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摘要：随着社会不断进步，人们的生活质量越来越高，同时也加大了煤矿产业的需求，如今煤矿企业不断增多，产量也不断增加。在众多煤矿企业中，要想有好的收益，煤矿企业需要有完善的矿井系统。要使煤矿企业产量增加，同时还要保证生产的安全，这就需要设计合理的煤矿通风系统。参考当前的矿井采掘情况，对比分析预选的三种通风系统的方案，选择最为合适和经济性最佳的方案。根据选择的方案进行施工，所得到的通风系统在通风量和通风助力方面均满足使用要求，该系统能够稳定的进行工作，符合煤矿生产要求。
关键词：煤矿; 通风系统; 方案比较; 设计优化;
1 矿井概况
本次的研究对象为云南某矿井，其面积约为34.3831km2，其中东西方向长度为10.7km，南北方向宽2.2－5.0km，该矿井主要采掘二煤层，煤层平均厚度为2.17m，倾角小于15°。从2014年10月起建设该矿井至2018年5月完成并投入生产，设计生产能力为0.6Mt/a。矿井通风方式为中央并列式，其中主井与副井进风，风井回风。安装两台FBCDZ№28/2×400 型对旋轴流式通风机进行抽出式通风，采用YBF-560M2-8/2×400 kW/6000V型电机，能够达到的风压在262～4100 Pa，排风量为60～205 m3/s。
2 矿井通风系统完善升级的必要性
本次研究的云南某地矿井在设计时是低瓦斯矿井，设有两条大巷在矿井东翼，其中轨道大巷主要起轨道运输和进风作用，胶带大巷中安装胶带机运输煤炭同时进行回风；在东翼23区设有两条上山，一条为轨道上山作用为进风，另一条为胶带上山作用为回风，在23采区和矿井东翼均没有专用回风巷。在本次的云南某矿井的南北部均有一煤与瓦斯突出矿井，并且南部的煤与瓦斯突出矿井在此前发生过安全事故，因此根据《防治煤与瓦斯突出规定》中的有关规定，此次将低瓦斯矿井升级为煤与瓦斯突出矿井需要设有专用的回风巷并且在采掘工作面上设置独立的回风系统，以保证施工的安全和今后的生产安全。在矿井瓦斯等级发生很大变化时，通风系统的有效升级是尤为重要的，是施工和生产安全的重要保障。
3 矿井通风系统升级完善改造方案设计
在考虑了当前矿井的巷道分布情况以及采掘情况下，结合《防治煤与瓦斯突出规定》和 《煤矿安全规程》的相关要求，提出了下列三种升级方案。
方案一：将东翼大巷中的轨道大巷改造成机轨合一大巷，并且将带式运输机和轨道安装在此处，当作进风大巷使用；将东翼的运输大巷改成回风大巷，这样能够使东翼的通风系统更加完善。23采区的轨道上山改造成为机轨合一上山，将带式运输机、架空乘人装置以及轨道布置在巷道中，当作进风巷使用；23采区运输上山改造成专用回风上山。这种改造方式有如下优点，改造工程施工周期短以及需要扩修和施工的巷道工程量较小。但也有一些缺点，比如将23采区的轨道上山改造成为机轨合一上山，需要将带式运输机、架空乘人装置以及轨道布置在巷道中，这就增加了不少的工作量，并且会导致巷道内设备较多，对矿井的生产过程带来安全隐患；由于需要布置工作面顺槽车场，而这一工程需要与23采区轨道上山进行连接，必然会导致过多的上山开口，在进行巷道的维护时难度增加；需要在顺槽与已施工工作面间设置运煤联巷，加大了工作量；各设备间间距最小值是巷道断面能够满足的设定值，但在巷道长时间工作后会发生变形，导致设备间距发生变化，此时巷道中设备较多也不利于巷道的扩修。
方案二：额外建设23采区回风上山东翼大巷和702m水平东翼回风大巷，能够让东翼通风系统更为完善。重新挖掘23采区回风上山，使采区通风系统更为完善。此方案的优点有：额外建设23采区回风上山东翼大巷和702m水平东翼回风大巷，大大提升了矿井生产过程的安全性；无须改造23采区和东翼大巷的煤炭运输与辅助运输系统，减少工程量。此方案也存在一些不足，主要是施工耗时较长以及巷道施工工程量大。
方案三：在东翼大巷中新建23采区回风上山并保留原有两条大巷。将东翼大巷中的轨道大巷改造成机轨合一大巷，并且将带式运输机和轨道安装在此处，当作进风大巷使用；将东翼的运输大巷改成回风大巷，这样能够使东翼的通风系统更加完善。对于23采区，依旧使用当前的运输上山和轨道上山，不改变运输系统；在煤层顶板处新增一条采区回风上山，使通风系统更为完善。该方案的优点有：只需进行东翼大巷的运输系统改造，不用改造23采区煤炭运输和辅助运输系统，有效降低施工工程量；采用专用回风巷和新增的23采区回风上山，大大提升矿井生产的安全性。但此方案也有一些缺点，比如新增回风上山，加大了工程量，延长了施工时长。
4 方案比较和确定
4.1 比较方案
以上已经给出了三种不同的设计方案，再结合矿井的实际施工情况以及各设备的价格等因素，对比不同方案的经济性，比较结果如下表1。
4.2 确定方案
对比三种不同方案得出：方案二所需资金最大，并且工程量最大，暂且不考虑此方案。相对于方案三，方案一的施工时长短，工程量少，但需要进行机电设备改造的工程量大，由于机电设备多不利于后期的巷道维护，方案一还需要建设顺槽车场，此工程施工困难，工时长；由于方案三需要新增一条专用回风上山，因此所需资金与方案一相同，但方案三没有方案一的其他不足，最终选择采用方案三进行施工改造。
表 1 方案技术经济可比部分对比表
在一年的施工建设后，云南某矿井通风系统顺利完成升级改造，所有机电设备完成安装，并且机电硐室和采掘工作面等均完成改造工作。
5 结 论
采用方案三完成矿井的通风系统升级改造后，东翼运输大巷进风，有专用的回风；23采区采用轨道上山与胶带上山进风，使用专用的上山回风，所形成的通风系统满足使用要求，并且效果不错。改造升级后的通风系统满足风阻和风量要求，其中各风口的阻力数据为，主井进风23. 33 m3/s，副井进风 84. 0 m3/s以及矿井总回风为108.33 m3/s。矿井通风能够轻松的进行通风，并且能够保证矿井的安全生产。在进行矿井的通风系统时，由于矿井的瓦斯等级发生了很大变化，因此改造工程需要结合矿井的采掘情况以及巷道分布，保证通风系统升级改造后能够满足生产需求，以及减少施工过程的工程量和施工周期。
参考文献
[1]瓦斯矿井升级突出矿井后通风系统设计优化[J].刘斌,李双,曹阳,陶柱.中州煤炭.2016(07)
[2]平煤一矿通风系统优化改造方案[J].张学博,高贯金,郭飞鹏.西安科技大学学报.2011(06)
[3]目前我国矿井通风现状分析[J]. 田浩,李良松. 中小企业管理与科技(上旬刊).2011(08)
论文作者:游妍
论文发表刊物:《防护工程》2019年13期
论文发表时间:2019/11/12
标签：矿井论文; 采区论文; 方案论文; 巷道论文; 回风论文; 轨道论文; 通风系统论文; 《防护工程》2019年13期论文;