梧桐莊礦通風(fēng)系統(tǒng)與水綜合凈化系統(tǒng)并行改造實(shí)踐

摘要：生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化是煤礦提高生產(chǎn)效率的有效途徑之一。梧桐莊礦為防止礦井北翼地區(qū)投入生產(chǎn)后通風(fēng)能力不足的問題，并同時(shí)解決中央水倉(cāng)清挖淤煤外運(yùn)效率低下的問題，計(jì)劃實(shí)施一條進(jìn)風(fēng)聯(lián)巷，并依托進(jìn)風(fēng)聯(lián)巷對(duì)中央水倉(cāng)凈化系統(tǒng)清淤產(chǎn)生的煤餅實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸。經(jīng)過系統(tǒng)改造后，北翼地區(qū)增加風(fēng)量2000m3/h，凈化系統(tǒng)外運(yùn)煤餅的能力效率提高兩倍。通過系統(tǒng)優(yōu)化可顯著提高礦井系統(tǒng)穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：連續(xù)運(yùn)輸?shù)V井通風(fēng)風(fēng)量計(jì)算凈化系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TD72

PracticeofParallelTransformationofVentilationSystemandWaterComprehensivePurificationSysteminWutongzhuangMine

CHENJia

WutongzhuangMineofJizhongEnergy（Group）Co.，Ltd.，，Handan，HebeiProvince，056011China

Abstract：Productionsystemoptimizationisoneoftheeffectivewaystoimproveproductionefficiency.InordertopreventtheproblemsofinsufficientventilationcapacityinthenorthwingofWutongzhuangCoalMinewhenitisputintoproduction，andtosolvetheproblemoflowefficiencyinremovingsiltcoalfromthecentralsump，itplanstoimplementanairinletcombinedtunnel，andrelyontheairinletcombinedtunneltorealizecontinuoustransportationofthecoalcakegeneratedbythedredgingofthecentralwaterbunkerpurificationsystem.Afterthesystemtransformation，theairvolumeinthenorthernwingareahasincreasedby2000M3/h，andtheefficiencyofthepurificationsystemfortransportingcoalcakeshasdoubled.Throughsystemoptimization，thestabilityandproductionefficiencyofminesystemcanbeimprovedremarkably.

KeyWords：Continuoustransportation;Mineventilation;Airflowcalculation;Purificationsystem

一個(gè)合理的礦井設(shè)計(jì)直接關(guān)系到礦井投產(chǎn)后的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益，所以很多煤礦工程技術(shù)人員會(huì)持續(xù)不斷地對(duì)礦井的開拓系統(tǒng)及提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水等生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，以達(dá)到提高降本增效的目標(biāo)[1]。

1工程概況

梧桐莊礦北翼地區(qū)主要進(jìn)風(fēng)大巷為北翼膠帶機(jī)巷和北翼膠帶巷，為北翼二采區(qū)和五采區(qū)服務(wù)[2]。隨著后期北翼二采區(qū)、五采區(qū)不斷延伸，礦井北翼需風(fēng)量逐漸增加，由于礦井初期掘進(jìn)的北翼膠帶機(jī)巷斷面僅7m2，限制了北翼地區(qū)的通風(fēng)能力，為滿足北翼地區(qū)下一步的生產(chǎn)需求，需要對(duì)北翼地區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造。通過方案比較，最終確定兩個(gè)增加風(fēng)量的方案：方案一是對(duì)北翼膠帶機(jī)巷進(jìn)行擴(kuò)刷，增大巷道斷面；方案二是在現(xiàn)有的進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)大巷基礎(chǔ)上新掘進(jìn)一條進(jìn)風(fēng)聯(lián)巷，通過進(jìn)風(fēng)聯(lián)巷將北翼軌道巷與北翼膠帶巷大斷面處聯(lián)通，形成新掘進(jìn)風(fēng)聯(lián)巷與北翼膠帶機(jī)巷并聯(lián)進(jìn)風(fēng)的形式。

由于北翼膠帶機(jī)巷斷面較小，需要再增加9m2以上斷面方可滿足需要。如果采取方案一，不但擴(kuò)整工程量大，進(jìn)度慢，而且擴(kuò)整后除了用于配風(fēng)用途外，其他用途不明顯，綜合價(jià)值體系不突出。經(jīng)比較，最后選擇方案二，即新掘進(jìn)一條進(jìn)風(fēng)聯(lián)巷。

梧桐莊礦根據(jù)礦井水文地質(zhì)條件和煤種特點(diǎn)，在井下建有水綜合凈化系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱凈化系統(tǒng)），通過多級(jí)凈化處理降低礦井水濁度，每月需清理煤泥1300m3[3]。凈化系統(tǒng)及配套巷道位于北翼膠帶機(jī)巷附近，采用壓濾機(jī)處理凈化系統(tǒng)中的淤煤，產(chǎn)生的煤餅通過裝罐車的方式外運(yùn)，每天需占用大量的罐車和裝運(yùn)人員，加劇了水平大巷運(yùn)輸緊張程度。

