平煤八矿水平过渡时期通风系统优化设计毕业设计

1、 河南理工大学成人教育学院毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）题目平煤八矿水平过渡时期通风系统优化设计站 别 平顶山函授站 年级专业 08级安全工程 学生姓名 指导教师 年 月 日河南理工大学成人教育学院毕业设计（论文）任务书站名： 年级专业 学生姓名 一、设计（论文）题目： 二、设计（论文）任务与要求三、设计（论文）时间 年 月 日至 年 月 日指导教师（签名） 成教院院长（签名） 河南理工大学成人教育学院毕业设计（论文）评定书站名： 年级专业 学生姓名 一、设计（论文）题目： 二、设计（论文）说明书 页，附图 张。三、审阅意见及评语根据学院毕业设计管理的有关规定，同意（不同意）参加毕业设

2、计（论文）答辩。指导教师（签名） 职 称 工 作 单 位 河南理工大学成人教育学院毕业设计（论文）答辩委员会记录 年级专业 学生的毕业设计（论文） 于 年 月 日进行答辩。设计（论文）题目： 答辩学生向毕业设计答辩委员会（小组）提交以下资料：一、设计（论文）说明书 共 页二、设计（论文）图纸 共 张三、指导教师评阅意见 共 页根据学生所提供的毕业设计（论文）材料和指导教师意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答辩委员会（小组）作出如下决议：一、毕业设计（论文）的总评语：二、毕业设计（论文）的总评成绩：毕业答辩委员会主任（组长）签字：委员（成员）签字： 年 月 日目 录前言-3

3、第一章 矿井基本概况-6第二章 矿井通风系统优化的可行性论证-82.1通风系统优化的目的和意义 2.2 通风系统概况2.3矿井通风系统存在的主要问题2.3.1 丁一风井通风系统存在的主要问题2.3.2西二风井通风系统存在问题2.3.3不同生产时期，各风井需风量变化范围大2.3.4一水平生产结束后，二水平通风系统方案确定第三章水平过渡时期通风系统优化方案研究-133.1通风系统优化方案3.2通风系统优化方案研究3.2.1丁一风井通风系统优化方案研究3.2.2西二风井通风系统优化方案第四章 主扇参数的确定-204.1 丁一风井主扇参数的确定4.1.1丁一风井不同时期需风量的确定4.1.2西二风井需

4、风量计算4.2主扇工况点的确定4.2.1主扇工况点的确定方法4.2.2丁一风井主扇工况点确定4.2.3西二风井系统主扇工况点确定第五章 主扇选型-245.1 丁一风井主扇选型5.2 北风井主扇型号的确定第六章丁一风井主扇后期更换电机方案研究-266.1初期2*400kw电机主扇运行情况6.2更换2*710kw电机方案研究附表一：丁一采区通风容易时期解算结果表-30附表二：丁一采区通风困难时期解算结果表-31附表三：西二风井（北风井）通风容易时期解算结果表-32附表四：西二风井（北风井）通风困难时期解算结果表-42前 言随着我国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

5、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。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。就我所在毕业实习的单位平煤八矿而言这个问题也是迫在眉梢的。该矿始建于1966年，1981年投产。随着产量的不断提高，开采深度也越来越深。矿井通风系统虽然也经历了几次改造和优化，但以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。

6、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

7、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。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。 通风设计的目的和意义。众所周知，井下风量不足会引起瓦斯积聚，工作环境温度升高，缺氧造成人员伤害等问题，而风量过剩也会导致不良的影响，如漏风量大，动力过度消耗，风流

8、发生过度的冷却作用，巷道内矿尘飞扬，激发煤的自燃等。因此矿井通风设计合理与否对矿井的安全生产及经济效益具有长期而重要的影响。矿井通风设计是矿井设计的主要内容之一，是反映矿井设计质量和水平的主要因素。其目的就是供给矿井新鲜风量，以冲淡并排出井下的毒性、窒息性和爆炸性气体和粉尘，保证井下风流的质量和数量以符合国家安全卫生标准造成良好的工作环境，防止各种伤害和爆炸事故，保障井下人员身体健康和生命安全，保护国家资源和财产。矿井通风是各生产环节中最基本的一环，他是依靠通风动力将定量的新鲜空气沿着既定的通风路线不断地输入井下，以满足回采工作面、掘进工作面、机电硐室、火药库以及其他用风地点的需要，同时将用过

