新建煤礦通風系統優化研究

于輝華,解貴生,趙忠義

(七臺河精煤集團公司通風技術部)

新建煤礦通風系統優化研究

于輝華①,解貴生,趙忠義

(七臺河精煤集團公司通風技術部)

針對新建煤礦進入深部開采瓦斯涌出量可能增大,通風能力不足的問題,在對礦井通風系統進行了技術測定的基礎上,提出了擴井通風系統優化改造方案。利用計算機對各個方案進行解網分析,并進行了經濟投入與效益分析,確定了礦井通風系統優化改造方案,該方案實施后達到了預期效果,滿足了礦井通風需要,保證了礦井安全生產。具有較好的經濟效益和社會效益。

煤礦;通風系統;優化方案;研究;效果;效益

七臺河精煤集團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采深度的增加而增大。該礦為突出礦井,煤層具有自然發火傾向性。礦井開拓方式為立井、斜井混合開拓。礦井通風方式為中央并列、兩翼對角混合抽出式通風,“三進三回”,即工業廣場主井、大皮帶斜井、中央進風井為進風井,工業廣場副井、北部風井、南部風井為回風井。

1 礦井通風系統優化改造的必要性

新建煤礦目前工業廣場風井安裝型號為70B2-21-18型風機兩臺,該風機屬淘汰型號,效率低下,浪費電能;而且所擔負的北翼采區通過風量僅為50.20 m3/s,與所需風量66.967 m3/s相比差16.47 m/s,不能滿足所擔負采區的用風要求。中央采區雖然是有新風井擔負,但進風路線較長,導致該采區通風阻力較大。南部風井擔負南翼采區通風,該風井70B2-21-24型風機也屬淘汰型號,效率低,浪費電能;而且該采區進風路線與回風路線都比較長,使得增風困難。隨著礦井向深部延深,通風路線進一步增長,而瓦斯涌出量也在逐漸增大,需風量逐漸增多,通風阻力會進一步增大,使礦井通風越來越困難。為解決這些問題,保證礦井供風滿足安全生產要求,必須對礦井通風系統進行優化與改造。

2 通風現狀的技術測定與分析

1)通風現狀的技術測定。為確定礦井通風系統最優方案,首先進行了礦井通風系統各用風地點及主要進回風巷的風量、阻力等參數的技術測定和主要通風機的性能測試。風網技術測定采用氣壓計法中的兩測點同時測定法,即在一條分支巷道的兩端用兩臺氣壓計同時讀數,從而減少了氣壓波動、風門開啟、礦車運行等各種因素的影響。阻力測定的主測路線原則:a)在所有并聯風路中選擇風量較大且通過回采工作面的主風流風路作為主測定路線。b)選擇路線較長且包含有較多井巷類型和支護形式的線路作為主測定路線。c)選擇沿主風流方向且便于測定工作順利進行的線路作為主測定路線,對主要通風機的性能測試是在不影響礦井正常生產的情況下對備用通風機進行測試的。

2)測定結果分析。通過對當前礦井通風系統各項實測數據的整理和分析,目前該礦通風系統存在如下問題:

a)從阻力分布圖(見圖1)和阻力分布情況表(見表1)可以看出,礦井北翼回風段阻力占總阻力的14.82%,中央采區回風段阻力占總阻力的4.01%,南翼回風段阻力占總阻力的12.15%,均未超過50%;北翼采區、中央采區進風段的阻力均未超過15%,而南翼采區由于進風路線較長,導致其進風段所占總阻力為32.70%。從這些數值上來看北翼采區和中央采區阻力分布基本合理。從巷道百米阻力數值來看,南翼回風段的值大于進風段和用風段,這是回風路線斷面不好、風流集中造成的。b)礦井外部漏風率較大:礦井廣場副井外部漏風率為6.98%,北部風井外部漏風率為5.22%,南部風井外部漏風率為7.01%。c)礦井北翼局部巷道斷面較小(112～113段),形成高通風阻力,建議進行巷道擴修,以減小通風阻力。d)礦井通風設施多,質量不高,漏風量較大,導致礦井內部漏風率較高。e)在各個區的回風路線中都存在回風巷冒落或積水現象,這些都使通風阻力增大。

圖1 阻力分布圖示意圖

表1 礦井通風三段阻力分布情況

3 礦井通風系統優化改造方案

1)礦井通風系統優化改造方案的提出。方案一,廣場風井更換主要通風機;方案二,新打一副井;方案三,新建副井、北部風井風機上調葉片安裝角度到0°;方案四,新建副井、撤除南部風井、新風井風機上調葉片安裝角度到6°。

2)礦井通風系統優化改造方案的確定。各優化改造方案的解網分析:礦井通風系統改造方案確定后,對各方案進行網絡解算、優化分析最優方案。

方案一。廣場風井風機能夠滿足所擔負北翼采區的需風要求,該時期廣場風井選用該風機合適。在滿足掘進、硐室用風的情況下,因進風路線過長,進風困難,北部風井風機、南部風井風機均不能滿足所擔負的采煤工作面的用風要求。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),擔負礦井進風,且縮短了行人、運料時間及經營費用。廣場風井風機能夠滿足所擔負北翼采區的需風要求,該時期廣場風井選用該風機合適。在滿足掘進、硐室用風的情況下,新打一副井后,北部風井風機上調葉片安裝角度至-3°后,所擔負的3101工作面的風量基本滿足要求,但風機在葉片安裝角度為-3°時提供的風壓太低,致使30021工作面的風量不足。此方案不可行。方案三。廣場風井風機能夠滿足所擔負北翼采區的需風要求,該時期廣場風井選用該風機合適。在滿足掘進、硐室用風的情況下,新副井投運,北部風井風機上調葉片安裝角度至0°后,與南部風井風機所共擔負的中央采區、南翼采區的風量基本滿足要求,此方案可行。方案四。廣場風井風機能夠滿足所擔負北翼采區的需風要求,因此,在該時期廣場風井選用該風機合適。新打一副井后,北部風井主要通風機葉片安裝角度上調到6°時完全能夠滿足所擔負的中央采區、南翼采區的需風要求,而且北部風井風機的電機功率亦可滿足要求。此方案可行。2007年8月,礦井通風系統優化改造方案:經過對各方案進行分析解算,方案三、方案四均能滿足礦井生產需風要求。從經濟比較中可以看出,方案四有利于節省電費,此外撤除南部風井,減少了南部風井的經營管理費。總體來說,方案四較優。

4 結 論

1)根據礦井2007年8月和2011年的生產部署,對該礦通風系統進行優化分析,得出了礦井通風系統最優方案是:新建一副井,撤除南部風井,北部風井主要通風機葉片安裝角度上調到6°。

2)廣場風井更換型號為BD-11-8-51 022(n =740 r/min、HP型)軸流對旋式風機。

3)所提出的新建煤礦通風系統優化改造方案,切合礦井生產實際情況;方案于2007年7月實施。達到了預期效果,滿足了礦井需風要求,保證了礦井安全生產。

[1] 張國樞,楊運良,譚允楨.通風安全學[M].徐州:中國礦業大學出版社,2000:123-125.

[2] 方裕璋,王家棣,楊立興.礦井通風技術改造[M].北京:煤炭工業出版社,1994:69-70.

[3] 楊運良,張攀,李仕明.義馬煤業(集團)有限責任公司楊村煤礦通風系統優化報告[R].焦作:河南理工大學,2007.

[4] 譚允楨.礦井通風系統管理技術理論[M].北京:煤炭工業出版社,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年畢業于黑龍江省礦業學院 高級工程師 七臺河 154600