六矿通风系统优化设计毕业论文.doc

平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 六矿通风系统优化设计毕业论文六矿通风系统优化设计毕业论文 目 录 目 录 I 摘 要 V 前 言 1 一 矿井基本情况 2 1 1 矿井概述 2 1 2 交通情况 2 1 3 自然地理 2 1 3 1 地形地貌 2 1 3 2 水文概况 3 1 3 3 自然条件 3 1 3 4 地震 3 1 3 5 区域经济概况 3 1 4 煤种煤质 4 1 5 区域地质简况 5 1 6 瓦斯概况 5 二 平煤六矿通风系统调查及分析 6 2 1 矿井通风系统基本情况 6 2 1 1 矿井通风系统概况 6 2 1 2 矿井需要风量 实际风量 有效风量 6 2 1 3 矿井瓦斯等级 瓦斯和二氧化碳的绝对 相对涌出量 6 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 I 2 1 4 主通风设备及运行参数 风量 风压 通风阻力 等积 孔 7 2 1 5 分区通风情况北主扇 7 2 2 矿井通风阻力测定 8 2 2 1 通风阻力测定的目的及意义 8 2 2 2 平煤六矿通风阻力测定路线的选择原则 9 2 2 3 六矿通风阻力测定路线 9 2 2 4 平六矿通风阻力测定的方法 9 2 2 5 测定数据的整理计算 矿井通风阻力计算 9 2 2 6 矿井通风阻力测定结果的评价 10 2 2 7 对通风网路分支风量及风阻值测算结果的评价 11 2 3 平煤六矿通风系统的分析与评价 11 2 3 1 关键路径上的阻力分配情况 11 2 3 2 通风系统的不合理状况 13 2 3 3 本章小结 14 三 一水平通风系统优化方案 15 3 1 一水平通风系统优化方案的提出 15 3 1 1 一水平通风系统优化的目的和意义 15 3 1 2 研究的关键技术和方案 16 3 1 3 目前国内外技术现状 17 3 1 4 经济和社会效益 17 3 1 5 推广应用前景 18 3 1 6 项目承担单位和协作单位的能力 18 3 1 7 项目的实施与进度安排 18 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 II 3 1 8 经费概算 19 3 2 一水平通风系统优化的实施 19 3 2 1 概况 19 3 2 2 实施依据 20 3 2 3 需要达到的主要技术指标 20 3 3 各巷道工业指标 25 3 4 效益评价 25 四 二水平通风系统优化方案 28 4 1 二水平通风系统概况 28 4 1 1 主扇概况 28 4 1 2 目前二水平主扇运行情况 28 4 2 丁三风井主扇改造方案的论证 28 4 2 1 丁三风井主扇改造的必要性 28 4 2 2 丁三风井主扇改造的紧迫性 29 4 2 3 丁三风井主扇改造的可行性 29 4 2 4 改造内容可分为 30 4 3 丁三风井主扇改造方案的比较 30 4 3 1 矿井丁三风井主扇改造方案的提出 30 4 3 2 通风系统优化改造方案比较 31 4 4 通风网络解算及结果分析 31 4 4 1 需风量计算的原则和方法 31 4 4 2 二水平通风容易时期的需风量计算 34 4 4 3 二水平通风困难时期的需风量计算 34 4 5 主要通风机选型 39 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 III 4 5 1 通风参数选取 39 4 5 2 风机工作况点 40 4 5 3 电机选择 40 4 5 4 风机选型要考虑的施工技术要求 40 5 1 全矿井需要风量计算 41 5 1 1 北风井系统需要风量计算 41 5 1 2 丁三风井系统需要风量计算 44 5 2 确定矿井通风系统能力核定生产能力 48 5 2 1 北风井系统通风能力计算 48 5 2 2 己三风井系统通风能力计算 50 5 2 3 矿井核定生产能力计算 52 5 3 矿井通风能力验证 52 5 3 1 矿井主要通风机能力验证 52 5 3 2 矿井通风网络验证 53 5 3 3 用风地点有效风量验证 53 5 3 4 稀释瓦斯能力验证 56 5 4 通风系统要求 57 六 矿井通风安全管理 59 6 1 采区主要风机的安全管理和反风措施 59 6 2 采区主要通风设施与质量管理措施 59 6 2 1 风门 60 6 2 2 挡风墙 60 6 2 3 测风站 61 6 2 4 防爆门 61 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 IV 6 3 采区风量的调节方法安全管理措施 61 6 4 采区漏风管理措施 61 6 5 掘进工作面扇风机的安装 开 停管理措施 61 6 6 掘进工作面风筒吊挂质量及漏风控制措施 61 七 结论 62 7 1 结论 62 7 2 愿景 62 致 谢 64 参 考 文 献 65 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 摘 要 矿井通风系统是矿井通风方式 通风方法和通风网络的总称 矿 井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分 它的主要任务是 1 供给井下足够的新鲜空气 满足人员对氧气的需要 2 冲淡井下有毒有害气体和粉尘 保证安全生产 3 调节井下气候 创造良好的工作环境 随着煤炭工业的不断发展 矿井生产能力越来越大 开采深度和 