新建煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究

于輝華,解貴生,趙忠義

(七臺(tái)河精煤集團(tuán)公司通風(fēng)技術(shù)部)

新建煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究

于輝華①,解貴生,趙忠義

(七臺(tái)河精煤集團(tuán)公司通風(fēng)技術(shù)部)

針對(duì)新建煤礦進(jìn)入深部開(kāi)采瓦斯涌出量可能增大,通風(fēng)能力不足的問(wèn)題,在對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)測(cè)定的基礎(chǔ)上,提出了擴(kuò)井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案。利用計(jì)算機(jī)對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行解網(wǎng)分析,并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)投入與效益分析,確定了礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案,該方案實(shí)施后達(dá)到了預(yù)期效果,滿足了礦井通風(fēng)需要,保證了礦井安全生產(chǎn)。具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

煤礦;通風(fēng)系統(tǒng);優(yōu)化方案;研究;效果;效益

七臺(tái)河精煤集團(tuán)有限公司新建煤礦礦井的主要可采煤層的瓦斯涌出量隨著開(kāi)采深度的增加而增大。該礦為突出礦井,煤層具有自然發(fā)火傾向性。礦井開(kāi)拓方式為立井、斜井混合開(kāi)拓。礦井通風(fēng)方式為中央并列、兩翼對(duì)角混合抽出式通風(fēng),“三進(jìn)三回”,即工業(yè)廣場(chǎng)主井、大皮帶斜井、中央進(jìn)風(fēng)井為進(jìn)風(fēng)井,工業(yè)廣場(chǎng)副井、北部風(fēng)井、南部風(fēng)井為回風(fēng)井。

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造的必要性

新建煤礦目前工業(yè)廣場(chǎng)風(fēng)井安裝型號(hào)為70B2-21-18型風(fēng)機(jī)兩臺(tái),該風(fēng)機(jī)屬淘汰型號(hào),效率低下,浪費(fèi)電能;而且所擔(dān)負(fù)的北翼采區(qū)通過(guò)風(fēng)量?jī)H為50.20 m3/s,與所需風(fēng)量66.967 m3/s相比差16.47 m/s,不能滿足所擔(dān)負(fù)采區(qū)的用風(fēng)要求。中央采區(qū)雖然是有新風(fēng)井擔(dān)負(fù),但進(jìn)風(fēng)路線較長(zhǎng),導(dǎo)致該采區(qū)通風(fēng)阻力較大。南部風(fēng)井擔(dān)負(fù)南翼采區(qū)通風(fēng),該風(fēng)井70B2-21-24型風(fēng)機(jī)也屬淘汰型號(hào),效率低,浪費(fèi)電能;而且該采區(qū)進(jìn)風(fēng)路線與回風(fēng)路線都比較長(zhǎng),使得增風(fēng)困難。隨著礦井向深部延深,通風(fēng)路線進(jìn)一步增長(zhǎng),而瓦斯涌出量也在逐漸增大,需風(fēng)量逐漸增多,通風(fēng)阻力會(huì)進(jìn)一步增大,使礦井通風(fēng)越來(lái)越困難。為解決這些問(wèn)題,保證礦井供風(fēng)滿足安全生產(chǎn)要求,必須對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與改造。

2 通風(fēng)現(xiàn)狀的技術(shù)測(cè)定與分析

1)通風(fēng)現(xiàn)狀的技術(shù)測(cè)定。為確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)最優(yōu)方案,首先進(jìn)行了礦井通風(fēng)系統(tǒng)各用風(fēng)地點(diǎn)及主要進(jìn)回風(fēng)巷的風(fēng)量、阻力等參數(shù)的技術(shù)測(cè)定和主要通風(fēng)機(jī)的性能測(cè)試。風(fēng)網(wǎng)技術(shù)測(cè)定采用氣壓計(jì)法中的兩測(cè)點(diǎn)同時(shí)測(cè)定法,即在一條分支巷道的兩端用兩臺(tái)氣壓計(jì)同時(shí)讀數(shù),從而減少了氣壓波動(dòng)、風(fēng)門開(kāi)啟、礦車運(yùn)行等各種因素的影響。阻力測(cè)定的主測(cè)路線原則:a)在所有并聯(lián)風(fēng)路中選擇風(fēng)量較大且通過(guò)回采工作面的主風(fēng)流風(fēng)路作為主測(cè)定路線。b)選擇路線較長(zhǎng)且包含有較多井巷類型和支護(hù)形式的線路作為主測(cè)定路線。c)選擇沿主風(fēng)流方向且便于測(cè)定工作順利進(jìn)行的線路作為主測(cè)定路線,對(duì)主要通風(fēng)機(jī)的性能測(cè)試是在不影響礦井正常生產(chǎn)的情況下對(duì)備用通風(fēng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試的。

