摘要： 结合八矿丁一采区实际情况提出一系列矿井通风系统优化与改造，通过方案实施，丁一风井总风量由原来的9880m3/min提高到现在的12230m3/min，确保了矿井由一水平采区向二水平采区过渡时期的安全生产，缓解满足了高突工作面的用风需求，降低了采掘工作面的瓦斯浓度。成功地解决了平煤股份八矿在大采深、多煤层群、复杂通风系统生产条件下，矿井两个水平同时开采风量紧张的问题。

　　Abstract： In combination with the practical situation of D1 mining area under No.8 coal mine， the paper puts forward a series of mine ventilation system optimization and reformation. After its implementation， the total air volume of D1 mining area is increased from 9，880m3/min to 12，230m3/min； it ensures the production safety in transition from No.1 horizontal mining area to the No.2 horizontal mining area， and meets the requirements for the wind need at high working face， reduces the gas concentration of mining working face. It resolves the problems of mining air volume need at two horizontal mining area at the same time under the condition of large mining depth， multi-coal seam group and complex ventilation system production conditions.

　　关键词： 煤矿；通风系统优化；阻力测定；网络结算

　　Key words： coal mine；ventilation system optimization；determination of resistance；network settlement

　　中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）29-0060-03

　　1 概况

　　平煤股份八矿位于平顶山市区东部，设计生产能力为300万吨/年，井田东西走向长度12.5km，南北倾斜宽3.36km，井田面积41.42km2。矿井于1966年12月破土动工，1981年2月投产，井田工业储量为38839.9万吨，可采储量为26197.53万吨，矿井可采煤层共有三组四层，丁5.6煤层、戊9.10煤层、己15煤层和己16.17煤层。

　　八矿丁一风井采用抽出式通风方法，担负丁一采区、戊一采区和己一采区通风任务。丁一采区位于矿井东部，先开采丁一深部采区，按矿井丁一采区深部开采计划，丁一深部采区共计储量约1471万吨，可采储量约900万吨，丁一四条下山需不断向下延伸，丁一现在一条下山达2400米，随着丁一采区井田边界继续向北延伸，通风阻力将越来越大。预计丁一采区深部开采共向下延伸11个区段，由进风到回风通风路线达10000米以上，巷道设计通风断面较小，而二水平戊一采区通风路线为5000米以下，设计四条上山，通风断面大，两个采区阻力不平衡，丁一风井主扇运行极不经济。

　　2 丁一采区通风系统存在问题

　　①丁一采区无专用回风上山。

　　②丁一风井通风网络结构、阻力分布不合理。

　　③丁一采区现有风量不能解决丁一地温高的问题。

　　④丁一采区煤层瓦斯含量大，有突出危险。

　　⑤丁一采区巷道失修地点多、失修严重。

　　⑥丁一风井限制二水平采区的开采。

　　3 丁一风井通风系统优化必要性

　　根据平煤股份八矿生产部署及将来生产计划，丁一采区及二水平戊一、己一采区计划深部延伸，需风量不断增加，仅仅依靠现在的丁一风井供风，难以满足矿井的生产需要，丁一采区向深部开发，矿井生产布局正在由一水平向二水平过渡，但由于各种原因，采掘布置、通风巷道断面已无法满足现在高产高效矿井的需要，严重制约着八矿的生产。

　　我矿丁一风井目前风量为9880m3/min，一水平和二水平存在严重的争风问题，既限制了二水平的开发速度，又给一水平丁一采区的深部开采造成困难，严重制约着八矿的安全生产，随着丁一采区深部开发，二水平戊一和己一采区采面投产，需风量将大幅增加，因此对丁一采区通风系统优化改造迫在眉睫。

　　4 十二五规划中未来五年不同时期矿井计划需风量

　　丁一风井各采区预计需风量：

　　4.1 丁一采区三条下山目前还未施工到位，需要加快施工进度，尽快形成完善的系统。

　　①2011年～2012年，丁一采区正常生产布置1个综采面，1个掘进工作面，5个峒室，同时四条下山、片盘需施工到位，需布置3个开拓工作面，总需风量4752m3/min。

　　②2012年～2013年，丁一采区正常生产布置1个综采面，2个掘进工作面，4个峒室，同时下延三条下山、片盘，需布置2个开拓工作面，总需风量4512m3/min。

　　③2013年后，丁一采区正常生产需布置1个综采面，3个掘进工作面，5个峒室，总需风量4200m3/min。

　　4.2 二水平戊一采区预计需风量： 戊一采区目前正在施工戊9.10-21030采面的机风巷，预计2012年8月采面形成。 　　①2011年～2012年布置1个备采工作面，1个开拓工作面，2个掘进工作面，4个硐室需风量3600m3/min。