广度不断加大 开采的地质条件也更加复杂 矿井通风对矿井的生产 与安全起着越来越大的影响 为了安全生产 通风系统优化势在必行 矿井通风系统优化应达到两个目标 一是改善作业环境 提高系 统的有效性和可靠性 另一是节省通风费用 提高经济效益 两者必须 同时兼顾 本文就是通过对平煤六矿的通风阻力测定 通风网络解算和通风 系统分析之后 结合矿井的实际情况 制定出了合理的优化方案 通过 对优化后通风能力的核定 本着以风定产的原则 核定该矿生产能力 为 315 万吨 指导了矿井的安全生产 并为矿井的增产和扩大提供了 可行性依据 从而满足了矿井近期内的生产需要 起到了一定的社会 经济价值 关键词 通风系统 系统优化 安全生产 经济价值 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 I 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 0 前 言 据有关资料介绍 每采掘百万吨煤炭的死亡率 中国在 2 以上 而美国仅为 0 039 印度为 0 42 俄罗斯为 0 34 南非为 0 13 中等 发达国家一般为 0 4 中国因煤炭生产事故死亡的人数占全球煤炭生产 死亡人数的 80 以上 并且因生产事故死亡还呈现出另一个特点 大多 死亡事故发生在乡镇矿 小型矿 而重点矿 大型矿死亡人数较少 什么原因呢 就是因为重点矿 大矿的条件好 这个条件一是指设备 二就是指通风等安全环境了 煤矿工作是特殊工作 工作地点需要在地下 保证安全生产的首 要任务就是保证工作人员呼吸到充足新鲜的空气 而出现事故的一个 重要原因是超负荷工作 制约矿井生产能力的主要因素是矿井的通风 能力 随着煤炭资源的枯竭和煤炭开采过程中困难的增大 每个生产 矿井对通风系统的能力的要求也越来越大 各生产矿井在原通风系统 的基础上进行改造和优化已经成为摆在工程技术人员面前一个刻不容 缓的课题 听师傅们说 以前的通风需求是很小的 但是随着开采深度的增 加 特别是正在开拓的三水平形成后 对通风的要求会更高 因此 良好的矿井通风系统的标志是各矿井主要通风机装置运行状态良好 通风井巷联结形式合理 通风网络内部实行最优化调节 本次设计是自己独立思考 去解决如此庞大的设计 设计中必然 存在许多不足 但这次设计的确倾入了自己的很多心血 当然也少不 了老师和同学们对我的帮助 在设计的过程中提高了我的理论实践能 力 毕竟用第一次所学知识去模拟解决这些问题 对我们未出校园的 学生是一个巨大挑战 面对挑战 面对困难也使得自己收获很多 增 强了知识的熟练掌握运用 系统的思考分析解决问题等能力 由于本人能力有限 难免存在一些不足 请大家指正 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 1 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 0 1 矿井基本情况 1 1 矿井概述 平顶山天安煤业股份有限公司六矿位于平顶山市区西部 10 公 里外的龙山脚下 市北环路横穿矿区公路铁路四通八达 交通变利 职工总数 8100 多人 固定资产原值 3 06 亿元 是平顶山天安煤业股份 有限公司的大型骨干矿井之一 该矿 1958 年破土动工 1970 年正式投 产 1976 年引进综采工作面 核定年产量 90 万吨 年 1996 年平煤六 矿原煤产量 268 万吨 创出了河南省综采单机单面月产 25 05 万吨 日 产 10300 吨的历史最好水平 该矿矿井井田面积 29 68 平方公里 地质储量 1 65 亿吨 可采储 量 9733 万吨 各煤层赋存条件较好 地质构造简单 平煤六矿的开拓 方式中央并列竖井多水平混合开拓 分区开采 目前六矿现有两个生 产水平 一水平主采丁 戊组煤层 二水平主采丁组煤层 一水平有 丁四采区 二水平有丁一采区 丁二采区和戊三采区 三水平正在开 拓过程中 其中丁四采区主采丁 煤层 丁二采区主采丁 6 煤层都 曾发生过煤与瓦斯突出 鉴定为突出采区 2005 年被鉴定为煤与瓦斯 突出矿井 1 2 交通情况 六矿距平顶山市区约 10km 市内有一路公交车直通矿区 现已形 成了两纵 许南路 207 国道 两横 311 国道 洛界公路 干线公路为 依托 县乡公路相配套的公路网络 1 3 自然地理 1 3 1 地形地貌 平顶山煤田位于沙河和汝河之间的低山 丘陵地带 四周均为平 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 1 原 六矿位于煤田中段南部 井田内最高点为擂鼓台 标高 505 6m 最低点在褚庄附近 标高 240 4m 井田中部高 南北低 擂鼓台 小 擂鼓台及 407 7m 高地一线为近东西向分水岭 分水岭以南坡度较陡 以北坡度较缓 基本呈单面山地形 1 3 2 水文概况 井田内无大的河流 只有季节性小溪和冲沟 分水岭以北的小溪 和冲沟在雨季有水北流 属汝河水系 分水岭以南的小溪和冲沟有水 流出井田入湛河 人工河 至沙河 沙河流径井田南部边缘 流向向东 属淮河水系 最大流量 3000m3 s 旱季流量 0 8m3 s 河床宽阔 坡降较小 1 3 31 3 3 自然条件自然条件 气候 平顶山市处于暖温带和亚热带气候交错的边缘地区 具有 明显的过渡性特征 气温 年平均气温在 15 2 15 8 之间 与常年平均值相比显著偏 高 0 6 1 1 年极端最低气温为 10 4 降水 年降水量 819 毫米 1 3 41 3 4 地震地震 历年记载 许昌地区共发生地震九次 