福建地方小煤礦開采的煤層普遍勘探程度低、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，大多是邊勘探、邊施工、邊生產(chǎn)，礦井生產(chǎn)存在點多面廣、戰(zhàn)線長，生產(chǎn)能力小，管理分散等狀況，礦井的通風管理滯后于生產(chǎn)，從而造成礦井通風困難。因此，要保證礦井通風系統(tǒng)技術(shù)可行，經(jīng)濟合理，安全可靠，對礦井通風系統(tǒng)技術(shù)改造的工作就顯得尤為重要，這也是礦井通風管理工作的重要內(nèi)容。本人根據(jù)永安煤業(yè)公司柯坑煤礦各采區(qū)聯(lián)合通風系統(tǒng)技術(shù)改造方案的實施，從中總結(jié)出低瓦斯小型煤礦的礦井通風系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)合通風的經(jīng)驗，為更好地加強小煤礦通風技術(shù)管理工作，提高礦井通風技術(shù)管理水平及礦井的抗災(zāi)能力提供借鑒。

    一、礦井概況

    柯坑煤礦于58年建礦，1973～1976年間進行二次擴建，82年核定生產(chǎn)能力為21萬噸/年。該礦為平峒暗斜井開拓，分區(qū)式通風，開采上京井田+660m水平以上煤層，原有生產(chǎn)采區(qū)為一、二、三、五和后洋采區(qū)。通風系統(tǒng)聯(lián)合改造方案提出時，一、三、五采區(qū)已相繼采完報廢，主要生產(chǎn)采區(qū)為二采區(qū)、七采區(qū)、永豐采區(qū)和小北區(qū)+660m以上部分及零星的邊角塊段，七采區(qū)、永豐采區(qū)和小北區(qū)的設(shè)計生產(chǎn)能力分別為6萬噸/年、9萬噸/年和3萬噸/年，服務(wù)年限均為8年。

    該礦井瓦斯含量較低，歷年的瓦斯等級鑒定均為低瓦斯礦井，煤塵無爆炸性，煤層不易自燃。地溫正常，地溫梯度為每百米1.3℃～1.5℃。

    二、 通風系統(tǒng)聯(lián)合改造方案提出時的通風現(xiàn)狀及存在問題

    該礦井原有的一、二、三、五采區(qū)均有獨立的通風系統(tǒng)，每個采區(qū)均按《煤礦安全規(guī)程》要求安裝主要通風機，由于一、三、五采區(qū)已報廢，僅保持二采區(qū)+740m的主要通風機正常運行，為二采區(qū)和七采區(qū)的通風服務(wù)。風機型號為4-72-11№16B，轉(zhuǎn)數(shù)560轉(zhuǎn)/分，電機容量為40kW。永豐采區(qū)和小北區(qū)當時尚在基建期間，通風系統(tǒng)不完善，工作面以局部通風機通風。

    由于通風系統(tǒng)尚未完全形成，礦井通風存在的問題較多，主要問題有：①七采區(qū)靠二采區(qū)通風機通風，線路長(總回風巷長為1500m)，受自然風壓影響大，井巷、工作面風流方向和風量經(jīng)常受季節(jié)變化而改變，造成井下通風混亂，礦井抗災(zāi)能力差；②井下各用風點風量不足，如七采區(qū)的+620m39#S、40#和43#N三個回采面的設(shè)計風量均為3.15m3/s，而實際供風量分別為1.2m3/s、1.1m3/s和1.05m3/s，風量嚴重不足；③永豐采區(qū)和小北區(qū)以局部通風機解決各工作面的通風，通風系統(tǒng)和供風量均不能滿足要求，通風事故隱患大；④七采區(qū)+740m以上部分的采空區(qū)和小煤窯相通，漏風嚴重；⑤由于通風系統(tǒng)不完善，采掘工作面存在串聯(lián)通風，個別局部通風機有時還有循環(huán)風的現(xiàn)象。

    三、礦井通風系統(tǒng)改造方案的提出

    針對礦井通風系統(tǒng)存在的問題，經(jīng)綜合調(diào)研分析認為進行永豐采區(qū)、七采區(qū)及小北區(qū)聯(lián)合通風系統(tǒng)改造是必要的，且切合實際。由于二采區(qū)+740m通風機對七采區(qū)的通風作用能力非常有限，不能滿足其安全生產(chǎn)需要，擬定在七采北石門設(shè)置風門，使二采區(qū)和七采區(qū)通風系統(tǒng)隔開，而在+745m排矸上山井口安設(shè)二臺風機(其中一臺使用，一臺備用)，使之為永豐采區(qū)、七采區(qū)及小北采區(qū)通風服務(wù)，這是本次系統(tǒng)優(yōu)化方案的基礎(chǔ)思路。

    根據(jù)永豐采區(qū)上山具體位置不同，本系統(tǒng)優(yōu)化改造提出以下兩個方案進行比較，見表1。

    由上表可知，這兩個方案由于永豐采區(qū)上山位置不同而導(dǎo)致通風線路長短、通風阻力、通風費、井巷工程量等方面的差異。

    四、方案的比較與選定

    (1)開拓巷道比較

    由表1可知，方案一雖然上山位置相對方案二更接近采區(qū)儲量中央，有利于開采，但井巷工程量、維護量等均比方案二大，方案二的投資總額比方案一節(jié)省30.57萬元，故方案二占優(yōu)勢。詳見表2

    (2)通風比較

    該礦井的通風系統(tǒng)后期的情況與前期相仿，所以本次比較僅以通風前期為例說明問題。

    1)技術(shù)上比較

    根據(jù)兩個方案各通風參數(shù)計算結(jié)果列表(表3)如下：

    可見，方案二與方案一相比有以下優(yōu)點：①總進風量大，有利于生產(chǎn)；②風機功率小，通風電耗較小；③礦井通風等積孔大，通風更容易；④設(shè)置的風窗較少，節(jié)省人力、物力、財力。

