青磁窑煤矿7#层行人、运输、通风系统优化设计改造研究

【摘 要】青磁窑煤矿现开采煤层为7#煤层和11#煤层，通风方法为抽出式，原矿井有两个回风斜井，其中的竹林寺回风井服务于本矿7#煤层，东山风井服务于本矿11#煤层，2011年2月20日竹林寺回风井井筒发生火灾事故现已暂时关闭，目前东山风井服务于全矿井，但该风井风量小，不能满足生产需求，需对东风井主扇进行更换，同时实施一系列的降阻工程，对矿井通风系统进行优化改造。其次，7#煤层主运输系统和辅助运输系统也存在重大安全隐患，结合矿井的实际情况，同时进行了一系列的优化改造工程。现优化改造工程已全部按计划实施到位，各系统趋于稳定和合理，矿井的抗灾能力大大增强。

【关键词】通风系统；主运输系统；辅助运输系统；优化设计；改造

0 引言

青磁窑煤矿位于大同煤田的东北边缘，井田面积10.8851平方公里，核定生产能力120万吨，批准开采侏罗纪2-2、3#、7-1、11-1、12-2、14-2共6层可采煤。共分为两个水平进行开采。一水平开采2#、3#、7#层，其中2#层、3#层已开采完毕，现已封闭；7#层南部煤层已开采完毕，北部煤层还未开采。二水平开采11-1、12-2、14-2煤层，利用上水平的两个车场，通过开拓四条暗斜井（材料、行人、皮带、回风暗斜井）的方式进行延深。开采方式按水平进行集中开采，各煤层中部重叠布置集中大巷，集中大巷的东、西两翼分盘区进行开采。矿井现11#为主采煤层，7#为配采煤层。

1 矿井通风系统

1.1 优化前矿井通风系统现状

井田内共有6个直通地面的井筒，有4个进风井，分别为：主井（箕斗井）、副井（罐笼井）、材料斜井和旧主斜井进风，2个回风井，分别为：东山风井服务于11#煤层，竹林寺风井服务于7#煤层。

东山风井风机型号：2K58-NO.24

功率： TD118/44-8 800kW YB630-8 315kW

排风：5274 m3/min

竹林寺风井风机型号：AGF606-1.92-1.12-2

功率：三相异步电动机 450kW

排风：4358 m3/min

矿井总进风量：9350 m3/min

总回风量：9632 m3/min

有效风量：9013 m3/min

有效风量率：96%

1.2 矿井通风系统存在问题

2011年2月20日竹林寺风井井筒2#层段密闭墙及周围的煤柱受2#层采空区火区燃爆及地压冲击垮落，导致井筒着火，临时封闭。东山风井服务全矿井的通风，这是造成矿井风量不足的主要原因。

（1）竹林寺风井出现问题，暂时关闭，总风量严重不足。

（2）东山风井主扇服务期到，需更换，准备更换为大功率主扇。

（3）东山风井井筒断面小，通风阻力大，需扩大断面。

（4）7#层集中回风大巷断面小，阻力大；尤其位于集中压力区200米长地段，巷道受压后，巷道断面不到4m2。

（5）7#层巷道断面小，整体阻力大，配风困难，需及时解决7#层的供风问题。

1.3 通风系统优化设计改造方案

本矿井7#层为薄煤层，地质储量为907.7万t，可采储量为305.8万t，占矿井总储量的16%。为了解放本矿井11#煤层的开采，必须加快本矿7#煤层的开采，2.20事故后竹林寺风井暂时关闭，矿井总风量严重不足，为保证矿井的供风量，针对东风井存在的问题，经研究决定，采取了以下措施：

（1）更换东风井主扇。主扇型号为FBCDZ-№30两台，电机功率为2×355kW，主扇预计最大排风量12000 m3/min。（该项目在半年前已启动，原因为原主扇服务期已到，此时主扇已加工完成，到货，立即组织人员进行更换。）

（2）实施一系列降阻工程：

①扩大原东山风井井筒断面。断面面积由原来的7.98m2，扩大到13.5m2，刷巷长度340m。

②将7#层集中皮带大巷南部改为7#层辅助回风大巷，并对该巷道进行维护，解决集中压力区回风断面小的问题，增加回风断面，降低通风阻力，由原来的两进一回变为两回一进。

2 矿井主运输系统

2.1 优化前主运输系统

7#层主运输路线：

工作面——盘区皮带大巷——7#层集中皮带大巷（3部皮带）——876煤仓（500m3）——箕斗井——地面

11#层主运输路线：

工作面——盘区皮带大巷——11#层集中皮带大巷（3部）——11-14#层缓冲煤仓（深30m，容量600m3）——爬坡皮带（14#-11#）——11#-7#层暗斜井皮带——876煤仓（500m3）——箕斗井——地面

2.2 主运输系统存在问题

（1）主提升箕斗井位于井田的南部，现7#、11#层作业区位于井田的北部，两层煤设立单独的主运输系统，运输线路长，环节多，占用设备多，运行费用高；

（2）系统中主煤仓容量小，只有500m3，不能满足生产需求；

（3）7#煤层没有缓冲煤仓，7#层开采受到极大限制；

（4）7#层集中皮带巷位于集中压力显现区，巷道受损严重，运输设备、作业人员的安全受到极大威胁，受损巷道受空间限制，无法进行有效维护，存在重大安全隐患。

2.3 主运输系统优化改造方案

本矿井下主运输为皮带运输，7#、11#层分别设置主运输皮带，矿井存在皮带多，管理难度大，运输线路长的缺点，且中间没有缓冲煤仓，都是皮带直接搭接运输，若一步皮带出现故障，整个运输系统系统就处于瘫痪状态。增设煤仓、减少皮带数量是运输系统优化关键。经过研究，结合7#层运输系统想避开压力区的想法，确定在7#层的北部建设一座煤仓，7#层的煤可全部进入煤仓，煤仓的下口位于11#层的主皮带上，由11#层主运输皮带运出。

