礦井合并時的通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造
劉建和
大同煤礦集團公司大斗溝煤業(yè)公司
摘 要：介紹了大斗溝煤礦將2個通風(fēng)系統(tǒng)獨立的大井和南井進行合并改造的過程，成功地將一座開采技術(shù)條件落后的小井合并到大井系統(tǒng)內(nèi)，增加了大井的服務(wù)年限。
關(guān)鍵詞：礦井合并；資源整合；優(yōu)化；改造；
大斗溝煤礦有2個井：一個大斗溝大井，另一個是資源整合劃撥過的大西溝南井，二個井各自有獨立的通風(fēng)系統(tǒng)，大井采用綜采工藝采煤，南井沿用炮采工藝采煤，到2007年底，大井核實開采儲量剩670萬噸，南井核實開采儲量剩293萬噸。大井繼續(xù)使用綜采工藝采煤服務(wù)年限剩5年，南井沿用炮采工藝采煤服務(wù)年限有30年。為淘汰落后的炮采工藝采煤方法，提高煤炭資源開采率，延長大井礦井服務(wù)年限，經(jīng)技術(shù)改造將兩井連通，使2個獨立的通風(fēng)系統(tǒng)合并為一個獨立通風(fēng)系統(tǒng)，為同類資源整合礦井提供了可借鑒的經(jīng)驗。
1 礦井概況
大斗溝大井于1957年由大同礦務(wù)局設(shè)計處設(shè)計，設(shè)計能力45萬t/年，1960年9月投產(chǎn)，1963年達產(chǎn)，1976年進行了技術(shù)改造，改造后1984年綜合能力達164萬t,服務(wù)至1993年末，礦井2號煤層、3號煤層儲量日漸枯竭，為此將大西溝礦礦井部分井田劃給大斗溝礦作為擴區(qū)延伸，開采11號層、14-2號、14-3號煤層，2002年同煤集團公司將大西溝南井劃歸大斗溝礦開采，2006年大井核定生產(chǎn)能力在185萬噸，大西溝南井核定生產(chǎn)能力在15萬噸。
大井礦井采用平峒單水平上下山方式開拓，壓入式通風(fēng)，有2個生產(chǎn)盤區(qū)，分別為14#層416盤區(qū)，14#層422盤區(qū)。有7個井口，一個進風(fēng)井口（東井主井）、5個回風(fēng)井口（東井副井、六風(fēng)井、四風(fēng)井、三風(fēng)井和1200平峒），AGF606－2.82—1.54—2型主要通風(fēng)機安裝在東井主井，,供風(fēng)能力為13300米3/分。主要運輸大巷在1200水平，開采總體規(guī)劃是盤區(qū)前進式，工作面后退式，使用的采煤工藝為綜采；掘進工藝為機掘、炮掘。
大西溝南井的通風(fēng)方式中央并列式，抽出式通風(fēng)。有2個井口，一個進風(fēng)井口（南井主井）、一個回風(fēng)井口（南井副井），F(xiàn)BDCZNo16型主要通風(fēng)機安裝在南井副井，供風(fēng)能力為2460米3/分。主要運輸大巷在1016水平，開采總體規(guī)劃是盤區(qū)前進式，工作面后退式，受原井巷斷面限制，采煤工藝沿用炮采，掘進工藝為炮掘。
2 技術(shù)改造方案的確定
2.1 技術(shù)改造方案
大西溝南井目前工作面的開采方式為刀柱式采煤，運煤系統(tǒng)全部為礦車運輸，由于采煤工藝落后，煤炭資源損失較大，為了提高煤炭回采率，須采用綜采設(shè)備，由于南井運輸能力差，為此還需從大井向南井補掘一條1400米的運煤巷道，針對南井現(xiàn)有的通風(fēng)狀況，提出以下改造方案。1方案一：南井現(xiàn)有的通風(fēng)系統(tǒng)不變，調(diào)整南井主扇風(fēng)葉，調(diào)整主要通風(fēng)機到最大風(fēng)量，開掘一條大井與南井連通的運煤巷道，并使其由大井向南井供風(fēng)。2方案二：從大井往南井開掘兩條供風(fēng)巷道（運煤皮帶巷、材料運輸巷），停止南井主要通風(fēng)機，使大井與南井合并為一個通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由大井負(fù)責(zé)南井的供風(fēng)。
2.2 南井困難時期配風(fēng)
綜采工作面1個，910m3/min；備采工作面1個，500m3/min；機掘工作面2個，550*2 m3/min；炮掘工作面1個，350m3/min；峒室和水倉3個，350m3/min；1016尾巷，300m3/min；合計有效風(fēng)量3510 m3/min；
考慮1.25的通風(fēng)系數(shù)礦井總供風(fēng)量為4388m3/min
2.3 技術(shù)改造方案需做的工程
1）方案一：南井通風(fēng)系統(tǒng)不變，調(diào)整主要通風(fēng)機風(fēng)量至最大排風(fēng)量3768 m3/ min，由于南井副井擔(dān)負(fù)提升人員的任務(wù)，考慮15%的外部漏風(fēng)則最大供給井下供風(fēng)量為3200 m3/min，為此，存在1188m3/min用風(fēng)空缺，需大井往南井供風(fēng)1188m3/min，大井與南井形成壓抽混合式通風(fēng)。為完成該系統(tǒng)，需做的工程主要有：1調(diào)整主要通風(fēng)機風(fēng)葉，使主扇風(fēng)量達到最大排風(fēng)量；2對南井現(xiàn)有的進、回風(fēng)巷進行擴巷，1016運輸巷由現(xiàn)在的2米高×3米寬擴至3米高×3.5米寬，長為1900米；1016回風(fēng)巷由現(xiàn)在的2米高×3米寬擴至3米高×3.2米寬長為1920米；3從大井14#422盤區(qū)往南井1016運輸巷開掘一條1400米長3米高*3.2米寬的運煤皮帶巷。