河南省有史以来的八次地 震中 七次对本区有较大的破坏 1556 年叶县地震的记载 有声如擂 鼓 山裂石飞 毁屋人死 1820 年 4 月在许昌地区发生的一次大地震 1 3 51 3 5 区域经济概况区域经济概况 本区经济由于受交通条件影响 在山北由于交通不便 经济较为 落后 在矿区南部 经济条件较好 平顶山市以煤炭生产为主产业 其原煤产量居全国第三位 为缓解南方煤炭馈缺起着不容忽视的作用 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 2 并以其为中心形成了铁路 公路网络 交通运输极为便利 同时 还 有平高电器 神马集团 姚孟电厂等大型企业 工业较为发达 平顶 山市的农业生产以小麦 玉米为主 并发展畜牧业养殖多种经营模式 在向现代农业过渡 1 4 煤种煤质 平煤六矿主要商品煤为 1 3 焦煤 灰分 26 28 发热量 5200 5800 大卡 广泛用于电力 建材 工业及民用等行业 主要煤质指标见下表 1 产品简介和技术指标 1 3 焦煤 煤种质量参数 筛混煤 发热量 Qnet ar Mj kg 5200 5800 灰 分 Ad 26 28 挥发分 Vdaf 34 36 硫 分 Std 0 5 水 分 Mt 7 粒 度 mm 50 2 产品各项认证 产品生产许可证 煤炭部发编号 G160401005 产品质量认证 曾连年荣获原煤炭部 省煤炭厅 煤质 管理工作标准化矿井 质量信得过企业 和 重合同守信用 等荣誉称号 3 市场销售 产品辐射中南地区 产品用途 营销途径 外运以火 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 3 畅销河南 山东 安徽 湖北 广西等省市 市场 信誉良好 主要适用于火力 发电 水泥厂 砖窑厂 工业及 民用锅炉 机车 等 车运输为主 通过集团公 司运销公司销售 地销在 六矿销售部办理手续 运 销站负责装车 1 5 区域地质简况 平顶山煤田处于秦岭纬向构造带的东延部位 淮阳山字型构造的 西翼反射弧顶部 为纬向构造与山字型构造的复合部位 由于二者的 共同影响 使得整个煤田形成了一系列北西向的复式褶皱 李口向斜 灵武向斜 郭庄背斜 牛庄向斜 诸葛庙背斜等 和大断层 白石沟 逆断层 锅底山正断层 山庄逆断层等 总体构造线为北西向 追溯 区域地质历史 平顶山煤田曾受到中岳运动 少林运动 怀远运动 加里东运动 印支燕山运动和喜山运动六期构造运动的影响 在 煤系沉积以后 燕山运动最为重要 使区内中生代及其以前地 层 包括前震旦纪 卷入了这次运动 形成了北西向的褶皱和断裂 并拌有中酸性岩浆侵入 喜山运动在本区主要表现为差异升降运动 并使先期断裂再次活动 形成了一幅复杂的构造图案 井田地表多被第四系地层覆盖 依据钻探工程揭露地层从老到新 依次有 寒武系崮山组 石炭系本溪组 太原组和二叠系山西组 下 石盒子组 上石盒子组 石千峰组和第四系 1 6 瓦斯概况 六矿矿井为煤与瓦斯突出矿井 2005 年矿井瓦斯等级鉴定结果为 矿井最大绝对瓦斯涌出量 57 51m3 min 二氧化碳涌出量 12 97m3 min 最大相对瓦斯涌出量 9 56 m3 t 二氧化碳涌出量 2 15m3 min 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 4 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 0 2 平煤六矿通风系统调查及分析 2 1 矿井通风系统基本情况 2 1 12 1 1 矿井通风系统概况矿井通风系统概况 六矿通风方式为中央并列式 进回风井分布在井田的中央 通风 方法为抽出式通风 分别在 2 个回风井安装 2 台主要通风机通风 进风井五个 即一水平主井 二水平主井 副井 南风井和东风 井 回风井二个 即北山风井和已三风井 如表 2 1 所示 进回 风井筒数量及风量表 表 2 1 2 1 2 1 2 2 矿井需要风量 实际风量 有效风量矿井需要风量 实际风量 有效风量 矿井总需要风量 13834m3 min 实际进风量 14783 m3 min 有效风量 14059m3 min 其中北风井系统需要风量 6381 m3 min 实际 进风量 6859 m3 min 有效风量 6541 m3 min 己三风井系统需要风量 7453 m3 min 实际进风量 7924 m3 min 有效风量 7518 m3 min 2 1 32 1 3 矿井瓦斯等级 瓦斯和二氧化碳的绝对 相对涌出量矿井瓦斯等级 瓦斯和二氧化碳的绝对 相对涌出量 六矿矿井为煤与瓦斯突出矿井 2005 年矿井瓦斯等级鉴定结果为 矿井最大绝对瓦斯涌出量 57 51m3 min 二氧化碳涌出量 12 97m3 min 最大相对瓦斯涌出量 9 56 m3 t 二氧化碳涌出量 风井类别进风井回风井 风井名称 一水 平主 井 二水 平主 井 副井 南风 井 东风 井 北山 风井 已三 风井 风井风量 m3 min 325442215383825110071767924 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 1 2 15m3 min 2 1 42 1 4 主通风设备及运行参数 风量 风压 通风阻力 等积孔主通风设备及运行参数 风量 风压 通风阻力 等积孔 北风井主要通风机为 2 台型号相同的 AGF606 2 2 1 3 2 型抽出式 通风机 一台使用 一台备用 配套电机型号为 YR1000 6 1180 额定 功率 