矿井合并时的通风系统优化改造
刘建和
大同煤矿集团公司大斗沟煤业公司
摘 要：介绍了大斗沟煤矿将2个通风系统独立的大井和南井进行合并改造的过程，成功地将一座开采技术条件落后的小井合并到大井系统内，增加了大井的服务年限。
关键词：矿井合并；资源整合；优化；改造；
大斗沟煤矿有2个井：一个大斗沟大井，另一个是资源整合划拨过的大西沟南井，二个井各自有独立的通风系统，大井采用综采工艺采煤，南井沿用炮采工艺采煤，到2007年底，大井核实开采储量剩670万吨，南井核实开采储量剩293万吨。大井继续使用综采工艺采煤服务年限剩5年，南井沿用炮采工艺采煤服务年限有30年。为淘汰落后的炮采工艺采煤方法，提高煤炭资源开采率，延长大井矿井服务年限，经技术改造将两井连通，使2个独立的通风系统合并为一个独立通风系统，为同类资源整合矿井提供了可借鉴的经验。
1 矿井概况
大斗沟大井于1957年由大同矿务局设计处设计，设计能力45万t/年，1960年9月投产，1963年达产，1976年进行了技术改造，改造后1984年综合能力达164万t,服务至1993年末，矿井2号煤层、3号煤层储量日渐枯竭，为此将大西沟矿矿井部分井田划给大斗沟矿作为扩区延伸，开采11号层、14-2号、14-3号煤层，2002年同煤集团公司将大西沟南井划归大斗沟矿开采，2006年大井核定生产能力在185万吨，大西沟南井核定生产能力在15万吨。
大井矿井采用平峒单水平上下山方式开拓，压入式通风，有2个生产盘区，分别为14#层416盘区，14#层422盘区。有7个井口，一个进风井口（东井主井）、5个回风井口（东井副井、六风井、四风井、三风井和1200平峒），AGF606－2.82—1.54—2型主要通风机安装在东井主井，,供风能力为13300米3/分。主要运输大巷在1200水平，开采总体规划是盘区前进式，工作面后退式，使用的采煤工艺为综采；掘进工艺为机掘、炮掘。
大西沟南井的通风方式中央并列式，抽出式通风。有2个井口，一个进风井口（南井主井）、一个回风井口（南井副井），FBDCZNo16型主要通风机安装在南井副井，供风能力为2460米3/分。主要运输大巷在1016水平，开采总体规划是盘区前进式，工作面后退式，受原井巷断面限制，采煤工艺沿用炮采，掘进工艺为炮掘。
2 技术改造方案的确定
2.1 技术改造方案
大西沟南井目前工作面的开采方式为刀柱式采煤，运煤系统全部为矿车运输，由于采煤工艺落后，煤炭资源损失较大，为了提高煤炭回采率，须采用综采设备，由于南井运输能力差，为此还需从大井向南井补掘一条1400米的运煤巷道，针对南井现有的通风状况，提出以下改造方案。1方案一：南井现有的通风系统不变，调整南井主扇风叶，调整主要通风机到最大风量，开掘一条大井与南井连通的运煤巷道，并使其由大井向南井供风。2方案二：从大井往南井开掘两条供风巷道（运煤皮带巷、材料运输巷），停止南井主要通风机，使大井与南井合并为一个通风网络系统，由大井负责南井的供风。
2.2 南井困难时期配风
综采工作面1个，910m3/min；备采工作面1个，500m3/min；机掘工作面2个，550*2 m3/min；炮掘工作面1个，350m3/min；峒室和水仓3个，350m3/min；1016尾巷，300m3/min；合计有效风量3510 m3/min；
考虑1.25的通风系数矿井总供风量为4388m3/min
2.3 技术改造方案需做的工程
1）方案一：南井通风系统不变，调整主要通风机风量至最大排风量3768 m3/ min，由于南井副井担负提升人员的任务，考虑15%的外部漏风则最大供给井下供风量为3200 m3/min，为此，存在1188m3/min用风空缺，需大井往南井供风1188m3/min，大井与南井形成压抽混合式通风。为完成该系统，需做的工程主要有：1调整主要通风机风叶，使主扇风量达到最大排风量；2对南井现有的进、回风巷进行扩巷，1016运输巷由现在的2米高×3米宽扩至3米高×3.5米宽，长为1900米；1016回风巷由现在的2米高×3米宽扩至3米高×3.2米宽长为1920米；3从大井14#422盘区往南井1016运输巷开掘一条1400米长3米高*3.2米宽的运煤皮带巷。
2）方案二：从大井往南井开掘2条供风巷道（运煤皮带巷、材料运输巷），停止南井主扇，使大井与南井合并为一个通风系统，由大井主井主要通风机负责南井的供风。为完成该系统，需做的工程主要有：1从大井14#422盘区往南井1016运输巷开掘两条1400米长3米高×3.2米宽的运煤皮带巷和材料运输巷；2对南井1016回风巷的1016拐弯至新开424盘区口进行扩巷由2米高×3米宽扩至3米高×3.2米宽，该段巷长为600米；3停止南井主扇供风；4根据大井与南井生产衔接随时调整风量，保证南井在用风困难时期时风量能达到4388 m3/min。
2.4 技术改造方案对比
在通风系统管理上，方案二较方案一通风系统简单，因大井为正压通风、南井为负压通风，如采取压抽混合，两井通风系统相互影响，会造成通风系统不稳定。在经济管理上，方案二较方案一经济，1台主要通风机运行比2台主要通风机运行更便于集中管理，且可降低通风成本。综上所述，方案二较优于方案一，因此选择方案二。
3 技术改造过程
3.1 通风网络模拟解算
为了保证大井与南井通风系统合并改造的安全可靠、技术可行和经济合理。首先对通风系统改造方案进行了通风网络模拟，经过实施网络模拟，结果显示，大井和南井通风系统贯通后，通过对南井部分巷道进行降阻，根据风机分支固定风量进行模拟得出的矿井通风系统工况点为风量270.6 m3/s，风压为3120 Pa，结果表明，方案改造实施后，大井东井主扇可以满足南井在困难时期通风要求。
3.2 技术改造实施阶段
1）从大井和南井分别开口掘进大井与南井的联通巷道，在大井与南井的联通巷道贯通后，在南井侧先构筑密闭隔离，仍保持大井与南井的各自独立通风系统。
2）对南井的主要进风和回风巷道进行扩巷，减小南井通风巷道的风阻，确保两井贯通后的矿井总阻力增高幅度不大。
3）在大井和南井构筑改风设施和备足改风物料，达到两井通风系统合并时的改风需要，然后在改风的前一天，将大井与南井的隔离密闭改为风门，改风时，只利用风门开关即可实现改风，缩短改风时间。
4）改风时停止南井主要通风机，然后调整各盘区风量，调完盘区风量再调整各工作面风量，使各用风地点风量达到配风要求。
5）两井经过技术改造合并后，矿井各盘区风量变化不大，都能满足现有用风地点风量，矿井的主要通风路线虽比以前增长约1600米，但提前已对风阻大的巷道进行了扩巷降阻，实施改风后，矿井风压未增加还有所减少，由未改风前的300mmH2O降到290mmH2O。
大斗沟煤矿大井与南井的合并改造是资源整合矿井技术改造的成功案例，它大幅提高煤炭资源采出率，保证了煤矿生产的安全运行，且为促进煤炭工业区域经济发展创出一条新路。
作者简介：刘建和，1965年8月生，男， 1988年7月毕业于河南焦作矿院，高级工程师，现任大同煤矿集团公司大斗沟煤业公司总工程师
