平煤四矿通风系统分析及优化毕业设计.doc

河南理工大学本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）题目 平煤四矿通风系统分析及优化 院(系部) 安全学院专业名称 安全工程年级班级 04人才2班学生姓名 鲁小军指导教师 杨 明 2007年05月30日平煤四矿通风系统分析及优化摘要：矿井通风系统是由向井下各作业地点供给新鲜空气并排出污浊空气的通风网络、通风动力和通风控制设施等构成的体系的总称。矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分。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。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四矿的通风阻力测定，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：通风系统系统分析系统优化阻力测定通风网络解算Stady on ventilation system analysis and optimization of the 4 mins of ping shanAbstract:ventilation system is a general term of the syetem consisting of ventilation net, used to supply every underground working place with fresh air and discharge dirty air, ventilation energy, ventilation contral facilities, the ventilation is one of the important parts of pits production system. with the development of coal industry, the ability of pits production better and better,the depth and width of exploition turn greather and greater,the exploition of the composition and structure of the earths crast also become much more complicated, so the pit ventilation has increasing influence on its manufacture and secure. The optimization of the ventilation system should reach two goals. One is to improve the working environment and enhance the systems validity and reliability; the other one is to save the fee of ventilation,improve the profit. Both of these should be attached importance to. After measuring the ventilation obstraction of the fourth pit of ping coal mine, setting its ventilation ben account and analysing its ventilation system, together with its practical conditions. I put forward an apprvpriate optimization progamme in the essay. Throngh the neasurement of ventilation abllity after optimization, based on the principle that ventilation decides production. The productivity of the mine is three nillion one hundred and fifty thousand ton.This not only direct the pits safe production, but aiso supply a feasibility proof to the pits increasement and enlargement. for this it meets the pits recent production needs and creats some social and economical value.keyword：ventilation system systems analysis system optimization measure of resistance ventilation entanglement crosslink reckon 目 录1 引 言72 矿井概况92.1矿井概述92.2交通情况92.3自然地理102.3.1地形地貌102.3.2 水文概况102.3.3气候102.3.4地震112.4区域地质简况112.5区域经济概况123 平煤四矿通风系统分析133.1矿井通风系统基本情况133.1.1矿井通风系统概况133.1.2矿井需要风量、实际风量、有效风量133.1.3矿井瓦斯参数133.1.4主通风设备及运行参数133.1.5分区通风情况北主扇担负的北风井系统143.2矿井通风阻力测定143.2.1通风阻力测定的目的及意义143.2.2平煤四矿通风阻力测定路线的选择原则153.2.3平四矿通风阻力测定路线和方法163.2.5测定数据的整理计算，矿井通风阻力计算163.2.6矿井通风阻力测定结果的评价173.2.7对通风网路分支风量及风阻值测算结果的评价173.3平煤四矿通风系统的分析与评价173.3.1关键路径上的阻力分配情况183.3.2通风系统的不合理状况193.4 本章小结204 一水平通风系统优化方案214.1一水平通风系统概况214.2一水平通风系统优化的目的和意义214.3一水平通风系统优化的论证224.3.1一水平高阻力高突通风系统优化的必要性224.3.2 一水平高阻力高突通风系统优化的可行性224.4优化的关键技术和方案224.4.1关键技术224.4.2 主要指标与应用方案234.5 目前国内外技术现状244.6方案比较244.7一水平通风系统优化的实施244.7.1实施依据254.7.2需要达到的主要技术指标254.7.3 实施过程254.8各巷道工业指标284.9 效益评价285二水平通风系统优化方案295.1二水平通风系统概况295.2己三风井主扇改造方案的论证295.2.1己三风井主扇改造的必要性295.2.2己三风井主扇改造的紧迫性305.2.3己三风井主扇改造的可行性315.2.4改造内容315.3己三风井主扇改造方案的比较315.3.1矿井己三风井主扇改造方案的提出315.3.2通风系统优化改造方案比较325.4通风网络解算及结果分析325.4.1需风量计算的原则和方法325.4.2二水平通风容易时期的需风量计算355.4.3二水平通风困难时期的需风量计算365.5主要通风机选型425.5.1通风参数选取425.5.2风机工况点425.5.3电机选择435.5.4风机选型要考虑的施工技术要求436平煤四矿通风系统优化后通风的能力核定446.1全矿井需要风量计算446.1.1北风井系统需要风量计算446.1.2己三风井系统需要风量计算476.2 矿井通风能力计算516.2.1 北风井系统通风能力计算516.2.2己三风井系统通风能力计算536.2.3矿井通风能力计算556.3矿井通风能力验证556.3.1矿井主要通风机能力验证556.3.2 矿井通风网络验证566.3.3 用风地点有效风量验证566.3.4 稀释瓦斯能力验证586.4 确定矿井通风系统核定生产能力587 结论和展望607.1结论607.2展望60致 谢62主要参考资料63附件1：戊九通风机性能曲线图64附件2：己三通风机性能曲线图65附件3：戊九通风系统图附件4：丁九通风系统图附件5：己三通风系统图1 引 言 随着我国浅部煤炭资源的枯竭和煤炭开采过程中困难的增大，当今全国的煤矿企业都面临着开采深度增大，生产水平脱节的问题。