9、的污浊空气不断的排出地面。对保证矿井的生产和安全，有十分重要的作用。随着矿井的开采规模逐渐扩大，井下的温度逐渐升高，瓦斯含量的不断增加以及煤的自燃特性愈益加剧，合理的解决矿井通风问题就显得特别重要了。同时，矿井通风对于提高矿工的劳动效率，保证矿工的安全和健康，也是极为重要的。通风设计的依据和要求：矿井通风设计是通风与安全专业学过通风安全学、煤矿开采学等课程后，以及通过生产实习后进行的，其目的是巩固和扩大所学理论知识并使之系统化，培养学生运用所学理论知识解决实际问题的能力，提高学生计算、绘图、查阅资料的基本技能，为以后能胜任工作奠定基础。设计时依据煤炭工业技术政策、煤矿安全规程、煤炭工业矿井设计

10、规范以及国家制定的其他有关煤炭工业的方针政策等有关要求，力争做到分析论证清楚、论据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使自己的设计成果达到较高水平。 第一章 矿井基本概况八矿位于平顶山市区东部，距市区11km，矿井于1966年12月破土动工，1981年2月投产，设计生产能力300万吨/年。井田工业储量为38839.9万吨，可采储量为26197.53万吨，设计服务年限为65年。矿井开拓方式为立井两个水平开发全井田，采用走向长壁后退式、顶板全部垮落采煤法。矿井可采煤层共有三组四层，即：丁5.6煤层（平均厚度2.0 m），戊9.10煤层（平均厚度4.2m），己15煤层（平均厚度3.5 m）和己1

11、6.17煤层（局部可采）。煤层倾角西异830，东翼820。八矿正处于水平过渡时期，呈东西翼联合布置，共有十二个采区。一水平东翼有己三、己三扩大、丁一、己一四个采区，其中己一采区已经回采结束，只保留一条轨道上山做为一水平中央变电所、火药库和充电硐室回风，己三和己三扩大采区预计到2014年结束，二水平东翼戊一采区上山开拓工程已经完成，正处于准备期，预计2008年首采面正式投产，二水平东翼己一采区正在开发，预计到2014年正式投产；一水平西翼有己二、戊二、己四和戊四四个采区，其中戊四、戊二、己四和己二采区到2014年将相继结束，二水平西翼有二水平己二和二水平戊二两个采区，二水平己二采区已经开始回采，

12、二水平戊二采区开处于开发阶段。矿井按三级瓦斯矿井设计，1989年经重庆煤研所鉴定为煤与瓦斯突出矿井，1997年又经重庆煤研所鉴定为严重煤与瓦斯突出矿井。到2006年共发生大小煤与瓦斯突出34次，随着矿井采掘延伸，煤与瓦斯突出危险性逐年增加，2009年煤与瓦斯突出采区共有4个，二水平戊一采区，瓦斯含量1824m3/t，瓦斯压力1.52.6mpa ，二水平己二采区，瓦斯含量1426m3/t，瓦斯压力0.742.5mpa ，戊二下延采区，瓦斯含量1422m3/t，瓦斯压力1.02.2mpa ，己三扩大采区，瓦斯含量1222m3/t，瓦斯压力0.742.0mpa 。瓦斯防治工作在矿井生产中的地位越来越

13、重要，也成为制约八矿发展的重要因素之一。矿采用中央并列与对角混合式分区通风系统，主要通风机工作方法为抽出式，共布置四个进风井筒，四个回风井筒，矿井总进风量22156m3/min。矿井东翼有东风井和丁一两个风井。东风井位于己一和己三采上部边缘，安装两台k4-73-11n032f离心式主扇，服务于己一、己三及己三扩大采区，主扇工作风量5568m3/min，工作风压3200pa。丁一风井位于井田中央与一水平主副井并列布置，丁一风井安装两台2k58-no24型轴流式主扇，服务于丁一采区、二水平戊一和己一采区，主要通风机工作风量5800m3/min，工作风压2750pa。矿井西翼有西一和西二两个风井，西

14、一风井安装两台k4-73-01n032f离心式主扇，服务于己二下延、戊二采区下延，主扇工作风量7100m3/min，工作风压3400pa；西二风井安装两台gaf16.6-15.8-1型轴流式主扇，服务于己四采区、戊四采区、二水平己二采区、二水平戊二采区，主扇工作风量6400m3/min，工作风压3800pa。第二章 矿井通风系统优化的可行性论证2.1矿井通风系统优化的目的和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

