关键词：通风系统改造；中风井关闭；风流并入东风井；部分回风路段改造；风机更换

八宝山煤矿庙梁山井1958年开工，按35万t/a规模设计，1965年矿井移交时，因地质构造复杂、储量无保证被核定为生产勘探井，核定能力15万t/a。1985年进行技术改造，1987年生产能力达到26万t，1997年核定生产能力21万t/a。从1990年开始，矿井的黄土梁回风井遭到小煤矿破坏，风井的通风能力大幅度下降，通风系统改造变得日益迫切。但由于复杂的煤层赋存条件和多变的瓦斯涌出规律，对矿井通风系统的改选没能提出合理性意见。随着矿井储量逐年减少，矿井生产规模不断缩减，生产区域分布已发生了很大变化，出现了庞大的基础设施建设与低下的生产能力，高昂的基础设施运行费用，在矿井的开采成本居高不下的局面。降低原煤成本，改善矿井安全生产经营状况，是全矿各级管理人员面临的首要问题。庙梁山井从1996年起对矿井通风系统进行了一系列技术改造，取得了良好的效果。

1 矿井概况

1.1 地质情况
        八宝山煤矿庙梁山井地处河北怀来县，属于内蒙古地轴和燕山准地台的过渡带，地质历史上地壳运动、岩浆活动剧烈。受南北方向的挤压作用，八宝山煤田形成东西长、南北狭窄的条带状复向斜构造。成煤期，由于岩浆活动对地质的影响，庙梁山井北翼煤层大部分被火成岩覆盖，南翼煤层局部被辉绿岩穿插破坏。多方面的共同影响，使庙梁山井井田范围同一区域的不同煤层、同一煤层的不同区域，瓦斯赋存和涌出都表现出变化很大，局部区域有煤与瓦斯动力现象。

1.2 瓦斯情况
        1996年八宝山煤矿庙梁山井为高瓦斯、高二氧化碳矿井，局部按煤与瓦斯突出煤层管理，有关参数为：矿井瓦斯相对涌出量5.77 m3/t，绝对涌出量2.44 m3/min，二氧化碳相对涌出量11.99 m3/t，绝对涌出量5.07 m3/min。

1.3 开拓系统
        该井采用斜井开拓，主要布置有主、副井及3个风井。主斜井担负提煤炭、矸石、材料、设备等，并兼作进风井；副斜井担负人员升降任务，并调节进风；西翼风井、东翼柴木梁风井，中部黄土梁风井为专用回风斜井。通风方式为两翼对角与中央分列混合式，通风方法为抽出式。

1.4 矿井通风系统使用情况
        矿井改造前通风系统见图1，各风井主风机运行情况见表1。

图1 改造前通风系统

表1 改造前庙梁山井风井通风参数表

        全井通风网络为敞开并联式，公共风路风阻较小（0.3～0.4 kg/m7），各风井相互影响较小，其通风参数见表1。
        西风井有3个特点：① 服务区域有两个采区，并且集中了矿井的大部剩余储量，均为低瓦斯区；② 系统风阻小，主备扇性能好、效率高，通风能力较强；③ 通风网络相对独立、稳定性好。
        中风井的特点是：① 系统风阻大，工作风量小；② 井筒毁损严重，通风能力低，主扇设施陈旧，性能差，效率低，与通风网络不匹配；③ 其服务区域内有高瓦斯区存在。
        东风井：系统风阻大，主、备扇风机性能差，与通风网络不匹配，其服务区域为高瓦斯区，局部地区按煤与瓦斯突出管理。

        2 改造的可行性分析

      （1） 从1996年起，矿井生产采区重心移至井田西翼，西风井服务区域的产量占全井产量的70％。而中风井仅担负新+630水平的开拓和部分硐室的通风，服务区无生产采区，通风任务较小，具备停止运行的外部客观条件。
      （2） 中风井与东风井之间已有750岩石巷相连，相互距离不足800 m，系统间通风管理人为复杂化。从改造工程看，使7501主石门一对风门 （图1中位置2）的位置外移，拆除东750巷道中进回风之间的一对隔断风门（图1中位置3），即可完成矿井的通风系统改造，工程量非常小。
      （3）回风井数减少，简化通风系统复杂程度，提高可靠性，也能节省大量通风费用。
        东风井虽然存在网络风阻大、风机性能差、风机工况与网络不匹配等问题，但两风井合并后由于并联支路的增加，风机工作风阻将降低，使东风井风机与网络的匹配状况得到改善。
      （4）东风井主备扇风机的铭牌风量、风压满足系统需求。
        综上所述，关闭中风井，使中风井的风流并入东风井系统方案可行。

        3 系统改造

        3.1 中风井关闭、中风井风流并入东风井系统的改造。
        改造后的系列检测认定，矿井各系统风流稳定，区域风量分配满足要求，标志着庙梁山井通风网络优化改造工作初步完成。改造后的通风系统见图2。

