矿井通风系统优化设计

摘要：针对通风系统中存在的问题，结合通风阻力测定，确定了对井下通风系统进行改造的重点，经多方案对比，选择了投资少、易操作、效果好的立斜结合通风系统设计，经过对系统的改造，使矿井有“一进一回”改为“两进一回”，提高了通风能力，系统彻底解决了矿井通风困难的问题。

关键词：通风系统 改造

中图分类号：TD722文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2011)10(b)-0000-00

新泰市汶河矿业有限公司于1981年由枣庄煤炭规划设计院设计， 1985年3月正式投产，设计生产能力为9万t/a；技改后生产能力核定为15万吨/年。矿井为斜井多水平开拓方式，中央并列式通风，一进一回（主斜井进风，副斜井回风）。由于井田南北长3300米，东西宽不足600米，矿井开采时间长，通风线路长，通风难度大。

1 改造原因

(1)矿井进回风巷道均为单巷，为一对反斜井接主暗斜井串联进回风，无并联巷道可以减小风阻R值，造成通风阻力大。

(2)矿井现有通风系统负压达到1700pa，等积孔0.904m2，井巷摩擦风阻1.733N.S2/m8,为大阻力矿井，通风难易程度评价为难。

(3)矿井井下有2个回采工作面，3个掘进工作面，10个硐室，风量只能基本满足生产需求，无富裕风量。

(4)矿井副斜井回风巷兼作行人巷，断面小（6.02m2）还安装有架空乘人装置和排水管路等,造成风硐和副反斜井通风线路长度虽只占3.8%，但通风阻力高达620.92Pa，占全矿井通风阻力的32.2%。

(5)主通风机为离心式，电耗高，且配备的电机功率不匹配，不符合《规程》要求。

(6)职工上下井全部行走在回风巷道内，工作环境不好，影响职工身心健康。

2 改造必要性及可行性

2.1 通风系统改造的必要性

矿井现有通风系统存在风量不足，进、回风巷道为单进单回，巷道断面偏小，存在高阻力井巷，且今后进入深部井田开采，进、回风距离更长，通风阻力更大，必须对通风系统进行改造，以满足开采深部井田的风量需求、保证矿井生产安全。

2.2 通风系统改造的可行性

1）目前矿井尚有可采储量370万吨，服务年限17.6年。改造后的通风系统服务时间较长，从长期生产的经济效益分析是可行的。

2）矿井供电、提升、排水等主要生产均能满足矿井年生产能力要求，只对通风系统进行改造，除立风井和更换风机需投资外，补掘巷道主要沿煤巷掘进，煤价款与工程款可持平，改造工程费用较低，从工程投资上是可行的。

3）新打立风井位于现有工广范围内，不需另购地，不增加道路、供电线路等设施，不新增加压煤等，从工业场地及对环境的影响分析是可行的。

4）改造工程量主要是井下巷道，而井下各水平均已形成生产系统，可分段施工，新打立风井仅202 m，工程量不大，且表土层仅几米厚，无需特殊施工法，施工方便、容易。

3 改造方案选择

通风阻力实测结果表明，风硐和副反斜井长度为280.5m，占矿井进回风线路7346.5m的3.82%，而阻力高达621.14Pa，占全矿井通风阻力的32.2%，为解决高阻力巷道的问题，更换大风机的方案不可行,一是原高阻力巷道仍然存在,增加风量后,阻力更高,二是原风机房面积小,风硐口小,大风机无法安装,因此必须打回风井筒、施工风硐。

3.1 方案1：

新打回风斜井，垂高202.4m,倾角25°，井筒斜长479m。巷道净宽3.6m,净高3.4m,断面10.84m2,通风阻力为h=(479×12.45×0.008×49.682)÷10.843 = 92Pa,原内硐风阻R值为0.192 N.s2/m8,增加风量后阻力h=0.192×49.682=473Pa,需补建一条风硐,长度50m。回风斜井工程费用： 479（m）×6500（元/m）=311万元，凿井措施费100万元，风硐50m工程费用： 25万元，合计工程费用436 万元。该方案需重新调整工业广场布局，影响地面生产建设。

