新興礦通風係統集中優化改造及效果分析

隨著生產的發展，采掘條件的變化，特別是瓦斯湧出條件的變化，及時正確的改造並完善礦井通風係統，對保障安全生產，保證采掘正常接替，促進生產發展，提高經濟效益都是必不可少的先決條件。
1 礦井概況
1.1 開采水平
新興煤礦是1958年建成投產的片盤斜井，幾經擴建生產能力為120萬t/a，礦井為斜立井開拓方式，礦井井田走向長7.5km，傾斜寬6.5km，井田麵積48.75km2。礦井劃分3個生產水平，一水平標高-25m，二水平標高-300m，三水平以下為剃頭開采。
一水平共有二采、三采、五采、六采、八采5個生產采區，已基本開采結束，將全部進入二水平開采。
二水平大巷標高為-300m，主運大巷和通往各采區的運輸石門已基本施工完成。
1.2 通風狀況
該礦為煤與瓦斯突出礦井，煤層無自然發火傾向，煤塵爆炸指數為34.61％～37.43％，有煤塵爆炸危險，采用機械抽出式通風方法，分區式通風方式，由立井、斜井集中入風，采區輔助入風，各采區獨立回風。
1.3 瓦斯狀況
據統計，從1991年以來先後發生6次煤與瓦斯突出，1992年11月16日，三采區左六片首次發生煤與瓦斯突出，標高為-160m，突出煤量10t，瓦斯量1200m3。煤層瓦斯壓力1.15~3.35MPa，礦井絕對瓦斯湧出量39.62m3/min，相對瓦斯湧出量14.6m3/t。
1.4 通風係統存在的問題
由於礦井生產一水平馬上結束，將全部進入二水平，各采區主要通風機構為4-72-11№係列風機，均為20世紀60～70年代產品，風機效率低，僅在50％左右，耗電量大，進入二水平後通風路線增長，礦井阻力增加，而各采區主要通風機已到達量大能力，無增風能力，同時礦井通風分散，機械運轉設備增加了通風係統的不可靠性，為保證礦井生產全部進入二水平時，通風能夠滿足生產需要，必須對其進行通風係統改造。
2 集中改造方案的確定
如果仍然采用原有的分區通風方式，各采區回風路線增長，回風阻力增加，必須對其各采區回風上山進行刷幫降阻，均由原來的7m2斷麵擴大到9～11m2左右，工程量大。同時在回風係統中作業，安全程度低，同時需對各采區主要通風機全部進行更換，原有風機房均不能滿足要求，均需改造、擴建，同時，風機各有一段時間內無備用係統，增加了通風係統的不可靠性，同時工程量共計需增更換12台風機，投資大。經過對礦井全麵03manbetx 研究，決定在礦井五、六、八采區生產集中，能力大的采區中間施工一回風立井，安裝新型BDK-10-№32對旋節能軸流主要通風機，此方案是切實可行的。
係統改造後，二采區通風路線較長，阻力較大，對其是否並入大主要通風機回係統進行了論證。
全礦需要風量：Q礦＝15 672m3/min
二采區並入h礦＝5 517 Pa，而h扇＝3 205 Pa不能滿足要求。
2.1降阻並網
需要工程資金：
二采區能風阻力主要集中在一水平回風巷，全長4 370m，其中3 000m 阻力較大，達2862Pa，如果對此段巷道開幫降阻，斷麵增加4m2，則阻力下降到1 000 Pa，開幫需要資金300萬元。
掘一水平風道290m，需資金58萬元。
二采並網需要工程資金358萬元。
並網後節省電費：105萬元/a
二采區現有儲量能生產2a，則總節省電費210萬元。
由於工程資金大於電費節省資金，所以經濟上是不合理的，加之工程量大，工期長，在集中回風前很難完成。
2.2 獨立回風
礦井采用的是分區混合式通風係統，三、五、六、八采區為一水平回風水平，二水平為入風水平，礦井有2個回風井，回風立井位於井田中央，擔負三、五、六、八采區的回風任務，二采區用舊副井，位於井田邊界，擔負二采區的回風任務。
二采區獨立回風，回風立井風量13 326m3/min，礦井負壓2 548 Pa，二采區風量2 316m3/min，礦井負壓2225Pa，大主要通風機和二采區風機均在合理工況範圍內工作，是合理的。因此，二采區決定不並入大主要通風機回風係統。
