毛郢孜煤矿通风系统改造成果及应用

摘　要：介绍了毛郢孜煤矿通风系统的现状及经过调查研究找出了解决通风问题的办法，并取得了明显的经济效益。
关键词：通风系统；风量；风压
中图分类号： TD724　　　文献标识码： B　　　文章编号：1008-8725(1999)05-0021-02

LIU Yan-jun, REN Hua-min

(Maoyingzi Coal Mine, Wanbei Coal Mine Bureau,Xiaoxian 235292,China)

Abstract:The state of ventilation system in Maoyingzi coal mine and solving method are introduced.It has made striking benefit.
Key words:ventilation system;　wind quantity;　wind pressure

0　前言
　　皖北矿务局毛郢孜煤矿原设计能力为21万t/年，1978年简易投产，经过一、二期技术改造，生产能力提高到45万t/年，1989年达产，1993年和1994年生产原煤均超过54万t。随着开采深度的增加和生产能力的提高，瓦斯涌出量逐渐增大，特别是二水平投产以来，火成岩侵蚀程度越来越严重，火成岩区煤层瓦斯涌出量增大，矿井风量已不能满足生产的需要。生产的日益扩大与风量不足形成一对主要矛盾。当安全与生产发生矛盾时，必须无条件地服从“安全为天”的生产方针，要发展生产，就必须首先解决通风问题。

1　通风改造的必要性
　　随着生产的发展，开采深度的增加以及火成岩侵蚀面积的加大，南风井1984年安装的两台70B2-21N0.18型轴流式155 kW的风机，负压133 mm水柱，风量2 300 m³/min，效率45%，满足不了生产的需要，造成矿井通风能力严重不足。按45万t/年计算，欠风量达1200 m³/min，一些采掘工作面瓦斯超限频繁，造成掘进工作面无法放炮，只能采用风镐掘进和采煤工作面时干时停的被动局面，采煤与掘进相互争风，严重威胁着安全生产。1991年4月12日，该矿曾在Ⅱ314掘进工作面发生一起瓦斯爆炸事故，死亡4人，造成直接经济损失20多万元。在安全第一的前提下，采取的措施只能是“以风定产”。因此，进行通风改造，增加风量，已是当务之急。