15、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。随着煤炭工业的发展，矿井生产能力越来越大，开采深度逐渐加深，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产生着越来越大的影响。因此，设计矿井的通风系统优化设计、生产矿井通风系统质量的正确评估及优化改造，对矿井灾害的预测预报及其控制，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。矿井通风系

16、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影响，以致造成不利于安全生产、技术经济也不合理的状况。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。2.2通风系统概况八矿采用中央并列与对角混合式分区通风系统，主要通风机工作方法为抽出式，共布置四个进风井筒，四个回风井筒，矿井总进风量22156m3/min。矿井东翼有东风井和丁一两个风井。东风井位于己一和己三采上部边缘，安

17、装两台k4-73-11n032f离心式主扇，服务于己一、己三及己三扩大采区，主扇工作风量5568m3/min，工作风压3200pa。丁一风井位于井田中央与一水平主副井并列布置，丁一风井安装两台2k58-no24型轴流式主扇，服务于丁一采区、二水平戊一和己一采区，主要通风机工作风量5800m3/min，工作风压2750pa。矿井西翼有西一和西二两个风井，西一风井安装两台k4-73-01n032f离心式主扇，服务于己二下延、戊二采区下延，主扇工作风量7100m3/min，工作风压3400pa；西二风井安装两台gaf16.6-15.8-1型轴流式主扇，服务于己四采区、戊四采区、二水平己二采区、二水平

18、戊二采区，主扇工作风量6400m3/min，工作风压3800pa。2.3 矿井通风系统存在的主要问题一水平生产时期的通风系统不能满足水平过渡时期的通风需要，主要存在如下问题：2.3.1 丁一风井通风系统存在的主要问题（1）丁一风井主扇通风能力低，不能满足实际生产需求丁一风井安装2台2k58-no24型轴流式主扇，配用电机500kw，装机容量小，加之服役时间长，接近龄期，性能差，能力已达极限，而根据八矿的水平和采区接替情况，丁一风井主扇通风能力为55009000m3/min，无法继续增加风量，限制了二水平采区的开发，需改造。（2）丁一采区无专用回风上山由于历史原因，丁一采区按三条下山设计，轨道上

19、山兼做回风上山，无专用回风上山。回风上山内运输和行人，安装有绞车等电器设备，符合煤矿安全规程的煤与瓦斯突出矿井采区必须有专用回风上山的规定，安全生产存在重大安全隐患。（3）丁一采区通风路线长，通风阻力高丁一采区轨道下山共向下延伸11个区段，下山长度达到1900多米，由进风到回风通风路线达10000米以上，巷道设计通风断面较小，而二水平戊一采区通风路线为5000米以下，设计四条上山，通风断面大，两个采区阻力不平衡，丁一风井主扇运行极不经济，二水平戊一采区投产后，需风量增加，丁一风井主扇不能满足实际生产需要。2.3.2西二风井通风系统存在问题（1）西二风井主扇能力低，不能满足水平过渡时期的通风需要

20、西二风井主扇服务于一水平己四、戊四采区和二水平己二和戊二采区。到2014年以前，一水平己四和戊四采区生产能力保持不变，需风量不会降低，二水平己二采区2008年正式投产，需风量将增加3000m3/min以上，二水平戊二采区开处于开发阶段，需风量逐年增加，西二风井主扇能力经一次改造增容和多次角度调整后，主扇负压已经达到3800pa，能力已经达到极限，不能满足实际生产需要。（2）西二风井存在回风井兼行人己四、戊四采区和二水平己二和戊二采区均为煤与瓦斯突出采区，但西二风井做为回风井兼行人提升之用，违反煤矿安全规程的相关规定，矿井安全生产存在重大安全隐患。2.3.3不同生产时期，各风井需风量变化范围大（

21、1）丁一风井第一时期：丁一采区生产，戊一采区准备期，需风量60007000m3/min；第二时期：丁一和戊一采区生产，己一采区开发准备期，需风量1200013000m3/min；第三时期：丁一、戊一和己一采区共同生产期，需风量1600017000m3/min；第四时期：戊一和己一采区共同生产期，需风量1200013000m3/min。（2）西二风井第一时期：己四、戊四共同生产和二水平己二采区开发准备期，需风量1200013000m3/min；第二时期：己四、戊四和二水平己二采区共同生产和二水平戊二采区开发准备期，需风量1400015000m3/min；第三时期：己四、二水平己二共同生产、二水平