1000KW 己三风井为 2 台型号相同的 BDK 8 NO30 高效对旋抽出 式风机 一台使用 一台备用 配套电机型号 YBF630S1 8 额定功率 2 500K 目前运行的风机参数如表 2 2 所示 矿井主要通风机运行参 数 2 1 52 1 5 分区通风情况北主扇分区通风情况北主扇 担负的北风井系统 由丁九 戊九采区组成 2 个系统为并联网络 回风由北风井排出 风机名称 北风井主要通风 机 东台 己三风井主要通风 机 东台 型号AGF606 2 2 1 3 2 BDK 8 NO30 工作风量 m3 s 123 3143 工作风压 Pa42503500 风叶角度 2 532 5 电机型号YR1000 6 1180YBF630S1 8 额定功率 kw10002 500 转速 rpm988739 额定电压 V66006700 84 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 2 丁三主扇担负的已三风井系统由已一东翼采区和已三采区组成 2 个系 统为并联网络 回风由已三风井排出 采区实行上 下山开拓 丁九采区和己三采区皆为突出采区 戊 九采区为高瓦斯采区 上述三个采区均为皮带运输下山和轨道运输下 山进风 专用回风下山回风的 两进一回 通风系统 已一东翼采区 为低瓦斯采区 为皮带运输下山进风 轨道运输下山回风的通风系统 其各采区风量及工作面情况如表 2 3 所示 采区风量以及用风地点分布情况见表 表 2 3 系统名 称 采区名 称 进风 量 回风 量 主要用风地点 丁一采 区 19602048丁 56 19070 备面 北山风 井系统戊二采 区 48995128 戊 9 10 19120 采面 戊 8 19190 采面 戊 8 19150 机巷 戊 8 19150 机巷 戊 8 19150 尾巷 戊九新总回 丁三采 区 54815755 丁 6 23100 采面 丁 6 23070 备面 丁 6 23060 机巷 丁 6 23060 风巷 三水 平回风下山联巷 丁三风 井系统丁四采 区 21082213 丁 6 24100 采面 丁 6 24060 机巷 丁 6 24060 风巷 2 22 2 矿井通风阻力测定矿井通风阻力测定 为了摸清矿井通风阻力沿程分布状况 获得课题研究所必需的 基础参数数据 于 2011 年 3 月一 4 月对六矿丁四 戊三 丁一和 丁二个采区进行了较为全面的井下通风参数技术测定工作 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 3 2 2 12 2 1 通风阻力测定的目的及意义通风阻力测定的目的及意义 井巷风阻是反映通风特性的重要参数 通风阻力测定的主要 内容和目的是通过测量各种类型井巷的通风阻力和风量 以标定它们 的标准摩擦风阻值和标准摩擦阻力系数值 作为矿井通风技术管理的 基本资料 运用在矿井通风系统优化工作中 井巷风阻是最重要的参数之一 而矿井井巷摩擦风阻的测定是通 过摩擦阻力的测定来进行的 因此 矿井通风阻力的测定工作就成了 矿井通风系统优化中必不可少的内容 通过矿井摩擦阻力的测算 可以掌握矿井通风阻力的分配状况 通风网络效率 各矿井主要通风机装置的地点 运行效率以及矿井通 风能耗等的情况 然后通过论证矿井通风系统的技术经济合理性 为 是否有进行系统优化改造的必要性提供理论依据 另外 只有以井巷 风阻作为基础参数 才可解算矿井通风网络 设计优化的矿井通风网 络和优选主要通风机装置 最终给出一个最优的通风系统方案 2 2 22 2 2 平煤六矿通风阻力测定路线的选择原则平煤六矿通风阻力测定路线的选择原则 1 在所有并联风路中应选择风量较大且通过回采工作面的风流 风路作为测定路线 2 应选择路线较长且包含有较多井巷类型和支护形式的线路作 为测定路线 3 应选择沿主风流方向且便于测定工作顺利进行的线路作为测 定路线 2 2 32 2 3 六矿通风阻力测定路线六矿通风阻力测定路线 根据上述选择原则 结合本矿通风系统的具体情况 选择的具体 测定路线为 路线 1 东翼采区 副井 二水平井底车场 东大巷 东 翼皮带下山 东翼轨道下山 总回风 风井 路线 2 己三采区 副井 二水平井底车场 西翼皮带下山 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 4 西翼轨道下山 己三皮带下山 己三轨道下山 1617 机巷 己三专回 己三风井 路线 3 戊九采区 东风井 一水平两米五轨道 戊八皮带 下山 戊八轨道下山 戊九皮带下山 戊九轨道下山 戊九 专回 北风井 路线 4 丁九采区 东风井 一水平两米五轨道 丁九皮带 下山 丁九轨道 丁九专回 北风井 2 2 42 2 4 平六矿通风阻力测定的方法平六矿通风阻力测定的方法 采用了气压计法中的两点同时测定法 2 2 52 2 5 测定数据的整理计算 矿井通风阻力计算测定数据的整理计算 矿井通风阻力计算 两测点 A B 之间的通风阻力 h 阻 AB 为 h 阻 AB hs hz hv 2 1 式中 h 阻 AB 两测点 A B 间的通风能力 pa hs 两测点 A B 间的静压差 pa hs PA PB P 2 2 式中 PA PB A B 两测点上两太仪器的同时读数值 pa P 两台仪器的基准及变档差植校正 pa hz 矿井自然风压 pa hz g ZA ZB 2 3 hv 两测点 A B 间的动压差 pa hv AvA2 BvB2 2 4 式中 A B 空气密度 m3 vA vB A B 两测点断面上的平均风速 m s 