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。 就我所在毕业实习的单位四矿而言这个问题也是迫在眉梢的。四矿始建于1958年，是新中国成立以来我们国家自行建设的首批国有大型企业之一，该矿从最初设计能力的60万吨已经发展到现在年产原煤近300万吨的水平。随着产量的不断提高，开采深度也越来越深，一水平的资源基本上已经开采完毕，现在产量主要来自二水平和即将投入使用的三水平。矿井通风系统虽然也经历了几次改造和优化，但已远远不能满足矿井生产的需要和要求。基于这种情况，对矿井通风系统进行分析和优化的方法和内容很有必要进行一些研究和论证，制定出矿井改造和优化的可行性方案。以利于煤矿的安全生产。 众所周知矿井通风系统是由矿井主要通风机装置和井下通风网络组合而成的动态系统。为保证安全生产和降低生产成本，这个动态系统应保持最佳运行状态。然而生产矿井的生产布局的不断发展变化必然要对这个动态系统的运行状态产生较大影响，制约矿井的安全生产、同时导致技术经济也不合理。这种情形在当前我国矿井通风系统中具有一定的普遍性。因此，矿井通风系统优化工作对提高我国煤矿经济效益、改善煤矿经营状况将具有重要的意义。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。许多矿井的通风系统由于在安全、技术、经济方面存在着不合理现象，从而导致煤矿经济效益的严重滑坡，有的甚至难以维持矿井的正常生产。产生这些不合理现象的原因可能是由设计不当引起，或是因通风技术管理不当，生产布局的发展变化、设备老化或是主要通风机通风能力与井巷通过能力不匹配等造成。而实践证明:不论是哪方面原因引起的矿井通风系统不合理，只要及时加以改造、优化调整，相应的通风系统就会大大改善，从而有利于安全生产。平煤四矿随着矿井采掘生产逐渐向二水平转移，通风流程逐渐增长，中央风井的通风能力不足的问题逐渐暴露，特别是当矿井进入己三下、丁九下采区及五九下延开采时，中央风井通风距离超过15000m，因此，平煤四矿的二水平通风系统优化对保证矿井的安全生产至关重要。对设计阶段矿井的通风系统进行优化、生产矿井通风系统质量的正确评估及优化改造，对矿井灾害的预测及其控制，对矿井的安全生产及通风系统的科学管理.均有着重要的意义。 由此可见，矿井通风系统优化的研究，无论是对设计矿井还是对生产矿井都会产生深远的影响，能为之带来重大的经济效益和社会效益。它是确保矿井安全生产的需要，是提高矿井抗灾能力的需要，是确保矿井稳产、高产的需要，是提高矿井经济效益的需要。2 矿井概况2.1矿井概述 平煤集团具有广泛的发展空间和巨大的潜力,通过已签定的合作协议,煤田面积达3000平方公里,煤炭储存量150亿吨,为企业快速发展提供了充足的战略资源.煤种齐全,焦煤,电煤,瘦煤无烟煤资源充足,特别是中国稀缺的焦煤资源充足,是中国具有重要影响的焦煤基地.经济地理位置优越,是国家规划建设的13家大型煤炭基地之一是铁道部拟建的全国十大煤运通道之一.。 平顶山天安煤业股份有限公司四矿(前身为平煤集团四矿)位于擂古抬山下,距市6公里市北环路横穿矿区公路铁路四通八达交通变利.职工总数6200人,固定资产1.926亿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1955年破土动工,1958年8月1日正式投产，60年代四矿人发扬自力更生艰苦创业的精神建成全国四个质量标准化样板矿之一。1985年12月二水平建设投产,年设计能力有60万吨增加到120万吨。进入90年代以来该矿大力实施科技兴矿战略，企业步入快速发展的新阶段，实际年生产能力达到180万吨以上，经济实力显著增强,矿井面貌焕发出生机。该矿坚持走以煤为本多种经营综合发展的道路非煤产业迅速发展,重点项目有矸石热电厂,切块水泥厂，磁化肥厂，标准件厂等20多个厂点，从业人员2500人资产总额6718万元，成为企业经济发展的主要支柱。该矿矿井井田面积7.5平方公里，可采储量5160.7万吨，可采煤层3组8层，各煤层赋存条件交好，地质构造简单。平煤四矿的开拓方式为立、斜井多水平上下山混合开拓，分区开采。目前四矿现有两个生产水平，一水平主采丁、戊组煤层，二水平主采己组煤层。一水平有丁九、戊九两个生产采区，二水平有己三采区、己一东翼残采区和庚一开发采区、三水平前期开拓工程四个采区。其中丁九采区主采丁56煤层、己三采区主采己1617煤层都曾发生过煤与瓦斯突出，鉴定为突出采区 。2.2交通情况平煤四矿距平顶山市区约6 km，市内有七路公交车直通矿区，并有一、八路公交车经过四矿口。平顶山火车站向东有漯宝线与京广线相接，往西经宝丰与焦枝线相连，区内还有平韩线、平午线。公路北通郑州，南达南阳，与临近市、区的长途汽车，均为全天侯公路，交通方便（见图2-1）。2.3自然地理2.3.1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，四周均为平原，四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150.4m。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。2.3.2 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。2.3.3气候平顶山地区属大陆性半干旱气候，年均降雨量742.6mm，平均气温14，夏季炎热，冬季寒冷，四季分明。据平顶山气象站历年资料：气温：最高气温42.6（1966年7月19日），最低气温-18.8（1955年1月30日），历年平均气温为14。降雨量：年最大降雨量1461.6mm（2000年），最小降雨量373.9mm（1966年），年平均降雨量742.6mm，月最大降雨量481.3mm（2000年7月）。最大连续降雨天数9天（1964年4月13日21日）。雨季集中在7、8、9三个月。蒸发量：年最大蒸发量2825mm（1959年），最小蒸发量1490.5mm（1964年）。月最大蒸发量408.9mm（1959年7月），月最小蒸发量40.7mm（1957年1月）。蒸发量大于降雨量。温度和风速：平均绝对湿度13.5mm，平均相对湿度67%。冰冻期一般是11月到来年3月。最大冻土深度14cm（1977年1月30日）。最大风速24m/s，平均风速2.8m/s。风向北西、北北西和北东，常年主风向为北东。2.3.4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，现将1820年4月在许昌地区发生的一次大地震情况详见表1-1。