135 m3/s×1.05=141.74 m3/s。按照负压350 Pa的余量设计，所选型通风机在通风相对容易时期可供风压最小为3 946.2 Pa，在通风困难使其可供风压最小值为4 513.1 Pa。结合上述选型依据，最终所选通风机的型号为FBCDZ29/630×2，该型号通风机的主要指标如表1所示：

表1 FBCDZ29/630×2通风机主要技术指标

经核算，在通风相对容易时期通风机的工作效率为85%，在通风困难时期通风机的工作效率为85%，满足《煤炭安全规程》通风机最小工作效率不得低于60%的规定[5]。

4 结语

通风系统作为综采工作面的关键系统，其性能直接决定工作面生产的安全性和效率。在实际生产中，随着工作面推进其地质、水文以及断面形状发生变化，故需对通风方案进行优化设计，某工作面的通风问题采取增补辅助回风井和反井钻孔对其通风方案进行改造，并结合工作面的需风量和负压情况为通风系统配置型号为FBCDZ29/630×2的通风机。