庞庞塔煤矿生产接续通风可行性分析

李恒江

（霍州煤电集团吕临能化公司庞庞塔煤矿，山西 吕梁 033200）

0 引言

煤矿生产过程中常见灾害的有五大灾害，包括水灾、火灾、瓦斯、煤尘以及顶板灾害，这些灾害直接影响到煤矿工人的身体健康和生命安全[1-2]。在各大煤矿系统中，通风系统是最重要子系统之一[3]。据相关资料显示，目前仍然存在着大量因为矿井通风系统的不合理而导致井下瓦斯爆炸事故的发生，直接影响矿井的安全高效生产[4-5]，可见煤矿通风系统的重要性。煤矿通风系统的不合理主要包括设计不合理、监控检测不及时以及通风设备的老化不健全等[6-9]。

目前，国家大力扶持生产矿井大型化、集约化，便于煤矿安全高效开采，为响应国家政策号召，原庞庞塔煤矿与吕临能化千万吨矿井重组合并成为庞庞塔煤矿千万吨特大型矿井，以实现年产量1 000万t。原庞庞塔煤矿与吕临能化千万吨矿井属于2个独立的生产矿井，相距约7.5 km，2个系统通过750大巷实现系统整合。本文以庞庞塔煤矿千万吨矿井为工程背景，通过分析煤矿通风系统的作用及意义，介绍庞庞塔煤矿通风系统现状，进行了千万吨矿井生产接续通风可行性分析，计算了庞庞塔煤矿双H型通风系统等效风阻，为解决通风系统优化设计提供参考，具有重要的指导意义。

1 煤矿通风系统的作用及意义

煤矿生产系统中通风系统的正常运行对矿井的安全生产具有重要的作用，煤矿通风系统的主要作用及意义总结如下：

1）提供新鲜风流于各种采掘工作面以及巷硐用风地点（提供O2等）。

2）提供新鲜风流稀释矿井内存在的有毒有害气体，保证井下各气体浓度（CO、CH4等）满足煤矿安全规程。

3）调整井下巷道温度，确保井下温度适宜工人的正常工作以及机械设备的正常运转。

4）系统化控制煤矿通风系统，提高矿井抗灾能力，减少矿井灾害事故的发生。

近年来，政府和企业越来越重视安全工作，针对煤矿瓦斯事故，政府企业制定完善了更加系统规范的煤矿安全生产系统，同时对矿井空气、温度等提出了更高的标准。

2 庞庞塔煤矿通风系统现状

庞庞塔煤矿位于吕梁临县，主采5号和9号煤层，其中，5号煤层位于山西组，赋存条件较好，煤层平均厚度约6.2 m，属厚煤层，9号煤层距5号煤层40.90～56.15 m，位于太原组中下部，煤层厚度不一，平均厚度为9.56 m，属特厚煤层。

2018年，750大巷将原庞庞塔煤矿（简称南区）与吕临能化千万吨矿井（简称北区）属于2个生产矿井贯通，矿井采用抽出式通风，为中央分列式。

1）原庞庞塔煤矿通风系统：3个进风井、1个回风井，3个进风井包括主斜井、副斜井、行人斜井，回风井为吉家庄回风井，主要通风机“1用1备”，型号FBCDZ-10-N034B，电机功率、电压等级、电流、转速分别为2×710 kW、6 000 V、88.6 A、580 r/min，风压和排风量分别为1 470～3 680 Pa、8 600～18 010 m3/min。

2）吕临能化千万吨矿井通风系统：3个进风井、1个回风井，3个进风井包括主斜井、1号副斜井、2号副斜井，回风井为程家塔回风井，主要通风机“1用1备”，型号FBCDZ10-No36，电机功率、电压等级、电流、转速分别为2×710 kW、6 000 V、56.6 A、580 r/min，风压和排风量分别为1 294～4 123 Pa、11 820～20 700 m3/min。

3 庞庞塔煤矿生产接续通风可行性分析

3.1 生产计划

庞庞塔煤矿工作面采掘规划：①5-108工作面（北区一采区）北区开采；②5-401工作面（主区四采区）5-202工作面（主区二采区）九采区5号煤层（南区）；③9-301工作面（南区三采区）9-101工作面（南区一采区）五采区9号煤层（南区）九采区9号煤层（南区）。预计2024年，南区五采区和九采区同时生产准备，此外，各采区生产，均保证1个采煤面、2个备采面、2个掘进面。

3.2 生产接续通风可行性分析

由3.1节生产计划可知，南区五采区和九采区将面临同时生产准备，此时通风系统面临一定的挑战，按照通风系统能力，预计形成采区联合年生产5 Mt规模或九采区年生产3 Mt规模，因此需要对通风能力进行可行性分析。

