论小型煤矿联合通风的可行性

     福建地方小煤矿开采的煤层普遍勘探程度低、地质构造复杂，大多是边勘探、边施工、边生产，矿井生产存在点多面广、战线长，生产能力小，管理分散等状况，矿井的通风管理滞后于生产，从而造成矿井通风困难。因此，要保证矿井通风系统技术可行，经济合理，安全可靠，对矿井通风系统技术改造的工作就显得尤为重要，这也是矿井通风管理工作的重要内容。本人根据永安煤业公司柯坑煤矿各采区联合通风系统技术改造方案的实施，从中总结出低瓦斯小型煤矿的矿井通风系统实现联合通风的经验，为更好地加强小煤矿通风技术管理工作，提高矿井通风技术管理水平及矿井的抗灾能力提供借鉴。

    一、矿井概况

    柯坑煤矿于58年建矿，1973～1976年间进行二次扩建，82年核定生产能力为21万吨/年。该矿为平峒暗斜井开拓，分区式通风，开采上京井田+660m水平以上煤层，原有生产采区为一、二、三、五和后洋采区。通风系统联合改造方案提出时，一、三、五采区已相继采完报废，主要生产采区为二采区、七采区、永丰采区和小北区+660m以上部分及零星的边角块段，七采区、永丰采区和小北区的设计生产能力分别为6万吨/年、9万吨/年和3万吨/年，服务年限均为8年。

    该矿井瓦斯含量较低，历年的瓦斯等级鉴定均为低瓦斯矿井，煤尘无爆炸性，煤层不易自燃。地温正常，地温梯度为每百米1.3℃～1.5℃。

    二、 通风系统联合改造方案提出时的通风现状及存在问题

    该矿井原有的一、二、三、五采区均有独立的通风系统，每个采区均按《煤矿安全规程》要求安装主要通风机，由于一、三、五采区已报废，仅保持二采区+740m的主要通风机正常运行，为二采区和七采区的通风服务。风机型号为4-72-11№16B，转数560转/分，电机容量为40kW。永丰采区和小北区当时尚在基建期间，通风系统不完善，工作面以局部通风机通风。

    由于通风系统尚未完全形成，矿井通风存在的问题较多，主要问题有：①七采区靠二采区通风机通风，线路长(总回风巷长为1500m)，受自然风压影响大，井巷、工作面风流方向和风量经常受季节变化而改变，造成井下通风混乱，矿井抗灾能力差；②井下各用风点风量不足，如七采区的+620m39#S、40#和43#N三个回采面的设计风量均为3.15m3/s，而实际供风量分别为1.2m3/s、1.1m3/s和1.05m3/s，风量严重不足；③永丰采区和小北区以局部通风机解决各工作面的通风，通风系统和供风量均不能满足要求，通风事故隐患大；④七采区+740m以上部分的采空区和小煤窑相通，漏风严重；⑤由于通风系统不完善，采掘工作面存在串联通风，个别局部通风机有时还有循环风的现象。

    三、矿井通风系统改造方案的提出

    针对矿井通风系统存在的问题，经综合调研分析认为进行永丰采区、七采区及小北区联合通风系统改造是必要的，且切合实际。由于二采区+740m通风机对七采区的通风作用能力非常有限，不能满足其安全生产需要，拟定在七采北石门设置风门，使二采区和七采区通风系统隔开，而在+745m排矸上山井口安设二台风机(其中一台使用，一台备用)，使之为永丰采区、七采区及小北采区通风服务，这是本次系统优化方案的基础思路。

    根据永丰采区上山具体位置不同，本系统优化改造提出以下两个方案进行比较，见表1。

    由上表可知，这两个方案由于永丰采区上山位置不同而导致通风线路长短、通风阻力、通风费、井巷工程量等方面的差异。

    四、方案的比较与选定

    (1)开拓巷道比较

    由表1可知，方案一虽然上山位置相对方案二更接近采区储量中央，有利于开采，但井巷工程量、维护量等均比方案二大，方案二的投资总额比方案一节省30.57万元，故方案二占优势。详见表2

