论煤矿矿井建设过程中通风系统的构建分析

摘要：煤矿矿井的通风系统是保证矿井建设的1个基本条件，而矿井建设又是1个动态变化过程，所有工程都是从无到有，在此条件下，建立怎样的通风系统，并如何保证矿井建设工期，需要结合矿井具体情况进行综合研究，本文主要针对煤矿矿井在建设过程中通风系统的构建分析进行讨论，仅供参考。

关键词：矿井建设，通风系统，构建分析

1矿井概况

某煤矿矿井采用斜井和平巷联合开拓，在工业场地内布置了3条井筒，主井净断面6.4，斜长536m，倾角25°，装备一台2.0m绞车0.75T矿车串车提升；副井净断面6.4，斜长520m，倾角25°，装备一台1.6m绞车0.75T矿车串车提升；风井净断面4.3，斜长400m，倾角25°。井筒采用全井钢格栅喷射混凝土支护。瓦斯相对涌出量为10.43m3／t，绝对涌出量为0.362m3／min，初步设计确定为高瓦斯矿井，井田内各煤层均具有爆炸危险性，无自然发火倾向。矿井采用主副井进风、风井回风的中央并列式通风系统。正常生产时总需风量为480m3／s，配备FBCZ―6―NO13A型矿用防爆轴流式通风机2台，1台工作，1台备用。每台通风机配备1台YBFe200L―6型电动机，功率18.5kW，电压660V。

2矿井建设过程中通风系统构建原则

(1)通风系统必须符合《煤矿安全规程》、《煤矿建设安全规定》、《煤矿建设安全规范(征求意见稿)》的有关规定。

(2)合理布置通风构筑物，减少对运输环节的影响。

(3)由于井下巷道布置于煤层中，实际瓦斯涌出量难以预测，矿建工程施工与井筒装备需同时进行。因此，通风系统布置时，将各阶段进行井简装备的井筒确定为进风井。

(4)巷道施工过程中频繁贯通，每次贯通都会对通风系统造成影响，因此设置通风构筑物时，要充分考虑延长其服务时间与构建的时机。

(5)构建永久或临时通风系统时，应与提升运输统一考虑，同时要不影响建设工期。

(6)确定通风系统时，应考虑瓦斯抽放需要。

(7)最晚在102和101工作面大规模施工前建立起永久通风系统。

(8)通风系统建立要适应工程进展，分阶段构建。

矿井建设期间通风系统主要分为4个阶段：井筒施工及各井筒贯通前阶段、主副井贯通后主井临时改绞期间、永久通风机运行前阶段(风井永久装备期间)、永久通风机运行后阶段。由于井筒贯通前阶段为各井筒独立施工，通风系统比较简单，提升量也较少；永久通风系统建立后，系统比较稳定，在本文中不再考虑。重点讨论各井筒贯通后的通风系统。

3通风方案选择

矿井通风系统虽然是保证矿井施工安全的重要条件，但通风作为辅助系统，是为矿井建设服务的，建立的通风系统也必须满足建设工期需要，并与矿井建设总体方案一并研究。

3．1矿井建设总体方案思路

矿井建设内容可分为井巷工程和设备安装，建设工期一般由井巷工程矛盾线和井筒交替装备矛盾线中较长的1条所决定。井巷工程的施工顺序依次为：井筒、车场、石门及大巷、采区顺槽、开切眼。井筒交替装备的顺序依次为：井筒施工到底并进行主副井贯通、主井临时改绞、副井永久装备、主井永久装备，风井到底进行临时改绞，与主副井贯通并在适当时机进行永久装备，在风井永久装备之前构建临时通风系统。井巷工程矛盾线主要由工艺逻辑关系确定，属于确定因素。在井筒交替装备矛盾线中，井筒贯通、主井临时改绞、副井永久装备的顺序为通常做法，也是确定因素。而主井和风井的永久装备时问是1个变化的因素，不同的装备时间，就会产生不同的建设方案和通风方案。该矿井瓦斯涌出量大，通风要求高，提升压力大，主井和风井永久装备时间的确定就成为重点要研究的问题，这不仅影响到通风系统的构建，也会影响到提升问题和建井工期。

3．2风井永久装备时间确定

由于风井距主副井较远，在副井永久装备和主井临时罐笼提升期间才能与主副井贯通，贯通的时间较晚。在装备时间选择上，有3个时间段：一是与副井永久装备平行；二是与主井装备平行；三是在副井、主井永久装备完成之后进行。当风井与副井或主井平行装备时，永久装备完成时间较早，这样可以建立较可靠的通风系统，也可以建立完善的瓦斯抽放系统，对矿井建设期间的安全、瓦斯抽放提供了更有力的保障；但会减少1个提升井筒，对提升不仅带来更大的压力，甚至会影响到建设工期。当风井在矿井建设后期、主副井永久装备完成后再进行永久装备时，可以多承担一定的提升任务，减轻大巷施工阶段提升压力，但通风系统和瓦斯投放系统的可靠性不如早装备，对需要进行抽放的高瓦斯矿井安全性相对较低。

为最大程度保证安全，使矿井建设顺利进行，并建立可靠的瓦斯投放系统在建设期间加以利用，综合2个风井装备时间方案的优缺点，结合该煤矿矿井实际情况，确定风井与副井永久装备平行进行。

