劉昆輪， 韓耀中， 秦存利， 王剛

(1.神華新疆能源有限責(zé)任公司 生產(chǎn)技術(shù)部， 新疆 烏魯木齊 830000；2.山東新巨龍能源有限責(zé)任公司， 山東 菏澤 274918；3.山東科技大學(xué) 安全與環(huán)境工程學(xué)院， 山東 青島 266590；4.山東科技大學(xué) 礦山災(zāi)害預(yù)防控制-省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地， 山東 青島 266590)

0 引言

劉興旭[4]針對(duì)大屯煤電集團(tuán)孔莊煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)東風(fēng)井I6和III5采區(qū)回風(fēng)段存在風(fēng)量集中、阻力大的問(wèn)題，利用阻力測(cè)定和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算方法掌握了通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀及必要的技術(shù)參數(shù)，對(duì)孔莊煤礦東風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)及IV1采區(qū)和IV3采區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，降低了南風(fēng)井和東風(fēng)井的主要通風(fēng)機(jī)相互干擾的程度，保障了各用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量充足與風(fēng)流穩(wěn)定。李文龍[5]對(duì)河北唐山開(kāi)灤林西煤礦進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)測(cè)定，利用礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化理論和礦井通風(fēng)管理信息系統(tǒng)構(gòu)建林西煤礦通風(fēng)仿真系統(tǒng)，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，提出了清理冒高巷道、斷面優(yōu)化、降低總回風(fēng)量、更換通風(fēng)機(jī)等措施，解決了林西煤礦礦井負(fù)壓大、有效通風(fēng)率低的問(wèn)題，保障了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。孟祥浩[6]針對(duì)山西潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司王莊煤礦礦井通風(fēng)動(dòng)力與通風(fēng)系統(tǒng)匹配性差、風(fēng)流穩(wěn)定性差的問(wèn)題，提出了通風(fēng)動(dòng)力與通風(fēng)阻力匹配度概念，對(duì)各回風(fēng)井最大阻力路線的各段阻力和各個(gè)回風(fēng)立井的主要通風(fēng)機(jī)性能等進(jìn)行了對(duì)比分析，得出了王莊煤礦通風(fēng)系統(tǒng)各回風(fēng)井通風(fēng)阻力與通風(fēng)動(dòng)力匹配度。結(jié)合王莊煤礦目前的實(shí)際運(yùn)行狀況和生產(chǎn)銜接計(jì)劃，給出了提高通風(fēng)動(dòng)力與阻力匹配度的優(yōu)化改造方案，利用通風(fēng)管理信息系統(tǒng)對(duì)方案實(shí)施后的礦井通風(fēng)情況進(jìn)行模擬仿真，提出了修復(fù)52專用回風(fēng)巷，關(guān)閉740運(yùn)輸巷的技術(shù)措施，保障了礦井井下風(fēng)流的穩(wěn)定性，提高了礦井通風(fēng)動(dòng)力與通風(fēng)系統(tǒng)的匹配度。李偉等[7]針對(duì)山西忻州保德煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在回風(fēng)段阻力高、通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定等問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行了通風(fēng)阻力測(cè)定，分析了礦井通風(fēng)阻力分布以及通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀，提出了清理巷道堆積物、加強(qiáng)風(fēng)門(mén)堵漏，對(duì)井巷局部地點(diǎn)的斷面、形狀、拐彎曲度、邊壁的粗糙程度進(jìn)行優(yōu)化等建議，解決了保德煤礦通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定等問(wèn)題，保障了礦井的安全高效生產(chǎn)。曹懷軒[8]針對(duì)山東濟(jì)寧東灘煤礦部分巷道段阻力較高、回風(fēng)段阻力所占比重偏高、供風(fēng)路線過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題，采用Ventsim三維通風(fēng)仿真系統(tǒng)軟件建立了通風(fēng)系統(tǒng)三維仿真模型，通過(guò)仿真模擬了東灘煤礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀，提出了針對(duì)該煤礦實(shí)際情況的優(yōu)化方案，保障了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。高磊[9]針對(duì)鐵法煤業(yè)集團(tuán)大興礦南北兩翼分區(qū)域運(yùn)輸大巷風(fēng)流不穩(wěn)定問(wèn)題展開(kāi)了研究，通過(guò)建立全礦井巷道系統(tǒng)3D單線網(wǎng)域的數(shù)字模型，運(yùn)用仿真軟件TF1M3D對(duì)大興礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，根據(jù)礦井工作面主要通風(fēng)路線上的巷道阻力分布，分析了阻力升高區(qū)產(chǎn)生的原因，給出了可行的降阻途徑和措施，解決了運(yùn)輸大巷風(fēng)流穩(wěn)定性差的問(wèn)題。以上文獻(xiàn)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)存在用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)流穩(wěn)定性差、風(fēng)量不足、風(fēng)阻大、有效通風(fēng)率低等問(wèn)題的礦井進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整設(shè)計(jì)，但大多數(shù)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)是針對(duì)普通礦井通風(fēng)系統(tǒng)的，很少有針對(duì)分區(qū)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。而分區(qū)通風(fēng)具有風(fēng)流互不聯(lián)通、風(fēng)路短、阻力小、漏風(fēng)少、經(jīng)濟(jì)合理的特點(diǎn)[10-14]，礦井設(shè)計(jì)為分區(qū)通風(fēng)成為一種趨勢(shì)。為此，本文以新疆烏魯木齊烏東煤礦為研究對(duì)象，利用通風(fēng)阻力測(cè)定及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算的方法對(duì)其分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行分析研究，針對(duì)系統(tǒng)存在的問(wèn)題提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，為類(lèi)似分區(qū)域礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化提供借鑒。