主测线路上矿井通风总阻力 h 阻测 h 阻 AB 2 5 式中 h 阻测 矿井通风总阻力 pa h 阻 AB 主测路线上各段间的通风阻力 pa 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 5 2 2 62 2 6 矿井通风阻力测定结果的评价矿井通风阻力测定结果的评价 本矿井为抽出式通风矿井 根据矿井通风阻力与通风机装置压力 关系 由机房水柱计读数推广的矿井通风阻力为 h 阻 j hs2 hv2 HN 2 6 式中 h 阻 j 由风机房水柱读数对算的矿井通风阻力 pa hs2 风机房 U 型水柱计读数 pa HN 矿井自然风压 pa hv2 风硐中传压管处断面上的速压 pa 各主测路线实测阻力的相对误差计算公式为 h h 阻 j h 阻测 100 2 7 式中 h 相对误差 h 阻 j 由风机房水柱读数对算的矿井通风阻力 pa h 阻测 主测路线上各段实测阻力之和 pa 将测定的上述有关的参数代入上式 分别得出主测路线 I 东翼采 区系统 实测阻力的相对误差 Ah 为 3 8 主测路线 II 己三采区系统 实测阻力的相对误差 dh 为 4 9 主测路线 III 戊九采区系统 实测阻 力的相对误差 Ah 为 4 7 主测路线 N 丁九采区系统 实测阻力的相对 误差 Ah 为 3 6 可以看出 各主测路线实测阻力的相对误差均小于 5 说明精度 符合要求 2 2 72 2 7 对通风网路分支风量及风阻值测算结果的评价对通风网路分支风量及风阻值测算结果的评价 由计算的风阻值 再根据目前运行风机的特性曲线 对目前通风 网路进行计算机解算 由解算结果可以看出 测算的各风路的风量和 风压值与解算结果基本一致 比较吻合 从而表明 通风网路内风阻值 的测算结果是可靠的 满足网路分析的要求 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 6 2 32 3 平煤六矿通风系统的分析与评价平煤六矿通风系统的分析与评价 合理良好的矿井通风系统应该是既能保证井下各作业地点良好的 通风效果 很强的抗灾能力和矿井的安全生产 又能做到能量消耗最 小 且管理方便 通过对平煤六矿整个通风系统的调查 下面就其矿井通风阻力分 布状况和通风系统不合理状况作一简要分析与评价 2 3 12 3 1 关键路径上的阻力分配情况关键路径上的阻力分配情况 进风区阻力占关键路径总阻力的 20 以下 用风区阻力的相应比例 约为 40 50 回风区阻力占 55 以下 否则 视为阻力分布不合理 根据实际测定的数据 计算出矿井三段 进风段 用风段 回风段 表 2 4 矿井通风三段阻力分布情况 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 7 由表 2 4 矿井通风阻力表可以看出 对己三风井风机担负的通 风 总阻力的 8 0 用风段巷道虽没有回采面 但断面较小 百米阻 力值较大 占总阻力的 47 3 三段阻力分布基本合理 对己三风井风机所担负的通风路线 II 来说 进风段巷道断面好 阻力较小 占总阻力的 16 2 用风段阻力较大 占总阻力的 49 4 回 风段通风线路短 通风阻力小 占总阻力的 34 4 三段阻力分布状况 不合理 对北风井风机担负的通风路线 III 来说 进风段为多路进风 主 路 线区 段 点号划 分 长 度 m 阻力 p a 占 阻力百 分比 百 米阻力 值 pa 进风段1 10612142808 022 47 用风段106 1161547151047 397 95 回风段116 119668145044 7214 12 路线 1 合计 3429324010095 27 进风段1 380311850016 216 68 用风段380 4001548150049 487 28 回风段400 4061856105034 4118 27 路线 2 合计 65223050100119 68 进风段1 302281445615 5617 10 用风段302 312221087635 1279 56 回风段312 3181700127949 3295 58 路线 3 合计 7145261110048 79 进风段1 315280098417 658 2 用风段315 3262645101425 942 6 回风段326 3311678171746 5106 38 路线 4 合计 7123371510068 66 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 8 斜井通风路线长 进风量较小 故阻力 15 56 所占比例偏低 用风 段路线较长 阻力较大 占总阻力的 35 12 该段阻力所占比例偏高 这主要是由于回风段线路较长 风量较大所致 总的来说 进回风段阻 力分布不合理 北风井风机担负的通风路线 IV 来说 由于进风断面大 路线短 进风段通风阻力较小 占总阻力的 17 6 用风段路线较长 阻力较大 占总阻力的 25 9 回风段阻力占总阻力的 46 5 回风段阻力偏高 2 3 22 3 2 通风系统的不合理状况通风系统的不合理状况 1 东翼采区六条进风路线中 有三条路线 东翼高强皮带 暗轨 技改 均由南北两头同时进风 容易出现通风零点 使得部分分支现无 风 微风现象 尤其在东翼高强皮带和暗轨极为明显 2 丁三高强皮带机头没有独立的通风线路 上下供风时风量小 皮带机头及皮带散热大且无法排除 从而导致皮带机头 丁三皮带下 山及其下部工作面进风温度偏高 工人作业环境恶劣 3 丁三采区一 300m 