淺談衰減礦井通風系統的改造及運行效果驗證論文
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摘要：
為解決衰老礦井隨著生產的進行，通風系統無法滿足實際生產需求的現狀，以24501工作面為例在確定其為衰老礦井的基礎上，對其風量、風阻等參數進行測定詳細了解其通風現狀的基礎上，針對性地提出三項改造方案并根據實際情況確定最佳改造方案，最后對改造效果進行驗證。
關鍵詞:
通風系統;衰老礦井;風量;風阻;生產安全性;
引言：
“一通三防”是保證煤礦安全生產的核心。所謂“一通三防”指的是在有效通風系統的作用下對煤礦綜采工作面中的煤塵、瓦斯以及火災等事故起到預防作用，可見通風系統對于煤礦生產的作用性。但是，在實際生產中由于工作面的不斷擴展，在設計初期設計的通風系統并不能夠完全滿足實際生產的需求，尤其對于衰減礦井而言必須要根據實際情況對通風系統進行改造，保障工作面生產的安全性[1]。本文著重對某衰減礦井通風系統進行改造，并對改造后的運行效果進行驗證。
1、衰老礦井的界定及通風現狀分析
1.1衰老礦井的界定
所謂衰減礦井指的是其開采煤炭儲量與其當前生產系統的能力需求不匹配，且其通風系統中的通風設備已出現老化、通風距離過長以及通風阻力大等問題的礦井�？偟膩碚f，衰減礦井的特征可總結歸納如下：
1)礦井生產能力下降；2)礦井生產的安全性較差；3)礦井所配置的生產系統布局不合理；4)礦井的競爭力弱等。
此外，針對衰老礦井，其通風系統存在通風路線過長對應通風阻力過大、所配置通風設備與通風能力不匹配以及存在較為嚴重的漏風現象等特點。
某礦井在設計初期的生產能力為1.5Mt/a,剩余可采儲量約為40Mt,對應可開采年限小于10年。結合衰老礦井的相關判定指標，確定該礦屬于衰老礦井。
1.2通風現狀分析
目前，該礦井采用中央并列式通風，其對應進風口主要為主斜井和副立井兩個，對應的回風井分別位于該礦井的東西兩側。隨著工作面開采的不斷進行及開采條件的日益復雜，導致當前通風條件和通風效果處于相對較差的狀態，具體表現為：工作面通風段面積較小，導致通風過程中的阻力較大；在現有通風條件下東側回風井和西風井存在嚴重的漏風現象，嚴重威脅著工作面的安全生產[2]。
因此，針對該礦井通風系統的改造旨在降低通風過程中的風阻，提高工作面風量的利用率，解決東、西兩個回風井的漏風現象。對該礦井24501工作面的風量及風阻進行測量，風量測定結果如表1所示，風阻模擬如圖1所示。
經對表1和圖1中的數據進行綜合分析，可將24501工作面當前通風系統所存在的問題進行定量分析，具體總結如下：24501工作面通風阻力較大的位置主要集中于工作面的回風段，而進風段和用風段的阻力較小；且該工作面當前通風系統對應的總風阻大小為2.5117kPa,遠大于《煤礦井工開采通風技術條件》中所規定的2kPa。
2、通風系統改造方案的確定
根據24501工作面礦井通風系統現狀綜合分析的基礎上并結合當前可采用改造方案的基礎上，針對24501工作面特擬定如下3種改造方案：
方案一：在現有西回風井的基礎上，將原東回風井進行封閉，并將東回風井原通風斷面面積擴大為8m2,并對應地將西風井通風機重新進行選型，保證其滿足4500m3/min的通風要求；
方案二：在現有西回風井的基礎上，將原東回風井進行封閉，東回風井原通風斷面面積保持不變，并對應的將西風井通風機重新進行選型，保證其滿足4500m3/min的通風要求；
方案三：將原通風系統對應的東、西兩側回風井均封閉，同時，將工作面中的皮帶斜井作為新的回風井，原進風井依然為主斜井和副立井。即，將原“二井二回”的通風方式改進為“二進一回”。
上述三種通風改造方案的優缺點分析如下：
1)方案一需對東回風井進行擴巷操作，其對應的工程量較大，該方案并未解決西回風井漏風現象嚴重的問題；但是，方案一將東回風井封閉，節省了東側通風機運行的費用，降低能耗；
2)方案二與方案一相比，并未對東回風井進行擴巷操作，在當前風量的條件下容易導致巷道內風速超過限值，從而增加工作面主通風機的能耗；
3)方案三將東西兩側回風井均進行封閉，啟用皮帶斜井作為新的回風井，解決了原回風井漏風嚴重的現象；此外，采用一個回風井可有效降低工作面的能耗。此項改造方案僅需將原東西兩回風井中對應的通風機搬至皮帶斜井即可，工程量較小[3]。
因此，綜合對比上述3種通風改造方案的優劣勢，最終選擇方案三為最佳改造方案。需要注意的是，基于方案三對現有通風系統進行改造需根據改造后的通風情況對通風設備進行重新選型。
3、改造方案的具體實施及效果評價
基于方案三對24501工作面通風系統進行改造，為保證改造后工作面通風系統的高效性需根據改造后工作面的通風情況對通風設備進行選型[4]。經數值模擬分析，對通風系統采用方案三進行改造后其通風條件如表2所示。
對改造后工作面礦井各個段的通風阻力進行測定，其對應阻力分別如下：工作面進風段的.阻力值為431.89Pa;工作面用風段的阻力值為532.08Pa;工作面回風段的阻力值為888.03Pa。
根據表2中改造后工作面的通風條件，為其配置新的通風機的型號為BDK-2-NO.20,并結合“一用一備”的原則為其配置2臺通風機。該通風機的額定轉速為940r/min,配置防爆電機的額定功率為160kW。
此外，針對該改造方案除了選擇合適的通風機外，為保證工作面生產的安全性，還需將工作面的消防材料庫以及變電站等移送至回風巷道內[5]。
對原通風系統進行改造后，整個工作面通風系統的布局更加合理、科學。經改造后，工作面通風阻力值由原2.5117kPa降低至1.940kPa,滿足《煤礦井工開采通風技術條件》中所規定的風阻小于2kPa的要求。
4、結語
通風系統為礦井“肺部”,其為工作面提供新鮮的空氣，在保證工作面安全生產的同時，為作業人員提供較為舒適的工作環境。隨著礦井工作面生產的不斷推進，原通風系統在風量、風阻等參數上不滿足實際生產的需求，且在回風巷存在嚴重的漏風現象。本文以24501工作面為例對其通風系統的原回風井進行封閉，重新選擇皮帶斜井為新的回風井的“兩進一回”的通風方式，并為其配置BDK-2-NO.20的通風機。經實踐表明，經改造后工作面風阻由2511.7Pa降低至1940Pa。
參考文獻
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