多水平高阻矿井通风系统优化模式及方案研究

【摘 要】本文针对多水平高阻矿井的特殊情况，采用从整体到局部的持续优化思路，构建了多水平高阻矿井通风系统优化模式，对白庄煤矿通风系统进行了优化改造，有效解决了通风系统存在的实际问题。

【关键词】通风系统；优化模式；多水平；高阻

0 矿井概况

白庄煤矿的通风方式为中央边界式，通风方法为抽出式，新、老副井进风，南、北风井回风，南风井安设有两台BD-Ⅱ-8NO.24型对旋轴流式通风机，现担负-150m水平、-430m水平和-250m水平3900采区的通风任务，通风负压为4000Pa；北风井通风系统安装有两台G4-73-12NO.25D型离心式通风机，现担负-250m水平、3300、3700、3100、3500和31000及3800采区的通风任务，通风负压为4200Pa。是典型的多水平高阻矿井。

1 多水平高阻矿井通风系统优化模式

为彻底解决白庄煤矿通风系统存在的主要问题，为多水平高阻矿井通风系统的优化改造提供准确思路，降低优化成本，提高优化效果，结合矿井的采掘生产布局和接续计划，遵循“网络优化，通风可靠和以风定产”的优化理念，采用从整体到局部的持续优化思路，构建了多水平高阻矿井通风系统优化模式，进而为多水平高阻矿井通风系统优化改造提供思路和方法，优化模式的实施步骤为：通风系统现状综合分析→优化单元划分→优化方案拟定→通风系统优化方案的优选→优化效果评价→优化效果的补充和完善→构建安全高效的通风系统。

2 通风系统现状综合分析

（1）-250m水平东翼的3700采区通风路线长、阻力大，供风困难；

（2）-430水平西翼采区投产后，需风量增大，使得南风井通风系统的通风压力增大，供风量不足；

（3）南风井主通风机负压高达4000Pa，风机运行的稳定性低，井筒段有效通风断面小，阻力达1578.78Pa，风速达17m/s，超过《煤矿安全规程》规定的15m/s的最高允许风速；

（4）北风井主通风机通风负压达4200Pa，已接近满负荷运行状态，风量调节困难，风机运行的稳定性低，无法满足北风井通风系统今后的风量需求；

（5）3300进回风巷、3100回风巷、3200回风巷、-150水平西翼总回巷和3700进回风巷等巷道的部分路段有效通风断面小，阻力高；

（6）矿井部分区域漏风严重，有效风量率低。

3 白庄煤矿通风系统优化方案研究

3.1 整体优化改造方案研究

3.1.1 南风井通风系统优化方案研究

针对南风井井筒段风速超限、阻力高的问题，为有效降低南風井井筒段的风速和通风阻力，提高南风井通风系统的稳定性，提出了拆除南风井井筒的梯子间、施工并联回风井筒的优化方案，并对矿井通风系统改造前、拆除南风井井筒的梯子间、施工直径为2m、3.5m或4m的并联回风井筒等7组方案组合进行了通风网络解算。网络解算结果见表1。

3.1.2 主通风机的优化改造方案

南风井担负的-150水平、-430水平和3900采区需风量达7500m3/min，而南风井的BD-∏-8-NO.24型主通风机无法满足要求，通过主通风机选型计算，将南风井现有的BD-∏-8-NO.24型主通风机更换为BD-Ⅱ-8NO28型对旋轴流通风机。

-250北风井主通风机为G4-73-12NO25D型离心式通风机，已处于满负荷运行状态，南风井替换下来的BD-∏-8-NO.24型主通风机即可满足北风井通风系统的风量需求，决定安装到北风井运行使用。

3.1.3 通风布局优化

-430水平延深设计中，由-150南风井主通风机担负-430水平的通风问题，在-430水平开拓初期，南风井主通风机主要担负-250水平的通风问题，但是随着-430水平由开拓逐步转入生产水平，采掘头面不断增加，在-430水平西翼采区投产后，-430水平需风量增大，南风井通风系统的通风压力增大，南风井主通风机的通风能力已无法满足-430水平的风量增长需求。所以需要对通风布局进行调整，为此在-430水平施工了-430并联回风巷和与-250水平连通的-430回风暗立井，使-430水平西翼采区的大部分回风经回风暗立井由北风井排出，使-250北风井服务范围由-250水平延深至-430水平，剩余风量通过-430并联回风巷进入南风井，增大了-430水平的供风量，减小了矿井的通风阻力。

-250水平东翼的3700采区通风路线长，供风困难，通过施工-250东翼进风巷和-250东翼回风巷，与-250东大巷和-250东皮带巷形成“两进两回”的通风格局，增大了3700采区的供风量，减小了通风阻力，解决3700采区长距离供风困难问题。

3.2 局部区域优化降阻

在对南风井通风系统优化改造、主通风机优化改造和优化通风布局后，解决了对矿井通风系统安全高效运行影响最大的整体问题，在此基础上，对矿井通风系统局部高阻区域，采取了一系列局部优化降阻措施，以解决矿井通风系统存在的局部问题。

（1）施工-250东翼并联进风巷、-250东翼并联回风巷、施工3300并联回风巷，对3300、3700皮带巷进行扩修，降低进风段和回风段的通风阻力，解决3300、3700回风巷阻力大的问题；

（2）扩修改造-150水平3100回风上山，新掘-250轨道联络巷下山回风联络巷，与-150水平3200回风上山形成双巷回风系统，降低通风系统阻力。

（3）补掘-430并联进风巷，并施工-430并联回风巷，以降低-250大巷和-430皮带巷的通风阻力，提高通风能力，缓解-430水平的通风压力。

（4）为减小7400采区的通风阻力，扩修改造8401出口，并施工两个钻孔，沟通-150水平西翼总回风巷，扩修改造后做为-150水平西翼总回巷并联风道。

4 效果分析通过优化矿井通风布局，有效解决了-430水平西翼采区和-250水平东翼3700采区等区域通风阻力大、供风困难的问题，确保了采区风量的合理分配，提高了通风系统的稳定性；局部区域优化降阻措施的实施，有效降低了矿井通风系统的局部阻力，提高了通风系统的稳定性。

5 结论

（1）根据多水平高阻矿井的特殊实际，提出了多水平高阻矿井通风系统优化模式，具体的实施步骤为：通风系统现状综合分析→优化单元划分→优化方案拟定→通风系统优化方案的优选→优化效果评价→优化效果的补充和完善→构建安全高效的通风系统。

（2）根据多水平高阻矿井通风系统优化模式，对白庄煤矿进行了通风系统优化改造，有效解决了通风系统存在的主要问题，提高了通风系统的安全性和稳定性，同时在一定程度上改善了井下作业环境。

【参考文献】

[1]郭坤.超化矿通风系统优化研究[D].河南理工大学，2011.

[责任编辑：汤静]

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