屯兰矿旺采试验区通风系统调查与评价

杜 杰

(山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿，山西 古交 030206)

对屯兰矿12406旺采区段通风状态进行检测，主要是为了查清该工作面的通风过程存在的问题，并进行优化。

本次测定的测点主要布置在局部通风机机尾、区段辅助运输巷、区段带式输送机巷道，以及各支巷、联巷和旺采工作面等11个测定点。12406旺采区段通风参数测点布置图，如图1所示。

图1 12406旺采区段通风参数测点布置图

采用精密仪器逐点测定法，选择12608回风巷作为基点，设置精密气压计监测局部通风机机尾气压变化情况.，记录相对压力数值。测定组按选定的测点依次进行测定。在各测点测定风流压力、巷道的风速、断面尺寸、干湿温度、瓦斯浓度、二氧化碳浓度及测定时间等。

对采集的数据进行整理分析，得到下面结论。

1.3.1 12406旺采区段部分联巷无风或微风

测量结果数据显示，9号、10号测点处于无风或微风状态，小于0.15 m/s，不符合《煤矿安全规程》规定。分析原因：12406旺采区段巷道断面大风速较低，回采区域的巷道布置比较复杂，使部分联巷处于角联状态，造成了无风或微风的现象。瓦斯和二氧化碳的涌出量很低，风流中最大瓦斯含量为0.01%，风流中最大二氧化碳含量为0.04%，而且这些联巷均比较短，因此不会对生产安全造成危害。

1.3.2 存在涡旋风流联巷

在A测点风流呈涡旋状态，但A点所处的联巷处于微风状态，违反了矿井通风的安全规程。

1.3.3 12406旺采区段辅运巷及2支巷存在微风或风速不达标现象

本次测量发现12406旺采区段辅助运输巷2号测点的风速为0.17 m/s，小于0.25 m/s，不符合《煤矿安全规程》的规定，存在安全隐患。

1.3.4 风量不足和风量浪费同时存在

从屯兰矿矿12406旺采工作面试验期间通风安全参数测定原始数据表中可以看到，2号测点的风量是164 m3/min，3号测点的风量是569 m3/min，根据风流方向计算发现，有405 m3/min的新鲜风流未经过工作面而直接进入回风巷，一方面2号测点所在的旺采区段辅助运输巷风量不足，另一方面却有大量的新鲜风流浪费。因此，旺采区段通风系统存在严重不足。

1.3.5 旺采区段粉尘浓度超标

从屯兰矿矿12406旺采工作面试验期间通风安全参数测定原始数据表中可以看出，连采工作面、回风巷、局部通风机及带式输送机附近的巷道煤尘含量都已经超标。检测到总粉尘的最高浓度为20.6 mg/m3，回风巷、辅助运输巷的煤尘含量均达到10 g以上。充分说明12406采区的粉尘浓度超标，生产时粉尘的危害就会更加严重，因此必须通过增加防尘水幕、湿式作业及洒水降尘等降尘措施加以治理。

1.3.6 旺采工作面存在单一安全出口

从旺采区段通风布置图中可以看出，旺采工作面在采掘过程中只存在一个安全出口，如图2所示。发生事故工作人员难以逃脱。但是，由于屯兰矿的煤质非常坚硬，而且开采时由实体煤柱支护，所出现这种事故可能性是非常小的。《煤矿安全规程》规定，开采三角煤、残留煤柱，不能保持2个安全出口时，必须制订安全措施，报企业主要负责人审批。屯兰矿矿12406旺采工作面开采的是三角煤，旺采工艺的特殊性也决定了布置两个安全出口非常困难。但是按《煤矿安全规程》规定必须制定相应的安全措施。应急方案：建议采用图2所示的方法，以应急钻孔(或通道)作为救援措施[1]。

图2 通风系统应急措施示意图

当A点发生冒顶等事故堵塞安全出口时，首先在B点向生产支巷打钻孔向遇困人员输送新鲜空气和水等，然后迅速打通巷道，营救遇困人员，也可直接用采掘机打通巷道。

结合矿井的生产布局和通风现状，本次测定选择12406采区为主要测定路线。本次测定主要是为了测定12406采区的通风阻力，以及瓦斯、二氧化碳的含量等安全状况。测定路线如下：2-2煤2号辅助运输大巷→12406-2辅助运输巷→12406-3辅助运输巷→12406-3开切眼→12406-3带式输送机巷道→12406-2带式输送机巷道→2-2煤总回风大巷。

