曹村煤礦原設(shè)計能力45萬噸/年，1989年礦井改擴建后生產(chǎn)能力90萬噸/年。礦井現(xiàn)生產(chǎn)采區(qū)為二采區(qū)和十采區(qū)兩個采區(qū)，二采區(qū)開采下組10#、11#煤層，設(shè)計生產(chǎn)能力40萬噸/年，十采區(qū)開采2#煤層，設(shè)計生產(chǎn)能力60萬噸/年。
目前，十采區(qū)開采接近井田東部邊界，礦井為延長2#煤的服務(wù)年限，需要將十采區(qū)下山向前延伸，跨躍東部 高速公路保安煤柱1000米，開采高速公路東部2#煤層煤量。
一、通風系統(tǒng)改造前現(xiàn)狀及存在問題
1、通風系統(tǒng)現(xiàn)狀
礦井通風方式為混合式，采用軸流式主扇抽出式通風方法，有主、副斜井、平峒三個進風井，陰底和尚家溝兩個回風井，陰底風井主要服務(wù)于二采區(qū)，尚家溝風井主要服務(wù)于十采區(qū)，礦井總進風量6034m3/min，總回風量6239m3/min，有效風量5525m3/min，有效風量率86.41%。
陰底風井主、備扇均為2K60-4ANO18，電機功率250KW，風葉角度為300，主扇排風量3234m3/min，負壓1577Pa，主扇能力能滿足安全生產(chǎn)需要。
尚家溝風井主扇為2K60-1ANO18,，電機功率310KW,風葉角度為350，備扇為2K58-ANO18,電機功率215KW,風葉角度為350,運行主扇排風量3160m3/min，負壓2548Pa，主扇能力不能滿足近期及長期安全生產(chǎn)需要。
2、通風系統(tǒng)存在主要問題
(1)十采區(qū)開采接近井田東部邊界，通風流程11800米，臨近尚家溝主扇原設(shè)計通風能力范圍，隨著十采區(qū)下山向前延伸，跨躍東部 高速公路保安煤柱開采高速公路東部煤量，這將使通風流程加長6700米，總流程將達到19900米左右，勢必造成主扇能力不足，從而影響到礦井安全生產(chǎn)；
(2)十采區(qū)主要通風巷道均按原30萬噸/年設(shè)計，巷道斷面小，風速超限，03年9月份經(jīng)華北科技學院測定系統(tǒng)阻力達到2755.9Pa，礦井通風難易程度屬中等偏難；
(3)尚家溝風井主備扇能力不匹備，主扇老化、地基基礎(chǔ)下沉嚴重，造成主扇事故多,檢修工作量大；
(4)隨著十采區(qū)不斷的向下延伸，地溫將會有所增高，瓦斯涌出量隨時可能發(fā)生變化，給通風安全管理造成很大困難。
二、通風系統(tǒng)改造方案
鑒于通風系統(tǒng)現(xiàn)狀存在的諸多問題及長期生產(chǎn)發(fā)展要求，依照煤礦安全管理規(guī)定，根據(jù)集團公司要求，，必須對礦井通風系統(tǒng)進行改造，從而確保安全生產(chǎn)，以滿足礦井持續(xù)發(fā)展的要求。集團公司總工程師楊新華攜同有關(guān)處室先后多次深入曹村礦井上、下進行現(xiàn)場辦公，本著經(jīng)濟技術(shù)可行的思路，最初提出三套方案，經(jīng)過論證最后確定如下方案：
礦井通風系統(tǒng)改造,以十采區(qū)為主二采區(qū)為輔。對十采區(qū)通風系統(tǒng)，在尚家溝施工一立井作為回風井，將原回風井改為進風井，525水平施工一條總回風巷，并進一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，更換尚家溝主扇兩臺。對二采區(qū)通風系統(tǒng)，施工550通風立眼，巷修550進風大巷，調(diào)整500大巷進風量，基本實現(xiàn)二采區(qū)主進風為600平峒。通過對現(xiàn)有通風系統(tǒng)進行徹底改造，以滿足礦井持續(xù)發(fā)展的要求。
三、通風系統(tǒng)改造方案實施步驟
系統(tǒng)改造方案分兩步完成。第一步：到2004年底尚家溝先安裝主扇一臺，并配套完成十采區(qū)進風巷、十采區(qū)回風巷巷道刷擴，十采區(qū)回風補巷施工，來增大斷面，盡可能地減少系統(tǒng)阻力；在二采區(qū)皮帶巷與其上方原550水平進風大巷之間施工一條進風立眼，解決更換尚家溝主扇后，500水平進風大巷1500米至1900米段，由于風量增加風速超限問題更換。第二步：到2006年10月完成尚家溝回風立井，總回風巷，移主扇一臺，再更換一臺同等能力的主扇。主要工程具體情況見下表：
礦井通風系統(tǒng)改造主要工程安排表
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項 目 |
工程量 （m） |
工作量 （萬元） |
主要技術(shù)指標 |
完成時間 |
備 注 |
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改造前 |
改造后 |
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1 |
十采區(qū)進風巷刷擴 |
1000 |
500 |
斷面9m2 |
斷面14m2 |
04.9 |
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|
2 |
十采區(qū)回風巷刷擴 |
220 |
88 |
斷面9m2 |
斷面14m2 |
04.10 |
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|
3 |
十采區(qū)回風補巷巷掘 |
706 |
282.4 |
|
斷面9m2 |
04.12 |
|
|
4 |
十采區(qū)回風補巷巷修 |
580 |
232 |
|
斷面9m2 |
04.12 |
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|
5 |
二采區(qū)進風立眼 |
38 |
45 |
|
