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[摘要]随着矿井开采的延深，通风线路长、通风阻力大、巷道维护困难、通风系统复杂、瓦斯涌出量高等问题日益突显，便矿井通风抗灾能力处于较低水平，严重影响了煤炭企业的安全生产。本文结合大林坝煤矿井筒系统改造，充分考虑现有井巷系统、地形条件、生产能力、通风系统、瓦斯涌出形式，提出了通风系统改造方案，提高了矿井通风抗灾能力，对实现煤矿安全生产提供了坚实的保障。
[关键词]通风系统系统改造通风阻力 安全
中图分类号：TD724 文献标识码：TD 文章编号：1009―914X（2013）31―0504―01
1、前言
随着矿井开采水平的延深，通风路线逐渐增长，埋深的增加造成瓦斯涌出量升高，采空区范围的扩大造成矿井有效风量减少，作业场所瓦斯涌出量升高，通风瓦斯管理困难等问题日益突出，瓦斯灾害已成为制约煤炭企业安全生产的最重要因素。经过分析、设计比选，按照“安全、高效、经济、合理、可行”的原则，结合矿井井筒改造进行通风系统改造设计，使通风系统得以优化，巷道及设施精简，安全装备水平提高，供风能力增加，改善了高产高效工作面的安全状况，对实现煤矿安全、高效生产意义重大。
该部分为大木坝煤矿井筒系统改造中通风系统章节，改造方案内容紧密结合矿井井筒系统改造，充分考虑了现有井巷系统、地形条件、生产能力、通风系统、瓦斯涌出形式等影响因素。
2、工程概况
大林坝煤矿位于四川省自贡市荣县县城255º方向，直线距离约15km，行政区划隶属荣县度佳镇高湾村四组；矿权范围近似四边形，东西走向长约1.98km，南北倾向宽约1.71km，开采面积3.3903km2，开采标高+440m～-50m，法定开采夹壳炭煤层；矿井属高瓦斯矿井，采用机械抽出式通风，为两翼对角式通风系统。
矿井现有生产系统采用斜井开拓方式，分两翼下山开采。现有四个井筒，分别为主斜井、人行斜井、西翼回风井和东翼回风井。矿井现生产水平为第二水平，开采该水平下山采区，采用三级提升、排水，无机械运输人员设备。
主斜井和副斜井均布置在北部水窟窿东侧沟谷内，主斜井井口位于煤层顶板方向，斜穿煤层后落平于煤层底板砂岩中，以石门车场反向揭穿煤层，沿煤层布置一水平运输大巷；人行斜井置在主斜井井口东侧，井筒垂直于开采煤层顶板布置，落平后直接与一水平运输大巷相通；于东西两翼、沿煤层分别布置一级轨道暗斜井和一级回风上山，落平后沿煤层布置二水平运输大巷及车场；东西两翼回风斜井均垂直于煤层顶板布置，斜穿煤层后沿煤层布置有回风大巷，通过采区回风下山、联络平巷勾通水平运输大巷和回风大巷，从而形成矿井通风系统。二水平标高以下布置下山采区开采，集中布置有采区轨道下山和采区回风下山。
3、原采掘、通风系统存在的问题
（一）主要生产系统复杂：矿井原生产系统为斜井开拓，地表至工作面提升垂高达294m，为两个水平、两翼布置，且二水下采用下山开采。矿井在用巷道多、通风设施多、环节较多，相应采掘、通风、提升、排水系统复杂，管理困难。
（二）通风线路长：已开采至二水平下山部分，井口至下山采区作业地点通风线路长度已达2370m，随着开采延深，通风线路将继续增长，沿程通风阻力较大。
（三）通风巷道维护困难：原有井下巷道多沿煤层布置，因使用时间久远，断面变形严重，维护困难，造成通风断面偏小。