1）采区联合年生产5 Mt规模需2个生产面、2个备采面、6个掘进面，加上其它用风地点，生产面配风标准1 500 m3/min，备采面配风标准750 m3/min，掘进面配风标准540 m3/min，加上其它用风地点约5 950 m3/min，共计最小需风量13 690 m3/min。设计3种采区联合年生产5 Mt规模时通风系统方案，具体如下：①采用吉家庄回风井现有通风机时，九采区通风系统与主系统形成2进1回（即750辅运巷和皮带巷进风、750回风巷回风），核算矿井总风量和阻力等因素，得到矿井总风量为13 385 m3/min，属欠风状态，因此仅采用吉家庄回风井现有通风机不能满足年生产5 Mt规模通风要求；②采用吉家庄回风井回风，并更换现有通风机时，同样，九采区通风系统与主系统形成2进1回，核算矿井总风量和阻力等因素，矿井需风量16 800 m3/min，但其形成工作阻力高达4 528 Pa，风机可靠性降低；③增设回风大巷，九采区通风系统与主系统形成2进2回（回风井包括吉家庄和程家塔回风井）通风系统，核算矿井总风量和阻力等因素，矿井需风量16 200 m3/min，形成最大工作阻力3 511 Pa，相比方案b，工作阻力较小，但增设回风大巷成本较高。

2）九采区年生产3 Mt规模需1个生产面、1个备采面、4个掘进面，加上其它用风地点，生产面配风标准1 500 m3/min，备采面配风标准750 m3/min，掘进面配风标准540 m3/min，加上其它用风地点约5 950 m3/min，共计最小需风量10 360 m3/min。采用吉家庄回风井现有通风机时，核算矿井总风量和阻力等因素，矿井需风量12 300 m3/min，形成最大工作阻力3 571 Pa。

3）增设枣林回风井，建立九采区独立通风系统，核算矿井总风量和阻力等因素，矿井需风量7 200 m3/min，形成最大工作阻力1 353Pa，同时该回风井可为主通风系统提供2 000 m3/min进风。

4）增设枣林进风井，建立九采区9号煤层和十采区5号煤层联合通风系统，2个生产面、6个掘进面，加上其它用风地点，其中九采区9号煤层需风量3 000 m3/min，核算矿井总风量和阻力等因素，矿井需风量16 200 m3/min，形成最大工作阻力2 885 Pa，通风相对困难，但可满足需求。

表1 庞庞塔煤矿生产接续通风可行性方案

4 通风系统等效风阻计算

庞庞塔煤矿南区投产后，形成双H型通风系统网络，图1给出了双H型通风系统网络等效风路图，该通风系统极易造成通风系统不稳定，如图所示，e1、e2、e3、e4、e5、e6分别等价于北区等效进风风路、北区等效回风风路、主区等效进风风路、主区回风回风风路、南区等效进风风路、南区等效回风风路，e7和e8分别为750大巷和750大巷南延巷。

图1 双H型通风网络等效风路图

计算得到e1风路等效阻力169.167 Pa、等效风量183.48 m3/s、等效风阻0.005 02 N·s2/m8；e2风路等效阻力356.832 Pa、等效风量130.18 m3/s、等效风阻0.021 05 N·s2/m8；e3风路等效阻力968.494 Pa、等效风量104.19 m3/s、等效风阻0.089 21 N·s2/m8；e4风路等效阻力1 589.72 Pa、等效风量190.51 m3/s、等效风阻0.043 80 N·s2/m8；e5风路等效阻力907.316 Pa、等效风量153.02 m3/s、等效风阻0.038 74 N·s2/m8；e6风路等效阻力449.28 Pa、等效风量120.00 m3/s、等效风阻0.031 20 N·s2/m8；e7风路等效阻力796.807 Pa、等效风量53.30 m3/s、等效风阻0.280 47 N·s2/m8；e8风路等效阻力58.657 1 Pa、等效风量33.02 m3/s、等效风阻0.053 79 N·s2/m8。

矿井最大风阻路线包括e1e2、e5e4、e5e6，其中，e1、e2路线风阻约525 Pa，e5、e4路线风阻约2 549 Pa，e5、e6路线风阻约1 355 Pa，其中e5、e4路线等效风阻最大，表明该路线通风性对困难，当九、十采区联合生产可在南区进风段风路（e5）安装通风调节设施，减小南区风量向北区供给，优先保障九、十采区的风量供给。

5 结论

本文以原庞庞塔煤矿与吕临能化千万吨矿井重组后的通风系统整合为背景，分析了煤矿通风系统的作用及意义，介绍了庞庞塔煤矿通风系统现状和生产接续计划，设计分析了矿井生产接续通风可行性，指出当九、十采区联合生产应优先保障九、十采区的风量供给，为庞庞塔煤矿通风系统设计优化提供基础。