22、戊二开发准备期，需风量1100012000m3/min；第四时期：二水平己二和二水平戊二共同生产期，需风量1200013000m3/min；第五时期：二水平己二、戊二共同生产和二水平丁二开发期，需风量1400015000m3/min；第六时期：二水平己二、戊二和丁二共同生产期，需风量1600017000m3/min；第七时期：二水平戊二和丁二共同生产期，需风量1000011000m3/min。（3）东风井第一时期：己三和己三扩大采区共同生产期；第二时期：己三和己三扩大采区回收期。（4）西一风井第一时期：己二和戊二共同生产期；第二时期：己二采区生产期；第三时期：己二和戊四采区回收期。2.3.4一

23、水平生产结束后，二水平通风系统方案确定从以上四个风井各时期需风量情况可以看出，每个风井各时期需风量变化情况不同，而且各风井之间风量分配相差很大。故应从矿井整体角度考虑各风井需风量分配情况，合理确定二水平通风系统方案，达到通风系统稳定、可靠、经济、合理的目的。第三章水平过渡时期通风系统优化方案研究八矿一水平通风系统中各个风井的风机型号不同，负压不等，加之矿井通风路线较长，通风阻力大，如何提高矿井通风系统的可靠性，如何保证风机运行可靠，同时兼顾二水平的生产开发，以确定合理的通风系统优化方案。3.1通风系统优化方案为此，进行八矿一、二水平过渡和二水平的通风系统优化方案研究与实施，从一水平生产现状入手

24、，经过对一二水平过渡、全面转入二水平生产期间各种可能的通风系统方案进行网络模拟解算，最终提出合理的通风系统方案，并对当前通风系统中存在的问题提出针对性解决的建议。通风系统改造方案方案1新建北风井，丁一风井和北风井担负一水平生产和二水平生产任务前提条件与内容：新打北回风井，井巷590米；全矿分西二和丁一两大采区；分别由北风井和丁一系统担负其通风；西二风井改进风井。优缺点：回风路线缩短了1200米，对深部开采有利；西二风井进风，新副井进风量减少，可降低进风系统阻力；西二风井有电缆，违反规程规定，改进风井后安全性提高，其提升设备可上下人员。但此方案工程量大，并造成一定压煤。方案2丁一向下延伸1000

25、米前提条件与内容：此方案与方案1不同的是：丁一采区考虑向下延伸1000米，翻越李口向斜轴部，同时有丁一、戊一和己一3个采区生产。优缺点：该方案的优缺点与方案1基本相同，所不同的考虑了丁一采区的进一步延伸开采，在通风系统方面保证了矿井的高产和高产稳定期延长，更有利于矿井的发展。方案3新打丁一采区风井前提条件与内容： 此方案与方案2不同的是：丁一采区翻越李口向斜轴部后，在向斜轴对侧打一采区风井，专门用于服务于丁一采区。优缺点： 该方案的优点是解决了丁一、戊一和己一三个采区共同生产时期，丁一采区通风困难问题，缺点是打打风井井筒位于首山矿内，投资大。方案4北风井担负二水平戊二采区通风；西二风井担负二水

26、平己二采区通风。前提条件与内容：在方案2基础上保留西二风井，此方案与方案2相比：丁一采区的采掘布局和通风系统与方案2相同，西翼采区的采掘布局与方案2相同。优缺点：与方案2相比，矿井少一个进风井；丁一系统的优缺点与方案2相同；北风井系统：该方案的优点是西二风井得到利用，西二采区分区通风，调节程度变得容易；缺点是，由于西二风井系统阻力大，网络与风机性能不匹配，风机负压达4320pa，且不能满足供风要求，风机的工况点处于驼峰区；矿井风机数量增加，管理较方案2复杂。方案5保留东风井前提条件与内容：在方案2基础上保留东风井。此方案与方案2相比：西翼采区的采掘布局和通风系统与方案2相同。丁一采区采掘布局与

