合理开掘或利用采区进风井优化矿井设计

【摘要】矿井设计工作必须从实际出发，深入现场调查研究，发扬技术民主，加强同生产、科研、施工和设备制造等单位协作配合，结合我国国情，吸取和运用国内外的先进经验，使设计做到切合实际，技术先进，经济合理，安全实用的要求。本文结合具体矿井设计实例，研究了合理开掘或利用采区进风井，对矿井设计的优化作用。

【关键词】采区进风井；优化设计

前言

矿井通风设计是矿井总体设计的一个重要组成部分。在新建矿并通风设计中，既要考虑到当前的需要，又要考虑长远发展与改扩建的可能。但无论是新建矿井，还是改、扩建矿井的通风设计，都可使矿井开拓更为优化合理，可节省大量投资[1]。

1、矿井通风系统的拟定

1.1选择矿井通风方法

矿井通风方法，一般是根据矿井的煤层瓦斯含量高低，煤层埋藏深度和赋存状态，冲积层厚度，煤层自然发火，小窑漏风情况，地形条件以及开拓方式等综合考虑。

1.2通风系统方案比较

选择通风系统时，一般需同时拟定几个通风系统方案，通过技术、经济比较后，从中选出最合理的通风系统。

技术比较的主要内容有：

a）通风系统的安全可靠性。

b）通风网路的复杂程度，风质的好坏，风流控制的难易程度。

c）矿井风压大小及风压分布、高风压区通风构筑物的数量及其对矿井漏风大小的影响。

d）矿井主要风流控制设施的位置，对生产运输的影响和管理的难易程度。

e）主要通风机的位置，安装、供电、检修维护的方便程度。

f）通风管理人员的数量。

经济比较的主要内容有：

a）通风井巷工程量、主要通风构筑物的工程量。

b）矿井通风设备数量、装机容量。

c）通风基建投资（井巷、设备、构筑物、建筑物、平基土石方等）。

d）电力消耗。

e）年经营费（电力、工资、材料、大修、折旧等）。

2、新设计矿井风量的计算和分配

2.1新设计矿井风量

设计矿井的风量，可参照邻近生产矿井的通风资料，按生产矿井的风量计算方法计算。对新矿区，无邻近生产矿井参照时，可参照省内地面气候、矿山地质、开采技术条件相类似的生产矿井的风量计算方法进行计算[3]。

对于无瓦斯、低瓦斯矿井，以工作面能够有良好的气候条件作为供风的依据，用下式计算矿井总风量：

Q=qTK2，m3/min

式中q：从工作面能够有良好的气候条件为出发点而确定出的日产1t煤的供风标准，经过调查统计得出：q=1m3/（min·t/d）；

T：矿井平均日产量，t/d；

K：风量备用系数，，这些系数的乘积介于1.5～1.9之间。

对于高瓦斯矿井，按总回风流中的瓦斯浓度不超过0.75%的要求，用下式计算矿井总风量。

Q=0.0926q瓦TK2，m3/min

式中q瓦：矿井瓦斯相对涌出量，m3/t

T：矿井平均日产量，t/d；

K：风量备用系数这些系数的乘积介于1.7～2.1之间.

2.2矿井风量分配

矿井总风量计算出之后，应向各用风地点进行合理分配。一般是从计算得的矿井总风量Q中，减去独立回风的掘进风量，硐室风量，求得剩余风量。对剩余风量的分配原则是：各个采煤工作面的风量，按照与产量成正比的原则进行分配；各个备用工作面的风量，按照它在生产时所需风量的一半进行分配。

3、实例分析——王台铺矿矿井设计

3.1矿井概况

矿井第一水平开采9#煤层，赋存条件稳定，煤层倾角2～10°。根据煤层瓦斯涌出量鉴定结果，相对瓦斯用处量为9.52～9.84m3/h，属低瓦斯矿井。煤层无爆炸性危险，为二级自燃煤层，矿井正常涌水量为150m3/h，最大涌水量为300m3/h。

3.2矿井通风系统的确定

（1）矿井通风方式的确定

矿井通风方式有中央式、对角式、区域式和混合式，中央式又分为中央并列是和中央边界式。

中央并列式优点：进、回风井均布置在中央工业广场内，地面建筑和供风集中，建井期限较短，便于贯通，初期投资少，出煤快，护井煤柱较小，矿井反风容易，便于管理。适用与煤层倾角大，埋藏深，井田走向长度较小，瓦斯与自然发火都不严重的矿井。

中央边界式优点：通风阻力小，内部漏风较小，工业广场不受主要通风机噪声的影响和回风流的污染。适用条件：煤层倾角较小，埋藏较浅，井田走向长度不大，瓦斯与自然发火比较严重的矿井。

两翼对角式适用于井田范围比较大，瓦斯与自然发火严重的矿井。

区域式通风适用于井田范围大，储量丰富，瓦斯含量大的大型矿井。

因本矿首采工作面邻近南回风井，且本井田不是很大，投产不会太晚，在经济和安全上都比较合理，符合安全第一，生产服从安全的现代化理念。所以采用两翼对角式：风流线路短，阻力小，漏风少，安全出口多，抗灾能力强，便于风量调节，风压稳定，工业广场不受回风污染和通风机噪声的危害，但是压煤较多，投产较晚。

（2）矿井通风方式的确定

矿井通风方法采用抽出式。矿井采用抽出式通风的优点：主要通风机安装在回风井口，在主要通风机的作用下，整个矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态。当主要通风机因故障停止运转时，井下风流的压力提高，比较安全。

结语

在煤炭产量持续增长的情况下，煤矿生产形势需要保持稳定好转的态势，但矿井设计的优化问题依然十分严峻。为适应当前煤矿安全管理工作的需要，我们必须突出实践环节，采用新技术、新工艺、新装备、新经验等最新成果，不断地改进和优化矿井设计，为我国能源事业的发展提供帮助。

参考文献

[1]张习军，李崇山，张明光.矿井通风系统设计方案模糊优化方法及应用[J].山东煤炭科技，2006（05）

[2]张启超，孙俊东，王海春，吴国栋.矿井通风系统改造的优化选择[J].内蒙古煤炭经济，2002（06）

[3]高孟玉，张洪顺.煤矿合理通风系统的构建方法探讨[J].科技创新导报，2010（18）

作者简介

王飞（1982-）男，汉族，山西省朔州怀仁人，主要从事采矿工程工作