分析礦井通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)改造

郭亮

摘 要：針對(duì)某礦井實(shí)際情況，對(duì)其通風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)改造進(jìn)行深入分析，提出相應(yīng)的改造方案，最后通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證了這一方案的有效性，旨在為類似礦井的技術(shù)改造提供參考借鑒，提高礦井通風(fēng)技術(shù)改造水平，使通風(fēng)系統(tǒng)良好適應(yīng)礦井?dāng)U建需要。

關(guān)鍵詞：礦井通風(fēng);通風(fēng)系統(tǒng)改造

為保證礦井安全生產(chǎn)，需要配置完善的通風(fēng)系統(tǒng)，而礦井的擴(kuò)建會(huì)使現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)無(wú)法滿足要求，這就需要對(duì)現(xiàn)有的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造。在改造過(guò)程中，應(yīng)制定合理可行的方案，然后通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析選擇最終的改造方案，并對(duì)改造的效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，驗(yàn)證方案的有效性。

1 礦井基本情況

某礦井始建于1975年，最初的生產(chǎn)能力為1.2×106t/a，后經(jīng)擴(kuò)建，生產(chǎn)能力提高到2.4×106t/a，共有3個(gè)采區(qū)，記作1#、2#、3#采區(qū)。該礦井為低瓦斯礦井，生產(chǎn)中瓦斯的實(shí)際涌出量很小。通過(guò)瓦斯等級(jí)鑒定，1#采區(qū)的瓦斯絕對(duì)涌出量在2.90m3/min左右，2#采區(qū)的瓦斯絕對(duì)涌出量在3.70m3/min左右，3#采區(qū)的瓦斯絕對(duì)涌出量在1.86m3/min左右;1#采區(qū)的瓦斯相對(duì)涌出量在1.62m3/t左右，2#采區(qū)的瓦斯相對(duì)涌出量在1.61m3/t左右，3#采區(qū)的瓦斯相對(duì)涌出量在2.11m3/t左右。該礦井所有煤層都有發(fā)生煤塵爆炸的可能，三個(gè)煤層對(duì)應(yīng)的爆炸性指數(shù)為：2-1煤層為40.11%，2-2煤層為40.00%，2-3煤層為36.03%，煤層可能自然發(fā)火。

設(shè)計(jì)對(duì)這一礦井實(shí)施優(yōu)化開拓整體布局，將1#采區(qū)廢除，進(jìn)行集中生產(chǎn)，在2#和3#采區(qū)中進(jìn)行工作面的集中布置實(shí)現(xiàn)兩翼回采，在回采到達(dá)中后期之后，3#采區(qū)現(xiàn)有通風(fēng)能力無(wú)法達(dá)到要求，根據(jù)擴(kuò)建要求，應(yīng)對(duì)3#采區(qū)的通風(fēng)能力予以加強(qiáng)，對(duì)該采區(qū)內(nèi)的主扇和電機(jī)進(jìn)行更換。

2 改造方案選擇

2.1 改造方案

以該礦井實(shí)際通風(fēng)情況為依據(jù)，制定下列兩套改造方案：

方案一：在現(xiàn)有的1#和3#井之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)風(fēng)道，長(zhǎng)度為200m，由1#采區(qū)所用風(fēng)機(jī)承擔(dān)合并之后2#和3#采區(qū)的通風(fēng)，并對(duì)1#采區(qū)所用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行更換，即將現(xiàn)有的240kW更換為380kW，采用兩臺(tái)380kW風(fēng)機(jī)對(duì)合并后的2#和3#采區(qū)進(jìn)行通風(fēng)，直到回采徹底完成。

方案二：對(duì)3#采區(qū)現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)進(jìn)行更換，即將現(xiàn)有的115W更換成320kW，以此增大電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率，保證主扇流量與負(fù)壓。完成改造后，由3#采區(qū)的風(fēng)機(jī)承擔(dān)合并之后2#與3#采區(qū)通風(fēng)，直到回采徹底完成。

2.2 方案對(duì)比

①240kW與380kW兩種電動(dòng)機(jī)所需基礎(chǔ)與底腳螺栓基本相同，無(wú)需對(duì)電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)進(jìn)行改造，更換所需時(shí)間不超過(guò)1個(gè)月。但對(duì)方案二而言，電動(dòng)機(jī)的更換會(huì)使3#采區(qū)長(zhǎng)時(shí)間處在單風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，存在很大的安全隱患[1]。除此之外，完成電動(dòng)機(jī)更換后，風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況可能會(huì)不穩(wěn)定，這也存在一定安全隱患;②采用方案一能減少固定資產(chǎn)方面的投資;③3#采區(qū)的機(jī)房和變電所能作為配電所使用，為2#和3#采區(qū)合并后提供電能，使風(fēng)機(jī)與井下的供電完全分開，保證礦井生產(chǎn)安全性與可靠性;④若將礦井的服務(wù)年限確定為40a，則相比之下，采用方案一能節(jié)省近718萬(wàn)元的費(fèi)用[2]。