3．3主井永久装备时间确定

前述确定了风井与副井永久装备平行进行，之带来提升压力更大。主井永久提升系统装备为一台2.0m绞车0.75T矿车串车提升，根据我省矿井建设经验，在巷道施工期间一般难以利用，一般安排在矿井井巷工程完成前3个月左右完成即可。也就是说，主井永久提升系统在不影响建设工期的情况下尽可能推迟永久装备时间，延长主井临时绞车的使用提升时间，这是我省矿井建设中最常用的做法。但这种传统、常用的方法有个最重要前提，就是建立在副井永久提升能够满足全矿井施工需要。但该煤矿矿井建设的1个重要特点就是提升压力较大，越到后期越明显。此时怎样发挥和利用主井提升能力、发挥主井什么样提升能力、主井永久装备的开始和完成时间等就成为需要认真研究的问题。

根据对矿井建设期间出矸量的分布统计、矿井建设特点分析，对于主井完成时间提出2个可行的方案。

方案I：主井在矿井竣工前完成永久提升系统装备。优点是：可以充分发挥主井临时绞车的提升能力，这期间有l2.5个月的时间与副井同时提升，大巷施工阶段提升压力较小，有利于大巷阶段加快施工速度。缺点是：主井永久提升系统装备正好与采区工程施工平行，而这一阶段正是井巷工程出矸量最大的阶段(102、101工作面同时作业的出矸量为3121.0m3／d)，采区施工阶段的提升压力大，即使风井、副井同时提升也不能满足需要，更何况风井也有装备任务，重点是承担通风任务，要求提早形成永久通风系统，因此，主井永久提升系统装备的越晚，矿井提升压力越大，对建设工期的影响越大。

方案Ⅱ：在101、102工作面大规模施工前完成主井永久提升系统装备。针对方案I存在的缺点，为解决采区施工阶段提升压力大的问题。提出利用主井永久提升系统担负巷道施工的提升任务，这一做法在国内斜井开拓的矿井建设中尚无先例，也是1个创新，但从理论上分析是没有问题的。该方案充分利用了主井提升能力大的优势，与中央胶带输送机、井底煤仓、给煤机、配煤输送机等设备设施联合使用，不仅从根本上解决了采区工程施工阶段提升压力大的问题，同时也可以使2采区8条顺槽的施工实现连续运输，有利于加快采区工程施工速度，缩短矿井建设工期，是解决该煤矿矿井提升、通风问题的有效途径。

综合以上分析，结合井巷工程施工时间，确定主井永久提升系统装备在副井永久装备完成后立即进行，在101、102工作面大规模施工前完成。为减轻主井临时罐笼提升压力，在车场和大巷施工阶段，实行以提定产，在保证关键工程的前提下，将掘进头的数量控制在5个以下。

4临时通风系统构建

所谓临时通风系统，是永久通风系统形成之前在井下或地面设置临时主要通风机，构筑负压临时通风系统。根据前述确定的风井永久装备时间，主要考虑主井临时改绞期间和风井永久装备期问临时通风系统。

4．1主井临时改绞期间

主井与副井形成贯通后，具备了2个井筒一进一出的通风条件，因主井需进行临时改绞，不宜做为回风井，应建立主井进风、副井回风的通风系统。采取在主井交叉点联络巷f-IN侧各砌筑2道风门，在风门至主井井筒之间安设局部通风机接风简为各掘进工作面供风，形成主井井筒进风、副井井筒回风、各掘进工作面独立通风的通风系统。该阶段持续时间为1个月。

4．2风井永久装备期间

主副井与风井贯通后，副井仍在永久装备，风井也开始永久装备、构建永久通风系统。该阶段采用副井、风井进风，主井回风的通风系统。由于该阶段持续时间5个月，相对较长，井下同时作业的施工队伍为5个，需风量较大，因此需要建立负压通风系统，即在主井安装临时主要通风机。临时主要通风机的布置有以下2种选择：

(1)临时主要通风机风机安设在主井井口，在主井井底马头门两侧各安设2道风门，利用井筒内的2趟玻璃钢风筒与临时主要通风机连接进行抽出式通风。

(2)临时主要通风机风机安设在主井井口，为保证漏风率不超过规定，封闭井架，主要通风机风机按抽出式运行。风井永久装备完成后，及时过渡到永久通风系统，形成主井和副井进风、风井回风的全负通风系统。

5结论

(1)根据高瓦斯矿井特点，确定在风井与主副井贯通后立即进行永久装备，并与副井永久装备平行施工，及早建立可靠永久通风系统和瓦斯投放系统，最大程度地保证了矿井建设安全。

(2)在主副井贯通后的主井临时改绞期间，建立主井进风、副井回风的临时通风系统；在风井永久装备期间，建立风井和副井进风、主井回风的临时通风系统；临时主要通风机风机布置在主井井口，安装钢质风筒或封闭井架方式，以减少漏风。风井永久装备完成成，构成了主井和副井进风、风井回风的永久通风系统。

(3)提出的利用主井箕斗提升和永久通风系统为矿井建设服务，并通过施工顺序优化，同时解决了通风和提升这一相对立的问题，为今后大型高瓦斯矿井建设提出了l条有效途径，也是今后大型矿井建设方案优化的1个方向，具有一定的现实意义。

(4)矿井建设期间通风系统是1个从无到有、从临时到永久、多次变化的过程，要结合井巷工程施工顺序、井筒装备顺序、矿井实际情况综合考虑，在确定永久通风系统形成的前提下，构建好临时通风系统。

(5)矿井建设期间通风系统构建，要结合矿井建设的总体方案、提升能力、施工部署、建设工期进行综合研究，更要保证施工安全。