本区属地震烈度区度区，按中国地震动参数区划图（GB18306-2001），本区所属地震动峰值加速度分区为0.05g。表2-2平煤四矿地震区域分布图时 间震 中 区震 级震 中烈 度破 坏 程 度波 及 范 围1820年8月4日许昌东北乡N341E1134968震中许昌县东北乡破坏房屋无数计受灾169个村禹县、临颖。鄢陵、扶沟。淮阳、武陟、临汝等2.4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。2.5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；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。3 平煤四矿通风系统分析3.1矿井通风系统基本情况3.1.1矿井通风系统概况四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，即北风井和已三风井，如表3-1所示。表3-1进回、风井筒数量及风量表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风井已三风井风井风量3254422153838251100717679243.1.2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。 3.1.3矿井瓦斯参数四矿矿井为煤与瓦斯突出矿井。200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。3.1.4主通风设备及运行参数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2500K。目前运行的风机参数如表3-2所示。表3-2矿井主要通风机运行参数表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AGF606-2.2-1.3-2BDK-8-NO30工作风量m3/s123.3143工作风压Pa42503500风叶角度-2.532.5电机型号YR1000-6/1180YBF630S1-8额定功率kw10002500转速rpm988739额定电压V66006700843.1.5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；己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3-3所示。3.2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2007年3月一4月对平四矿东翼、己三、戊九和丁九四个采区进行了较为全面的井下通风参数技术测定工作 。3.2.1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表3-3 采区风量以及用风地点分布情况见表系统名称采区名称进风量回风量主要用风地点北风井系统丁九采区19602048丁56-19070备面戊九采区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、戊九新总回己三风井系统己三采区54815755己1617-23100采面、己16-23070备面、己1617-23060机巷、己1617-23060风巷、三水平回风下山联巷已一东翼采区21082213己1617-23100采面、己1617-23060机巷、己1617-23060风巷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工矿点、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。3.2.2平煤四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。3.2.3平四矿通风阻力测定路线和方法(1)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I（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II（己三采区）：副井二水平井底车场西翼皮带下山西翼轨道下山己三皮带下山己三轨道下山己1617机巷己三专回己三风井 路线III（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IV（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)平四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。3.2.5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 (3-1) 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，pahs=PA-PB+P （3-2）式中：PA，PB-A-B两测点上两太仪器的同时读数值，paP-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) （3-3） hv-两测点A-B间的动压差，pa hv=(AvA2-BvB2 ) （3-4） 式中： AB-空气密度，/m3vA 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 (3-5)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.3.2.6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 （3-6） 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=100 (3-7)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h为3.8%;主测路线II(己三采区系统)实测阻力的相对误差h为4.9%;主测路线III（戊九采区系统)实测阻力的相对误差h为4.7%;主测路线IV (丁九采区系统)实测阻力的相对误差h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。3.2.7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（风机特性曲线表附件1），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电算结果基本一致，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。3.3平煤四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。通过对平煤四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。