井下作业面通风系统优化研究

技术研究井下作业面通风系统优化研究

常杉杉

（阳煤集团一矿，山西阳泉045000）

摘要：井下作业面通风系统作为矿井通风系统的重要构成要素，其运行的安全性、稳定性对矿井生产安全和综合效

益有直接影响。以此为着手点，对井下作业面通风方式优化研究开展分析。结合具体工程实际，在分析矿井原有通风系统不足的基础上，对原有通风系统进行改良优化，并对优化前后的通风系统优缺点进行比对分析，同时，对优化后方案的实践应用做出总结。结果表明，优化后的通风系统在确保通风有效性的同时，提升了通风安全性，降低了通风成本，对矿井综合效益提升有显著作用。

关键词：矿井；易发火煤层；均压通风；通风系统中图分类号：TD724文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2020)02-0084-02

ResearchonOptimizationofVentilationSysteminUndergroundWorkingFace

CHANGShanshan

(No.1CoalMine,YangquanCoalIndustryGroup,Yangquan045000,Shanxi,China)

Abstract:Asanimportantcomponentofamineventilationsystem,theventilationsystemofundergroundworkingfacehasadirectimpactonthesafetyandoverallbenefitsofmineproduction.Withthisasastartingpoint,thispapercarriedoutanalysisontheoptimizationstudyoftheventilationmodeoftheundergroundworkingface.Combinedwiththeactualproject,basedontheanalysisofthedeficienciesoftheoriginalventilationsystemofthemine,theoriginalventilationsystemwasimprovedandoptimized,andtheadvantagesanddisadvantagesoftheventilationsystembeforeandaftertheoptimizationanalysiswerecompared.Atthesametime,thepracticalapplicationoftheoptimizedschemewassummarized.Theresultsshowedthattheoptimizedventilationsystem,whileensuringtheeffectivenessofventilation,improvedthesafetyofventilation,reducedthecostofventilationandplayedasignificantroleinimprovingthecomprehensivebenefitsofthemine.Keywords:mine;flammablecoalseam;equalpressureventilation;ventilationsystem

DOI:10.163/j.cnki.14-1360/td.2020.02.035

对于煤层易发火矿井而言，其回采面通风多为局部均压通风，而全矿井通风多采用负压通风。这种通风方式在矿井回采初期往往可以确保通风的安全性和有效性[1]。但是，随着矿井生产的不断延伸，矿井通风系统复杂性不断提高，作业面均压通风系统运行稳定性逐渐降低，漏风现象越发突出，从而对回采作业的高效、安全开展造成了阻碍。针对此，需要对矿井原有通风系统进行优化改良，提升通风有效性，确保通风安全。

回采面均压通风系统如图1所示。但在其使用中存在一些问题。

A：均压通风系统回风绕道

5303回风巷

1

2

3

进风4

5风门

2303运输巷

8303工作面回风

通风机

A放大图6

7

8

1工程概述

A矿为国有大型矿井，投入运行数十年来先后经历

了多次大规模扩建，现主采14#煤层。14#煤层属于易发火煤层。在井下回采初期，综采面通风设计选用均压通风方式，但随着回采深度的增加和规模的扩大，原有的均压通风系统稳定性大幅降低，存在严重漏风现象。因此，需对原有均压通风系统进行优化改良，以确保易发火煤层综采期间的回采安全。

9

1.煤层轨道巷；2.煤层运输巷；3.煤层回风巷；4.升压绕道；5.材料库；6.移变硐室；7.机头硐室；8.操作硐室；9.沉淀池。

图1回采面均压通风系统示意图

2均压通风系统优化分析

2.1原均压通风系统问题分析

A矿8303回采面为井下14#煤层首采作业面，该

收稿日期：2019-11-28

作者简介：常杉杉，19年生，男，山西山阴人，2014年毕业于太原理工大学采矿工程专业，工程师。

对于均压通风系统而言，其本质是通过漏风线路风压，实现风压的均衡，确保风流有效交换，进而降低卸压漏风量，避免有害气体向回采面和巷道扩散，并有效规避采空区煤层自燃[2-3]。由此可见，均压通风系统的核心在于封堵通向采空区或巷道的风源。图1所示通风系统便是基于这一原理设计的，其回采面回风巷道末端设置有升压绕道，绕道内布设均压风机并设置正反风门，从而实现回采面的均压通风。就理论层面而言，

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2020年第2期常杉杉：井下作业面通风系统优化研究2020年2月

