枣园煤矿通风系统优化研究及应用

摘要：为优化枣园煤矿矿井通风系统，将矿井西翼回风立井风机停运，并封闭主立井、西回风立井井口及风道，届时形成副斜井、行人斜巷以及主斜井进风，南回风立井回风（即“三进一回”的通风系统）。通风系统优化后，解决了矿井西翼通风阻力偏大的问题，使矿井通风系统更加简单，更加合理；通风系统更加稳定、可靠，不仅为矿井节约了通风成本，使矿井风量与负压的关系符合煤矿技术规范要求，最终实现矿井高产高效安全生产。

关键词：通风优化通风阻力通风阻力解算

1 矿井通风概况

禹州枣园煤矿位于云盖山井田的东部，现开采二迭系山西组二1煤层。据河南省煤炭地质勘察研究院于2008年8月提交的《河南省禹州市河南永锦能源有限公司中锋枣园煤矿资源储量核查（分割）报告》，枣园煤矿井田范围内二1煤层厚度0～10.98m，可采点平均厚度4.39m，煤层厚度变化大。矿井目前采用中央并列和中央分列式分区通风，通风方法为抽出式。

1.1 矿井东翼

采用中央分列式通风，通风方法为抽出式。副斜井、行人斜巷和主皮带斜井进风，南回风立井回风，南回风立井井口安装两台型号为FBCDZ-NO.27型轴流式通风机，一用一备，功率2×315KW，矿井东翼总进风量3704m3/min，总回风量3041m3/min，通风负压为580Pa。

1.2 矿井西翼

采用中央并列式通风，通风方法为抽出式。主立井进风，西回风立井回风，西回风立井井口安装两台型号为FBCDZ-NO.16型轴流式通风机，一用一备，功率2×90KW，总进风量2174m3/min，总回风量为3190m3/min，通风负压为1200Pa。

2 存在的问题

矿井西翼通风负压较大，通风困难；矿井东翼南回风立井安设的主通风机功率大，而矿井东翼目前需风量相对较小；矿井西翼西回风立井安设的主通风机耗能较大，造成能源浪费；矿井采用分区通风，管理难度较大，抗灾能力较弱。

3 优化方案的提出

首先要保证确定的通风系统调整方案符合各项规程规定及法律法规，充分利用矿井现有的通风巷道，尽量不增加通风设施，对矿井通风系统进行调整、优化，保证矿井通风系统调整完成后，满足矿井各个地点用风需求，并做到通风合理，系统简单。

矿井技术人员的多次探讨、分析、论证，参照相关资料和规定，结合矿井现通风系统实际情况，提出了2种通风系统优化方案。

①方案1：将矿井西翼回风立井风机停运，并封闭西回风立井井口及风道，同时保留主立井为进风井，届时矿井形成主立井、副斜井、行人斜井以及主皮带斜井进风，南回风立井回风（即“四进一回”）的通风系统。

②方案2：将矿井西翼回风立井风机停运，并封闭主立井、西回风立井井口及风道，届时矿井形成副斜井、行人斜井以及主斜井进风，南回风立井回风（即“三进一回”）的通风系统。

通过对以上2种方案进行网络解算，方案1基本不改变矿井西翼和矿井东翼目前的通风系统，需要完善构筑通风设施较少，施工工程量小，但需继续使用80m集中运输巷西段回风立眼作为22061运输顺槽（中段）改造巷和22061运输顺槽车场的回风巷；方案2通风系统调整完毕后，直至矿井报废，通风系统将不做大调整，后期施工工程量大幅降低，但需要构筑的通风设施工程量大，浪费大量的人力和物力。通过对以上两方案比对，方案2更便于操作，且通风系统将更加稳定，矿井通风系统容易管理，通风系统稳定性、可靠性较强；且矿井后期生产期间，不需要进行通风系统调整工作，仅对局部通风系统进行局部完善和调整工作，因此选用方案2。

4 方案实施步骤和措施

4.1 矿井通风系统调整时需要调整的通风设施

在矿井通风系统调整前，为了防止矿井通风系统紊乱，合理调整矿井通风系统，需要构筑、拆除或改造以下地点的通风设施：

①封闭矿井西翼西风立井井口及风道；

②封闭矿井西翼主立井；

③在皮带暗斜井上部构筑1组防突风门；

④-80m变电所口处外侧打设1道密闭；

⑤23081运输顺槽回风联络巷处打设1道密闭。

4.2 停运西回风井主扇风机，调整矿井通风系统

①停运西回风立井风机，并封闭主立井和西回风立井井口及风道；

②风流稳定后，安排人员对矿井各地点风量进行测定；

③根据调整后实测矿井各地点风量，对南风井主扇风机进行调频。

4.3 测风工作

①确定测量地点并安排好测风人员；

②通风系统调整前测3次风量，及时记录并汇报通风调度；通风系统调整后每个测点测3次，将数据及时上报通风调度，并在指定地点等候通风调度电话，做好风机调频后再次测定风量的准备。