3 方案實施
通風係統改造方案確定後，對改造後通風係統的參數進行了預算，在技術上做好係統改造準備。由於改造後各采區之間風路線、流程及風量都有所變化，因此改造後的阻力應有較大變化，其中主要變化如下：
（1）三采區回風流段變化量大，增加近3 000m，其它采區變化不大，隻是稍有減少。
（2）采區回風分布情況也有所變化，集中前各采區都有獨立回風，集中後，六、八采區通過一水平回風道進入一水平回風立井，而三、五采區將通過900m的共同段進入一水平回風立井。
通過阻力計算，二采區阻力最大，為3 038 Pa，比集中前增加1 176Pa，其它采區變化不大。由於二采區阻力最大，給係統集中帶來很大困難，因此必須進行降阻。
為了降低二采區阻力，首先對其阻力進行03manbetx ，其阻力分布如下：
①礦井入風段阻力529 Pa；②礦井回風段阻力549 Pa；③采區回風段阻力1 294 Pa；④采區入風段阻力235Pa；⑤區段內阻力333 Pa。
3.1 降低礦井入風段阻力
三采區和二采區共用1條入風巷，其中三采區車場石門有120m，斷麵小，風量大，阻力比較集中，因此在其裝載站和暗主井之間開掘一條85m的並聯入風巷專門為三采入風，以此來分流小斷麵巷道的風量，從而降低了此段入風阻力，使礦井入風阻力由627Pa降為568 Pa。
3.2 降低采區回風段阻力
三采區的采區回風段阻力在整個阻力中占的比重最高，因此把其做為降阻的重點，該段阻力大的原因主要是回風路線長，且其中有近千米的巷道斷麵小，由於回風路線長度無法改變，因此隻能盡量地增大回風斷麵，由於路線長開掘並聯風道投資太大，為此我們大量地利用一水平廢棄的膠帶道、石門、一水平副井等近1000m巷道再施工一些通風設施，使之與現有斷麵小的風道並聯，通過這些並聯巷道相應地增大了回風斷麵，既降低了阻力，又節省了開掘風道的投資，使此段阻力1 294Pa降為911 Pa。
3.3 采用調整通風網絡降低回風段阻力
在三采區的阻力中，礦井回風段阻力是由三采區和五采區回風彙合後通過900m共用段風道產生的，由於五采區需要風量大，所以礦井回風段阻力很高。如果能將五采區的大部分風量從此風路中調出或縮短泄合後流程的距離，將能降低礦井回風阻力。新興礦現有2個水平，一水平為回風水平，二水平為入風水平，而回風立井底位於五采區二水平井底附近，因此，掘1條120m的大斷麵風道，把五采區暗副井與二水平回風立井相連，使五采區大部分風量通過暗副井進入二水平回風立井，從而使和三采區彙合後進入一水平回風立井的五采區風量調出大部分，僅有分區風道的1500m3/min的風量和三采區風量彙合，共用段巷道阻力由此得到降低，更重要的是降低了三采區的礦井回風段阻力，使阻力由549Pa降為402 Pa。
4 經濟效果03manbetx
通風係統集中以後，大主要通風機實際風量為13 250m3/min，礦井負壓2 156 Pa，風機效率達81％。
（1）同以前6台風機的耗電03manbetx 。改造前礦井電機容量1 335kW，改造後1 360kW，風機實際消耗功率：改造前1225kW，改造後990kW。每年可節約電費101萬元。
（2）通過降阻分析。如果二采區不進行降阻，主要通風機將在3 136 Pa狀態下運行，而降阻之後在2 450Pa下運行。這樣可節省電耗61.8萬元，同時提高為礦井進入二水平的通風需要提供了準備。
5 結束語
（1）礦井通風係統改造必須利用通風優化理論和先進的技術對通風係統進行充分調查和分析，提出可行方案進行論證，從技術、經濟及管理角度來選擇最優方案。
（2）礦井通風係統以改造通風網絡中通風機工作狀態，使通風機工況點保持在合理高效區運行，並降低能耗。
（3）礦井總風量和各用風地點風量滿足生產需要，采區通風具有相對獨立性，采區風流穩定、通風能力大、係統可靠，礦井抗災能力強。