曹村煤礦原設計能力45萬噸/年，1989年礦井改擴建后生產(chǎn)能力90萬噸/年。礦井現(xiàn)生產(chǎn)采區(qū)為二采區(qū)和十采區(qū)兩個采區(qū)，二采區(qū)開采下組10#、11#煤層，設計生產(chǎn)能力40萬噸/年，十采區(qū)開采2#煤層，設計生產(chǎn)能力60萬噸/年。
目前，十采區(qū)開采接近井田東部邊界，礦井為延長2#煤的服務年限，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，開采高速公路東部2#煤層煤量。
一、通風系統(tǒng)改造前現(xiàn)狀及存在問題
1、通風系統(tǒng)現(xiàn)狀
礦井通風方式為混合式，采用軸流式主扇抽出式通風方法，有主、副斜井、平峒三個進風井，陰底和尚家溝兩個回風井，陰底風井主要服務于二采區(qū)，尚家溝風井主要服務于十采區(qū)，礦井總進風量6034m3/min，總回風量6239m3/min，有效風量5525m3/min，有效風量率86.41%。
陰底風井主、備扇均為2K60-4ANO18，電機功率250KW，風葉角度為300，主扇排風量3234m3/min，負壓1577Pa，主扇能力能滿足安全生產(chǎn)需要。
尚家溝風井主扇為2K60-1ANO18,，電機功率310KW,風葉角度為350，備扇為2K58-ANO18,電機功率215KW,風葉角度為350,運行主扇排風量3160m3/min，負壓2548Pa，主扇能力不能滿足近期及長期安全生產(chǎn)需要。
2、通風系統(tǒng)存在主要問題
(1)十采區(qū)開采接近井田東部邊界，通風流程11800米，臨近尚家溝主扇原設計通風能力范圍，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采高速公路東部煤量，這將使通風流程加長6700米，總流程將達到19900米左右，勢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)主要通風巷道均按原30萬噸/年設計，巷道斷面小，風速超限，03年9月份經(jīng)華北科技學院測定系統(tǒng)阻力達到2755.9Pa，礦井通風難易程度屬中等偏難；
(3)尚家溝風井主備扇能力不匹備，主扇老化、地基基礎下沉嚴重，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，地溫將會有所增高，瓦斯涌出量隨時可能發(fā)生變化，給通風安全管理造成很大困難。
二、通風系統(tǒng)改造方案
鑒于通風系統(tǒng)現(xiàn)狀存在的諸多問題及長期生產(chǎn)發(fā)展要求，依照煤礦安全管理規(guī)定，根據(jù)集團公司要求，，必須對礦井通風系統(tǒng)進行改造，從而確保安全生產(chǎn)，以滿足礦井持續(xù)發(fā)展的要求。集團公司總工程師楊新華攜同有關處室先后多次深入曹村礦井上、下進行現(xiàn)場辦公，本著經(jīng)濟技術可行的思路，最初提出三套方案，經(jīng)過論證最后確定如下方案：
礦井通風系統(tǒng)改造,以十采區(qū)為主二采區(qū)為輔。對十采區(qū)通風系統(tǒng)，在尚家溝施工一立井作為回風井，將原回風井改為進風井，525水平施工一條總回風巷，并進一步優(yōu)化網(wǎng)絡，更換尚家溝主扇兩臺。對二采區(qū)通風系統(tǒng)，施工550通風立眼，巷修550進風大巷，調(diào)整500大巷進風量，基本實現(xiàn)二采區(qū)主進風為600平峒。通過對現(xiàn)有通風系統(tǒng)進行徹底改造，以滿足礦井持續(xù)發(fā)展的要求。
三、通風系統(tǒng)改造方案實施步驟
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，并配套完成十采區(qū)進風巷、十采區(qū)回風巷巷道刷擴，十采區(qū)回風補巷施工，來增大斷面，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水平進風大巷之間施工一條進風立眼，解決更換尚家溝主扇后，500水平進風大巷1500米至1900米段，由于風量增加風速超限問題更換。第二步：到2006年10月完成尚家溝回風立井，總回風巷，移主扇一臺，再更換一臺同等能力的主扇。主要工程具體情況見下表：
礦井通風系統(tǒng)改造主要工程安排表
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項 目 |
工程量 （m） |
工作量 （萬元） |
主要技術指標 |
完成時間 |
備 注 |
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改造前 |
改造后 |
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1 |
十采區(qū)進風巷刷擴 |
1000 |
500 |
斷面9m2 |
斷面14m2 |
04.9 |
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2 |
十采區(qū)回風巷刷擴 |
220 |
88 |
斷面9m2 |
斷面14m2 |
04.10 |
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|
3 |
十采區(qū)回風補巷巷掘 |
706 |
282.4 |
|
斷面9m2 |
04.12 |
|
|
4 |
十采區(qū)回風補巷巷修 |
580 |
232 |
|
斷面9m2 |
04.12 |
