杜儿坪矿井通风系统优化改造方案研究

郝 明

（山西焦煤集团有限责任公司杜儿坪煤矿，山西 太原 030053）

1 矿井通风基本情况

杜儿坪矿利用分区式通风，设有9 个进风口，4 个回风口，总进出风量分别高达35 745 m3/min 和36 458 m3/min。整个矿井通风盘区有回风巷，盘区进，同时开采工作面、变电所等系统采用独立通风系统。综采工作面采用（U 型或Y 型）全风压通风，局部通风机压入式利用到掘金工作面。矿井由通风机关人员、瓦斯队组和通风系统巡查组分别通过分线路、分区域两种模式对矿井通风系统进行巡察,保证了矿井巷道断面合理,通风设施可靠。同时安排专人进行测风检查，合理调配风量、安排采掘作业，确保矿井个地点风量充足。

2 杜儿坪煤矿通风优化的必要性

目前随着国内外采矿技术不断发展，而矿井通风是必不可少的环节，矿井通风主要任务为地下矿井提供足够新鲜空气，确保作业人员氧气足够供给，为井下营造良好的工作环境。而矿井通风系统比较复杂，仅仅采用简单或是人工处理的办法是远远不够的，因此矿井通风优化是个炙手可热的问题[1-3]。杜儿坪煤矿从1956 年建矿至今，矿井通风方式从1956 年的中央并列式通风，到60 年代初南峪2#井和牛头嘴风井投运后改为对角式，目前全矿井总回风量可达36 000 m3/min。矿井共有13 个井筒，其中进风井和回风井分别为9 个、4 个，通风费用高。矿井通风系统复杂，因通风线路长，仅回风巷道就超过37 000 m，且部分巷道失修，通风阻力大，矿井闲置巷道、横川的冲洗风太多，而无用巷道不仅降低矿井的有效风量，还增加了巷道维护费用。而大量的进、回风巷道及联络巷也为矿井的通风管理提出了难题。由于矿井通风线路上，导致井下需设置的瓦斯检查点也随之增多，同时在瓦斯检查工紧缺基础上，瓦斯检查压力十分巨大。

3 各通风井系统布置情况

各回风井和各井筒风量如表1、表2 所示。

表1 各回风井参数表

表2 各井通风量表

3.1 东风井通风系统

东风井通风系统服务范围内暂无采掘工作面，只有部分进回风巷。

3.2 中部风井通风系统

中部风井担负矿井北翼中部盘区的采掘工作面的回风任务，即北三下组煤盘区采掘时的回风任务。

3.3 北石沟风井通风系统

北石沟风井担负矿井北翼西部各煤层的采掘时回风任务，即北五2#煤盘区、北七2#煤盘区采掘时与深部联络系统开掘时的回风任务。

3.4 新华风井通风系统

新华风井担负矿井南翼各煤层的采掘时回风任务，即南九上组煤盘区、南十2#煤盘区、南九6#煤盘区采掘时的回风任务。

4 各通风井系统优化方案

为有效简化、优化杜儿坪煤矿井通风系统，并且合理分配风量，同时结合该矿实际矿井通风系统，现计划封闭西斜井、牛头嘴斜井两个进风井，关停东回风井，同时封闭以上三个风井附属巷道（十八尺回风巷、68406 尾巷、北四行人斜坡、北二十五尺盘区轨道巷、皮带巷、九尺进风大巷、大小北四通道等），矿井通风系统由原先“九进四回”简化为“七进三回”的通风格局。

1）东风井回风量为2 068 m3/min，西斜井进风量为4 369 m3/min，西斜井进风由东风井与中部风井共同负担，西斜井封闭后，主斜井、副斜井、东平硐、西平硐及行人斜井进风量将小幅增加，中部风井总回风量预计降低1 000 m3/min 左右。

2）由于主斜井、副斜井、东平硐、西平硐及行人斜井5 个进风井共同服务中部风井及新华风井，且5 个进风井进中部风井风量将略微增加，故新华风井风量将略微降低，且牛头嘴斜井仅服务新华风井，牛头嘴斜井封闭后，新华风井回风量预计降低1 000 m3/min左右。

3）矿井通风系统由原先“九进四回”简化为“七进三回”的通风格局后，根据井下通风阻力变化，矿井剩余7 个进风井风量将略微增加，各回风井风量将有所降低。通风系统优化完成后，矿井各风井风量预计情况，如表3 所示。

表3 矿井“七进三回”通风格局各井筒风量预计情况表

5 通风能力验证

5.1 中部风井峰通风

通过三维仿真系统模拟，按照上述方案进行封闭后，矿井新华通风系统无明显变化，北石沟通风系统总回风量降低了50 m3/min，负压无明显变化，可忽略不计。中部风井风量降低约1 000 m3/min。故东风井关停后，北石沟通风系统及新华通风系统均无明显变化，只需对中部风井通风系统进行验证。

中部风井通风系统最大需风量为开采一个8#煤层工作面需风量和最多备用一个8#煤层工作面以及其他独立通风硐室和最多2 个8# 煤层掘进工作面之和。

矿井通风优化能力验证如表4 所示。中部风井峰通风系统总需风量（1 900+2 526+800+950+1402）×1.2=9 094 m3/min，1.2 为矿井通风系数。

表4 矿井通风能力验证表 单位：m3/min

5.2 主要通风机动力验证

中部风机房安装2 台GAF28.2-15.8-1 型轴流式通风机，风量210 m3/s，负压2 495～4 400 Pa。配套电动机为TD1600-6 型，额定电压6 000 V，额定功率1 600 kW，转速1 000 r/min，叶片角度为-9°、-11.5°、-15°。两台主要通风机，一台工作，一台备用。中部风井中部风井担负矿井北翼中部采区的采掘工作面的回风任务，即北三下组煤盘区采掘时的回风任务。根据需风量计算，该通风系统需风量为：9 094 m3/min，模拟回风量为12 700 m3/min，预计进风量为11 900 m3/min，按有效风量率91%计算，有效风量为10 829 m3/min＞9 094 m3/min。能够满足中部风井区风要求。

6 结语

1）此次通风系统优化重点封闭北二十五尺闲置盘区，并对北三下组煤盘区通风系统进行优化，共计封闭巷道18 158 m，施工永久密闭40 道，节省风量约3 000 m3/min，缩减瓦斯检查点约170 个。

2）优化后的通风系统缩短了巷道巡查路线，提高了通风管理水平，降低了抽水压力与巷道维修压力，封闭后的进、回风系统更加合理、稳定可靠，有效风量率得到了明显的增加，极力简化了矿井通风网络。