曹村煤礦原設(shè)計(jì)能力45萬(wàn)噸/年，1989年礦井改擴(kuò)建后生產(chǎn)能力90萬(wàn)噸/年。礦井現(xiàn)生產(chǎn)采區(qū)為二采區(qū)和十采區(qū)兩個(gè)采區(qū)，二采區(qū)開(kāi)采下組10#、11#煤層，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力40萬(wàn)噸/年，十采區(qū)開(kāi)采2#煤層，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力60萬(wàn)噸/年。
目前，十采區(qū)開(kāi)采接近井田東部邊界，礦井為延長(zhǎng)2#煤的服務(wù)年限，需要將十采區(qū)下山向前延伸，跨躍東部 高速公路保安煤柱1000米，開(kāi)采高速公路東部2#煤層煤量。
一、通風(fēng)系統(tǒng)改造前現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
1、通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀
礦井通風(fēng)方式為混合式，采用軸流式主扇抽出式通風(fēng)方法，有主、副斜井、平峒三個(gè)進(jìn)風(fēng)井，陰底和尚家溝兩個(gè)回風(fēng)井，陰底風(fēng)井主要服務(wù)于二采區(qū)，尚家溝風(fēng)井主要服務(wù)于十采區(qū)，礦井總進(jìn)風(fēng)量6034m3/min，總回風(fēng)量6239m3/min，有效風(fēng)量5525m3/min，有效風(fēng)量率86.41%。
陰底風(fēng)井主、備扇均為2K60-4ANO18，電機(jī)功率250KW，風(fēng)葉角度為300，主扇排風(fēng)量3234m3/min，負(fù)壓1577Pa，主扇能力能滿(mǎn)足安全生產(chǎn)需要。
尚家溝風(fēng)井主扇為2K60-1ANO18,，電機(jī)功率310KW,風(fēng)葉角度為350，備扇為2K58-ANO18,電機(jī)功率215KW,風(fēng)葉角度為350,運(yùn)行主扇排風(fēng)量3160m3/min，負(fù)壓2548Pa，主扇能力不能滿(mǎn)足近期及長(zhǎng)期安全生產(chǎn)需要。
2、通風(fēng)系統(tǒng)存在主要問(wèn)題
(1)十采區(qū)開(kāi)采接近井田東部邊界，通風(fēng)流程11800米，臨近尚家溝主扇原設(shè)計(jì)通風(fēng)能力范圍，隨著十采區(qū)下山向前延伸，跨躍東部 高速公路保安煤柱開(kāi)采高速公路東部煤量，這將使通風(fēng)流程加長(zhǎng)6700米，總流程將達(dá)到19900米左右，勢(shì)必造成主扇能力不足，從而影響到礦井安全生產(chǎn)；
(2)十采區(qū)主要通風(fēng)巷道均按原30萬(wàn)噸/年設(shè)計(jì)，巷道斷面小，風(fēng)速超限，03年9月份經(jīng)華北科技學(xué)院測(cè)定系統(tǒng)阻力達(dá)到2755.9Pa，礦井通風(fēng)難易程度屬中等偏難；
(3)尚家溝風(fēng)井主備扇能力不匹備，主扇老化、地基基礎(chǔ)下沉嚴(yán)重，造成主扇事故多,檢修工作量大；
(4)隨著十采區(qū)不斷的向下延伸，地溫將會(huì)有所增高，瓦斯涌出量隨時(shí)可能發(fā)生變化，給通風(fēng)安全管理造成很大困難。
二、通風(fēng)系統(tǒng)改造方案
鑒于通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀存在的諸多問(wèn)題及長(zhǎng)期生產(chǎn)發(fā)展要求，依照煤礦安全管理規(guī)定，根據(jù)集團(tuán)公司要求，，必須對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，從而確保安全生產(chǎn)，以滿(mǎn)足礦井持續(xù)發(fā)展的要求。集團(tuán)公司總工程師楊新華攜同有關(guān)處室先后多次深入曹村礦井上、下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)辦公，本著經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行的思路，最初提出三套方案，經(jīng)過(guò)論證最后確定如下方案：
礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造,以十采區(qū)為主二采區(qū)為輔。對(duì)十采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，在尚家溝施工一立井作為回風(fēng)井，將原回風(fēng)井改為進(jìn)風(fēng)井，525水平施工一條總回風(fēng)巷，并進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，更換尚家溝主扇兩臺(tái)。對(duì)二采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，施工550通風(fēng)立眼，巷修550進(jìn)風(fēng)大巷，調(diào)整500大巷進(jìn)風(fēng)量，基本實(shí)現(xiàn)二采區(qū)主進(jìn)風(fēng)為600平峒。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行徹底改造，以滿(mǎn)足礦井持續(xù)發(fā)展的要求。