7#-11#漏煤眼为圆形立式煤仓，煤仓深73m，直径为4m，其容积为1400m3，净断面19.625m2，下口安装K4给煤机，使7#层的煤经7#—11#层漏煤眼漏在11#层集中皮带上。这样主运输系统有了缓冲，同时减少3部皮带（总长2300m），也避开了集中压力区，运输系统得到优化。

3 矿井辅助运输系统

3.1 优化前辅助运输系统路线

7#辅助运输路线：材料斜井——930井底车场（2#层）——107暗斜井——876井底车场（7#层）——7#层集中轨道大巷——盘区轨道大巷——工作面

11#辅助运输路线：材料斜井——930井底车场（2#层）——2#-11#层轨道暗斜井——11#层集中轨道大巷——盘区轨道大巷——工作面

备注：

（1）材料斜井：地面—2#层930车场，坡度21.5度，断面13.08M3、斜长600米，提升绞车型号JK-2.5/30E单滚筒提升机，井筒内铺设30KG/M单轨，一坡三挡装置齐全。

（2）930车场为水平车场，辅助运输采用蓄电池电机车运输。

（3）107暗斜井为2#—7#层，坡度25度，斜长150米，提升绞车为55调度绞车，不符合相关规定，若作为提升暗斜井必须更换提升绞车。

（4）集中轨道巷运输：7#层利用调度绞车运输、11#层采用蓄电池电机车运输。盘区和工作面顺槽巷运输采用调度绞车牵引运输。

3.2 辅助运输系统存在问题

7#层辅助运输存在问题多，需亟待解决：

（1）7#层集中轨道巷，是开采7#层北部煤层的唯一通道，多次因矿压显现造成巷道地鼓、片帮严重、支护损坏，但该巷道存在重大安全隐患。

（2）107暗斜井（2#-7#层）巷道状况差，配置提升设备不符合规定，存在重大安全隐患。

（3）7#层轨道巷受压力区影响，底鼓严重，轨道倾斜，维修工程量大，调度绞车占用多，运输困难。

3.3 辅助运输系统优化方案

矿井辅助运输系统较为复杂，7#层、11#层辅助运输系统都是独立的系统。7#层为旧系统，巷道都是煤层巷道，巷道起伏大、断面小、不规则、动用的调度绞车多、运输困难，尤其现矿井机械化程度高，采掘设备体积大，该系统已不适应矿井目前的需求。同时该系统经过集中压力区，在使用过程中，人员及设备的安全受到极大的威胁，必须进行优化改造。11#层运输系统为新建系统，巷道设计为水平巷道，断面大，运输采用蓄电池电机车牵引运输，人员可乘坐平巷人车，运输安全简单。为此，决定在井田的北部，施工一个暗斜井，由该暗斜井联通7#北部采区至11#层水平大巷，解决7#层辅助运输问题，该暗斜井完工后，7#层旧的辅助运输系统停止使用，也避开了压力区，解决了系统存在的大隐患。

（1）7#—11#层轨道暗斜井参数：

7#-11#材料暗斜井全长205.585米，坡度23°44′22″，半圆拱断面，净断面12.13m2，下部车场及绕道全长82.55米，与11#层集中轨道巷相通，净断面12.13m2，7#层上部车场及甩车场全长80米，与7#层集中轨道巷相通，净断面12.13m2。暗斜井铺设30kg/m道轨并安装2.5米提升绞车。其详细规格、支护方式见图。

（2）行人系统设计改造方案

新开拓的7#—11#层材料暗斜井设计安装摘挂式猴车，既解决了7#煤层北部采场的下料问题，也解决了行人问题，新7#层辅助运输系统路线为：

地面——罐笼井——2#层井底车场—— 2#——11#层猴车暗斜井——11#层集中轨道大巷——7#—11#材料暗斜井——7#层集中轨道大巷（北部新掘轨道大巷）——盘区轨道大巷——工作面

C、该暗斜井也是矿井通风降阻工程的一部分。

经过通风网络解算，新开拓7#—11#层材料暗斜井，可以把11#层的风通过该暗斜井引到7#层，增加7#层的总风量。

目前系统已全部按计划优化改造完成，矿井总进风量达到9600 m3/min，通风基本满足矿井生产的需求。主运输系统优化改造得到员工的认可，系统的抗灾能力得到加强，运输系统简化，运输能力加大，7#层综采工作面能连续进行作业，产能得到释放。辅助运输减少40部调度绞车。

4 结论

4.1 彻底甩开7#层集中应力区，提高了矿井抗灾能力，创造了不可估算的安全效益；

4.2 缩短了运输路线，减少皮带运输的各项损耗，省去了原来的两部皮带运输，创造了经济效益；

4.3 优化了通风系统，原来的7#层集中皮带大巷南部作为回风巷使用，由原来的二进一回变为二进二回。解决了矿井7#北部煤层开采由于风量不足而制约生产接替紧张局面。

【参考文献】

[1]邓军，徐精彩，文虎.采空区自然发火动态数学模型研究[J].湘潭矿业学院学报，1998（01）.

[2]黄元平.矿井通风[M].中国矿业大学，1986：23-45.

[3]赵以惠.矿井通风与安全[M].中国工业出版社，1992：50-61.

[4]王英敏，主编.矿井通风与安全[M].北京：冶金工业出版社，1988.

[5]王为秦.矿井扇风机的技术测定[M].中国工业出版社，1996：32-34.

[6]刘永辉.矿井通风系统的可靠性[J].煤炭技术，2009（04）：120-122.

[责任编辑：曹明明]

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