27、方案2相同，通风系统改变如下：丁一风井担负二水平戊一和己一采区通风；东风井担负一水平丁 一采区通风；在丁一与己一采区之间打暗立井100米。优缺点：该方案的优点是东风井得到利用，实现部分采区通风，调节程度变得容易。其余的优点与方案2相同。缺点是：在丁一与己一采区之间打暗立井，有100米井巷工程，调节程度变得容易，其余的优点与方案2相同；且东风井系统丁5.6-11240采面风量不能满足要求；东风井回风系统要维修2200米巷道；矿井风机数量增加，管理较方案2复杂。对于北风井系统，优缺点与方案2相同。方案6在二水平西二采区北部边界打进风井前提条件与内容：在西二采区北部边界打进风井，即将井打在二采区深部

28、边界以内，此处地面标高+300米，井底标高-820米，井深1120米。优缺点：优点是：该方案在采区深部进风，进风路线短，可降低通风系统阻力，从长远看，对深部开采有利。缺点是：此方案的井口位置高，井深，施工难度大，压煤多；如采用此方案，二水平新副井似有多余，有重建井之缺占，采用此方案西二风井仍需保留，且还要换风机。故认为此方案不可行。方案7在二水平西二采区边界打回风井前提条件与内容：在二采区北部边界打回风井，即将风井打在二采区深部边界附近，此处地面标高+300米，井底标高-820米，井深1120米。优缺点：该方案不仅存在井口处高山、井深、施工难度大压煤多的缺点，更为重要的是在采区回风下行，可靠性

29、和安全性差，技术上不合理。故认为此方案不可行。3.2通风系统优化方案研究方案3因丁一采区井田边界向下延伸1000米，丁一采区可采储量增加储量500万吨，丁一采区服务年限增加5年，新打丁一采区风井投资大。方案6和方案7因打井困难，以及回风下行等原因，经过定性分析即否定了方案，未进行论证，其余5个方案进行了通风系统模拟和技术论证。经过方案的安全性、技术性和经济性比较，方案2较好。3.2.1丁一风井通风系统优化方案研究根据二水平一采区的生产布局和一水平丁一采区当前的巷道布置确定通风系统优化方案。如果在二水平采区下部重新构建新风井，井筒开口位置于山顶，且井筒深度大，施工难度大，投资大，经济效益差；如果

30、利用丁一风井通风系统回风，因丁一采区为三条下山布置，即皮带下山、进风下山、轨道下山，且开采顺序由上至下，丁一采区的进风路线和回风路线同等延长，进回风巷道数量小，失修地点多，该采区的这种网络结构，几乎不能满足丁一采区的生产要求，更谈不上二水平采区开发利用；同时由于丁一轨道下山为轨道运输兼做回风，与煤矿安全规程规定的突出矿井采区必须有专用回风系统的规定不符。根据以上分析确定丁一风井通风系统改造方案为利用丁一风井完成一水平丁一采区和二水平东翼一采区的通风任务，丁一采区新建两条专用回风巷和丁一进风降阻巷，丁一轨道下山和进风下山改为回风，丁一进风降阻巷主要进风，丁一皮带下山辅助进风。使丁一采区进风回风路

31、线由10000米缩短至8000米，丁一采区由一条变成两条，使得丁一采区的通风系统得以优化，同时满足二水平东翼一采区的开发需要。丁一风井四个时期风量相差范围大，风量由600017000m3/min，对主扇选型要求较高。如果选择大功率主扇，势必造成浪费，根据丁一风井通风系统改造方案，该方案的关键是选择合适的新型主扇，以满足生产需要。3.2.2西二风井通风系统优化方案八矿二水平西翼二采区的生产期间总需风量在10000-17000m3/min，一水平生产二水平开发阶段需风量12000-13000m3/min，一水平向二水平过渡时期需风量与之相同。可见，西二风井改造的关键问题是西二风井主扇能力不足问题。

32、如果采用一水平西翼四采区的西二风井，该风井安装gaf-26.6-15.8-1型对流式主扇，配yr100061180型异步电机，功率1000kw，转速1000r/min，1994年更换电机，之后又经过多次角度调整，已经达到最大角度，总回风量6400m3/min，风压3800pa，输入功率553kw，静压效率31.7%，主扇能力达到极限，风量无法继续增加；而且进回风路线长，巷道状况差，到二水平己二下山采区将无风可用；同时该风井还兼做提升井筒，安全生产上存在重大隐患。（1）新建北风井，改西二风井为进风井筒八矿新建一个回风井，将西二风井改为进风井，矿井形成四个进风井筒（主井、副井、新副井、西二风井）进