2)測(cè)定結(jié)果分析。通過(guò)對(duì)當(dāng)前礦井通風(fēng)系統(tǒng)各項(xiàng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的整理和分析,目前該礦通風(fēng)系統(tǒng)存在如下問(wèn)題:

a)從阻力分布圖(見(jiàn)圖1)和阻力分布情況表(見(jiàn)表1)可以看出,礦井北翼回風(fēng)段阻力占總阻力的14.82%,中央采區(qū)回風(fēng)段阻力占總阻力的4.01%,南翼回風(fēng)段阻力占總阻力的12.15%,均未超過(guò)50%;北翼采區(qū)、中央采區(qū)進(jìn)風(fēng)段的阻力均未超過(guò)15%,而南翼采區(qū)由于進(jìn)風(fēng)路線較長(zhǎng),導(dǎo)致其進(jìn)風(fēng)段所占總阻力為32.70%。從這些數(shù)值上來(lái)看北翼采區(qū)和中央采區(qū)阻力分布基本合理。從巷道百米阻力數(shù)值來(lái)看,南翼回風(fēng)段的值大于進(jìn)風(fēng)段和用風(fēng)段,這是回風(fēng)路線斷面不好、風(fēng)流集中造成的。b)礦井外部漏風(fēng)率較大:礦井廣場(chǎng)副井外部漏風(fēng)率為6.98%,北部風(fēng)井外部漏風(fēng)率為5.22%,南部風(fēng)井外部漏風(fēng)率為7.01%。c)礦井北翼局部巷道斷面較小(112～113段),形成高通風(fēng)阻力,建議進(jìn)行巷道擴(kuò)修,以減小通風(fēng)阻力。d)礦井通風(fēng)設(shè)施多,質(zhì)量不高,漏風(fēng)量較大,導(dǎo)致礦井內(nèi)部漏風(fēng)率較高。e)在各個(gè)區(qū)的回風(fēng)路線中都存在回風(fēng)巷冒落或積水現(xiàn)象,這些都使通風(fēng)阻力增大。

圖1 阻力分布圖示意圖

表1 礦井通風(fēng)三段阻力分布情況

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案

1)礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案的提出。方案一,廣場(chǎng)風(fēng)井更換主要通風(fēng)機(jī);方案二,新打一副井;方案三,新建副井、北部風(fēng)井風(fēng)機(jī)上調(diào)葉片安裝角度到0°;方案四,新建副井、撤除南部風(fēng)井、新風(fēng)井風(fēng)機(jī)上調(diào)葉片安裝角度到6°。

2)礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案的確定。各優(yōu)化改造方案的解網(wǎng)分析:礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案確定后,對(duì)各方案進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)解算、優(yōu)化分析最優(yōu)方案。