3.3.1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4050%,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3-4矿井通风三段阻力分布情况表路 线区 段点号划 分长 度 （m）阻 力（pa）占阻力百分比（%）百米阻力值（pa）路线1进风段1-10612142808.022.47用风段106-1161547151047.397.95回风段116-119668145044.7214.12合计3429324010095.27路线2进风段1-380311850016.216.68用风段380-4001548150049.487.28回风段400-4061856105034.4118.27合计65223050100119.68路线3进风段1-302281445615.5617.10用风段302-312221087635.1279.56回风段312-3181700127949.3295.58合计7145261110048.79路线4进风段1-315280098417.658.2用风段315-3262645101425.942.6回风段326-3311678171746.5106.38合计7123371510068.66由表3- 4矿井通风阻力表可以看出，对己三风井风机担负的通风路线I来说，进风段占总阻力的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%，回风段占总阻力的44.7%，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，主斜井通风路线长，进风量较小，故阻力1556%，所占比例偏低;用风段路线较长，阻力较大，占总阻力的3512%;回风段占总阻力的4932%，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176%;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。3.3.2通风系统的不合理状况(1) 东翼采区四条进风路线中，有三条路线(东翼高强皮带、暗轨道、技改)均由南北两头同时进风，容易出现通风零点，使得部分分支出现无风、微风现象，尤其在东翼高强皮带下山和暗轨道极为明显。(2)己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、己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)己三采区一300m石门巷道受压严重，断面狭小，通风阻力大，维护费用高。(4)己三大仓处于东翼与己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)己三的两台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11.81ms，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。3.4 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，在对平煤四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。4 一水平通风系统优化方案4.1一水平通风系统概况（1）北风井主扇负担着一水平的通风，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。（2）四矿是一个高阻力矿井，一水平矿井阻力06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，四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，四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。 （3）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。（4）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。4.2一水平通风系统优化的目的和意义目的有以下三个方面：（1）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。（2）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。（3）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。4.3一水平通风系统优化的论证4.3.1一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：（1）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。（2）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。（3）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。（4）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。4.3.2 一水平高阻力高突通风系统优化的可行性 （1）优化的技术条件。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，四矿也有比较成熟的经验。 （2）优化的现场条件。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。本次系统优化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。4.4优化的关键技术和方案4.4.1关键技术本次优化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。4.4.2 主要指标与应用方案（1） 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。（2） 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；工作面由原来的“U”型通风改造为“一进两回”通风系统。戊九采区内部施工新专回，长度1600米戊九采区外部施工新总回，长度800米戊九采区回采工作面施工尾巷，长度1000米戊七穿层回风下山扩修拉底，长度1000米戊九采区施工新进风轨道下山，长度1200米丁九采区施工新专回下山，长度1200米（3） 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2004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。4.5 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。4.6方案比较（1）方案的提出。为了更好的施工，提高项目的成效，我们提出了两个方案，现对这两个方案进行比较分析。方案一、为了适应高突矿井的要求，戊九采区施工一条专回；采区外部，对原来的戊七穿层回风下山扩修；丁九采区由于资源剩余少，用风量少，只是施工一条专回，回风系统不再扩修。方案二、戊九采区施工一条专回；采区外部，对原来的戊七穿层回风下山拉底，不扩修，同时在戊七穿层回风下山的西侧新做一并联巷道，戊九新总回；工作面使用尾巷治理瓦斯的同时，增加通风量。（2）方案比较对于两个方案，我们进行了设计，并进行了网络解算，根据网络解算结果，可以看出在第一种方案的情况下，若想达到降低负压1800pa