1 礦井概況

烏東煤礦井田內(nèi)煤層分布于八道灣向斜南北兩翼，其中南區(qū)位于八道灣向斜南翼，主采B1-2、B3-6煤層，B1-2煤層平均厚度為37.45 m，B3-6煤層平均厚度為48.87 m，煤層平均傾角為87°，屬近直立煤層；北區(qū)位于八道灣向斜北翼，主采43號(hào)煤層(即B3-6煤層，下同)、45號(hào)煤層(即B1-2煤層，下同)，43號(hào)煤層平均厚度為23.39 m，45號(hào)煤層平均厚度為27.14 m，煤層平均傾角為45°，屬急傾斜煤層。南北區(qū)礦井瓦斯絕對(duì)涌出量為26.01 m3/min，瓦斯相對(duì)涌出量為6.68 m3/t，CO2絕對(duì)涌出量為37.64 m3/min，CO2相對(duì)涌出量為9.66 m3/t，采煤工作面最大絕對(duì)瓦斯涌出量為5.65 m3/min，煤巷掘進(jìn)工作面最大絕對(duì)瓦斯涌出量為3.34 m3/min，礦井瓦斯等級(jí)為高瓦斯礦井。礦井水文地質(zhì)類(lèi)型為復(fù)雜型，正常涌水量為286 m3/h，最大涌水量為357 m3/h。礦井煤層自燃傾向性鑒定結(jié)果為Ⅱ類(lèi)自燃煤層。

烏東煤礦礦井通風(fēng)方式為分區(qū)抽出式。礦井分為南北二區(qū)，北區(qū)由主斜井、副斜井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)；南區(qū)由副立井、副斜井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)。南區(qū)風(fēng)井總回風(fēng)量為6 960 m3/min、負(fù)壓為650 Pa，北區(qū)風(fēng)井總回風(fēng)量為7 200 m3/min、負(fù)壓為560 Pa。南北二區(qū)在+400 m水平通過(guò)+400 m水平軌道大巷與+400 m膠帶大巷連接形成角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。目前礦井生產(chǎn)活動(dòng)集中在南區(qū)的+450 m、+425 m工作面，北區(qū)沒(méi)有生產(chǎn)活動(dòng)，北區(qū)+575 m為備用工作面。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力測(cè)定分析

2.1 通風(fēng)阻力測(cè)定

2019年10月采用精密氣壓計(jì)逐點(diǎn)測(cè)定法對(duì)烏東煤礦通風(fēng)阻力進(jìn)行了測(cè)定[15-17]。根據(jù)礦井通風(fēng)阻力測(cè)定的原則和要求，結(jié)合該礦井實(shí)際情況，在北區(qū)和南區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)各選擇了1條風(fēng)流路線長(zhǎng)、風(fēng)量大，且能反映通風(fēng)系統(tǒng)特征的路線作為主測(cè)路線。測(cè)點(diǎn)要求布置在風(fēng)流穩(wěn)定、巷道規(guī)整的地點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)前后支護(hù)完好、無(wú)雜物堆積，且盡可能在標(biāo)高控制點(diǎn)附近[18]，測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。2條主測(cè)路線如下：