方案一。廣場(chǎng)風(fēng)井風(fēng)機(jī)能夠滿足所擔(dān)負(fù)北翼采區(qū)的需風(fēng)要求,該時(shí)期廣場(chǎng)風(fēng)井選用該風(fēng)機(jī)合適。在滿足掘進(jìn)、硐室用風(fēng)的情況下,因進(jìn)風(fēng)路線過(guò)長(zhǎng),進(jìn)風(fēng)困難,北部風(fēng)井風(fēng)機(jī)、南部風(fēng)井風(fēng)機(jī)均不能滿足所擔(dān)負(fù)的采煤工作面的用風(fēng)要求。此方案不可行。方案二。提出在井田走向中央-650 m水平處新打一副井(R=6 m,L=800 m),擔(dān)負(fù)礦井進(jìn)風(fēng),且縮短了行人、運(yùn)料時(shí)間及經(jīng)營(yíng)費(fèi)用。廣場(chǎng)風(fēng)井風(fēng)機(jī)能夠滿足所擔(dān)負(fù)北翼采區(qū)的需風(fēng)要求,該時(shí)期廣場(chǎng)風(fēng)井選用該風(fēng)機(jī)合適。在滿足掘進(jìn)、硐室用風(fēng)的情況下,新打一副井后,北部風(fēng)井風(fēng)機(jī)上調(diào)葉片安裝角度至-3°后,所擔(dān)負(fù)的3101工作面的風(fēng)量基本滿足要求,但風(fēng)機(jī)在葉片安裝角度為-3°時(shí)提供的風(fēng)壓太低,致使30021工作面的風(fēng)量不足。此方案不可行。方案三。廣場(chǎng)風(fēng)井風(fēng)機(jī)能夠滿足所擔(dān)負(fù)北翼采區(qū)的需風(fēng)要求,該時(shí)期廣場(chǎng)風(fēng)井選用該風(fēng)機(jī)合適。在滿足掘進(jìn)、硐室用風(fēng)的情況下,新副井投運(yùn),北部風(fēng)井風(fēng)機(jī)上調(diào)葉片安裝角度至0°后,與南部風(fēng)井風(fēng)機(jī)所共擔(dān)負(fù)的中央采區(qū)、南翼采區(qū)的風(fēng)量基本滿足要求,此方案可行。方案四。廣場(chǎng)風(fēng)井風(fēng)機(jī)能夠滿足所擔(dān)負(fù)北翼采區(qū)的需風(fēng)要求,因此,在該時(shí)期廣場(chǎng)風(fēng)井選用該風(fēng)機(jī)合適。新打一副井后,北部風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)葉片安裝角度上調(diào)到6°時(shí)完全能夠滿足所擔(dān)負(fù)的中央采區(qū)、南翼采區(qū)的需風(fēng)要求,而且北部風(fēng)井風(fēng)機(jī)的電機(jī)功率亦可滿足要求。此方案可行。2007年8月,礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案:經(jīng)過(guò)對(duì)各方案進(jìn)行分析解算,方案三、方案四均能滿足礦井生產(chǎn)需風(fēng)要求。從經(jīng)濟(jì)比較中可以看出,方案四有利于節(jié)省電費(fèi),此外撤除南部風(fēng)井,減少了南部風(fēng)井的經(jīng)營(yíng)管理費(fèi)?？傮w來(lái)說(shuō),方案四較優(yōu)。

4 結(jié) 論

1)根據(jù)礦井2007年8月和2011年的生產(chǎn)部署,對(duì)該礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化分析,得出了礦井通風(fēng)系統(tǒng)最優(yōu)方案是:新建一副井,撤除南部風(fēng)井,北部風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)葉片安裝角度上調(diào)到6°。

2)廣場(chǎng)風(fēng)井更換型號(hào)為BD-11-8-51 022(n =740 r/min、HP型)軸流對(duì)旋式風(fēng)機(jī)。

3)所提出的新建煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案,切合礦井生產(chǎn)實(shí)際情況;方案于2007年7月實(shí)施。達(dá)到了預(yù)期效果,滿足了礦井需風(fēng)要求,保證了礦井安全生產(chǎn)。

[1] 張國(guó)樞,楊運(yùn)良,譚允楨.通風(fēng)安全學(xué)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2000:123-125.

[2] 方裕璋,王家棣,楊立興.礦井通風(fēng)技術(shù)改造[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1994:69-70.

[3] 楊運(yùn)良,張攀,李仕明.義馬煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司楊村煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化報(bào)告[R].焦作:河南理工大學(xué),2007.

[4] 譚允楨.礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理技術(shù)理論[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1998,66-68.

Optimization Research on Ventilation System in Newly Built Coal Mine

Yu Hui-hua,Xie Gui-sheng,Zhao Zhong-yi

In connection with the problem which gas emission amount possibly increase,ventilation capacity is insufficient when newly built coal mine enter deep mining,on technical determination based to ventilation system of the mine,proposes optimization reformation scheme of expanding well ventilation system. By using computer carries out disjunction analysis to each scheme,and analyzes economic input and benefit, determine the optimization reformation scheme of ventilation system of the mine,after the scheme implementation achieves the expected results,meet needs of ventilation in the mine,ensure safety production.It has good economic and social benefits.

Coal mine;Ventilation system;Optimization scheme;research;Effect;Benefit

book=4,ebook=145

TD722

B

1672-0652(2010)04-0018-02

2010-03-16

于輝華 男 1968年出生 1990年畢業(yè)于黑龍江省礦業(yè)學(xué)院 高級(jí)工程師 七臺(tái)河 154600