多水平高阻矿井通风系统优化模式及方案研究

【摘 要】本文针对多水平高阻矿井的特殊情况，采用从整体到局部的持续优化思路，构建了多水平高阻矿井通风系统优化模式，对白庄煤矿通风系统进行了优化改造，有效解决了通风系统存在的实际问题。

【关键词】通风系统；优化模式；多水平；高阻

0 矿井概况

白庄煤矿的通风方式为中央边界式，通风方法为抽出式，新、老副井进风，南、北风井回风，南风井安设有两台BD-Ⅱ-8NO.24型对旋轴流式通风机，现担负-150m水平、-430m水平和-250m水平3900采区的通风任务，通风负压为4000Pa；北风井通风系统安装有两台G4-73-12NO.25D型离心式通风机，现担负-250m水平、3300、3700、3100、3500和31000及3800采区的通风任务，通风负压为4200Pa。是典型的多水平高阻矿井。

1 多水平高阻矿井通风系统优化模式

为彻底解决白庄煤矿通风系统存在的主要问题，为多水平高阻矿井通风系统的优化改造提供准确思路，降低优化成本，提高优化效果，结合矿井的采掘生产布局和接续计划，遵循“网络优化，通风可靠和以风定产”的优化理念，采用从整体到局部的持续优化思路，构建了多水平高阻矿井通风系统优化模式，进而为多水平高阻矿井通风系统优化改造提供思路和方法，优化模式的实施步骤为：通风系统现状综合分析优化单元划分优化方案拟定通风系统优化方案的优选优化效果评价优化效果的补充和完善构建安全高效的通风系统。

2 通风系统现状综合分析

（1）-250m水平东翼的3700采区通风路线长、阻力大，供风困难；

（2）-430水平西翼采区投产后，需风量增大，使得南风井通风系统的通风压力增大，供风量不足；

（3）南风井主通风机负压高达4000Pa，风机运行的稳定性低，井筒段有效通风断面小，阻力达1578.78Pa，风速达17m/s，超过《煤矿安全规程》规定的15m/s的最高允许风速；

（4）北风井主通风机通风负压达4200Pa，已接近满负荷运行状态，风量调节困难，风机运行的稳定性低，无法满足北风井通风系统今后的风量需求；

（5）3300进回风巷、3100回风巷、3200回风巷、-150水平西翼总回巷和3700进回风巷等巷道的部分路段有效通风断面小，阻力高；

（6）矿井部分区域漏风严重，有效风量率低。

3 白庄煤矿通风系统优化方案研究

3.1 整体优化改造方案研究

3.1.1 南风井通风系统优化方案研究

针对南风井井筒段风速超限、阻力高的问题，为有效降低南风井井筒段的风速和通风阻力，提高南风井通风系统的稳定性，提出了拆除南风井井筒的梯子间、施工并联回风井筒的优化方案，并对矿井通风系统改造前、拆除南风井井筒的梯子间、施工直径为2m、3.5m或4m的并联回风井筒等7组方案组合进行了通风网络解算。网络解算结果见表1。

3.1.2 主通风机的优化改造方案

南风井担负的-150水平、-430水平和3900采区需风量达7500m3/min，而南风井的BD-∏-8-NO.24型主通风机无法满足要求，通过主通风机选型计算，将南风井现有的BD-∏-8-NO.24型主通风机更换为BD-Ⅱ-8NO28型对旋轴流通风机。

-250北风井主通风机为G4-73-12NO25D型离心式通风机，已处于满负荷运行状态，南风井替换下来的BD-∏-8-NO.24型主通风机即可满足北风井通风系统的风量需求，决定安装到北风井运行使用。

3.1.3 通风布局优化

-430水平延深设计中，由-150南风井主通风机担负-430水平的通风问题，在-430水平开拓初期，南风井主通风机主要担负-250水平的通风问题，但是随着-430水平由开拓逐步转入生产水平，采掘头面不断增加，在-430水平西翼采区投产后，-430水平需风量增大，南风井通风系统的通风压力增大，南风井主通风机的通风能力已无法满足-430水平的风量增长需求。所以需要对通风布局进行调整，为此在-430水平施工了-430并联回风巷和与-250水平连通的-430回风暗立井，使-430水平西翼采区的大部分回风经回风暗立井由北风井排出，使-250北风井服务范围由-250水平延深至-430水平，剩余风量通过-430并联回风巷进入南风井，增大了-430水平的供风量，减小了矿井的通风阻力。

-250水平东翼的3700采区通风路线长，供风困难，通过施工-250东翼进风巷和-250东翼回风巷，与-250东大巷和-250东皮带巷形成“两进两回”的通风格局，增大了3700采区的供风量，减小了通风阻力，解决3700采区长距离供风困难问题。

3.2 局部区域优化降阻

在对南风井通风系统优化改造、主通风机优化改造和优化通风布局后，解决了对矿井通风系统安全高效运行影响最大的整体问题，在此基础上，对矿井通风系统局部高阻区域，采取了一系列局部优化降阻措施，以解决矿井通风系统存在的局部问题。

（1）施工-250东翼并联进风巷、-250东翼并联回风巷、施工3300并联回风巷，对3300、3700皮带巷进行扩修，降低进风段和回风段的通风阻力，解决3300、3700回风巷阻力大的问题；

（2）扩修改造-150水平3100回风上山，新掘-250轨道联络巷下山回风联络巷，与-150水平3200回风上山形成双巷回风系统，降低通风系统阻力。

（3）补掘-430并联进风巷，并施工-430并联回风巷，以降低-250大巷和-430皮带巷的通风阻力，提高通风能力，缓解-430水平的通风压力。

（4）为减小7400采区的通风阻力，扩修改造8401出口，并施工两个钻孔，沟通-150水平西翼总回风巷，扩修改造后做为-150水平西翼总回巷并联风道。

4 效果分析通过优化矿井通风布局，有效解决了-430水平西翼采区和-250水平东翼3700采区等区域通风阻力大、供风困难的问题，确保了采区风量的合理分配，提高了通风系统的稳定性；局部区域优化降阻措施的实施，有效降低了矿井通风系统的局部阻力，提高了通风系统的稳定性。

5 结论

（1）根据多水平高阻矿井的特殊实际，提出了多水平高阻矿井通风系统优化模式，具体的实施步骤为：通风系统现状综合分析优化单元划分优化方案拟定通风系统优化方案的优选优化效果评价优化效果的补充和完善构建安全高效的通风系统。

（2）根据多水平高阻矿井通风系统优化模式，对白庄煤矿进行了通风系统优化改造，有效解决了通风系统存在的主要问题，提高了通风系统的安全性和稳定性，同时在一定程度上改善了井下作业环境。

【参考文献】

[1]郭坤.超化矿通风系统优化研究[D].河南理工大学，2011.