圖1 礦井通風(fēng)阻力測(cè)點(diǎn)布置Fig.1 Layout of mine ventilation resistance measurement points

主測(cè)路線1(北區(qū)+500 m水平東翼43號(hào)、45號(hào)煤層通風(fēng)系統(tǒng))：副斜井口→副斜井內(nèi)+500 m水平車(chē)場(chǎng)前→+500 m水平出車(chē)側(cè)→+500 m水平東翼45號(hào)煤層北巷→+500 m水平東翼45號(hào)煤層南巷→2 226 m通風(fēng)措施巷→+500 m水平東翼43號(hào)煤層南巷→+500～+575 m回風(fēng)上山→+585 m水平總回風(fēng)→北區(qū)回風(fēng)立井風(fēng)硐主要通風(fēng)機(jī)前。

主測(cè)路線2(南區(qū)+425 m水平工作面通風(fēng)系統(tǒng))：新副井井口→新副井井底→+400 m水平軌道大巷→+400～+425 m軌道上山→+425 m水平B6巷→+425 m水平B3巷→南區(qū)回風(fēng)立井風(fēng)硐主要通風(fēng)機(jī)前。

2.2 測(cè)定結(jié)果分析

(1) 通風(fēng)阻力分布情況。將通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)路分為進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段和回風(fēng)段進(jìn)行對(duì)比分析。2條主測(cè)路線的通風(fēng)阻力分布情況見(jiàn)表1。從表1可看出，與一般礦井進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段、回風(fēng)段3∶3∶4的比例相比，2條測(cè)量路線回風(fēng)段的阻力占比高于這一數(shù)值，主要原因是主測(cè)路線1回風(fēng)路線過(guò)長(zhǎng)，占總線路的54.6%，主測(cè)路線2回風(fēng)段通風(fēng)斷面積小，僅為11 m2。

大道直行天地寬。中國(guó)四通八達(dá)的高速公路網(wǎng)為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展注入了無(wú)限的生機(jī)與活力，這條不斷通暢延伸的黃金通道，正助力中國(guó)巨龍飛得更高，飛得更遠(yuǎn)。

表1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力分布Table 1 Resistance distribution of ventilation system

(2) 通風(fēng)阻力坡度及百米風(fēng)阻分布。烏東煤礦2條主測(cè)路線通風(fēng)阻力坡度及百米風(fēng)阻分布分別如圖2和圖3所示。從圖2可看出，主測(cè)路線1的2 226 m通風(fēng)措施巷至+500～+575 m回風(fēng)上山(測(cè)點(diǎn)6—測(cè)點(diǎn)8)阻力坡度上升較為均勻，通風(fēng)阻力由320 Pa上升至390 Pa，+585 m水平總回風(fēng)至北區(qū)回風(fēng)立井風(fēng)硐主要通風(fēng)機(jī)前(測(cè)點(diǎn)8—測(cè)點(diǎn)10)阻力上升較快，通風(fēng)阻力由390 Pa上升至620.25 Pa，主要原因是風(fēng)流路線逐漸延長(zhǎng)，有效通風(fēng)斷面減小，風(fēng)流密度增加，巷道粗糙度增加，摩擦阻力系數(shù)增大。2 226 m通風(fēng)措施巷(測(cè)點(diǎn)6)處局部風(fēng)阻最大。從圖3可看出，主測(cè)路線2中的+425 m水平B3巷至南區(qū)立風(fēng)井風(fēng)硐主要通風(fēng)機(jī)前(測(cè)點(diǎn)6—測(cè)點(diǎn)7)通風(fēng)阻力坡度變化較大，通風(fēng)阻力由192 Pa上升至620 Pa，為局部高阻力段，局部阻力達(dá)428 Pa，其余巷道阻力坡度比較均勻。

圖2 主測(cè)路線1阻力坡度Fig.2 Slope of resistance of main measurement route 1

圖3 主測(cè)路線2阻力坡度Fig.3 Slope of resistance of main measurement route 2

(3) 礦井等積孔。由2條主測(cè)路線計(jì)算出的北區(qū)、南區(qū)及全礦井的等積孔見(jiàn)表2。從表2可看出，礦井等積孔較大，總風(fēng)阻較小，礦井通風(fēng)難易程度為容易。