             
                                                                                   图2 改造后通风系统立体示意图
        3.2 东风井通风系统部分回风路段改造

东风井系统风阻大，主要原因是局部地段断面小，折弯多，见图2。系统中810~820段断面小拐弯多是典型代表。1997年2月，凿通810～820水平17 m岩巷，如图2中位置4中虚线所示，缩短通风流程230 m，东风井系统风阻由原来的0.038 8 kg/m7降为0.017 3 kg/m7，工作风量由1 200 m3/min增加到1 378 m3/min，风井的通风能力得到进一步提升，取得了良好的效果。类似的局部巷道改造工程还有包括西四区750～760回风巷50 m、7501石门200 m等共计820 m，从根本上提升和巩固了庙梁山井通风系统的改造成果。表2为凿通810～820水平17 m岩巷前后东风井风机运行参数。

                                                    表2 东风井风机运行参数

经过改造，使东风井区域网络的风阻大大下降, 东风井备用主扇2BY—16B风机的工况点处于安全范围内，解决了此前该风机电机温度过高的问题，提高了系统的安全性，提升了通风能力。同时也使矿井通风网络简化，提升了矿井的整体通风保障水平。

4 深入挖潜，降低消耗，向费用要效益

系统的成功改造，使矿井的通风能力有了明显提高，但在用风机陈旧，性能差，效率低下，已属于淘汰品种。实测表明，2BY—12和9—57风机的工作效率不足45％，最低时不足30％，无论从技术上还是经济上更换高性能风机十分必要。

4.1 制定合理的改造方案
       技术可行，安全上可靠，而且要达到投资少、见效快是当时所有工作能否顺利进行的重要前提。为此，工程技术人员深入调查，依据矿井实际情况，提出2个较优方案：
       方案一：利用现库存的2台4—72—NO16B离心风机替代东风井的2台风机，其中1台替换9-57风机；另建一套反风设施，淘汰 2BY—16轴流风机及附属设施。
       方案二：利用现库存的4—72—NO16B离心风机更换原9-57风机。更换2BY—16轴流风机机芯，使改造后的轴流风机具有K4—73系列轴流风机的基本性能。

4.2 方案比较
       方案一：优点是主备扇风机性能一致；缺点是基建工程量大，建设工期长，需要重新征用土地，改造费用高。
       方案二：优点是改造简单，工期短，改造费用低；缺点是主备扇风机运行特点不同，技术管理相对复杂，需以系列技术基础工作作保证。

4.3 方案确定
       当时4—72系列是效率较高的矿用离心风机，工况调节简单且调节范围大。从庙梁山井的多年使用看实际静压效率高于70％，根据测算东风井安装4—72—11NO16（710 r／min），风机静压效率可超过80％。改造2BY—12轴流风机或重新购置新型的轴流风机，同样有可取性。经过论证，认为方案二存在初期投资少、见效快的优点，决定采用方案二。

4.4 改造效果
       （1） 风机改造工程历时40 d，于2000年8月14日完工并投入运行。改造后经测定，东风井通风能力得到显著提高，排风量由19.63 m3／s增加到23.9 m3／s，满足了生产要求。
       （2） 改造后年耗电减小32万kW·h，按本地时价0.41元/度计算，年节省电费超过13万元，改造前后的通风技术参数及经济指标对比见表3。

                                         表3 改造前后的通风技术参数及经济指标对比表

（3）改造后由于东风井系统风压降低，促进了庙梁山井一个封闭火区的提前开发。1994年1月10日在北翼３1煤层705工作面因放炮引起巷道帮顶充填物燃烧，随后发生了瓦斯燃爆事故。1月12日将该区彻底封闭，并对该火区采取了一系列的均压堵漏措施，但火区先后两次出现升温现象，构成矿井一大隐患。改造后东风井负压下降490 Pa，燃爆火区进回风压差从1 000 Pa减少到280 Pa，火区进回风侧风压明显降低，对熄灭火区创造了有利的条件。1997年6月，该火区成功启封。

5 体会
       （1） 领导对一通三防工作很重视，为加快矿井通风技术改造工程，近几年在资金十分紧张的情况下，确保了改造工程的顺利完成。
       （2） 各级职工应更新观念，提高认识，尤其是主要技术人员应积极推动改造工程。
       （3） 不同的矿井实际情况千差万别，不同的时期情况也有很大差别，坚持调查研究，从实际出发，优选最佳方案。在通风系统改造工作中，充分利用、发挥现有设备、设施的效能，及时淘汰陈旧设备，起到了事半功倍的作用。
       （4） 搞好矿井通风技术改造工作，要采取综合措施和手段，适时改变井下通风网络结构，扩大有效通风断面，缩短通风流程，降低通风阻力，适时淘汰性能差的设备，即能达到增风、降阻、节能的效果，才能更加充分地保证矿井通风的可靠程度，提高矿井的整体安全水平。

第一作者简介：任玉才，1983年抚顺煤矿学校地下采煤专业毕业，2001年取得中国矿业大学采矿工程大专学历，现任八宝山煤矿总工程师。