斷面13m2 |
04.12 |
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|
6 |
尚家溝更換主扇 |
1臺 |
180.8 |
2K58ANO18 |
D65-8-BＮＯ26 |
04.12 |
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|
7 |
尚家溝回風立井 |
139 |
278 |
|
19.63m2 |
05.9 |
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8 |
十采區(qū)總回風巷 |
1000 |
700 |
|
16.07m2 |
06.3 |
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9 |
原550進風巷巷修 |
500 |
125 |
|
12.5m2 |
05.8 |
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10 |
尚家溝移主扇 |
1臺 |
30 |
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D65-8-BＮＯ26 |
06.8 |
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11 |
尚家溝安主扇 |
1臺 |
180.8 |
|
D65-8-BＮＯ26 |
06.6 |
|
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四、通風系統(tǒng)改造十采區(qū)風量分配
1、前期：生產(chǎn)格局為一個綜采工作面、一個備用工作面、六個掘進 工作面、六個峒室。
各用風點風量為
綜采工作面：800m3/min
備用工作面400m3/min
六個掘進工作面6×400=2400m3/min
六個峒室100×5+150=650m3/min
礦井總風量共計為：
Q需=（∑Q采+∑Q掘+∑Q峒+∑Q其它）×K通
=（1200+2400+650）×1.25=5313m3/min=88.6m3/S
2、中期：生產(chǎn)格局為一個綜采工作面、一個備用工作面、六個掘進工作面、八個峒室。
各用風地點風量為：綜采工作面800m3/min；備用工作面400m3/min；六個掘進工作面6×400=2400m3/min；八個峒室100×7+150=850m3/min
礦井風量為:
Q需=(∑Q采+∑Q掘+∑Q峒室+∑Q其它)×K通
=(1200+2400+850)×1.25=5563m3/min=92.7m3/s
3、后期：生產(chǎn)格局為一個綜采工作 面、一個備用工作面、六個掘進工作面、十二個峒室。
各用風地點風量為：
綜采工作面800m3/min
備用工作面400m3/min
六個掘進 工作面6×400=2400m3/min
十二個峒室100×11+150=1250m3/min
礦井 風量為：
Q需=(∑Q采+∑Q掘+∑Q峒室+∑Q其它)×K通
=（1200+2400+1250）×1.25=6063m3/min=101m3/s
五、十采區(qū)前、中、后期系統(tǒng)負壓和尚家溝主扇選型
1、通風系統(tǒng)負壓
方案前、中、后期通風流程和負壓計算結(jié)果如下：初285.86mmH2O
H中415.43mmH2O,H后506.82mmH2O
2、風機選型
根據(jù)各種技術(shù)數(shù)據(jù)，集團公司和礦上有關(guān)技術(shù)人員同南陽防爆集團公司技術(shù)人員反復(fù)論證，最后選定與礦井系統(tǒng)相配套的主扇，型號為BDK65-8-ＮＯ.26型，為ＢＤＫ系列高效節(jié)能礦用防爆對旋式主通風機，該主扇主要技術(shù)參數(shù)：電動機功率400KW、風機最高靜壓效率85%、額定風量60--160 m3/s、額定電壓6000V、額定負壓500--5200Pa、額定轉(zhuǎn)速740r/min、 葉輪輪轂有五個角度可調(diào)整風量、電機定子溫度不超過120度、滾動軸承正常工作溫度不大于７０度。
該主扇主要 特點：效率高、溫度低、振動小、噪聲低、軸承溫度低、過載能力強等。
六、技術(shù)經(jīng)濟分析
1、初期投資
投資估算總費用934萬元
其中：礦建784萬元（立井井筒234萬元，井筒梯子間40萬元，風道和安全出口7.5萬元,總回風巷350萬元,進風補巷72.5萬元,風井施工巷80萬元）
機電安裝140萬元
土建10萬元
2、主扇運行費用
119.4萬元/年。
六、方案優(yōu)缺點
1、優(yōu)點
（1）無需解決征地、電源、修路等問題；
（2）施工工藝簡單法；
（3）安全系數(shù)高；
（4）投入少，工期短；
（5）整個改造期間礦井能正常生產(chǎn)；
（6）由于主要改造井巷工程均為煤巷，預(yù)計整個改造工程全部完工后，可為礦井增加2#原煤產(chǎn)量6萬噸，直接經(jīng)濟效益2400萬元 。
2、缺點
1）由于十采區(qū)后期生產(chǎn)通風流程太長，風量不能維持現(xiàn)有60萬噸/年需要，可采取降低生產(chǎn)規(guī)模來保證安全生產(chǎn)；
2）立井井筒需裝配梯子間；
七、系統(tǒng)改造方案結(jié)論
曹村礦擴區(qū)勘探工作正在進行，但至今僅施工兩個鉆孔，其中4#孔96.3米,預(yù)計1300米見煤,擴區(qū)地質(zhì)及水文條件資料不詳,本方案僅解決擴區(qū)約三分之一面積的通風問題,擴區(qū)另三分之二煤層處于欠風水平,煤層賦存條件,地質(zhì)儲量等數(shù)據(jù)尚在調(diào)查階段,可能屬地壓大、高瓦斯區(qū)域。鑒于以上情況,經(jīng)過徹底的系統(tǒng)改造后,可滿足礦井2#煤延伸開采需要。