表2 礦井通風(fēng)總風(fēng)阻及等積孔Table 2 Total ventilation resistance and equal volume holes in mine ventilation

通過(guò)對(duì)測(cè)定結(jié)果的阻力分布、阻力坡度、百米風(fēng)阻分布及礦井等積孔的計(jì)算分析可以發(fā)現(xiàn)：烏東煤礦通風(fēng)系統(tǒng)南北2個(gè)分區(qū)的配風(fēng)量較大、總阻力比較小，井下風(fēng)網(wǎng)的阻力分布不合理，回風(fēng)段阻力值過(guò)高，南區(qū)占比為74.4%，北區(qū)占比為56.5%。但是2個(gè)分區(qū)的負(fù)壓值比較接近，加上礦井自然風(fēng)壓的作用，2個(gè)分區(qū)之間的穩(wěn)定性與平衡性較差。

2.3 通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)解算

由于烏東煤礦的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，所以，在解算前先對(duì)烏東煤礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了適當(dāng)簡(jiǎn)化，合并并刪除了小角聯(lián)、聯(lián)絡(luò)巷、車(chē)場(chǎng)等分支，繪制通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖及各風(fēng)路節(jié)點(diǎn)。依據(jù)巷道各分支節(jié)點(diǎn)編制通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算原始數(shù)據(jù)表，將原始數(shù)據(jù)表導(dǎo)入通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算模擬軟件進(jìn)行擬合，將主要巷道的風(fēng)量、阻力、風(fēng)阻等數(shù)據(jù)調(diào)整至收斂，從而得到了礦井通風(fēng)系統(tǒng)所有的阻力特性技術(shù)參數(shù)。

2.4 礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

將阻力測(cè)定測(cè)得的通風(fēng)技術(shù)參數(shù)(摩擦阻力系數(shù)、風(fēng)量、斷面積)等輸入通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算模擬軟件，微調(diào)摩擦阻力系數(shù)，對(duì)風(fēng)網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)迭代計(jì)算，直至風(fēng)量與礦上實(shí)際風(fēng)量基本一致，從而輸出風(fēng)量、阻力、風(fēng)速、通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)等解算結(jié)果。結(jié)合阻力測(cè)定結(jié)果以及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果對(duì)烏東煤礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

(1) 礦井采用分區(qū)式通風(fēng)方式，2個(gè)分區(qū)的負(fù)壓值比較接近，在南北分區(qū)主要通風(fēng)機(jī)對(duì)拉及自然風(fēng)壓變化作用下，+400 m水平軌道大巷風(fēng)量極不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)少風(fēng)甚至風(fēng)流反向的情況，對(duì)礦井安全生產(chǎn)不利。

(2) 礦井主要通風(fēng)機(jī)效率低，南區(qū)為42%、北區(qū)為38%，工況點(diǎn)對(duì)應(yīng)的礦井通風(fēng)阻力值低于高效區(qū)阻力值。

(3) 烏東煤礦秋冬兩季自然風(fēng)壓變化較大，北區(qū)自然風(fēng)壓最大波動(dòng)大約在65 Pa，北區(qū)秋季一天中自然風(fēng)壓變化值為26.84 Pa，冬季一天中自然風(fēng)壓變化值為46.43 Pa，影響北區(qū)主要通風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。

3 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)與分析

3.1 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

通過(guò)前文分析可以發(fā)現(xiàn)，造成烏東煤礦通風(fēng)系統(tǒng)部分用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量不穩(wěn)定的根本原因是分區(qū)通風(fēng)使得大角聯(lián)分支失穩(wěn)，自然風(fēng)壓對(duì)礦井北區(qū)主要通風(fēng)機(jī)影響嚴(yán)重，導(dǎo)致北區(qū)主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行不平穩(wěn)，嚴(yán)重偏離高效區(qū)，主要通風(fēng)機(jī)效率大大降低。因此，結(jié)合烏東煤礦的實(shí)際情況，同時(shí)考慮到北區(qū)+575 m備用工作面一旦啟封生產(chǎn)后配風(fēng)量、通風(fēng)阻力都會(huì)有所增大，礦井北區(qū)通風(fēng)阻力、主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的效率和平穩(wěn)性，以及角聯(lián)分支+400 m水平軌道大巷少風(fēng)、風(fēng)流反向的問(wèn)題，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的思路如下：① 將分區(qū)回風(fēng)改為單翼集中回風(fēng)，設(shè)計(jì)的依據(jù)是烏東煤礦井下巷道及風(fēng)井井筒的斷面比較大，風(fēng)速不會(huì)超限，大角聯(lián)分支的通風(fēng)動(dòng)力由兩端對(duì)拉變?yōu)閱我环较颍€(wěn)定性增加。礦井總阻力有一定程度的增大，主要通風(fēng)機(jī)效率能夠大大提升，并且自然風(fēng)壓變化對(duì)系統(tǒng)的影響也會(huì)減弱。② 考慮自然風(fēng)壓對(duì)主要通風(fēng)機(jī)的影響，對(duì)礦井北區(qū)采取增阻調(diào)節(jié)，改變礦井通風(fēng)阻力特性曲線及主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)，以提高主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。同時(shí)使2個(gè)分區(qū)之間形成壓差，這樣就能確保大角聯(lián)分支風(fēng)流方向固定以及風(fēng)量相對(duì)穩(wěn)定。