3.2 方案2：

在井田深部新打回风立井，井筒直径3.5m，井深521m，缩短通风距离1560米，减少通风阻力721.5 Pa，需投入井筒工程费779万元，还需征地、筑路、敷设供电线路、协调工农关系等，且现征地手续多，施工难度大，投资大；施工立风井后，需留设保安煤柱，压覆可采储量近35万吨。

3.3 方案3：

在工广内部新打回风立井，选择在工广西侧空闲之地布置立风井、风道和风机房，充分利用现有井下通风系统，缩短前组煤400m.,减少原回风斜井和风硐通风阻力521Pa，并且缩短第二段回风暗斜井、+36m井底车场共计缩短回风距离520m，减少通风阻力150Pa；地面建设不影响现有工业广场布局，不影响生产，方便施工，不购地；工程投资费用302.4万元。

方案比较：最后确定在工广内新打回风立井，同时对井下部分巷道进行扩修，以满足通风需要。

4 系统改造

4.1 补掘新行人进风暗斜井

在副暗斜井东侧40m处从+36～-450m水平新掘辅助进风暗斜井，沿十三层煤顶板掘进，并安装架空乘人器升降人员，全长1760m， 设计为矩形断面S=2.6×2.2=5.72 m2。

4.2 改变回风路径，缩短通风距离

将原前组煤回风经四层回风上山向北绕行西-300～-195m水平上山、至二水平副暗斜井、副反斜井至地面通风线路改为前组煤必为经-300m水平后组11层石门至三水平回风暗斜井至地面，可缩短回风距离400m。

4.3 扩大回风巷断面

将长度500米的二水平回风暗斜井断面由现在的5.72m2扩大至8 m2，减小通风阻力，风速满足《规程》要求。

4.4 施工回风井

新打回风立井缩短第二段回风暗斜井、+36m井底车场共计缩短回风距离520m，立井直径为3.5m，风硐布置为2.5×2.5m2，长度按35m，α=0.007，P=10m，S=6.25m2，Q=49.68m3/s，计算出风硐阻力为，加上其它局部通风阻力估算为100Pa，较之改造前621.14Pa，降低521Pa。

4.5 更换主通风机

淘汰原离心式风机，选用FBCDZ-6-№18B型防爆对旋轴流式风机。

4.6 改造矿井行人系统

在新补掘的行人进风暗斜井内安装架空乘人装置。

矿井通风系统改造立风井工程于2008年 8月至2009年9月5日施工完毕。井下工程自2008年10月开始经过近三年的时间先后完成了二、三水付井1760米施工、一水平副反斜井升级改造任务，至2010年11月2日通风改造全部完成，12月1日矿井委托山东公信安全科技有限公司进行了通风阻力测定。

5 改造后效果

改造前，矿井通风方式为中央并列式，一进一回，主井进风，付井回风，主提风机两台为4-72-11-№20B型风机，分别配备90kw和95kw电动机，实际进风量为1980m3/min，矿井总回风量2070m3/min，有效风量率86%。矿井等级孔0.904 m2。改造后，矿井实现了两进一回，主、付井进风，回风井回风，经山东公信安全科技有限公司实际测定矿井总进风量为2648.5m3/min（增加668.5 m3/min），总回风量为2736.6m3/min（增加666.6m3/min），全系统计算阻力值为1139Pa，全系统测定阻力值为1182.2Pa（降低负压517.8Pa），等积孔为1.61m2（增加0.706m2），矿井通风难易程度为中等。

通风系统的改造，提高了通风能力，职工上下井全部行走在进风风流中，改善了井下通风状况和职工工作环境，降低了职工劳动强度，满足了矿井安全生产的需要，通风系统优化达到了设计要求，取得了良好的效果。

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