本工程的主要內(nèi)容為，通過實(shí)施進(jìn)風(fēng)聯(lián)巷解決北翼地區(qū)后期供風(fēng)不足和凈化系統(tǒng)煤餅外運(yùn)效率低下的問題。

2 通風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算設(shè)計(jì)過程

二采區(qū)北部正常生產(chǎn)時(shí)，通風(fēng)按1個(gè)回采工作面和3個(gè)掘進(jìn)工作面及其他獨(dú)立通風(fēng)硐室和巷道進(jìn)行配風(fēng)，設(shè)計(jì)采用分別法計(jì)算風(fēng)量。

按采區(qū)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算：

Q＝4NK=4×98×1.2=470.4m3/min

按采煤、掘進(jìn)、獨(dú)立供風(fēng)硐室及其他巷道等用風(fēng)地點(diǎn)計(jì)算：需要風(fēng)量按各采掘工作面、硐室及其他巷道等用風(fēng)地點(diǎn)分別進(jìn)行計(jì)算，包括按規(guī)定配備的備用工作面。必須保證各用風(fēng)地點(diǎn)穩(wěn)定、可靠地供風(fēng)[4]。

Qra≥（∑Qcfi＋∑Qhfi＋∑Quri＋∑Qsci＋∑Qrli）×kaq

2.1采煤工作面需要風(fēng)量計(jì)算

（1）按氣象條件計(jì)算。

Qcfi=60×70%×vcfi×Scfi×kchi×kcli＝60×70%×1.5×9.5×1.1×1.4=922m3/min

（2）按照瓦斯涌出量計(jì)算。

Qcfi=100×qcgi×kcgi（m3/min）＝100×1.97×1.8＝354.6m3/min

（3）按照二氧化碳涌出量計(jì)算。

Qcfi=67×qcci×kcci（m3/min）=67×0.8×1.6=86m3/min

（4）按炸藥量計(jì)算。

Qcfi=10Acfim3/min

采煤工作面做缺口采用采煤機(jī)斜切進(jìn)刀，不需要放炮。

Qcfi=0m3/min

（5）按工作人員數(shù)量計(jì)算。

Qcfi≥4Ncfi＝4×40＝160m3/min

其中最大值為：Qcfi=922m3/min。根據(jù)該礦生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)取Qcfi=1000m3/min。

（6）按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算。

經(jīng)風(fēng)速驗(yàn)算，風(fēng)量符合要求。

采區(qū)正常生產(chǎn)時(shí)，布置1個(gè)回采工作面。采煤工作面需要的總風(fēng)量為：

ΣQcf=1000×1＝1000m3/min

2.2掘進(jìn)工作面需要風(fēng)量計(jì)算

正常生產(chǎn)期間共布置3個(gè)掘進(jìn)工作面，其中2個(gè)煤巷綜掘工作面，1個(gè)巖巷普掘工作面。

（1）按照瓦斯涌出量計(jì)算。

Qhfi=100×qhgi×khgi=100×0.11×1.8＝19.8m3/min

（2）按照二氧化碳涌出量計(jì)算。

Qhfi=67×qhci×khci=67×0.3×1.8=36m3/min

（3）按炸藥量計(jì)算。

Qhfi=10Ahfi＝10×10＝100m3/min

考慮到梧桐莊礦井下地溫異常，掘進(jìn)工作面溫度較高，根據(jù)該礦生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)取Qafi＝400m3/min。

（4）按局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量計(jì)算。

巖巷普掘工作面：

Qhfi=∑Qafi+60×0.25Shdi=400×1+60×0.25×12=580m3/min，取600m3/min。

煤巷綜掘工作面：

Qhfi=∑Qafi+60×0.25Shdi=400×1+60×0.25×14=610m3/min，取650m3/min。

（5）按工作人員數(shù)量驗(yàn)算

∑Qafi≥4Nhfi（m3/min）=4×10=40m3/min

（6）按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算

經(jīng)風(fēng)速驗(yàn)算，風(fēng)量符合要求。

采區(qū)共布置2個(gè)煤巷綜掘工作面和1個(gè)巖巷普掘工作面，每個(gè)煤巷綜掘工作面按650m3/min計(jì)算，每個(gè)巖巷普掘工作面按600m3/min計(jì)算，掘進(jìn)工作面需要的總風(fēng)量為：

ΣQhf=650×2+600×1＝1900m3/min

2.3各獨(dú)立通風(fēng)硐室需要風(fēng)量計(jì)算

考慮到梧桐莊礦井下地溫異常，礦井熱害比較嚴(yán)重，機(jī)電硐室需要風(fēng)量根據(jù)該礦生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)取值，二采區(qū)北部變電所需要風(fēng)量為：240m3/min；