綜合以上分析提出了以下3個(gè)可行的方案：

方案I：施工一條貫通北區(qū)+400～425 m回風(fēng)上山底部與南區(qū)立風(fēng)井井底的回風(fēng)大巷(斷面16 m2，全長(zhǎng)大約1 250 m)，封閉北區(qū)回風(fēng)立井，全礦井由南區(qū)立風(fēng)井回風(fēng)。

方案II：在方案I的基礎(chǔ)上，控制南區(qū)副立井、南區(qū)副斜井進(jìn)風(fēng)量，使南區(qū)用風(fēng)主要由北區(qū)進(jìn)風(fēng)井自+400 m水平軌道大巷進(jìn)入。

方案III：在北區(qū)各生產(chǎn)水平施工調(diào)節(jié)風(fēng)墻、風(fēng)門(mén)等通風(fēng)設(shè)施，增大北區(qū)通風(fēng)阻力并根據(jù)情況提高南區(qū)配風(fēng)量，適當(dāng)提高礦井負(fù)壓，在+400 m水平軌道大巷中增加風(fēng)量調(diào)節(jié)設(shè)施，加強(qiáng)該巷道的風(fēng)量監(jiān)測(cè)，避免風(fēng)量超限。

3.2 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案網(wǎng)絡(luò)解算分析

為了預(yù)測(cè)優(yōu)化方案的效果，依據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析中得到的井下風(fēng)網(wǎng)阻力特性技術(shù)參數(shù)，并在原有風(fēng)網(wǎng)解算基礎(chǔ)上建立優(yōu)化調(diào)整的分支，采用已有相似巷道的參數(shù)對(duì)新建分支進(jìn)行賦值，對(duì)各優(yōu)化方案進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)解算。并且根據(jù)井田的巖層特性，對(duì)方案中需要掘進(jìn)施工的巷道費(fèi)用進(jìn)行了計(jì)算，換算出了每米的施工單價(jià)。通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果Table 3 Network calculation results of ventilation system optimization schemes

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)解算的結(jié)果可知，方案I通過(guò)貫通北區(qū)+400～425 m回風(fēng)上山底部與南區(qū)立風(fēng)井井底的回風(fēng)大巷，封閉北區(qū)回風(fēng)立井，可有效解決+400 m水平軌道大巷風(fēng)流不穩(wěn)定的問(wèn)題，主要通風(fēng)機(jī)效率有少許提升(北區(qū)提升6%，南區(qū)提升7%)，但方案實(shí)施后，礦井的總負(fù)壓偏低，為750 Pa，礦井應(yīng)對(duì)自然風(fēng)壓變化的能力不足。方案II相比方案I，礦井總負(fù)壓足夠應(yīng)對(duì)自然風(fēng)壓的變化，進(jìn)一步提高了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，主要通風(fēng)機(jī)的效率也大大提高(北區(qū)提升34%，南區(qū)提升21%)。方案III依然采取分區(qū)通風(fēng)方式，便于2個(gè)分區(qū)局部用風(fēng)地點(diǎn)的臨時(shí)調(diào)節(jié)。北區(qū)負(fù)壓增加了260 Pa，有利于應(yīng)對(duì)自然風(fēng)壓的變化，主要通風(fēng)機(jī)的效率也有了明顯提升。+400 m水平軌道大巷在南北壓差的作用下風(fēng)流方向能夠保持穩(wěn)定，風(fēng)量的穩(wěn)定性也大大增加。