三、通風(fēng)系統(tǒng)改造方案實(shí)施步驟
系統(tǒng)改造方案分兩步完成。第一步：到2004年底尚家溝先安裝主扇一臺(tái)，并配套完成十采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷、十采區(qū)回風(fēng)巷巷道刷擴(kuò)，十采區(qū)回風(fēng)補(bǔ)巷施工，來(lái)增大斷面，盡可能地減少系統(tǒng)阻力；在二采區(qū)皮帶巷與其上方原550水平進(jìn)風(fēng)大巷之間施工一條進(jìn)風(fēng)立眼，解決更換尚家溝主扇后，500水平進(jìn)風(fēng)大巷1500米至1900米段，由于風(fēng)量增加風(fēng)速超限問(wèn)題更換。第二步：到2006年10月完成尚家溝回風(fēng)立井，總回風(fēng)巷，移主扇一臺(tái)，再更換一臺(tái)同等能力的主扇。主要工程具體情況見(jiàn)下表：
礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造主要工程安排表
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項(xiàng) 目 |
工程量 （m） |
工作量 （萬(wàn)元） |
主要技術(shù)指標(biāo) |
完成時(shí)間 |
備 注 |
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改造前 |
改造后 |
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1 |
十采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷刷擴(kuò) |
1000 |
500 |
斷面9m2 |
斷面14m2 |
04.9 |
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2 |
十采區(qū)回風(fēng)巷刷擴(kuò) |
220 |
88 |
斷面9m2 |
斷面14m2 |
04.10 |
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3 |
十采區(qū)回風(fēng)補(bǔ)巷巷掘 |
706 |
282.4 |
|
斷面9m2 |
04.12 |
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4 |
十采區(qū)回風(fēng)補(bǔ)巷巷修 |
580 |
232 |
|
斷面9m2 |
04.12 |
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5 |
二采區(qū)進(jìn)風(fēng)立眼 |
38 |
45 |
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斷面13m2 |
04.12 |
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6 |
尚家溝更換主扇 |
1臺(tái) |
180.8 |
2K58ANO18 |
D65-8-BＮＯ26 |
04.12 |
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7 |
尚家溝回風(fēng)立井 |
139 |
278 |
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19.63m2 |
05.9 |
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8 |
十采區(qū)總回風(fēng)巷 |
1000 |
700 |
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16.07m2 |
06.3 |
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9 |
原550進(jìn)風(fēng)巷巷修 |
500 |
125 |
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12.5m2 |
05.8 |
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10 |
尚家溝移主扇 |
1臺(tái) |
30 |
|
D65-8-BＮＯ26 |
06.8 |
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11 |
尚家溝安主扇 |
1臺(tái) |
180.8 |
|
D65-8-BＮＯ26 |
06.6 |
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四、通風(fēng)系統(tǒng)改造十采區(qū)風(fēng)量分配
1、前期：生產(chǎn)格局為一個(gè)綜采工作面、一個(gè)備用工作面、六個(gè)掘進(jìn) 工作面、六個(gè)峒室。