2　通风现状的调研分析及解决方法
2.1　通风现状
　　由于该矿原设计井型小，南风井位于主副井以南800 m，偏离储量中心，南风井及-80 m回风巷断面小，只有4 m²，风量增大后，风速超限，阻力大。
　　由于受火成岩侵蚀的影响，井田的可采范围象一个“三角形”，而南风井位于一个角上。进入二水平以后，矿井的可采煤量均位于井田的北翼，而风井位于井田的南翼，这样就形成了“南风北调”的不合理局面，通风线路长，阻力大，漏风多。
　　南风井使用的两台轴流式风机，属淘汰产品，效率低，只有50%左右，耗电量大，继续使用这样的风机是一种很大的浪费。
2.2　改造方案和改造方法
2.2.1　改造方案
　　通过调查研究提出三个改造方案：方案一：更换南风井的风机。优点是可利用现有的工业广场，在南风井的另一侧立即就可以破土动工，投资少，见效快，工期短；缺点是通风线路长，阻力大，负压高，耗电量大；-80 m回风巷及南风井断面小，需要扩大，按风量3 500 m³/min计算，巷道净断面不少于7.3 m²。方案二：把老副井改造为中央风井。优点是通风线路较短，阻力小，耗电量较小，可利用现有的工业广场和老副井，风硐和机房可以立即破土动工，投资少，见效快，工期短；缺点是工业广场内建筑物多，难以布置或需要拆迁建筑物，风机噪音影响工广，进回风之间距离小，一水平没有采完之前，老副井有提升任务。方案三：新打北风井，优点是通风线路最短，阻力最小，耗电量最小；缺点是投资大，工期长。
　　上述三个方案均是可行的，从生产需要和实际情况出发，新打北风井，倾角30°，斜长90 m，加上征地、铺路、架线、机房的施工和安装，工期长，需要3年多，投资大，需要300多万元，不能及时解决风量不足的问题；该矿的剩余范围年限不长，只有10年多，因此新打北风井的方案被否定了。
　　方案三被否定之后，又分析了方案一和方案二，地面工程、工期和投资相同，方案一比方案二通风线路长800 m，而且断面要从4 m²扩大到7.5 m²，增加投资50多万元；断面扩大以后，风阻增加67 mm水柱，仅此一项每年多耗电55.7万度，可见方案一是不经济的，只能选择方案二。
2.2.2　改造方法
　　方案确定后，就必须弥补方案二的缺陷：一是当务之急风量不足问题。二是老副井改为中央风井后一水平的提升问题。三是机房布置和噪音问题。围绕着这三个问题进行研究解决。
　　(1)要解决当前风量不足，只能利用现有的通风系统和设备进行改造，见效快。根据现状，要提高风量，只有一条路可走，即加大风叶角度，更换大功率电机，按风量3 500 m³/min计算，负压292 mm水柱，风机的工况为Q_k=60 m³/s，H_k=300 mm水柱，η_k=0.60，β=35°，电机功率为310 kW。
　　(2)老副井改造为中央风井，必须解决一水平的提升问题。解决一水平提升问题的途径有两条：一是中央风井兼作提升井之用；二是利用新副井在一水平甩车提升。由于一水平即将采完，提升量小，中央风井兼作提升用，漏风大，难管理，不能做到一步到位。利用新副井提升，既可以解决运输问题，又可以节约用电，减少漏风和服务人员。经计算新副井提升能力能满足要求，但是由于新副井是双钩提升，在一水平甩车只能是单钩，另一个钩头始悬吊于井筒中间，必须加强斜井运输管理。因此，新副井同时服务于一、二水平的方案是可行的。
　　(3)机房位置的解决。根据《设计规范》的要求，进回风之间距离不小于40 m，机房位置只能向西移，拆除井口仓库及修理库，有一条公路和高压线路需要改道，就能满足要求。
　　(4)为了减轻工广内噪音的影响，提高风机效率，经调查研究，选用了G4-73-11系列风机。根据计算风量和风压，在风机特性曲线上查到，该风机直径为2 m，配备电机功率为240 kW，转速730 r/min。由于风机噪音小，再加上消音处理，对工广的影响很小。

3　通风改造成果及应用
　　(1)为了尽快地解决风量不足问题，于1992年3月份该矿把南风井主扇电机由155 kW更换为310 kW，风叶角度由30°调到35°，增加风量600 m³/min，矿井总排风量达到2 900 m³/min，负压为290 mm水柱，在一定程度上缓解了当时矿井风量紧张的局面，但是造成电力浪费严重。
　　(2)把老副井改造为中央风井，新安装两台G4-73-12N0.20D型风机。1993年12月12日中央风井投入运转。排风量3 380 m³/min，负压234 mm水柱，效率82%。
　　(3)加快一水平回采速度，1995年8月30日，把-150 m运输大巷并入回风系统，实现了双巷回风，矿井总回风量达到3 780 m³/min，负压降到175 mm水柱。

4　结语
　　毛郢孜矿通风改造在实践中得到证明是正确的，已取得明显的经济效益和社会效益，随着影响安全生产的主要矛盾的解决，扭转了安全生产的被动局面，有效地控制了瓦斯超限，杜绝了瓦斯事故，创造了好的安全环境，保证了矿井的安全生产。前后共增加风量1 480 m³/min，负压降低115 mm水柱。每年节约用电71.8万度，节约电费22万元。

作者简介：刘延俊(1964-)，男，工程师，安徽省肖县人，1988年毕业于淮南矿业学院采矿系，现从事矿井设计，采掘现场管理和技术管理工作。

作者单位:皖北矿务局 毛郢孜煤矿，安徽 肖县 235292