方案I可以在一定程度上解決礦井角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的問(wèn)題，但是總負(fù)壓依然偏低，不利于系統(tǒng)應(yīng)對(duì)自然風(fēng)壓的影響，并且需要施工1條1 250 m的巖巷。方案II也可以在一定程度上解決礦井角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的問(wèn)題，礦井總負(fù)壓大大提高，有利于系統(tǒng)應(yīng)對(duì)自然風(fēng)壓的影響，但北區(qū)總回風(fēng)的風(fēng)速超限，需要擴(kuò)刷兩巷道斷面，并且需要施工1條1 250 m的巖巷。方案III徹底解決了礦井角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的問(wèn)題，礦井總負(fù)壓也比較大，能夠幫助應(yīng)對(duì)自然風(fēng)壓的影響，北區(qū)各水平增阻調(diào)節(jié)后，礦井阻力分布相對(duì)合理、風(fēng)流相對(duì)穩(wěn)定。從經(jīng)濟(jì)性、可行性等因素綜合考慮，選定方案III作為烏東煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

3.3 通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化建議

綜合考慮礦井開(kāi)拓布置、工程造價(jià)、現(xiàn)有通風(fēng)設(shè)施等因素，建議近期在北區(qū)各生產(chǎn)水平進(jìn)行增阻調(diào)節(jié)，使北區(qū)負(fù)壓達(dá)到820 Pa左右，以應(yīng)對(duì)自然風(fēng)壓變化的影響，同時(shí)在南北區(qū)負(fù)壓差的作用下，構(gòu)建風(fēng)量調(diào)節(jié)設(shè)施，確保+400 m水平軌道大巷風(fēng)量的穩(wěn)定性。遠(yuǎn)期可根據(jù)實(shí)際情況考慮施工貫通北區(qū)+400～425 m回風(fēng)上山底部與南區(qū)立風(fēng)井井底的回風(fēng)大巷，封閉北區(qū)回風(fēng)立井，全礦井由南區(qū)立風(fēng)井回風(fēng)。

4 結(jié)論

(1) 利用通風(fēng)阻力測(cè)定及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算的方法對(duì)烏東煤礦分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行分析研究，分析得出了如下結(jié)論：烏東煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)南北2個(gè)分區(qū)的配風(fēng)量較大、總阻力比較小，井下風(fēng)網(wǎng)的阻力分布不合理，回風(fēng)段阻力值過(guò)高，但是2個(gè)分區(qū)的負(fù)壓值比較接近，加上礦井自然風(fēng)壓的作用，2個(gè)分區(qū)之間的穩(wěn)定性與平衡性較差。 在南北分區(qū)主要通風(fēng)機(jī)對(duì)拉及自然風(fēng)壓變化作用下，+400 m水平軌道大巷風(fēng)量極不穩(wěn)定，會(huì)出現(xiàn)少風(fēng)甚至風(fēng)流反向的情況，礦井主要通風(fēng)機(jī)效率低，南區(qū)為42%、北區(qū)為38%，工況點(diǎn)對(duì)應(yīng)的通風(fēng)阻力值低于高效區(qū)阻力值。

(2) 針對(duì)烏東煤礦分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，提出了通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案：在北區(qū)各生產(chǎn)水平施工調(diào)節(jié)風(fēng)墻、風(fēng)門(mén)等通風(fēng)設(shè)施，增大北區(qū)通風(fēng)阻力，并根據(jù)礦井實(shí)際情況提高南區(qū)配風(fēng)量，適當(dāng)提高礦井負(fù)壓，在+400 m水平軌道大巷中增加風(fēng)量調(diào)節(jié)設(shè)施，加強(qiáng)該巷道的風(fēng)量監(jiān)測(cè)，避免風(fēng)量超限。

(3) 在通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造后，北區(qū)負(fù)壓有所提高，利于應(yīng)對(duì)自然風(fēng)壓的變化，提高了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，主要通風(fēng)機(jī)效率也有了明顯提升。+400 m水平軌道大巷在南北壓差的作用下風(fēng)流方向能夠保持穩(wěn)定，沒(méi)有再出現(xiàn)少風(fēng)、風(fēng)流反向的問(wèn)題，風(fēng)量的穩(wěn)定性也大大增加，主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性也提高了，證明了優(yōu)化方案的有效性。