2.3 方案確定

通過(guò)上述對(duì)比，決定采用方案一，也就是在現(xiàn)有的1#和3#井之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)風(fēng)道，長(zhǎng)度為200m，由1#采區(qū)所用風(fēng)機(jī)承擔(dān)合并之后2#和3#采區(qū)的通風(fēng)，并對(duì)1#采區(qū)所用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行更換，即將現(xiàn)有的240kW更換為380kW，采用兩臺(tái)380kW風(fēng)機(jī)對(duì)合并后的2#和3#采區(qū)進(jìn)行通風(fēng)，直到回采徹底完成。

3 改造后通風(fēng)設(shè)計(jì)

①在通風(fēng)比較容易的情況下，當(dāng)按照井下作業(yè)人數(shù)對(duì)風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，計(jì)算結(jié)果為1450m3/min;當(dāng)按照井下作業(yè)點(diǎn)對(duì)風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，計(jì)算結(jié)果為3820m3/min;風(fēng)扇風(fēng)量的計(jì)算結(jié)果為4832m3/min;扇風(fēng)機(jī)阻力的計(jì)算結(jié)果為1788.87Pa;扇風(fēng)機(jī)軸功率為327kW。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，將電動(dòng)機(jī)型號(hào)確定為JSQ158-8，其基本技術(shù)參數(shù)如表1所示[3];②在通風(fēng)比較困難的情況下，當(dāng)按照井下作業(yè)人數(shù)對(duì)風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，計(jì)算結(jié)果為638m3/min;當(dāng)按照井下作業(yè)點(diǎn)對(duì)風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，計(jì)算結(jié)果為2800m3/min;風(fēng)扇風(fēng)量的計(jì)算結(jié)果為59.03m3/s;扇風(fēng)機(jī)阻力的計(jì)算結(jié)果為2412.56Pa;扇風(fēng)機(jī)軸功率為267kW;③將采區(qū)合并處理之后，針對(duì)以上改造方案進(jìn)行通風(fēng)阻力計(jì)算，可得改造之后的通風(fēng)情況可以達(dá)到要求。

4 礦井等積孔

完成改造后，為了考察改造的結(jié)果，成立專門的測(cè)定小組，對(duì)通風(fēng)阻力和壓能實(shí)際分布情況實(shí)施測(cè)定。經(jīng)過(guò)測(cè)定，1#和3#井的等積孔為2.08m2，2#井的等積孔為1.50m2，通風(fēng)難易程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。根據(jù)這一測(cè)定結(jié)果可知，因1#和3#井所用風(fēng)機(jī)承擔(dān)了整個(gè)區(qū)域的通風(fēng)任務(wù)，該采區(qū)是殘采區(qū)，實(shí)際用風(fēng)量相對(duì)較小，3#采區(qū)生產(chǎn)比較集中，實(shí)際用風(fēng)量也很小，礦井通風(fēng)難度很低。但2#礦井的通風(fēng)難度很大，因?yàn)椴糠治恢玫耐咚箤?shí)際涌出量很大，需要很大的供風(fēng)量。

改造后效果：經(jīng)過(guò)以上系統(tǒng)改造，可達(dá)到以下效果：①在3#礦井的風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行后，由1#礦井的風(fēng)機(jī)完成通風(fēng)任務(wù)，可以滿足基本的供風(fēng)要求，減少了地面裝備數(shù)量，達(dá)到良好節(jié)能效果，保證了經(jīng)濟(jì)效益;②1#和3#礦井所用通風(fēng)系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，通風(fēng)阻力只有950Pa，在1#采區(qū)完全廢除后，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了通風(fēng)系統(tǒng)，這對(duì)系統(tǒng)的管理而言是有很大幫助的[4];③完成改造后，將3#礦井的機(jī)房改造成變電所，為井下提供電能，使井下與風(fēng)機(jī)的供電完全分開，保證風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性，防止由于井下發(fā)生故障導(dǎo)致風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，使礦井生產(chǎn)始終保持安全和穩(wěn)定[5];④完成以上改造任務(wù)后，若礦井的服務(wù)年限按照40a計(jì)，則可以節(jié)省3950萬(wàn)元左右的費(fèi)用，包括電費(fèi)、人工費(fèi)和維修費(fèi)，另外，設(shè)備回收與其他費(fèi)用還能帶來(lái)73萬(wàn)元左右的效益，綜合經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通風(fēng)對(duì)礦井的正常和安全生產(chǎn)而言至關(guān)重要，如果通風(fēng)不到位，將對(duì)井下作業(yè)人員身體健康和生命安全造成很大的威脅，尤其是在瓦斯和煤塵含量相對(duì)較大的情況，可能引發(fā)惡劣的安全事故。雖然礦井在最初的設(shè)計(jì)工作中會(huì)對(duì)礦井通風(fēng)予以足夠的考慮，但隨著礦井的不斷擴(kuò)建和改造，原有的通風(fēng)系統(tǒng)可能無(wú)法達(dá)到要求，為了繼續(xù)保證礦井生產(chǎn)安全，必須對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造。以上提出了一套改造方案，經(jīng)過(guò)實(shí)踐，驗(yàn)證了該方案的合理性與有效性，可以為類似的礦井提供技術(shù)參考，保證系統(tǒng)改造效果。

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