平朔井工二矿通风系统改造.docx

平朔井工二矿通风系统改造寇砾文 1 , 2 ,蒋曙光 1 , 2 ,王凯 1 , 2 ,王兰云 1 , 2( 1. 煤炭资源与安全开采国家重点实验室 ,江苏 徐州 221008; 2. 中国矿业大学 安全工程学院 ,江苏 徐州 221116 )摘要 :稳定可靠的通风系统是矿井安全生产的有力保障 ,通过对中煤平朔公司井工二矿通风系统资料和通风系统存在问题的研究和分析 ,综合前人关于矿井通风系统改造和网络优化方法的 研究成果 ,详细分析了通风系统存在的问题 ,并结合矿井的实际情况和生产计划的具体要求 ,提出了有针对性的优化改造方案 。经过优化方案的实施 ,大大提高了了通风系统的可靠性和抗灾能力 ,保障了矿井的安全高效生产 。关键词 :通风系统 ;阻力测定 ;优化改造中图分类号 : td 724文献标志码 : b文章编号 : 1003 - 496x ( 2011 ) 10 - 0113 - 03降 。所以应该通过科学的手段实现风门管理 ,使其向自动化 、智能化方向发展 。( 2 )矿井风量不足 。目前矿井通风量为 9 730 m3 /m in,但仍无法满足矿井正常生产需求 。无法满足胶轮车的排烟要求 ,并且掘进供风风速太小 ,容易 形成循环风 。另外 ,矿井计划增加 2 个掘进作业面 ,由于风量不足 ,计划无法进行 。( 3 )回 风 巷风 速 超 限 。矿 井 回 风 巷 断 面 17. 5 m2 ,煤矿安全规程 规定回风巷最大风速为 8 m / s,所以最大允许通风量为 8 400 m3 /m in。目前实际通 风量为 9 730 m3 /m in,风速为 8. 92 m / s。风速超限15. 8 % 。( 4 )主要通风机电动机工作功率过大 。电动机 额定功率为 2 315 kw ,电动机实际工作功率 1#电机为 312 kw , 2#电机为 318 kw。由目前电动机工 作功率推算 ,在夏季 ,受矿井自然风压的影响 ,矿井总阻力会增大 ,电动机工作功率会超过额定功率 ,引起电动机过热 ,容易产生故障 ,影响整个矿井通风系 统的稳定 。( 5 )主运胶带发生火灾后影响严重 。主运胶带 巷是进风巷一旦主运系统发生电缆火灾或胶带火灾等事故 ,火灾烟流将蔓延到整个矿井的工作面和掘 进头 ,救灾困难 ,危及整个矿井人员的生命安全 。上述问题表明 ,原有的通风系统已经不能满足矿井正常安全生产的需要 。为了充分挖掘通风系统 潜力 ,解决矿井风量不足 、风速超限 、电机功率过大和胶带火灾应急救援的问题 ,需要合理优化通风系 统 ,有效减小矿井通风阻力 ,确保矿井接续的风量需求 。1 矿井概况平朔煤炭工业公司是我国大型煤炭生产企业 ,也是我国最大的露天煤矿生产及动力煤出口基地 。 井工矿井田二号井位于安家岭露天矿的北侧 ,由安家岭露天矿北侧的安太堡露天矿不采区组成 。安家 岭井工二矿采用斜井开拓 , 辅运斜井 5. 5 , 主运斜 井 12 ,回风斜井 25 。矿井采用中央并列式抽出式 通风 ,由主斜井 、副斜井进风 ,回风斜井回风 。矿井 主要通风机型号为 2 台 fbcd z28 型对旋式主要 通风机 ( 1 用 1 备 ) 。矿井主要通风机为双级运行 ,叶片角度 5 /2 ,电机额定功率 2 315 kw。矿井总 进风量为 9 370 m3 /m in,其中主斜井进风 3 220 m3 /m in,副斜井进风 6 150 m3 /m in,矿井总排风量 9 493 m3 /m in。矿井负压 2 850 pa,等积孔 4. 0 m2 。根据 2009年度矿井瓦斯等级鉴定结果显示 ,绝 对瓦斯涌出量为 0. 178 m3 /m in,相对瓦斯涌出量为0. 011 m3 / t; 绝对 co 涌出量为 16. 862 m3 /m in,相23#对 co2 涌出量为 1. 017 m / t,为低瓦斯矿井 。 9 煤煤尘爆炸指数为 39. 05 % ,属有爆炸性危险煤层 ; 煤 层有自燃倾向性 ,自燃倾向等级为 级 。2 矿井通风系统存在的问题随着二采区的不断延伸 ,通风距离增长 ,矿井通风系统阻力不断增大 ,出现了以下问题 :( 1 )通风系统稳定性差 。在通风系统调节与分 配过程中 ,通风设施主要是用木质风门实现的 , 2 道风门由钢丝绳牵引来实现闭锁 ,造成木门闭锁能力 差 ,一旦出现风流短路 , 会造成 4#煤通风量急剧下分析 探讨(第 42卷第 10期 )114二采区中央回风巷 9#煤中央回风巷 回风巷 回风斜井 。 