4.4 安排应急救援人员，及时处理矿井通风系统调整过程中出现的紧急情况

注意事项：停止井下所有工作；除瓦检员、电工和测风控风人员外，其他人员一律撤出矿井；中央变电所切断矿井其他所有动力电源；通风系统调整过程中，必须设1人守在于150m变电所电话处，以便井下和地面保持联系；通风系统调整过程中，加强瓦斯监测，注意局部风流倒向过程中的瓦斯变化，发现问题及时处理；调整初期，对矿井各用风地点的风量进行综合分析分配，避免发生较大的漏风、配风量过大；矿井通风系统调整后，进行一次全矿井风量测定和分配，并对矿井所有通风设施进行一次全面检查，发现问题及时整修，保证调整后矿井通风系统的稳定可靠。

4.5 矿井通风系统调整后需风量计算

4.5.1 矿井东翼：矿井通风系统调整后共安排2个备采工作面，4个掘进工作面，3个机电硐室，具体需风量如下：

①两个备采工作面。22052备采工作面400m3/min（按正常采面配风800m3/min）

22031备采工作面400m3/min（按正常采面配风800m3/min）

Q备采=800m3/min

②三个机电硐室。

-150m水平变电所：118m3/min

-150m避险硐室：140m3/min

井下炸药库：128m3/min

Q硐=118+128+140=386m3/min。

③掘进工作面配风量。

24采区回风下山：290m3/min

22071皮带顺槽：300m3/min

24采区轨道下山：285m3/min

24采区皮带下山：300m3/min

Q掘=290+300+285+300=1175m3/min

④其他地点用风量：200m3/min

因此可知矿井东翼的总配风量为：

Q东翼=Q备采+Q硐+Q掘+Q它

=800+1175+386+200

=2561m3/min

4.5.2 矿井西翼：矿井通风系统调整后共安排1个综采工作面，1个回撤工作面，3个掘进工作面，具体需风量如下：

①23041综采工作面666m3/min（按正常采面配风）

Q采=666m3/min

②23081回撤工作面400m3/min

③掘进工作面配风量

22061运输顺槽：280m3/min

22061运输顺槽中段：290m3/min

22061运输顺槽车场：295m3/min

Q掘=280+290+295=865m3/min

④其他地点用风量：200m3/min

因此可知矿井东翼的总配风量为：

Q西翼=Q采+Q硐+Q掘+Q它

=666+400+865+200

=2131m3/min

综上所述调整后矿井总需风量为：Q矿=Q东翼+Q西翼=4692，考虑突出矿井风量需要1.2富裕系数，调整后矿井需风量为4692×1.2=5630。目前矿井南回风立井风叶角度为-9°，运行频率为25Hz，矿井东翼进风量3704m3/min，矿井西翼进风量2174m3/min，矿井总进风量5878m3/min。

5 通风系统调整后矿井通风阻力解算

矿井通风最困难时期的通风阻力，选取能够反映通风系统特征的最长路线作为计算矿井最困难时期的通风阻力，即选取包含22061综采工作面的通风路线。

根据2012年矿井通风阻力测定报告，对矿井各采掘工作面及各通风巷道进行通风阻力解算，详见表1。

综上述分析：调整后矿井总风量通风阻力预计将达到1680Pa，因此根据主要通风机的性能曲线，考虑最优方案及节能等因素，预计矿井主要通风机风叶角度将调整至-9°，运行步率为30Hz。

6 结语

①通过系统的优化解决了矿井目前通风系统中存在的问题，为矿井每月节约通风成本约11万元，以及通风机相应的配备设备，预计一年节约成本133万元。

②矿井西翼回风立井主通风停运后，每月预计节约11万度电量，按少利用1度电等于减排0.997千克“二氧化碳”和节约1千克标准煤等于2.493千克“二氧化碳”推算，每月至少可节约标准煤46吨，预计一年节约标准煤552吨。

③通风系统的优化解决了矿井西翼通风阻力偏大的问题，西翼采区通风阻力接近临界指标的问题；提高了风量利用效率，增加了安全可靠性，使矿井通风安全管理水平得到进一步提高，在国内同等条件下，具有推广应用价值。

参考文献：

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[2]段仓熊，介小文，李伯平.徐家沟煤矿通风系统优化改造方案分析[J].价值工程，2013(25).

[3]吴月春.郭二庄矿通风系统优化改造[J].价值工程，2014(04).