煤矿通风系统优化技术的应用与实践

刘伟

（冀中能源峰峰集团辛安矿，河北邯郸056200）

1 矿井通风系统情况

辛安矿为高瓦斯矿井，矿井通风方式为混合式，通风方法为抽出式。有五个进风井，分别为主斜井、皮带斜井、副斜井、辛安南副井、辛安风井，两个回风井，辛安南风井和黄沙风井。其中辛安南风井安装有两台GAF-30-20-1型风机，其中一台使用一台备用，电机功率1400kW，风机角度-9度；黄沙斜风井安装有两台FBCDZ№20型风机，其中一台使用一台备用，电机功率2*185kW。

目前黄沙斜风井回风量为3801m3/min，通风阻力为1450Pa，等积孔1.90㎡，该风机主要负担+32m水平、-100m水平独立通风硐室的通风风量；辛安南风井回风量10440m3/min，通风阻力2880Pa，等积孔3.78m2，该风机主要负担-280m水平、-500m水平独立通风硐室及矿井所有生产地区的通风风量；目前全矿井综合等积孔5.51m2，矿井有效风量率为91.94%。

11216采区通风现状。辛安矿11216采区为两翼开采，布置有三条下山巷道。分别为：11216采区运煤下山、11216采区通风下山、11216采区轨道下山；目前，南翼布置有112161回采工作面、112165运煤巷通路掘进工作面、112164配巷掘进工作面；北翼布置有112163运料石门掘进工作面、-500大巷煤柱里块切眼掘进工作面，该系统存在以下弊端：

①112161工作面，风排瓦斯量为3.36m3/min，瓦斯抽采量3.1m3/min，瓦斯绝对涌出量为6.46m3/min。工作面回采期间瓦斯涌出量大需风量大。

②112165运煤巷掘进期间瓦斯涌出量较大，巷道掘进期间需两组FBDNO6.3/2*30kW局部风机供风，需风量较大。

③112163运料巷也将进行掘进，布置采煤工作面，生产集中，通风困难。

④-500m大巷煤柱里块运煤巷也需一定的风量，满足生产的需求。

目前11216采区回风量为4553m3/min，生产地区集中，通风困难，增加风量急需解决[1]。

2 通风系统优化改造方案

2.1 -500通风系统优化改造方案简介

在-500水平煤巷中新掘一条820m通风系统，为11216采区回风服务，掘成后与-500南翼回风配合作为11216采区双巷回风使用，缓解11216采区的供风压力，减小辛安南风井的通风阻力。

2.2 效果检验

该方案掘进煤巷820m，每掘一米巷道费用3000元，共计费用：820×3000=246万元。有效提高了辛安南风井风机的有效风量率，增设一条采区回风巷，提高了矿井通风系统的稳定性与可靠性。该方案在煤巷中掘进，掘进速度快，掘进过程中也有效回收煤炭1.5941万吨，巷道贯通后投入使用后也可解放45万吨煤，经济效益共计：45+1.5941=46.5941万吨×750元=3.495亿元。根据矿区实际决定采取以上方案，对-500通风系统进行优化改造。该方案不仅能够有效解决原有11216采区通风系统的所有通风难题，同时也是安全效益与经济效益最优方案[1]。

3 -500通风系统优化改造前、后该地区通风系统

优化改造前11216采区通风系统：辛安南副井→-500m进风下山→-500m轨道下山→-500m主下山→-400m大巷→-400m皮带机道→11216采区运煤下山、11216采区轨道下山→11216采区各采掘工作面、车房、硐室→11216通风下山→-500m南翼总回→-500m通风下山→辛安南风井

优化改造后11216采区通风系统：辛安南副井→-500m进风下山→-500m轨道下山→-500m主下山→-400m大巷→-400m皮带机道→11216采区运煤下山、11216采区轨道下山→11216采区各采掘工作面、车房、硐室→11216通风下山→-500m南翼总回、-500通风系统改造→-500m通风下山→辛安南风井

3.1 通风系统优化改造方案的实施

3.1.1 优化改造步骤

①首先，在保持-500m通风系统不变的情况下，新掘一条820m长-500m通风系统改造与11216采区通风下山贯通。

②系统调整前，在11212联络巷建调节风门两道、-500m三风眼外进风侧建调节风门两道、-500m南大巷正前建调节风门两道，112121运煤通路建挡风墙一道、-500通风系统改造运料石门建调节风门墙两道，巷道贯通前这些设施要全部建好。

③在系统调整当班，关闭以上新建调节风门，拆除-500三风眼处原三组风门，将11216采区通风下山的回风引入-500通风系统改造巷内，与-500m南翼总回作为11216采区的双巷回风使用。通过调节各处调节设施，使各处风量满足风速要求，直至达到风量要求、瓦斯不超限。

④安排测风员对-500m水平各巷道进行测风，直至各通风巷道无微风现象后，-500m水平通风系统优化改造结束。

该优化改造方案共需新建通风设施9道，将-500m通风系统改造巷调整为11216采区回风巷道使用，由原只有-500m南翼总回一条巷道担负11216采区的回风状态更改为由-500m南翼总回与-500m通风系统改造双巷回风，有效降低辛安南风井通风阻力，增加该风井的回风量。

3.1.2 -500m通风系统改造巷道断面验算

Smin—允许最小断面

Q—预计回风量，取1440m3/min

Vmax—允许最大风速，取6m/s，

目前-500m通风下山巷道实际规格为4.5m×3.2m（宽×高），巷道净断面12.22m2，满足巷道风速要求。

巷道实际风速计算

3.1.3 安全技术要求

①在系统改造完成后，每班由通风区安排专人对各处通风设施进行检查，发现通风设施异常应立即安排专人进行维护，确保-500m水平通风系统的稳定。

②安排各地区瓦斯检查工加强对本地区通风瓦斯情况进行普查，发现出现无风、微风，或者瓦斯出现异常时，必须立即汇报通风区值班室，由通风区安排专人进行处理。

③在-500m通风系统改造测风站处安设甲烷传感器1台，风速传感器1台，同时严格按《煤矿安全规程》要求每15天对甲烷传感器进行调校与闭锁实验，确保安全监控系统的正常运行。

3.2 预计改造后通风系统风量分析

预计优化改造后11216采区通风系统：辛安南副井→-500m进风下山→-500m轨道下山→-500m主下山→-400大巷→-400m皮带机道→11216采区运煤下山、11216采区轨道下山→11216采区各采掘工作面、车房、硐室：112161工作面、112164配巷、112165运煤巷通路、112163运料石门、-500大巷煤柱里块切眼、11216采区泵房、11216采区轨道车房→11216通风下山→-500通风系统改造、-500m南翼总回→-500m通风下山→辛安南风井。

通风系统改造前后11216采区主要巷道通风参数一览表

4 改造后的优势

通过通风改造后，进一步优化了辛安南风井风量分配，矿井通风系统更加稳定可靠，各采掘头面风量配备更合理。同时11216采区增加一条回风巷，消除了安全隐患，应急避险功能进一步完善。解放呆滞煤量46.5941万吨。岩巷掘进改为煤巷掘进，提高了速度，降低了成本，回收了呆滞煤。有效降低矿井通风阻力，增加风量。矿井主要通风机运行工况更加合理，经济效益显著。