测定数据经过计算得到通风系统阻力分布状况如表 1 所示 。3 通风系统优化的现场工作3. 1 通风阻力测定与分析矿井通风阻力大小及其分布是否合理 ,直接影 响主要通风机的工况点和井下采掘工作面的风量分 配 ,也是评价矿井通风系统和通风管理优劣的主要 指标之一1 。通过阻力 测定 可 以及 时掌 握 通风 系统的阻力分布和井巷通风参数 ,科学 、安全 、经济地 管理矿井 。通过阻力测定也可以找出矿井通风系统 中关键阻力路线上阻力超长区 段及 阻力 增 大的 原 因 ,为针对性提出降阻措施 、改善矿井通风提供可靠 的基础数据资料 ,为现有通风网路中各分支提供风阻值 ,同时为通风网路解算 、对未来通风状况进行预 测 、风道调节等工作提供必要的技术资料 ,为通风系 统改造提供可靠的参数2 - 3 。根据通风流程最大 、通风阻力最大的原则 ,结合 该矿井的实际情况 ,确定了通风阻力路线 :副斜井 9#煤补辅助运输大巷 904 补辅运大巷 9#煤中央 辅运巷 主水仓 906 补辅运大巷 907 工作面 表 1通风系统阻力分布状况通风阻力 占全矿井总阻力区段测点 / pa 百分比 / % 进风段用风段 回风段 测定线路总阻力2 1010 1414 192 19746. 0767. 9940. 02 453. 930. 431. 338. 31003. 2 通风网络解算在矿井通风系统阻力测定结果和井下各通风巷 道风量测定及平衡基础上4 ,结合目前矿井通风系统现状 ,编制了矿井通风基础网络图 (见图 1 ) ,并将 实测的风机特性曲线输入进行矿井通风网络解算 。 通风现状的模拟结果见表 2。3. 3通风系统改造设计图 1 通风系统网络图为了解决矿井风量不足 、风速超限 、电机功率过大和胶带火灾应急救援的问题 ,需要合理优化通风 系统 ,有效减小矿井通风阻力 ,确保矿井接续的风量 需求 。结合井工二矿的通风系统现状 ,以最简单易行的方式对其通风系统进行改造 ,改造方案的设计 如下 :( 1 )采取一采区中央主运巷扩巷 ,降低风阻 ,使其巷道通风百米风阻降到中央辅运巷水平 。这样一方面满足产量加大后 ,增大中央主运系统设备调整 及检修的操作空间 ,另一方面减低通风阻力 ,满足降 阻措施的要求 。( 2 )鉴于该矿瓦斯含量低 , 将二采区中央主运 巷 (五联巷以东 )由进风巷改变为回风巷 ,增加通风 断面 ,减小通风阻力 。分析 探讨( 2011 - 10)115表 2 通风阻力解算结果( fm 2. 9 ) , 风 门 规 格2 500 mm (高 ) 3 000 mm(宽 ) ; 在六联巷 、七联巷主辅联巷段各构筑 1 组普通木质风门 (六联巷 fm 2. 2、七联巷 fm 2. 4 ) , 风 门规格 1 500 mm (高 ) 800 mm (宽 ) 。要求六联巷 构筑风门前 , 运转队将 b 906 溜煤眼 给 煤机 拆除 完风阻n s2 m - 8实测风量/m3 s - 1解算风量/m3 s - 1测点间阻力/ pa区段序号巷道名称误差/ %2 33 44 55 66 77 88 99 10炸药库分风补辅运巷 补辅运巷补辅运巷上饶汇风 中央辅运巷二采区进风906 补辅巷125. 6120. 5241. 1091. 61102. 2791. 24151. 08122. 53767. 900. 071 00. 013 40. 031 60. 013 30. 284 30. 016 80. 067 20. 040 70. 956 642. 0639. 1336. 0682. 9918. 9773. 6947. 4254. 8728. 3341. 7038. 6235. 3985. 4619. 9375. 2948. 2055. 7928. 440. 851. 311. 872. 975. 062. 171. 661. 670. 39#毕 ; 在八联巷 、b 907、b 908、b 909、4 煤溜煤眼检修通道分别构筑 1 组闭锁风门 (八联巷 fm 2. 8、b 907检修通道 fm 2. 3、b 908检修通道 fm 2. 5、b 909 检修#通道 fm 2. 7、4 煤溜煤眼检修通道 fm 2. 