石门巷道受压严重 断面狭小 通风阻力大 维护费用高 4 丁三大仓处于东翼与丁三两采区的大角联中 风流不稳定 经 常反向 造成串联通风 给系统的安全可靠性带来极大威胁 5 丁三的两台 BDK 8 NO30 风机老化运转 给以风定产带来了 安全隐患 6 北山回风立井只做到一 260m 水平 使得丁九下山采区回风要 通过轨道上山从一 440m 水平回到一 260m 回风石门 再到北回风立井 通风路线长 阻力大 同时 由于丁九上 下山采区回风都经一 260m 回风石门 回风量大 巷道断面小 风速高达 11 81m31s 明显超限 随着丁九下山的开发 这种现象将更加严重 7 从矿井主要通风机性能核定结果来看 风机性能都存在不同 程度的下降 以同角度下风机工况点的风量为指标 己三风机下降 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 9 20 3 北风井风机下降了 14 2 8 另外 在测定过程中发现北风井风机房水柱计读数不稳定 分 析其原因 可能是由于丁九石门与戊九石门都与戊九总回相通 且风 门间没有闭锁 运输过程中有时出现两道风门同时开启 造成风流短 路 2 3 32 3 3 本章小结本章小结 从以上分析评价来看 戊九采区通风系统基本合理 而东翼 丁 九及己三采区在通风有效 安全可靠 经济合理以及管理水平上则存 在不同程度的问题 有些甚至严重威胁着矿井的安全生产 如果不对 上述通风系统存在的问题进行解决 矿井以风定产的要求就难以满足 特别是随着己三及东翼下山采区的延伸开发 通风阻力路线变长 阻 力增大 通风系统将更加复杂 供风不足现象更加明显 这将严重影 响着矿井的安全生产和经济效益的提高 因此 本设计通过在对平煤 六矿通风系统分析的基础上 制定了一套切实可行的优化改造方案 对 该矿建立合理优质的矿井通风系统 确保矿井安全生产 创造良好健 康的井下作业环境以及提高整个矿井的经济效益 将具有重要的意义 并产生深远的影响 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 0 3 一水平通风系统优化方案 3 13 1 一水平通风系统优化方案的提出一水平通风系统优化方案的提出 3 1 13 1 1 一水平通风系统优化的目的和意义一水平通风系统优化的目的和意义 1 一水平高阻力高突通风系统优化的必要性 随着矿井不断的开拓延伸 矿井自然条件和开采技术条件也在不 断的发生变化 主要表现在下列方面 A 矿井瓦斯等级从低瓦斯矿井转变为高瓦斯矿井 1997 年丁九 采区发生突出后 矿井升级为突出矿井 由于矿井瓦斯等级提高 如 何实现一个从低瓦斯矿井到高瓦斯矿井再到突出矿井 使通风系统符 合规程要求 建立专回系统 并确保矿井在防治煤与瓦斯突出方面提 高安全性能 也是一个大的系统工程 早期的通风系统也不适应高突 矿井的要求 B 矿井通风阻力也从 2800pa 上升到 5000pa 一方面矿井阻力增 加造成矿井负压与主要通风机不匹配不适应 另一方面 矿井通风也 变的十分困难 形成两个极端 一方面采区内部风量紧张 瓦斯不能 很好的得到释放 瓦斯经常处于临界状态 瓦斯超限次数增加 威胁 安全生产 另一方面 采区总回风因为巷道断面小 风速超限 C 早期的采区通风系统单一 为 一进一回 系统 也不适应高 阻力矿井的要求 D 矿井的机械化程度却越来越高 对风量 温度的要求也越来 越高 因此必须对通风系统进行改造 2 一水平高阻力高突通风系统优化的可行性 A 研究的技术条件 对于通风系统改造 目前国家制订了一套可 以用来测定的技术标准 比如矿井通风阻力测定 网络解算 主扇性 能鉴定等 在使用这些技术方面 六矿也有比较成熟的经验 B 研究的现场条件 通过采取施工新巷道解决通风阻力和提高矿 井安全性能的方法是目前国内采用的主要方法 在一水平 由于原来 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 1 的通风系统通风方法单一 为 一进一回 通风系统 采用并联通风 网络解决高阻力问题技术上可行 以前也做过这方面的研究 但是由 于研究的深度不够 没有达到应有的效果 以至造成阻力节节攀升 本次研究将结合国内现有的经验 结合自己的条件 大胆创新 完全能够解决高负压和提高系统安全性能问题 3 一水平高阻力高突通风系统优化的目的和意义 目的有以下三个方面 A 通过研究可以解决高阻力矿井通 风困难问题 提高通风系统的稳定可靠性能 B 通过研究可以提高 突出矿井的安全性能 提高矿井的本质安全性 增加矿井抗风险的能 力 C 通过研究可以找到一条老矿井通风系统升级改造的新路子 为 其它类似矿井提供基础资料 3 1 23 1 2 研究的关键技术和方案研究的关键技术和方案 1 关键技术 本项目的关键之处在于使用 三个测定 完成了 三个同时 三个测定 是指阻力测定 网络解算 主扇性能测定 这三个 测定要注重数据准确可靠 尤其前两个测定 对分析优化方案起关键性 作用 三个同时 是指在采区外部 内部 采煤工作面同时进行优化 改造 要根据不同的地点 三个测定 的数据 采取不同的优化方式 达到安全与效益最大化 2 主要指标与应用方案 A 主要指标 技术成果的指标应尽量量化 以便于考核 在本项 目中 高阻力可以用主扇负压来表达 有专门的计量仪器 准确可靠 高突矿井的安全性可以用通风系统对 规程 的符合性以及瓦斯超限 次数来表达 所有这些指标都最能表达本科技项目的效果 B 应用方案 采取的方案主要是改变采区 采面通风系统 增 加进回风条数 由采区外部的一条回风下山改造为两条回风下山回风 