煤矿通风安全评价及优化

汤 涛

（山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿，山西 古交 030200）

通风系统是煤矿的关键系统，其主要承担净化工作面的空气质量、降低瓦斯、粉尘浓度，为现场工作人员和设备提供一个安全、舒适且稳定的工作环境。通风系统运行的稳定性和安全性直接决定煤矿的生产效率和经济效益。因此，设计一套合理的通风安全指标评价体系准确对其安全性进行量化，查找通风系统所存在的安全问题，并及时制定优化方案并实施，保证矿井生产的安全性和生产效率[1-2]。

1 工程概述

本文所研究煤矿的生产能力为157 万t/a，采煤方法采用走向长壁后退式开采方法，顶部管理采用全部垮落法，采煤工艺为综合机械化放顶开采工艺。目前，在该煤矿共布置有1 个综放工作面和2 个掘进工作面。该煤矿所采用的通风方式为中央边界式通风，采用四进一回的通风方式；其中，进风井包括有主斜井、副斜井、西风井和立井；回风井为唯一的东风井。在东风井基于一用一备的原则配套两台轴流式通风机，其具体型号为BD-Ⅱ-8-No24，该通风机具体工作参数如表1 所示：

表1 BD-Ⅱ-8-No24 轴流式通风机工作参数

近期对该煤矿的瓦斯和二氧化碳涌出量进行重新鉴定得出，基于该项指标是后续对通风系统优化的关键。经鉴定，该煤矿的瓦斯相对涌出量2.01 m3/t，绝对涌出量为6.47 m3/min；所涌出二氧化碳的绝对量为10.15 m3/min，相对量为3.161 m3/t。总体来讲，该煤矿属于低瓦斯矿井。

2 煤矿通风安全评价指标体系的建立及实例计算

2.1 煤矿通风安全评级指标体系的建立

煤矿通风安全属于一项综合性评价，需要考虑诸多因素才能够真实掌握煤矿的通风现状，并对优化通风系统的性能进行综合评价[3]。经统计，针对煤矿通风系统综合性能需要综合矿井通风动力、通风网络、通风设施、通风质量、防灾减灾能力、通风科学管理以及通风经济合理七项一级指标；为准确对通风安全性进行量化评估，需要对指标进行细化，并对一级指标和二级指标的权重进行综合确定[4]。矿井通风安全的指标体系及其权重构建如表2 所示。

表2 矿井指标体系及其权重、取值

2.2 煤矿通风安全评价的实例计算

基于表2 中矿井通风安全评价的指标体系，结合该矿井的通风动力、网络、设施、质量、防灾能力以及管理水平等基本参数得出其通风系统的综合评价值为56.6 分。综合分析，导致其综合评价值较低的主要原因，即通风系统所存在的问题总结如下：

1）该煤矿的通风线路较长导致其所需风量增大，矿井负压较高等；

2）就矿井通风阻力分布来看，其比例不合理，而且以回风段的通风阻力最大，主要是由于回风巷道变形严重、断面面积偏小所导致。

3）东回风斜井风速超限，主要原因是东风斜井局部区域的断面面积较小。

4）随着巷道的深入，通风线路延长，导致其需风量增大，表现为现场风量不足的问题[5]。

3 通风系统的优化及评价

针对矿井通风系统当前所面临的问题，提出如下优化方案：

方案一：在现有通风机的基础上，并联一台通风机，具体型号为BD-Ⅱ-8-No24；

方案二：增加一个回风井，并增加一台通风机，并在新增回风立井南侧实施风硐；

方案三：在当前东风井的基础上，将西风进风井改造为回风井；

方案四：在不增加风井的基础上，在现场新增一套并联回风巷。

为保证最终的优化结果，根据上述四种优化方案对通风安全评价参数进行重新设置，并对四种通风优化方案对应的效果进行综合评价，评价结果如表3所示：

表3 不同通风系统优化方案的评价

如表3 所示，方案二和方案三对应通风系统综合量化评价得分高于优化前通风系统。通过对比通风系统不同优化方案的量化评价值，最终确定采用方案三对通风系统进行优化改造，改造后东风井和西风井的运行工况如表4 所示：

表4 通风系统优化后回风井通风机运行工况

4 结语

通风系统为煤矿生产的关键分系统，其主要功能为保证综采工作面瓦斯、粉尘等控制在《煤炭安全规程》的标准之内，以保证综采工作面人员设备的安全性。本文结合实践生产对通风系统的安全性进行综合评价，查找通风系统所存在的问题，并提出优化改造方案。总结如下：

1）以通风动力、网络、设施、质量以及管理等基本参数为依据得出当前通风系统的量化评价值为56.6 分；

2）该煤矿通风系统所面临的实际问题主要由于回风巷道变形严重、断面面积偏小以及通风线路增长所导致。

3）结合实际问题，主要通过将西进风井改造为系回风井，并配套相应通风机，改造后通风安全综合量化评价值为74.9，达到了预期的优化效果。