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|
5 |
二采區(qū)進風立眼 |
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 |
180.8 |
2K58ANO18 |
D65-8-BＮＯ26 |
04.12 |
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7 |
尚家溝回風立井 |
139 |
278 |
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19.63m2 |
05.9 |
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8 |
十采區(qū)總回風巷 |
1000 |
700 |
|
16.07m2 |
06.3 |
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9 |
原550進風巷巷修 |
500 |
125 |
|
12.5m2 |
05.8 |
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10 |
尚家溝移主扇 |
1臺 |
30 |
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D65-8-BＮＯ26 |
06.8 |
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11 |
尚家溝安主扇 |
1臺 |
180.8 |
|
D65-8-BＮＯ26 |
06.6 |
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四、通風系統(tǒng)改造十采區(qū)風量分配
1、前期：生產(chǎn)格局為一個綜采工作面、一個備用工作面、六個掘進 工作面、六個峒室。
各用風點風量為
綜采工作面：800m3/min
備用工作面400m3/min
六個掘進工作面6×400=2400m3/min
六個峒室100×5+150=650m3/min
礦井總風量共計為：
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)格局為一個綜采工作面、一個備用工作面、六個掘進工作面、八個峒室。
各用風地點風量為：綜采工作面800m3/min；備用工作面400m3/min；六個掘進工作面6×400=2400m3/min；八個峒室100×7+150=850m3/min
礦井風量為:
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)格局為一個綜采工作 面、一個備用工作面、六個掘進工作面、十二個峒室。
各用風地點風量為：
綜采工作面800m3/min
備用工作面400m3/min
六個掘進 工作面6×400=2400m3/min
十二個峒室100×11+150=1250m3/min
礦井 風量為：
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)負壓和尚家溝主扇選型
1、通風系統(tǒng)負壓
方案前、中、后期通風流程和負壓計算結果如下：初285.86mmH2O
H中415.43mmH2O,H后506.82mmH2O
2、風機選型
根據(jù)各種技術數(shù)據(jù)，集團公司和礦上有關技術人員同南陽防爆集團公司技術人員反復論證，最后選定與礦井系統(tǒng)相配套的主扇，型號為BDK65-8-ＮＯ.26型，為ＢＤＫ系列高效節(jié)能礦用防爆對旋式主通風機，該主扇主要技術參數(shù)：電動機功率400KW、風機最高靜壓效率85%、額定風量60--160 m3/s、額定電壓6000V、額定負壓500--5200Pa、額定轉速740r/min、 葉輪輪轂有五個角度可調(diào)整風量、電機定子溫度不超過120度、滾動軸承正常工作溫度不大于７０度。
該主扇主要 特點：效率高、溫度低、振動小、噪聲低、軸承溫度低、過載能力強等。
六、技術經(jīng)濟分析
1、初期投資
投資估算總費用934萬元
其中：礦建784萬元（立井井筒234萬元，井筒梯子間40萬元，風道和安全出口7.5萬元,總回風巷350萬元,進風補巷72.5萬元,風井施工巷80萬元）
機電安裝140萬元
土建10萬元
2、主扇運行費用
119.4萬元/年。
六、方案優(yōu)缺點
1、優(yōu)點
（1）無需解決征地、電源、修路等問題；
（2）施工工藝簡單法；
（3）安全系數(shù)高；
（4）投入少，工期短；
（5）整個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，預計整個改造工程全部完工后，可為礦井增加2#原煤產(chǎn)量6萬噸，直接經(jīng)濟效益2400萬元 。
2、缺點
1）由于十采區(qū)后期生產(chǎn)通風流程太長，風量不能維持現(xiàn)有60萬噸/年需要，可采取降低生產(chǎn)規(guī)模來保證安全生產(chǎn)；
2）立井井筒需裝配梯子間；
七、系統(tǒng)改造方案結論
曹村礦擴區(qū)勘探工作正在進行，但至今僅施工兩個鉆孔，其中4#孔96.3米,預計1300米見煤,擴區(qū)地質(zhì)及水文條件資料不詳,本方案僅解決擴區(qū)約三分之一面積的通風問題,擴區(qū)另三分之二煤層處于欠風水平,煤層賦存條件,地質(zhì)儲量等數(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)過徹底的系統(tǒng)改造后,可滿足礦井2#煤延伸開采需要。