采区内部的 一进一回 通风系统 改造为 两进一回 通风系统 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 2 工作面由原来的 U 型通风改造为 一进两回 通风系统 丁二采区内部施工新专回 长度 1600 米 戊二采区外部施工新总回 长度 800 米 戊二采区回采工作面施工尾巷 长度 1000 米 戊二穿层回风下山扩修拉底 长度 1000 米 戊二采区施工新进风轨道下山 长度 1200 米 丁四采区施工新专回下山 长度 1200 米 C 主要指标 负压指标 一水平降低通风阻力 1800pa 增加风 量 500m3 min 即由 2011 年 3 月份的负压 4850pa 风量 6529 m3 min 降低到负压 3050pa 风量增加到 7029 m3 min 或者在调高 主扇角度的情况下降低阻力 1200pa 风量增加 1200 m3 min 以上 即 负压降低到 3650pa 风量增加到 7929 m3 min 以上 安全指标 瓦 斯超限次数减少 80 通风系统完全符合 规程 要求 3 1 33 1 3 目前国内外技术现状目前国内外技术现状 目前国内常见的通风系统优化一般是打风井 但是压煤多 造价 高 工期长 还有做一条新回风巷道的 但效果不是很明显 因为根 据通风网络解算结果 如果只对一处改造 必然造成 卡脖子 地段 产生 负压降低幅度小 突出矿井的稳定性和可靠性差 也有改造主 要通风机的 但治标不治本 采区内部状况没有改变 通风依然困难 象本项目介绍的在采区外部 内部 采煤工作面同时进行改造的很少 应该说在这方面技术上已经很成熟 但由于投入大 见效慢等 国内 缺少这方面的研究 之所以同时改造 是负压均衡分配的必然要求 进行通风系统同时改造 还给矿井的防尘 防火 采煤 运输 供电 等带来方便 极大的带动了高产高效矿井的建设 3 1 43 1 4 经济和社会效益经济和社会效益 1 经济效益 A 投资 施工新巷道共计 5800 米 施工单价 3000 元 米 拉底扩 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 3 修 1000 米 单价 1500 元 米 施工通风设施 10 道 每道 3000 元 B 产值 项目实施前 戊九采区工作面采取两班生产 一班 因风量不足 停产浅孔抽放瓦斯 项目实施后 采取三班生产 每班平均生产两刀煤 为 600 吨 吨煤售价 350 元 吨煤成本 196 元 C 经济效益计算过程如下 做巷道投入 5800 米 3000 元 米 1000 米 1500 元 米 1890 万元 年原煤产值 350 元 196 元 600 吨 28 天 12 个月 3100 万元 投资第一年利润 3100 万元 1890 万元 3 万元 1207 万元 上述计算为投资后一年的利润额 其实在投资的巷道做成后 可服务 10 15 年 中间只是进行维修 因此投资收益更是可观 2 社会效益 在社会舆论上 该项目成功后 企业利润增加 职工工资增加 改变了煤炭行业的整体印象 创造了一个良好的社会氛围 在安全上 该项目由于属于安全项目 因此最大的社会效益 在于改变了职工的劳动生产条件 给予职工最大的生存权利 使他们 脱离了高瓦斯状态作业 安全性提高 建设减少了事故发生 树立了 良好的煤炭企业形象 为创造和谐社会打下了基础 3 1 53 1 5 推广应用前景推广应用前景 在六矿一水平进行了应用 取得了显著的效果 给高阻力和高突 矿井实现安全生产以及老矿井通风系统改造提供了一个思路 随着开 采深度的增加 瓦斯压力与地应力都越来越大 将会有更多的矿井跨 入高负压高突矿井的行列 如何适应这一变化 实现转型 是摆在煤 矿企业面前的重大问题 如果通风系统不能很好的适应这一变化 将 制约矿井的安全生产 甚至发生大的灾难 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 4 3 1 63 1 6 项目承担单位和协作单位的能力项目承担单位和协作单位的能力 该项目承担单位为六矿 目前六矿有一批科技人才 能够承担科 技研究任务 在施工队伍上 由于机械化程度的提高 矿上有施工队 伍 可以完成这项工作 在支出上 目前煤矿效益较好 配合集团公 司的政策 能够满足费用支出 因此综合上述方面 六矿能够完成除 主扇性能鉴定等强检项目以外的科研任务 3 1 73 1 7 项目的实施与进度安排项目的实施与进度安排 1 项目的实施 项目的实施由六矿承担 为了使项目正常的开展 矿成立了以矿 总工程师为组长 各业务科室为成员的工作小组 每天具体检查落实 安排进度完成情况 2 进度安排 A 2011 年 2 月 3 月 项目论证 B 2011 年 3 月 2011 年 8 月 项目组织实施 戊二采区内部施工新专回 长度 1600 米 2011 年 4 月完工 丁四采区施工新专回下山 长度 1200 米 2011 年 5 月完工 戊二采区施工新进风轨道下山 长度 1200 米 2011 年 6 月完工 戊二采区回采工作面施工尾巷 长度 1000 米 2011 年 7 月完工 戊二穿层回风下山扩修 长度 1000 米 2011 年 8 月完工 戊二采区外部施工新总回 长度 800 米 2011 年完工 C 2011 年 9 月 项目总结 3 1 83 1 8 经费概算经费概算 1 施工新巷道共计 5800 米 施工单价 3000 元 米 2 拉底扩修 1000 米 单价 1500 元 米 3 施工通风设施 10 道 每道 3000 元 