藻渡煤矿矿井通风系统优化应用研究

时间：2024-07-28

韩少勇

（重庆市綦江区藻渡煤矿有限公司，重庆 401437）

在煤矿地下开采的过程中井下巷道及工作面时刻保持新鲜风流是保障煤矿生产安全的重要一环和关键步骤，在很多煤矿都存在后期生产产量较最初设计发生变化以及随着生产工作的进行有新的工作面开发等情况的存在[1-4]。从通风系统设计的角度考虑出现产量及工作面变化的情况后可能会导致原有通风系统难以满足生产需要，因此需要根据实际生产情况对通风系统进行改造以满足煤矿安全生产需求。

1 通风系统概况

1.1 当前通风概况

藻渡煤矿生产规模21万t/a，采用中央分列式通风。矿井井筒具体功能情况如下：副平硐，位于井田北翼浅部，主要担负矿井进风、敷设电缆和行人的作用。四号风井，位于井田南翼浅部，担负矿井回风的任务并作为矿井一个安全出口。主扇通风机为2台FBCDZ-6-16B型通风机，一台工作，一台备用。风量范围为28～62.5m3/s，风压702Pa～2640Pa，电机功率 2×75kW。

1.2 通风系统问题分析

藻渡煤矿随着矿井生产的不断进行，在开采和掘进过程中由于存在未封闭的采空区和弃用巷道导致有效风量的损失，对矿井的通风效率造成了影响，导致新开辟的和正在使用的采面及巷道进风风量不足。为了保证矿井安全生产，需要对现有的通风系统进行优化改造。根据对井下现有工作面、备用工作面、瓦斯抽放巷以及其他硐室等作业点风量需求计算得到目前总进风量需达到46.2m3/s才能满足当前用风需求。

2 通风系统优化方案

根据矿井通风系统目前存在的问题，以及矿井的井筒布置情况和地质条件，在保证井下作业点及巷道的风量满足要求的情况下制定了如下通风系统优化方案。

对煤矿原有主扇通风机进行更换，根据目前矿井所需总风量以及通风网络特征曲线情况，选择合适的通风机。掘进新的进风巷增大进风断面，减小进风阻力。

2.1 进风巷掘进

主明斜井工作面对应地表范围内属荒坡，地面无大建（构）筑物。总设计长度252m，Z=+271～272.2m，方位角177°。根据以往勘探资料在进风巷向南掘进通过区域地质条件较好，该区域无较大的地质构造存在，但煤岩层内有小的褶皱存在，对掘进影响较小。巷道通过区段避开了地质构造较大的区域，巷道掘进难度小，后期维护成本低。主明斜井工程参数见表1。

表1 掘进巷道工程特征

进风井掘进完成后进风路线为：主明斜井→主井井底车场→主运大巷→采区下部车场→采区提升上山→采区中部车场→工作面运输巷→工作面；副平硐→副暗斜井→副井井底车场→采区中部车场→工作面运输巷→工作面。

回风路线为：工作面→回风平巷→回风上山→茅口上山→茅口回风巷→南翼上山回风→四号风井。

2.2 通风机选型

通风机能力校核如下[5]：

（1）矿井主要通风机供风量按下式计算：

式中：

Q通-矿井主要通风机供风量，m3/s；

Q矿-矿井需风量，m3/s；

K-漏风系数，取1.05。

（2）矿井主要通风机静压按下式计算：

式中：

Hf-井巷通风静压，Pa；

H阻-井巷通风阻力，Pa；

hf-主要通风机设备阻力，100～200Pa，若设备有消声器，另加50～80Pa，取值250Pa。

Hz-自然状态下风压，200.35Pa，取200Pa。

根据计算，通风容易时期风机产生静压为1116Pa，通风困难时期风机产生静压为1340Pa。

（3）理论工况点

根据上述情况，主通风机理论工况点时的风量和风压为：

通风容易时期：Q容=48.51m3/s，Hf=1116Pa；

通风困难时期：Q难=48.51m3/s，Hf=1350Pa。

（4）通风网路特性曲线

网路风阻及特性方程式，通风容易时期：

等效网路风阻：

通风困难时期：

等效网路风阻：

（5）设备选型结果

根据计算的主通风机风量和负压，如图1所示。从风机性能曲线及运行工况点图上确定通风容易、困难时期风机工况点（A、B），结果见表2。

表2 通风机工况参数表

（6）电动机功率按下式核算：

式中：

K-电动机的容量系数，轴流式通风机取1.10；

ηs-轴流式通风机静压效率，%；

ηc-传动效率，取1.0。

电动机功率：

经校核，将原有的2台FBCDZ-6-NO16B型对旋通风机变更为2台FBCDZ-6-№19型对旋通风机。风量变化范围 32.3～70.5m3/s，风压 660Pa～1970Pa，转速980r/min，风机功率2×90kW。满足要求。设计变更后，未降低国家现行规程、规范、标准等要求，满足矿井安全生产需要。

图1 通风机性能曲线图