硐室需要的總風(fēng)量為：

ΣQur=240m3/min

2.4其他用風(fēng)巷道的需要風(fēng)量計(jì)算

經(jīng)計(jì)算－470北翼軌道巷聯(lián)絡(luò)巷需要風(fēng)量：108m3/min；

其他聯(lián)絡(luò)巷一處需要風(fēng)量：100m3/min。

其他用風(fēng)巷道的需要風(fēng)量共計(jì)：

∑Qrl=108+100=208m3/min

綜上，采區(qū)需風(fēng)總量為

Qra≥（∑Qcfi＋∑Qhfi＋∑Quri＋∑Qsci＋∑Qrli）×kaq

＝（1000+1900+240+0＋208）×1.2＝4017.6m3/min

最終經(jīng)計(jì)算確定采區(qū)需風(fēng)量4017.6m3/min，取4200m3/min。因北翼膠帶機(jī)巷斷面面積僅7m2，風(fēng)速將達(dá)到10m/s，超過安全規(guī)程規(guī)定的風(fēng)速。新掘進(jìn)進(jìn)風(fēng)聯(lián)巷后，風(fēng)速可降低至合理范圍。為此，設(shè)計(jì)一條北翼進(jìn)風(fēng)聯(lián)巷：巷道從北翼膠帶機(jī)巷開口，與北翼軌道巷過立交后與凈化系統(tǒng)后通路內(nèi)貫通。巷道設(shè)計(jì)凈斷面9.4m2，總工程量67.3m。

3凈化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸優(yōu)化過程

梧桐莊礦凈化系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著礦井水沉淀澄清處理任務(wù)[5]，礦井所有礦井涌水和生產(chǎn)用水匯集至凈化系統(tǒng)，經(jīng)處理后進(jìn)入水倉(cāng)、過濾沉淀產(chǎn)生的淤煤外運(yùn)至煤倉(cāng)內(nèi)。

該系統(tǒng)有兩套可以單獨(dú)運(yùn)行的澄清子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)均由沉沙池、混合池、反應(yīng)池、斜管沉淀池、污泥調(diào)節(jié)池和濃縮池等組成。

凈化系統(tǒng)中設(shè)計(jì)安裝了兩套箱式壓濾機(jī)，可以將壓濾濃縮池內(nèi)的排放漿液制成煤餅，每小時(shí)可生產(chǎn)5t的煤餅。

以前的凈化系統(tǒng)煤餅外運(yùn)完全依賴使用電機(jī)車牽引料罐外運(yùn)，其煤餅外運(yùn)能力與壓濾機(jī)處理能力嚴(yán)重不匹配，不僅使凈化系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)受到極大的制約，而且煤餅外運(yùn)過程中涉及電機(jī)車運(yùn)輸和人工推罐作業(yè)，存在安全隱患。

對(duì)此，梧桐莊礦對(duì)凈化系統(tǒng)煤餅外運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行改造，凈化系統(tǒng)依托北翼進(jìn)風(fēng)聯(lián)巷，安裝北翼進(jìn)風(fēng)聯(lián)巷皮帶與北翼主送一部皮帶搭接；再在凈化系統(tǒng)壓濾機(jī)下安裝一部懸空的電滾筒皮帶與北翼進(jìn)風(fēng)聯(lián)巷皮帶搭接，壓濾機(jī)壓成的煤餅可以直接放到懸空皮帶上，通過北翼進(jìn)風(fēng)聯(lián)巷皮帶直接運(yùn)輸至北翼一部皮帶，最后至主井底煤倉(cāng)，節(jié)省人工推罐等環(huán)節(jié)，有效降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

該系統(tǒng)改造優(yōu)化后不僅解決了煤餅外運(yùn)受供罐影響導(dǎo)致效率低下的問題，還可以集中班次對(duì)淤積的煤泥進(jìn)行清理，提高了工作效率，早、夜班可減少用工各1人，體現(xiàn)了減人提效、符合無人則安的安全理念。

4結(jié)論

項(xiàng)目實(shí)施后一部分風(fēng)量從北翼膠帶機(jī)巷進(jìn)風(fēng)，另一部分從-470北翼運(yùn)輸大巷經(jīng)過北翼進(jìn)風(fēng)配巷從北翼膠帶巷進(jìn)風(fēng)，解決了通風(fēng)問題，滿足了通風(fēng)需要。項(xiàng)目實(shí)施后，凈化系統(tǒng)日常清理的淤煤直接通過皮帶運(yùn)輸?shù)奖币砟z帶機(jī)巷膠帶輸送機(jī)內(nèi)，杜絕了傳統(tǒng)的人工裝罐運(yùn)輸效率低下的問題，同時(shí)減少了用罐數(shù)量，提高了井下運(yùn)料罐車的周轉(zhuǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

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