（四）采空区影响大：经过多年开采，矿权范围内+400m~+270m煤炭大部分已开采，主要分布矿区北部上山部分，采空区面积扩大，对沿煤层布置的进、回风暗斜井均有影响，造成漏风、密闭管理困难。
（五）作业地点瓦斯涌出量升高：随着开采水平的延深，埋深在增加，作业地点相应瓦斯涌出量亦增大。据统计，矿井绝对涌出量由一水平的2.66m3/min增加至二水平的5.26m3/min，采面回风瓦斯浓度亦由0.16%升至0.44%。
（六）其它：采区内无专用人行下山，不利于救灾及降低通风阻力；通风网络内存在角联通风形式。
以上主要系统问题已经严重制约着矿井生产及危胁着矿井安全。为确保矿井通风系统的稳定、人员入井安全，降低矿井生产运营费用，提高矿井通风抗灾能力，相应制定矿井井筒系统、通风系统改造设计方案。
4、设计方案
4.1 井筒系统改造方案
设计推荐新建主斜井、副斜井及工业场地方案：矿井仍采用斜井开拓方式、分两翼单水平下山开采。改造完成后布置有四个井筒，分别为主斜井、副斜井、西翼回风井和东翼回风井，其中主斜井和副斜井均为新建，两个回风井为改造利用原有。
该方案集中新建主、副斜井工业场地，井口及场地标高+380m；该工业场地位于南部烧坊头缓坡地带，平行布置主、副斜井，井筒正向揭穿煤层，落平点为原系统二水平标高。上下山开采，采用二级提升、排水，装备机械运输人员设备。
新建主、副斜井位矿区南部烧坊头南侧缓坡地带，井口及场地标高+380m。其中：主斜井方位角147°，井口标高+380m，落平标高+95m，井筒倾角25°，斜长675m。主斜井采用单钩串车提升，担负矿井煤炭、矸石和设备及管线通道；副斜井方位角147°，落平标高+130m，井筒倾角25°，斜长592m，装备架空乘人装置，担负矿井人员运输任务。主、副斜井落平后，通过顶板绕道车场与沿煤层布置的水平运输大巷贯通。经东西两翼采区上山、回风巷联络巷、回风上山与两翼回风斜井连通，形成矿井完整的通风系统。
水平及采区划分：矿井可采煤层属缓倾斜极薄煤层，现布置有一个生产水平，布置上下山采区开采。
采区划分及布置：水平上山部分划分为两个采区，即西翼一采区和东翼二采区，下山部分亦为两个采区，即西翼三采区和东翼采区四采区，采区走向长400m~600m，垂高为90m~150m。
采煤工作面布置：分别于水平西翼一采区和东翼二采区各布置一个采煤工作面，采用走向长壁采煤方法，普采采煤工艺；配备3个掘进工作面。
4.2通风系统改造方案
通风系统与井筒改造设计相匹配，矿井通风方式仍为两翼对角式，通风方法为机械抽出式，实行“2进2回”的通风形式，即由新建主斜井、副斜井进风，改造利用原有东翼回风井和南翼风井排风；现生产系统中，新鲜风流由主斜井、副斜井入井，经一水平东（西）运输大巷、东（西）翼轨道（人行）上山、回风联络、回风上山后，分别进入东翼回风井和南翼回风井，由主要通风机排出地面；通风网络形式简单，主要为并联通风形式，通风设施较少。
系统改造后，矿井总配风量为37m3/s，通风容易时期及困难时期通风阻力分别为422pa、548 pa，等积孔增大到2.0 m2；两个采煤工作面分配风量为10m3/s，两个掘进工作面分配风量为10m3/s，两个硐室分配风量为4m3/s，其它风量分配为13 m3/s.