2）方案二：從大井往南井開掘2條供風(fēng)巷道（運煤皮帶巷、材料運輸巷），停止南井主扇，使大井與南井合并為一個通風(fēng)系統(tǒng)，由大井主井主要通風(fēng)機負(fù)責(zé)南井的供風(fēng)。為完成該系統(tǒng)，需做的工程主要有：1從大井14#422盤區(qū)往南井1016運輸巷開掘兩條1400米長3米高×3.2米寬的運煤皮帶巷和材料運輸巷；2對南井1016回風(fēng)巷的1016拐彎至新開424盤區(qū)口進行擴巷由2米高×3米寬擴至3米高×3.2米寬，該段巷長為600米；3停止南井主扇供風(fēng)；4根據(jù)大井與南井生產(chǎn)銜接隨時調(diào)整風(fēng)量，保證南井在用風(fēng)困難時期時風(fēng)量能達到4388 m3/min。
2.4 技術(shù)改造方案對比
在通風(fēng)系統(tǒng)管理上，方案二較方案一通風(fēng)系統(tǒng)簡單，因大井為正壓通風(fēng)、南井為負(fù)壓通風(fēng)，如采取壓抽混合，兩井通風(fēng)系統(tǒng)相互影響，會造成通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定。在經(jīng)濟管理上，方案二較方案一經(jīng)濟，1臺主要通風(fēng)機運行比2臺主要通風(fēng)機運行更便于集中管理，且可降低通風(fēng)成本。綜上所述，方案二較優(yōu)于方案一，因此選擇方案二。
3 技術(shù)改造過程
3.1 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)模擬解算
為了保證大井與南井通風(fēng)系統(tǒng)合并改造的安全可靠、技術(shù)可行和經(jīng)濟合理。首先對通風(fēng)系統(tǒng)改造方案進行了通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)模擬，經(jīng)過實施網(wǎng)絡(luò)模擬，結(jié)果顯示，大井和南井通風(fēng)系統(tǒng)貫通后，通過對南井部分巷道進行降阻，根據(jù)風(fēng)機分支固定風(fēng)量進行模擬得出的礦井通風(fēng)系統(tǒng)工況點為風(fēng)量270.6 m3/s，風(fēng)壓為3120 Pa，結(jié)果表明，方案改造實施后，大井東井主扇可以滿足南井在困難時期通風(fēng)要求。
3.2 技術(shù)改造實施階段
1）從大井和南井分別開口掘進大井與南井的聯(lián)通巷道，在大井與南井的聯(lián)通巷道貫通后，在南井側(cè)先構(gòu)筑密閉隔離，仍保持大井與南井的各自獨立通風(fēng)系統(tǒng)。
2）對南井的主要進風(fēng)和回風(fēng)巷道進行擴巷，減小南井通風(fēng)巷道的風(fēng)阻，確保兩井貫通后的礦井總阻力增高幅度不大。
3）在大井和南井構(gòu)筑改風(fēng)設(shè)施和備足改風(fēng)物料，達到兩井通風(fēng)系統(tǒng)合并時的改風(fēng)需要，然后在改風(fēng)的前一天，將大井與南井的隔離密閉改為風(fēng)門，改風(fēng)時，只利用風(fēng)門開關(guān)即可實現(xiàn)改風(fēng)，縮短改風(fēng)時間。
4）改風(fēng)時停止南井主要通風(fēng)機，然后調(diào)整各盤區(qū)風(fēng)量，調(diào)完盤區(qū)風(fēng)量再調(diào)整各工作面風(fēng)量，使各用風(fēng)地點風(fēng)量達到配風(fēng)要求。
5）兩井經(jīng)過技術(shù)改造合并后，礦井各盤區(qū)風(fēng)量變化不大，都能滿足現(xiàn)有用風(fēng)地點風(fēng)量，礦井的主要通風(fēng)路線雖比以前增長約1600米，但提前已對風(fēng)阻大的巷道進行了擴巷降阻，實施改風(fēng)后，礦井風(fēng)壓未增加還有所減少，由未改風(fēng)前的300mmH2O降到290mmH2O。
大斗溝煤礦大井與南井的合并改造是資源整合礦井技術(shù)改造的成功案例，它大幅提高煤炭資源采出率，保證了煤礦生產(chǎn)的安全運行，且為促進煤炭工業(yè)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)出一條新路。
作者簡介：劉建和，1965年8月生，男， 1988年7月畢業(yè)于河南焦作礦院，高級工程師，現(xiàn)任大同煤礦集團公司大斗溝煤業(yè)公司總工程師