6 ) ,共 5 组 ,风门规格 2 500 mm (高 ) 3 000 mm (宽 ) ; 拆除二 采区主运机头回风检修通道风门 (门垛一起拆除 ) 。10 14 907 工作面14 15 二采区中央81. 400. 006 3113. 67 115. 421. 54回风巷15 16 中央回风巷16 20 中央回风巷20 21 中央回风巷4 结语137. 17149. 47133. 23144. 44110. 64183. 64136. 63343. 20389. 040. 006 60. 006 90. 005 90. 006 20. 004 60. 006 90. 065 93. 802 80. 118 8144. 16 147. 03147. 18 150. 43150. 27 153. 15152. 63 155. 78155. 09 159. 01163. 14 167. 311. 992. 211. 922. 062. 532. 5615. 757. 020. 52( 1 )通过对矿井的主要通风机性能测定 、通风阻力测定 ,进行矿井通风模拟 ,计算全矿井最大阻力 路线及其总阻力 、总风阻 、等积孔等相关参数 ,为通 风系统优化提供依据 。( 2 )利用相关参数对二采区的通风系统改造 , 解决主运系统进风巷改为回风巷后通风系统不稳定 的问题 。( 3 )解决在新风井启用前过渡期间矿井风量不 足的问题 ,同时还可以保证电机功率不超限 ,系统负压不超限 ,通风系统稳定可靠 ,保证矿井安全生产 。21 1717 1818 191 51 72 72 183 18回风巷回风斜巷 回风斜巷主巷进风主巷进风 副巷进风901 封闭 回风巷 材料库回风45. 539. 5057. 2352. 7010. 1757. 522 211. 0485. 565 55. 085. 222. 722 090. 96 232. 328 71 994. 65 198. 912 31 814. 00 271. 817 2349. 15 0. 092 31 589. 36 223. 504 3999. 59 6. 884 1908. 33 1. 692 51 233. 57 111. 021 53. 003. 172. 5861. 502. 6712. 0523. 173. 3327. 3226. 784. 1722. 433. 083. 232. 6362. 822. 7212. 3223. 693. 4027. 8827. 354. 2623. 092. 791. 951. 892. 141. 812. 262. 271. 992. 062. 162. 222. 904 - 17 炸药库回风5 216 96 207 138 138 169 119 1510 15904 封闭回风905 补辅助巷9 煤回风 中央主运巷采区中央巷主水仓 二采区进风b906 工作面风门参考文献 :1 陈开岩 . 矿井通风系统优化理论及应用 m . 徐州 : 中国矿业大学出版社 , 2003.2 孙成坤 . 新建矿通风系统改造分析 d . 阜新 : 辽宁工 程技术大学 , 2007.3 信晓东 ,陆卫东 , 金鑫 , 等 . 碱沟煤矿矿井通风系统 优化 j . 煤矿安全 , 2009 ( 10 ) : 84 - 86.4 曲宗波 ,王春耀 . 矿井通风系统优化 j . 煤矿现代化 ,2006 ( 31) : 67 - 68.447. 74943. 21820. 94320. 790. 600 01. 315 647. 285 90. 637 410 11 907 补辅巷11 12 二采区中央辅173. 780. 070 249. 7550. 972. 43运巷12 13 水仓回风巷12 13 采区回风巷12 13 掘进巷137. 25137. 25137. 2515. 252 90. 529 50. 212 53. 0016. 1025. 413. 0816. 5626. 132. 832. 832. 83主辅运巷联络巷作者简介 : 寇砾文 ( 1986 - ) ,女 , 汉族 , 河 南 夏 邑 人 , 中国矿业大学在读硕士研究生 ,主要从事煤炭自燃和防灭火等 方面的研究 。12 13147. 565. 387 85. 235. 190. 8213 14 二采区中央102. 150