4.3通风系统改造后成效
通风线路得到减少，通风巷道得到优化、简化，巷道断面状况得到改善，同时消除了各水平间联络巷的角联通风，从而有效降低通风阻力，提高了矿井通风能力。
（一）优化通风巷道
原生产系统中，新鲜风流由主斜井、副斜井入井，经一水平东（西）运输大巷、东（西）翼轨道（人行）暗斜井、二水平大巷及车场、采区轨道（人行）下山、采面运输巷到达采煤工作面；通风系统系统改造后，废弃了原系统的主斜井、副斜井、一水平东运输大巷、一水平西运输大巷、东翼轨道暗斜井、东翼人行暗斜井及联络巷、西翼轨道暗斜井等老巷，减少需维护巷道2510m；同时人员由新建副斜井入井，亦无需补作两翼的人行暗斜井工程量。
[关键词]通风系统系统改造通风阻力 安全
中图分类号：TD724 文献标识码：TD 文章编号：1009―914X（2013）31―0504―01
1、前言
随着矿井开采水平的延深，通风路线逐渐增长，埋深的增加造成瓦斯涌出量升高，采空区范围的扩大造成矿井有效风量减少，作业场所瓦斯涌出量升高，通风瓦斯管理困难等问题日益突出，瓦斯灾害已成为制约煤炭企业安全生产的最重要因素。经过分析、设计比选，按照“安全、高效、经济、合理、可行”的原则，结合矿井井筒改造进行通风系统改造设计，使通风系统得以优化，巷道及设施精简，安全装备水平提高，供风能力增加，改善了高产高效工作面的安全状况，对实现煤矿安全、高效生产意义重大。
该部分为大木坝煤矿井筒系统改造中通风系统章节，改造方案内容紧密结合矿井井筒系统改造，充分考虑了现有井巷系统、地形条件、生产能力、通风系统、瓦斯涌出形式等影响因素。
2、工程概况
大林坝煤矿位于四川省自贡市荣县县城255º方向，直线距离约15km，行政区划隶属荣县度佳镇高湾村四组；矿权范围近似四边形，东西走向长约1.98km，南北倾向宽约1.71km，开采面积3.3903km2，开采标高+440m～-50m，法定开采夹壳炭煤层；矿井属高瓦斯矿井，采用机械抽出式通风，为两翼对角式通风系统。
矿井现有生产系统采用斜井开拓方式，分两翼下山开采。现有四个井筒，分别为主斜井、人行斜井、西翼回风井和东翼回风井。矿井现生产水平为第二水平，开采该水平下山采区，采用三级提升、排水，无机械运输人员设备。
主斜井和副斜井均布置在北部水窟窿东侧沟谷内，主斜井井口位于煤层顶板方向，斜穿煤层后落平于煤层底板砂岩中，以石门车场反向揭穿煤层，沿煤层布置一水平运输大巷；人行斜井置在主斜井井口东侧，井筒垂直于开采煤层顶板布置，落平后直接与一水平运输大巷相通；于东西两翼、沿煤层分别布置一级轨道暗斜井和一级回风上山，落平后沿煤层布置二水平运输大巷及车场；东西两翼回风斜井均垂直于煤层顶板布置，斜穿煤层后沿煤层布置有回风大巷，通过采区回风下山、联络平巷勾通水平运输大巷和回风大巷，从而形成矿井通风系统。二水平标高以下布置下山采区开采，集中布置有采区轨道下山和采区回风下山。
3、原采掘、通风系统存在的问题
（一）主要生产系统复杂：矿井原生产系统为斜井开拓，地表至工作面提升垂高达294m，为两个水平、两翼布置，且二水下采用下山开采。矿井在用巷道多、通风设施多、环节较多，相应采掘、通风、提升、排水系统复杂，管理困难。
（二）通风线路长：已开采至二水平下山部分，井口至下山采区作业地点通风线路长度已达2370m，随着开采延深，通风线路将继续增长，沿程通风阻力较大。
（三）通风巷道维护困难：原有井下巷道多沿煤层布置，因使用时间久远，断面变形严重，维护困难，造成通风断面偏小。
（四）采空区影响大：经过多年开采，矿权范围内+400m~+270m煤炭大部分已开采，主要分布矿区北部上山部分，采空区面积扩大，对沿煤层布置的进、回风暗斜井均有影响，造成漏风、密闭管理困难。