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 5 因此总费用 5800 米 3000 元 米 1000 米 1500 元 米 3000 元 x10 道 1893 万元 3 23 2 一水平通风系统优化的实施一水平通风系统优化的实施 3 2 13 2 1 概况概况 1 六矿是一个高阻力矿井 一水平矿井阻力 10 年最高达 5100pa 造成阻力高的原因是由于井田范围狭长 采区不断延伸 一 水平戊九采区和丁九采区使用结束采区戊七采区和丁七采区的回风下 山回风 通风距离长 通风距离达 10300 米 采区通风系统由于原来 为低瓦斯采区 煤层埋深浅 通风系统单一 普遍采用 一进一回 系统 回风巷道由于利用老采区的巷道 地压变化大 失修严重 回 风断面小 因此 六矿通风阻力居高不下 为河南省最高阻力 为了 适应这种高阻力 六矿虽然更换了主要通风机 以提高高负压运行的 稳定性 但过高的负压肯定给通风系统带来不可靠的因素 包括风量 紧张 通过上述分析看出 如何解决高阻力是一个复杂的系统工程 2 矿井瓦斯等级从低瓦斯矿井转变为高瓦斯矿井 2005 年丁二 采区发生突出后 矿井升级为突出矿井 由于矿井瓦斯等级提高 如 何实现一个从低瓦斯矿井到高瓦斯矿井再到突出矿井 使通风系统符 合规程要求 建立专回系统 并确保矿井在防治煤与瓦斯突出方面提 高安全性能 也是一个大的系统工程 早期的通风系统也不适应高突 矿井的要求 3 矿井的机械化程度越来越高 对风量 温度的要求也越来越 高 为了建设高产高效矿井 就必须对通风系统进行改造 3 2 23 2 2 实施依据实施依据 该项目采用通风安全技术中的阻力测定技术 网络解算技术 主 扇性能鉴定技术等 所采用的原理为流体力学中有关流体方面的定理 如伯努里方程 摩擦阻力定理 主要通风机特性曲线等 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 6 伯努里方程 P1 1gh1 1v12 2 P2 2gh2 2v22 2 式中 P1 P2 为断面 1 2 点的大气压力 1 2 为断面 1 2 点的空气密度 h1 h2 为断面 1 2 点的标高 v1 v2 为断面 1 2 点 的空气流速 摩擦阻力定理 Hf LUQ2 S3 式中 Hf 为井巷的摩擦阻力 为摩擦阻力系数 L 为井巷长度 U 为井巷湿周 Q 为井巷内风量 S 为井巷断面 根据以上步骤 确定具体的优化通风系统的工程项目方案 3 2 33 2 3 需要达到的主要技术指标需要达到的主要技术指标 1 主要指标 负压指标 一水平降低通风阻力 1800pa 增加风量 500m3 min 即由 2010 年 3 月份的负压 5000pa 风量 6529 m3 min 降低到负压 3200pa 风量增加到 7029 m3 min 或者在调高主扇角度的情况下降 低阻力 1200pa 风量增加 1200 m3 min 以上 即负压降低到 3800pa 风量增加到 7929 m3 min 以上 2 安全指标 瓦斯超限次数减少 80 通风系统完全符合 规 程 要求 4 实施过程 1 通风阻力测定 在进行通风系统改造前 必须对矿井通风阻 力进行测定 一方面掌握矿井的阻力的分配情况 以便采取针对性的 措施 另一方面 得到井下的摩擦阻力 便于进行网络解算 确定方 案以及确定井巷断面尺寸 采用基点法 其两测点间的通风阻力值用下式计算 hi i 1 Pi Pi 1 Hi Hi 1 i i 1 9 81 2 i i2 2 i 1 i 12 2 Pdi 1 Pdi 式中 hi i 1 i 至 i 1 点间的通风阻力值 Pa 平顶山工业职业技术学院毕业设计 论文 说明书 7 Pi Pi 1 分别为 i 和 i 1 点的绝对压力值 Pa Hi Hi 1 分别为 i 和 i 1 点的标高值 m i i 1 分别为 i 和 i 1 点的空气密度 Kg m3 i i 1 分别为 i 和 i 1 点的风速 m s Pdi 1 Pdi 分别为 i 和 i 1 点读数时的地面大气压力变化值 Pa 测定路线是从进风井经过用风地点到回风井口的所有风流路线中 没有安设增阻设施的一条风流路线 既要能控制一个通风系统的全网 络 又能便于了解各类巷道的阻力分布状况 具体测定数据见下表 通过对阻力测试结果分析 可以看出 其中采区进风段阻力 1600 帕 占总阻力的 31 3 采区回风段阻力 1700 帕 占 33 3 采区总 回风段阻力 1800 帕占 35 4 进 用 回阻力比为基本为 1 1 1 对于这样的系统 要解决阻力高的问题 必须采取综合措施 方能解 决问题 平顶山工业职业技术学院毕业设计 8 名称 压 力 温 度标高 密 度 位 压 差 风 速 风 速 动 压 差 阻 力 长 度 巷 高 巷 宽 断 面 形 状 副井上 口 2 9 16 1203 1 1 9 00 副井下 口 60 116 264 37 1 2 59 560 9 12 1 2 02 2 5 6 113 8 46 7 28 2 圆 形 己三暗 斜口 58 7 14 8 263 6 1 2 63 9 5 14 27 2 4 53 10 41 140 65 0 3 93 4 77 16 2 拱 形 三水平 明斜 55 6 15 4 255 2 1 2 56 103 7 39 8 6 63 14 66 202 85 0 2 344 7 6 拱 形 1 交叉 点 55 3 15 9 255 8 1 2 54 7 3 8 10 1 1 68 25 9 63 280 2 77 4 2