    (2)通风比较

    该矿井的通风系统后期的情况与前期相仿，所以本次比较仅以通风前期为例说明问题。

    1)技术上比较

    根据两个方案各通风参数计算结果列表(表3)如下：

    可见，方案二与方案一相比有以下优点：①总进风量大，有利于生产；②风机功率小，通风电耗较小；③矿井通风等积孔大，通风更容易；④设置的风窗较少，节省人力、物力、财力。

    2)经济上比较

    根据计算结果，将方案一和方案二各自所需费用列表(表4)如下：

    基于以上分析，在综合考虑技术、经济、安全等方面的基础上，经方案比较得出，方案二优于方案一。所以，决定采用方案二作为本次通风系统改造的具体实施方案。

    五、方案实施

    (1)在七采区+660m北石门内设置二道调节风门，以控制七采区和二采区的通风系统。

    (2)+745m排矸上山井口安装BKY60-№10型轴流式通风机二台(其中一台使用，一台备用)，风机电机功率为22kW。

    风机具体的运行参数要根据不同时期的通风需要而做相应的调节。

    (3)根据各时期通风需要安设调节风窗，并根据网络解算结果，确定风窗断面。

    六、 联合通风系统改造方案实施的技术管理

    该矿井改造后的通风系统为多峒口、多采区通风的单风机运行的联合通风系统，通风网络复杂，从通风网络解算结果来看，需要在系统内设置10～12组调节风窗，以控制网络稳定，实现合理分配风量，

    保证各用风地点的风量满足要求。虽然系统内的调节风窗设置较多，但矿井的通风等积孔可达2.21m2，通风容易，说明选择调节风窗控制风量分配的方法是可行的。

    如何有效管理好这些调节风窗，保证通风系统的稳定、可靠，这是系统改造成功与否的关键。针对这一问题，我们在方案实施过程主要采取以下措施：①风窗位置的确定。风窗是根据网络解算后确定各支路是否需要而设置的，网络中需设置风窗的支路结合现场实际，把风窗尽可能设置在回风巷内。实际已实施的风窗均设在回风巷内，这样就避免了频繁的行车、行人对风量分配的影响；②微机应用于网络稳定的管理。在系统改造方案实施过程中或日常通风管理中，发现通风网络中风路的风阻、风量、风机工况的参数及网络支路等发生变化时，即可把变化了的这些通风参数输入通风网络解算程序，对网络重新解算，从而重新确定各风窗的位置及断面面积等，这一方法能有效地提高风窗控制风量的效果和网络稳定的可靠性，特别适用于复杂通风网络的风量合理分配和网络稳定的管理；③制定严格的风门、风窗管理办法，并加强现场的管理和监督，促使风门风窗的正常使用，实现通风系统风量的合理分配，满足矿井通风要求。

    七、联合通风系统改造方案实施的效果

    矿井联合通风系统改造方案实施后，有以下明显的安全效益和经济效益：①解决了永丰采区和小北区的通风以局部通风机代替主要通风机，实现了七采区的风流稳定，保证了井下各用风点的供风量达到要求，解决了局部通风机因通风系统不稳定或供风量不足而造成的循环风等问题，保障了生产安全；②采区联合通风后，减少了永丰采区和小北区以局部通风机代替主通风机的2台11kW风机，节能效果显著；③矿井有效风量率大大提高；④矿井通风系统稳定，抗灾能力增强；⑤联合通风的通风费用省，且有利于集中管理。

    八、几点体会

    1、解决地方小煤矿通风问题的根本措施是矿井的开拓布局或矿井的采区设计要为有效进行通风技术管理创造条件。

    2、对地方小煤矿因矿井设计或矿井的开拓布局的局限性及客观因素的影响，导致矿井通风系统技术管理滞后，影响生产安全时，在条件允许的情况下采取联合通风系统改造是可行的。

    3、联合通风系统有效管理的关键是对调节风窗的管理，要使调节风窗有效控制风量分配，采取微机管理技术是最佳的选择。

    4、应根据矿井设计生产能力、瓦斯涌出量、煤层赋存条件、井田面积等因素，提出多个技术上可行的方案，通过优化或技术经济比较后确定矿井通风系统。

    5、矿井通风系统应具有较强的抗灾能力，当井下一旦发生火灾等灾害性事故后所选择的通风系统能将控制在最小范围，并能迅速恢复正常生产。