（五）作业地点瓦斯涌出量升高：随着开采水平的延深，埋深在增加，作业地点相应瓦斯涌出量亦增大。据统计，矿井绝对涌出量由一水平的2.66m3/min增加至二水平的5.26m3/min，采面回风瓦斯浓度亦由0.16%升至0.44%。
（六）其它：采区内无专用人行下山，不利于救灾及降低通风阻力；通风网络内存在角联通风形式。
以上主要系统问题已经严重制约着矿井生产及危胁着矿井安全。为确保矿井通风系统的稳定、人员入井安全，降低矿井生产运营费用，提高矿井通风抗灾能力，相应制定矿井井筒系统、通风系统改造设计方案。
4、设计方案
4.1 井筒系统改造方案
设计推荐新建主斜井、副斜井及工业场地方案：矿井仍采用斜井开拓方式、分两翼单水平下山开采。改造完成后布置有四个井筒，分别为主斜井、副斜井、西翼回风井和东翼回风井，其中主斜井和副斜井均为新建，两个回风井为改造利用原有。
该方案集中新建主、副斜井工业场地，井口及场地标高+380m；该工业场地位于南部烧坊头缓坡地带，平行布置主、副斜井，井筒正向揭穿煤层，落平点为原系统二水平标高。上下山开采，采用二级提升、排水，装备机械运输人员设备。
新建主、副斜井位矿区南部烧坊头南侧缓坡地带，井口及场地标高+380m。其中：主斜井方位角147°，井口标高+380m，落平标高+95m，井筒倾角25°，斜长675m。主斜井采用单钩串车提升，担负矿井煤炭、矸石和设备及管线通道；副斜井方位角147°，落平标高+130m，井筒倾角25°，斜长592m，装备架空乘人装置，担负矿井人员运输任务。主、副斜井落平后，通过顶板绕道车场与沿煤层布置的水平运输大巷贯通。经东西两翼采区上山、回风巷联络巷、回风上山与两翼回风斜井连通，形成矿井完整的通风系统。
水平及采区划分：矿井可采煤层属缓倾斜极薄煤层，现布置有一个生产水平，布置上下山采区开采。
采区划分及布置：水平上山部分划分为两个采区，即西翼一采区和东翼二采区，下山部分亦为两个采区，即西翼三采区和东翼采区四采区，采区走向长400m~600m，垂高为90m~150m。
采煤工作面布置：分别于水平西翼一采区和东翼二采区各布置一个采煤工作面，采用走向长壁采煤方法，普采采煤工艺；配备3个掘进工作面。
4.2通风系统改造方案
通风系统与井筒改造设计相匹配，矿井通风方式仍为两翼对角式，通风方法为机械抽出式，实行“2进2回”的通风形式，即由新建主斜井、副斜井进风，改造利用原有东翼回风井和南翼风井排风；现生产系统中，新鲜风流由主斜井、副斜井入井，经一水平东（西）运输大巷、东（西）翼轨道（人行）上山、回风联络、回风上山后，分别进入东翼回风井和南翼回风井，由主要通风机排出地面；通风网络形式简单，主要为并联通风形式，通风设施较少。
系统改造后，矿井总配风量为37m3/s，通风容易时期及困难时期通风阻力分别为422pa、548 pa，等积孔增大到2.0 m2；两个采煤工作面分配风量为10m3/s，两个掘进工作面分配风量为10m3/s，两个硐室分配风量为4m3/s，其它风量分配为13 m3/s.
4.3通风系统改造后成效
通风线路得到减少，通风巷道得到优化、简化，巷道断面状况得到改善，同时消除了各水平间联络巷的角联通风，从而有效降低通风阻力，提高了矿井通风能力。
（一）优化通风巷道
原生产系统中，新鲜风流由主斜井、副斜井入井，经一水平东（西）运输大巷、东（西）翼轨道（人行）暗斜井、二水平大巷及车场、采区轨道（人行）下山、采面运输巷到达采煤工作面；通风系统系统改造后，废弃了原系统的主斜井、副斜井、一水平东运输大巷、一水平西运输大巷、东翼轨道暗斜井、东翼人行暗斜井及联络巷、西翼轨道暗斜井等老巷，减少需维护巷道2510m；同时人员由新建副斜井入井，亦无需补作两翼的人行暗斜井工程量。