    2)經(jīng)濟上比較

    根據(jù)計算結(jié)果，將方案一和方案二各自所需費用列表(表4)如下：

    基于以上分析，在綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟、安全等方面的基礎(chǔ)上，經(jīng)方案比較得出，方案二優(yōu)于方案一。所以，決定采用方案二作為本次通風系統(tǒng)改造的具體實施方案。

    五、方案實施

    (1)在七采區(qū)+660m北石門內(nèi)設(shè)置二道調(diào)節(jié)風門，以控制七采區(qū)和二采區(qū)的通風系統(tǒng)。

    (2)+745m排矸上山井口安裝BKY60-№10型軸流式通風機二臺(其中一臺使用，一臺備用)，風機電機功率為22kW。

    風機具體的運行參數(shù)要根據(jù)不同時期的通風需要而做相應(yīng)的調(diào)節(jié)。

    (3)根據(jù)各時期通風需要安設(shè)調(diào)節(jié)風窗，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果，確定風窗斷面。

    六、 聯(lián)合通風系統(tǒng)改造方案實施的技術(shù)管理

    該礦井改造后的通風系統(tǒng)為多峒口、多采區(qū)通風的單風機運行的聯(lián)合通風系統(tǒng)，通風網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，從通風網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果來看，需要在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置10～12組調(diào)節(jié)風窗，以控制網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，實現(xiàn)合理分配風量，

    保證各用風地點的風量滿足要求。雖然系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)節(jié)風窗設(shè)置較多，但礦井的通風等積孔可達2.21m2，通風容易，說明選擇調(diào)節(jié)風窗控制風量分配的方法是可行的。

    如何有效管理好這些調(diào)節(jié)風窗，保證通風系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠，這是系統(tǒng)改造成功與否的關(guān)鍵。針對這一問題，我們在方案實施過程主要采取以下措施：①風窗位置的確定。風窗是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)解算后確定各支路是否需要而設(shè)置的，網(wǎng)絡(luò)中需設(shè)置風窗的支路結(jié)合現(xiàn)場實際，把風窗盡可能設(shè)置在回風巷內(nèi)。實際已實施的風窗均設(shè)在回風巷內(nèi)，這樣就避免了頻繁的行車、行人對風量分配的影響；②微機應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的管理。在系統(tǒng)改造方案實施過程中或日常通風管理中，發(fā)現(xiàn)通風網(wǎng)絡(luò)中風路的風阻、風量、風機工況的參數(shù)及網(wǎng)絡(luò)支路等發(fā)生變化時，即可把變化了的這些通風參數(shù)輸入通風網(wǎng)絡(luò)解算程序，對網(wǎng)絡(luò)重新解算，從而重新確定各風窗的位置及斷面面積等，這一方法能有效地提高風窗控制風量的效果和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的可靠性，特別適用于復(fù)雜通風網(wǎng)絡(luò)的風量合理分配和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的管理；③制定嚴格的風門、風窗管理辦法，并加強現(xiàn)場的管理和監(jiān)督，促使風門風窗的正常使用，實現(xiàn)通風系統(tǒng)風量的合理分配，滿足礦井通風要求。

    七、聯(lián)合通風系統(tǒng)改造方案實施的效果

    礦井聯(lián)合通風系統(tǒng)改造方案實施后，有以下明顯的安全效益和經(jīng)濟效益：①解決了永豐采區(qū)和小北區(qū)的通風以局部通風機代替主要通風機，實現(xiàn)了七采區(qū)的風流穩(wěn)定，保證了井下各用風點的供風量達到要求，解決了局部通風機因通風系統(tǒng)不穩(wěn)定或供風量不足而造成的循環(huán)風等問題，保障了生產(chǎn)安全；②采區(qū)聯(lián)合通風后，減少了永豐采區(qū)和小北區(qū)以局部通風機代替主通風機的2臺11kW風機，節(jié)能效果顯著；③礦井有效風量率大大提高；④礦井通風系統(tǒng)穩(wěn)定，抗災(zāi)能力增強；⑤聯(lián)合通風的通風費用省，且有利于集中管理。

    八、幾點體會

    1、解決地方小煤礦通風問題的根本措施是礦井的開拓布局或礦井的采區(qū)設(shè)計要為有效進行通風技術(shù)管理創(chuàng)造條件。

    2、對地方小煤礦因礦井設(shè)計或礦井的開拓布局的局限性及客觀因素的影響，導(dǎo)致礦井通風系統(tǒng)技術(shù)管理滯后，影響生產(chǎn)安全時，在條件允許的情況下采取聯(lián)合通風系統(tǒng)改造是可行的。

    3、聯(lián)合通風系統(tǒng)有效管理的關(guān)鍵是對調(diào)節(jié)風窗的管理，要使調(diào)節(jié)風窗有效控制風量分配，采取微機管理技術(shù)是最佳的選擇。

    4、應(yīng)根據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力、瓦斯涌出量、煤層賦存條件、井田面積等因素，提出多個技術(shù)上可行的方案，通過優(yōu)化或技術(shù)經(jīng)濟比較后確定礦井通風系統(tǒng)。

    5、礦井通風系統(tǒng)應(yīng)具有較強的抗災(zāi)能力，當井下一旦發(fā)生火災(zāi)等災(zāi)害性事故后所選擇的通風系統(tǒng)能將控制在最小范圍，并能迅速恢復(fù)正常生產(chǎn)。