图1的通风系统是可行的。而从8303回采面的生产实

际来看，该均压通风系统运行良好。但当回采进行到8604回采面（后期回采面）时，均压通风系统在使用过程中便出现一些问题，具体有以下几点：a)在回采作业后期，泵站列车容易堵塞升压巷道，使得回采面卸压，而且泵站列车极易损伤构筑风墙，使得通风系统运行稳定性降低，并加大维护难度；b)升压风机开关处存在大量煤尘堆积的情况，使得机电运行安全降低，容易引发火灾；c)回采面搬家倒面时，为确保搬家作业的快速、高效，需将正反风门拆掉，换用移动临时木板对风流进行控制，这极易引发漏风卸压现象，使得通风运行稳定性降低；d)回采后期，为确保通风有效性，需将通风机自升压绕道挪出，并在运输机上方重新构筑风墙；e)作业面搬家倒面时，受限于均压通风干扰，物料进出难度较大，搬家作业速度缓慢。综上所述，必须对综采面的局部通风进行优化改良，以确保其运行的有效性。2.2通风系统优化改良分析

在A矿8604回采面实际生产中，均压通风系统存在的问题主要在于回采后期和回采面搬家倒面时均压通风系统与现有运输系统存在一定的冲突，因此，优化改良应当重点解决这一问题。在工作中，具体措施为，在回采面内增设1条与升压绕道和运输巷联通的进料绕道，将材料库设置在进料绕道上，并增设绞车房，同时，单设通风机开关硐室，以最大程度提高通风设备运行的稳定性。图2即为均压通风系统改良示意图。通过这种改良，实现了回采面运输与通风两大系统的平行作业，有效改善了两者间的矛盾，为回采安全进行和快速搬家倒面提供了保障。

进料绕道

绞车房

升压绕道

材料库升开压风机

关硐室物料存放点

移变硐室

机头硐室

沉淀池

操作硐室

图2均压通风系统改良示意图

2.3新旧方案比对分析

对优化前后的综采面均压通风方案进行比对分析，探究其利弊。a)原方案的优点是，综采面巷道掘进施工量较少；通风系统后期管护难度较小[4-5]。缺点是，回采作业后期存在漏风卸压风险；机电运行安全系数偏低；搬家倒面作业与正常通风相矛盾，速度缓慢。b)优化后方案的优点是，通风与运输作业可同步平行开展；物料进出运输省时便捷，速度快；构筑物能够服务整个综采作业期；机电安全稳定性强；回采后期无需改变原有通风构筑物设置。缺点是，巷道施工量较大；后期管护难度较高。

综合来看，虽然优化改良后的方案增加了巷道施工与维护费用，但大大节省了后期改装费，同时提升

了设备使用周期、运输效率等，节约了运输耗时，具有更高的综合效益。

3实践应用分析

优化改良后的均压通风系统应用在A矿8509回采面的生产实践中，对其实际应用效果进行持续现场观测。图3即为8509回采面通风系统改进前后绝对风压变化统计示意图。

1200优化改进前

aP/压风900

对绝优化改进后

600

0

1

2

34

5

6

测点

图38509回采面通风系统改进前后绝对风压变化统计示意图

注：1.通风机前20m；2.通风机出风点；3.通风机后20m；4.上隅角；5.回风绕道前20m；6.回风绕道后20m。

分析图3可知，优化改良后，回采面均压通风系统绝对压力显著降低。这表明，优化后的方案具备更好的通风效果，且不存在漏风卸压的现象。在改良后，整个作业面进风量自660m3/min增加至800m3/min；回风量由280m3/min增加至780m3/min。这表明，卸压漏风现象显著改善。同时，回采面上隅角与回风巷道内CO的质量浓度自19mg/L降低至0mg/L，表明CO得到有效治理，通风安全性大幅提高。此外，改用优化后的通风系统，回采面一次搬家倒面耗时不超过20d，大幅提高了搬家倒面作业效率。综合来看，改进后的方案实现了矿井综合效益的大幅提高。

4结语

伴随着中国煤矿生产规模的扩大和深度的不断增加，矿井通风系统复杂性不断提升，为确保矿井运行安全，井下生产作业对通风系统的性能有了更高的要求[6]。有鉴于此，矿井管理者必须高度重视相关问题，在生产实际中组织专业力量开展针对性分析探究，总结行之有效的通风方案，以保证回采面通风的高效性、安全性，为矿井综合效益提升提供保障。参考文献：

1］王志.多通道复杂矿山分区通风系统优化研究［J］.采矿技术，

2018，18(5)：67-69.2］聂兴信，魏小宾.金渠金矿通风系统改造方案的优选与实践［J］.

矿业研究与开发，2017，37(8)：85-.

3］周志杨.大型复杂改扩建矿井通风系统优化研究［D］.赣州：江

西理工大学，2016.

4］聂晓邺.基于FLUENT的掘进作业面通风降温数值模拟研

究［J］.采矿技术，2015，15(6)：29-31.5］苑栋.机械化多风井矿井通风系统研究［D］.赣州：江西理工大

学，2015.

6］原丽俊.高瓦斯煤矿采掘过程中的通风技术分析及安全管理［J］.

技术与市场，2014，21(12)：101.

（责任编辑：白洁）

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