　　②2012年8月～2013年10月布置1个采煤工作面，2个开拓工作面，2个掘进工作面，4个峒室，总需风量3200m3/min。

　　③2013年后，戊一采区将布置1个采煤工作面，1个备采工作面，3个掘进工作面，4个峒室，总需风量5400m3/min。

　　4.3 二水平已一采区预计需风量：二水平已一采区目前正在施工己一西翼回风下山，预计2012年10月完工，通风系统形成后，开始施工己一皮带下山，现在需风量1500m3/min。

　　①2011年～2012年布置2个开拓工作面，2个硐室需风量1600m3/min。

　　②2012年～2013年布置2个开拓工作面，2个掘进工作面，4个峒室，总需风量2100m3/min。

　　③2013年～2014年布置1个准备工作面，1个开拓工作面，2个掘进工作面，4个峒室，总需风量2900m3/min。

　　④2014年后，己一采区将布置1个采煤工作面，1个备采工作面，3个掘进工作面，4个峒室，总需风量5520m3/min。

　　5 矿井通风系统改造前矿井阻力测定

　　矿井通风阻力测定即矿井各井巷的通风阻力（摩擦阻力和局部阻力之和）测定，有时也单指矿井最大通风阻力路线的阻力测定。测定参数包括：测点的静压、测点的标高、干球温度、湿球温度、风速、测点间长度、井巷断面积、周长等通风参数，以及风门两端静压差。2011年1月份，八矿组织通风部门对全矿井进行了一次通风阻力测定，在系统改造前对矿井阻力分布状况进行一次排查摸底，为复杂网络通风系统优化提供了大量的科学依据和技术资料。

　　矿井通风系统阻力分布情况及分析：通常情况下，一个比较合理的通风系统阻力分布为：进风段占20%～30%，用风段占40%～50%，回风段占30%～40%。

　　通过对矿井阻力测定的结果，我们得出每个风井最大通风阻力路线的进风段、用风段和回风段通风阻力的对比结果，并对结果进行分析，找出造成通风阻力过大的风段存在的问题。丁一风井各风段阻力分布情况见表1所示。

　　从表中可以看出，丁一风井通风阻力分配不合理，回风段阻力过大。特别是回风段中丁一东翼专回、丁一轨道上段阻力过大。经过井下实地分析，丁一东翼专回多处巷道变形、底鼓，出现爬行巷道，丁一轨道下山多处巷道狭窄，风速超限，多处地段受到破坏，多为侧壁变形、顶板冒落及底板凸起。这些巷道维修速度赶不上变形速度，因此造成了回风段通风阻力过大。

　　6 优化方案确定

　　6.1 通过阻力测定提出以下通风系统优化方案

　　①方案一：在二水平戊一采区补做一条进风降阻巷（兼做辅助运输）与丁一轨道下山下段联通，丁一轨道上段及原进风下山改为回风，并将丁5.6-11210边切眼与丁一轨道上段联通作为丁一采区的东翼回风，同时将丁一东翼回风不断延伸，担负丁一东翼采区的通风重任，丁一进风降阻巷作为丁一采区主要进风巷，丁一皮带下山作为辅助进风巷，丁一采区通风系统由原来的“两进一回”改为“两进两回”。

　　②方案二：服务于一水平己二、戊二采区的西一风井，在戊9.10-12160采面回采结束后，仅担负己二上部采区的通风任务，如果仅仅为己二采区服务，会造成风机用风不经济，产生不必要的经济损失，因此考虑在二水平戊一采区做一条总回风与西一风井相连通，形成丁一风井、西一风井联合服务一水平己二采区、丁一采区、二水平戊一、己一采区的通风网络。

　　③方案三：在丁一深部开采区域范围内，新做服务于丁一采区的回风井筒，丁一新回风井筒仅服务于丁一深部采区，二水平戊一采区西翼回风不再为丁一采区服务，原丁一风井全力服务于二水平戊一、己一采区。

　　6.2 方案论证及确定

　　6.2.1 通风系统优化方案一论证

　　①该方案解决了丁一采区通风路线长的问题，丁一采区通风路线相比以前减少了2000多米，丁一采区进风段阻力大大减小，丁一采区风量由原来的4050m3/min增加为改造后的5500m3/min；