本次测定采用精密气压计逐点测定法，选择12406-2辅助运输巷入口作为基点，每隔5 min监测一次气压变化。测定组沿测定路线按选定的测点依次进行测定。在各测点测定风流压力、巷道的风速、断面尺寸、干湿温度、瓦斯浓度、二氧化碳浓度并记录测点位置、标高及测定时间等[2-3]。

将12406采区通风系统按功能划分为进风段、采区段和回风段，划分方法及阻力分布各段距离，如表1所示。

表1 矿井通风阻力及分布表

从表1中可以看出，12406采区的通风阻力分布是不均匀的，进风巷和回风巷阻力占的比例较大，分别为47.3%和52.1%。而采区的阻力较小，仅为0.6%。这主要是因为旺采区段采用了局部通风方案，局部通风机给旺采区段提供了能量，而且采区段巷道断面较大，断面形状规范，无支护阻力，采区通风距离短，所以造成了采区通风阻力极小的现象。进风段和回风段的通风阻力较大主要是因为通风距离比较长。从摩擦系数来看，2-3段的摩擦系数较大，主要是由2-3段巷道的距离测量不准确造成的，因此无论是进风段、旺采区段，还是回风段都没有高阻力段。12406采区的通风状况良好，但是由于矿井开采时间长，因此通风距离也就很长，给通风造成了一定的困难。

2.3.1 部分联巷无风或微风

和12406旺采区段测定的评价状态一样，部分联巷无风或微风。12406旺采区段辅助运输巷及2支巷存在微风或风速不达标现象。本次测量和原采煤工艺通风状态评价测量情况相同，12406旺采区段8号、11号测点处的联巷是微风状态，12406旺采辅助运输巷2号测点和2支巷8号测点也是微风。不符合《煤矿安全规程》的规定[4]。

2.3.2 旺采区段粉尘浓度严重超标

联采工作面、回风巷、局部通风机及带式输送机附近的巷道煤尘含量严重超标。检测到总粉尘的最高浓度为90.7 mg/m3，联采机附近的粉尘浓度达到100 mg/m3以上。另外，旺采区段辅助运输巷的粉尘浓度也达到30 mg/m3以上。

2.3.3 采空区风流和采掘空间风流连通，容易产生漏风和有害气体的积聚

在采煤过程中，大部分采硐都不留煤皮。采完后，支巷和联巷密闭不及时或临时构筑物密闭性差，造成采空区和采掘空间风流连通现象，导致了较严重的漏风，存在自然发火和有害气体积聚的危险，一旦顶板冒落，采空区积聚的有害气体就会进入采掘空间。因此，必须对采完的区域及时予以封闭，并间隔性地留煤皮，以减弱采空区的连通性。

2.3.4 风量浪费

在12406-3开切眼6号测点处没有任何通风设施，部分进风由此直接进入回风巷，风量达到562 m3/min，存在较大的风量浪费，尤其是在采掘区风速较小的情况下，实在可惜。

通过调查与评价，发现屯兰矿12406旺采区段通风系统存在一定的缺陷，导致了部分联巷无风或微风现象，辅助运输巷和支巷个别地点出现风量不足和微风现象。因此，必须对旺采区段的通风系统进行优化。优化方案，如图3所示。

图3 12406旺采区段通风系统优化方案示意图

如图3所示，把3号、9号和10号测点处的联巷加上风门或挡风帘，并把局部通风机从1号测点改到12406旺采区段辅助运输巷的B点处。该方案的应用优点在于：

1) 减少了无风或微风巷道。12406旺采区段辅助运愉巷和2支巷不会再出现风量不足或无风微风状态，以前那些无风或微风的联巷也将彻底消失，有利于防止瓦斯积聚。

2) 提高了新鲜风流的利用率。使用这种方案，局部通风系统简单明了，不会再出现大量新鲜风流直接进入回风巷的情况，新鲜风流得到了充分的利用。

3) 简化了局部通风系统，缩短送风距离。使用本方案，可以缩短局部通风距离，简化了通风网络，提高了工作面通风系统的可靠性。

对屯兰矿12406旺采区原采煤工艺通风状态和通风阻力进行了调查与评价，找出了该巷道通风系统存在的问题，同时确定了通风系统的优化改造方案。实践应用结果表明改造后的通风系统能有效的减少无风或微风巷道，提高了新鲜风流的利用，提高了工作面通风系统的可靠性。