各用風(fēng)點(diǎn)風(fēng)量為
綜采工作面：800m3/min
備用工作面400m3/min
六個(gè)掘進(jìn)工作面6×400=2400m3/min
六個(gè)峒室100×5+150=650m3/min
礦井總風(fēng)量共計(jì)為：
Q需=（∑Q采+∑Q掘+∑Q峒+∑Q其它）×K通
=（1200+2400+650）×1.25=5313m3/min=88.6m3/S
2、中期：生產(chǎn)格局為一個(gè)綜采工作面、一個(gè)備用工作面、六個(gè)掘進(jìn)工作面、八個(gè)峒室。
各用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量為：綜采工作面800m3/min；備用工作面400m3/min；六個(gè)掘進(jìn)工作面6×400=2400m3/min；八個(gè)峒室100×7+150=850m3/min
礦井風(fēng)量為:
Q需=(∑Q采+∑Q掘+∑Q峒室+∑Q其它)×K通
=(1200+2400+850)×1.25=5563m3/min=92.7m3/s
3、后期：生產(chǎn)格局為一個(gè)綜采工作 面、一個(gè)備用工作面、六個(gè)掘進(jìn)工作面、十二個(gè)峒室。
各用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量為：
綜采工作面800m3/min
備用工作面400m3/min
六個(gè)掘進(jìn) 工作面6×400=2400m3/min
十二個(gè)峒室100×11+150=1250m3/min
礦井 風(fēng)量為：
Q需=(∑Q采+∑Q掘+∑Q峒室+∑Q其它)×K通
=（1200+2400+1250）×1.25=6063m3/min=101m3/s
五、十采區(qū)前、中、后期系統(tǒng)負(fù)壓和尚家溝主扇選型
1、通風(fēng)系統(tǒng)負(fù)壓
方案前、中、后期通風(fēng)流程和負(fù)壓計(jì)算結(jié)果如下：初285.86mmH2O
H中415.43mmH2O,H后506.82mmH2O
2、風(fēng)機(jī)選型
根據(jù)各種技術(shù)數(shù)據(jù)，集團(tuán)公司和礦上有關(guān)技術(shù)人員同南陽(yáng)防爆集團(tuán)公司技術(shù)人員反復(fù)論證，最后選定與礦井系統(tǒng)相配套的主扇，型號(hào)為BDK65-8-ＮＯ.26型，為ＢＤＫ系列高效節(jié)能礦用防爆對(duì)旋式主通風(fēng)機(jī)，該主扇主要技術(shù)參數(shù)：電動(dòng)機(jī)功率400KW、風(fēng)機(jī)最高靜壓效率85%、額定風(fēng)量60--160 m3/s、額定電壓6000V、額定負(fù)壓500--5200Pa、額定轉(zhuǎn)速740r/min、 葉輪輪轂有五個(gè)角度可調(diào)整風(fēng)量、電機(jī)定子溫度不超過(guò)120度、滾動(dòng)軸承正常工作溫度不大于７０度。
該主扇主要 特點(diǎn)：效率高、溫度低、振動(dòng)小、噪聲低、軸承溫度低、過(guò)載能力強(qiáng)等。
六、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
1、初期投資
投資估算總費(fèi)用934萬(wàn)元
其中：礦建784萬(wàn)元（立井井筒234萬(wàn)元，井筒梯子間40萬(wàn)元，風(fēng)道和安全出口7.5萬(wàn)元,總回風(fēng)巷350萬(wàn)元,進(jìn)風(fēng)補(bǔ)巷72.5萬(wàn)元,風(fēng)井施工巷80萬(wàn)元）
機(jī)電安裝140萬(wàn)元
土建10萬(wàn)元
2、主扇運(yùn)行費(fèi)用
119.4萬(wàn)元/年。
六、方案優(yōu)缺點(diǎn)
1、優(yōu)點(diǎn)
（1）無(wú)需解決征地、電源、修路等問(wèn)題；
（2）施工工藝簡(jiǎn)單法；
（3）安全系數(shù)高；
（4）投入少，工期短；
（5）整個(gè)改造期間礦井能正常生產(chǎn)；
（6）由于主要改造井巷工程均為煤巷，預(yù)計(jì)整個(gè)改造工程全部完工后，可為礦井增加2#原煤產(chǎn)量6萬(wàn)噸，直接經(jīng)濟(jì)效益2400萬(wàn)元 。
2、缺點(diǎn)
1）由于十采區(qū)后期生產(chǎn)通風(fēng)流程太長(zhǎng)，風(fēng)量不能維持現(xiàn)有60萬(wàn)噸/年需要，可采取降低生產(chǎn)規(guī)模來(lái)保證安全生產(chǎn)；
2）立井井筒需裝配梯子間；
七、系統(tǒng)改造方案結(jié)論
曹村礦擴(kuò)區(qū)勘探工作正在進(jìn)行，但至今僅施工兩個(gè)鉆孔，其中4#孔96.3米,預(yù)計(jì)1300米見(jiàn)煤,擴(kuò)區(qū)地質(zhì)及水文條件資料不詳,本方案僅解決擴(kuò)區(qū)約三分之一面積的通風(fēng)問(wèn)題,擴(kuò)區(qū)另三分之二煤層處于欠風(fēng)水平,煤層賦存條件,地質(zhì)儲(chǔ)量等數(shù)據(jù)尚在調(diào)查階段,可能屬地壓大、高瓦斯區(qū)域。鑒于以上情況,經(jīng)過(guò)徹底的系統(tǒng)改造后,可滿(mǎn)足礦井2#煤延伸開(kāi)采需要。