　　②通风系统优化改造后，丁一采区风量增加仅1500m3/min，保证了丁一3个掘进工作面的正常开工，对丁一采区后期深部开采起到至关重要的作用；

　　③丁一进风降阻巷的施工，不仅有效的提高了采区风量，缩短了通风距离，而且作为辅助运输巷也减小了职工劳动强度；

　　④经过改造的丁一采区通风系统风机负压降低到2940pa，主扇工况点在合理的工作范围内。

　　6.2.2 通风系统优化方案二论证

　　①该方案为西一风井担负丁一采区的回风任务，根据计算机模拟解算，系统改造后采区风量增加约468m3/min，各采区风量有所增加，但是增加幅度不大，西一风井回风2856m3/min，负压为3529pa，因西一风井担负一部分通风任务，丁一风井回风下降至7362m3/min；

　　②戊二采区回风段回风路线长达5000米，回风段阻力较大，丁一采区阻力分布不合理；

　　③系统优化改造后丁一采区风量增加不明显，对后期深部开采起不到关键作用；

　　④戊8-21020抽排巷长达2000米，开掘巷道投入成本高，再加上丁一、戊二采区巷道失修巷道长，维修成本高，系统改造投资大、见效低；

　　⑤戊二采区回风段长达5000米，回风段阻力大，并且回入风量不理想，风量不足3000m3/min，风井负压达3500pa，使西一风井主扇运行不够经济。

　　6.2.3 通风系统优化方案三论证

　　①该方案的确立，将会解决丁一采区与二水平戊一采区共用回风的问题，丁一采区通风系统得到独立； 　　②经过计算机风网模拟结算，丁一新回风井施工后，丁一采区风量大增，丁一风量的紧张的历史局面将得以结束，丁一采区深部开采规划将会顺利实施，经过通风能力核定，丁一采区产量将增加到120万吨/年；

　　③二水平戊一、己一采区投产后，不再与丁一采区存在“争风”问题，并且丁一风井少了一个大阻力采区的负荷，其工况点工作范围能够保证戊一、己一采区采掘生产需要，有效风量率达90%以上。

　　④丁一新回风井的施工，需再安装一对地面主要通风机，矿井的通风网络将会更加复杂，不过将来西一风井因采区封闭主要通风机不再担负通风任务。

　　6.3 丁一风井方案优缺对比与择优选择 通过以上三种方案的论证，方案一不仅提高了采区风量，而且保证了采掘头面顺利开工，是合理的系统优化方案，但是只能解决一时通风系统难题，不能解决丁一采区与戊一采区共用回风问题，当戊一、己一采区投产后，三采区争风问题依然存在。

　　方案二的提出虽然会解决西二风井风机损耗问题，使西二风机不至于因采区的封闭而停运，但是该方案造成通风路线加长，回风段长度达5000米，西二风机负压高达3500pa，并且需开掘一条2000多米的回风巷，投入成本大，经济效益不明显，因此不能采用。

　　方案三不仅有利于丁一深部开采实施，而且使丁一、戊一采区系统独立，并且能保证二水平戊一、己一投产后风量充足，能够满足用风需求，也不存在争风问题，因此是最优的通风系统优化方案，有利用八矿矿井的长期发展。

　　因此选择方案三为最优方案。

　　7 结论

　　通过一系列矿井通风系统优化与改造，丁一风井总风量由原来的9880m3/min提高到现在的12230m3/min，确保了矿井由一水平采区向二水平采区过渡时期的安全生产，缓解满足了高突工作面的用风需求，降低了采掘工作面的瓦斯浓度。成功地解决了平煤股份八矿在大采深、多煤层群、复杂通风系统生产条件下，矿井两个水平同时开采风量紧张的问题，它不仅完善了矿井各采区专用回风系统，使矿井通风系统达到了合理、稳定、可靠的要求，而且大大提高了原煤产量，使矿井原煤产量稳定在360-380万吨/年。在成功解决水平过渡时期通风问题的同时，又充分考虑了水平过渡后的通风系统方案，使通风系统优化改造做到有的放矢，减少了重复工程和资金浪费。为多风机耦合、深水平、多煤层复杂网络矿井通风系统优化改造积累的丰富的经验，其通风系统优化方案和风网结算技术，对于通风系统改造的矿井极具参考价值，值得大范围推广。

　　参考文献：

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