33、风，四个回风井筒（北风井、西一风井、东风井、丁一风井）回风。（2）北风井安装新型主扇北风井投入运行后，将担负八矿二水平通风任务，二水平为八矿主力采区，故需风量大，需安装新型高效能风机，满足安全生产需求。第四章 主扇参数的确定丁一风井和西二风井通风系统优化方案都要更换原有主扇，选择新主扇。主扇选型的主要依据就是确定主扇运行期间合理数，既满足实际生产需要，又达到经济运行的目的。4.1 丁一风井主扇参数的确定4.1.1丁一风井不同时期需风量的确定根据矿井的采掘接替情况，丁一采区目前剩余9个采面，预计2012年结束，丁一采区三条下山目前无施工到位，三条下山需要加快施工进度，尽快形成完善的系统。2008

34、年-2012年一个采煤工作面，二个掘进工作面，总需风量4000m3/min。戊一采区开发需风量：2006年-2008年布置一个开拓工作面，两个掘进工作面，三个峒室，总需风量2500m3/min；2006年后戊一采区一个采面生产，三个掘进工作面，四个峒室，总需风量4300m3/min。己一采区开发需风量：2008年己一采区开发4个开拓工作面，三个硐室，需风量2700m3/min，2015年后己一采区一个采面生产，三个掘进工作面，5个硐室，总需风量4500m3/min。综上所述，丁一风井主扇担负的通风任务分三个时期：第一时期，2006年-2008年需提供风量为：6500m3/min（包括丁一采区：

35、4000m3/min，戊一采区：2500m3/min）第二时期，2009年-2014年需提供风量为：12000m3/min（包括丁一采区：4000m3/min，戊一采区：5300m3/min，己一采区：2700m3/min）第三时期，2015年以后：15000m3/min（丁一采区：4000 m3/min，戊一采区：5300m3/min，己一采区：5700m3/min）因此，丁一风井主扇工作风量在6500-15000m3/min。4.1.2西二风井需风量计算第一时期，2006年-2008年需提供风量为：8000m3/min（包括己四采区：3000m3/min，戊四采区：3000m3/min，二

36、水平己二采区2000m3/min）第二时期，2009年-2014年需提供风量为：13000m3/min（包括己四采区：3000m3/min，戊四采区：3000m3/min，二水平己二采区5000m3/min，二水平戊二采区2000 m3/min）第三时期，2015年以后：12000m3/min（包括二水平己二采区6000m3/min，二水平戊二采区6000 m3/min）因此，西二风井需风量在8000-13000m3/min。4.2主扇工况点的确定主扇造型主要依据通风容易时期和困难时期的工况点，确定主扇运行工况区间。4.2.1主扇工况点的确定方法确定主扇工况点的基本方法是通风网络解算的方法，根

37、据通风容易时期和通风困难时期的采掘部署和巷道布置，确定通风网络基本参数，再进行通风网络解算，模拟该时期的通风基本参数。通风网络解算分通风现状网络解算、通风容易时期网络解算、通风困难时期网络解算三个部分进行，具体分下列5个步骤进行：（1）根据现有采掘部署现状，确定通风网路中的节点，绘制网络图，确定通风阻力测定路线。（2）对矿井进行全面阻力测定，得出现有巷道的摩擦风阻、风量、通风阻力等参数，然后运用电脑模拟解算技术进行通风现状网络解算，对所测参数进行校正，得出现有巷道相对准确的摩擦风阻。（3）根据矿井生产现状及采掘部署规划，确定出各采区采掘工作面布置概况，绘制通风容易时期和困难时期网络图，并确定通

38、风容易时期及通风困难时期各用风地点的配风量。（4）根据通风容易时期和通风困难时期的巷道布置情况，对新增加的巷道，根据巷道长度、断面、支护形式分别计算出每条巷道的摩擦风阻。（5）利用通风现状网络解算中得出的现有巷道摩擦风阻和新增巷道的摩擦风阻，结合相关参数进行通风容易时期网络解算和通风困难时期网络解算，得出通风容易时期和通风困难时期的主扇风压，确定主扇工况点。4.2.2丁一风井主扇工况点确定丁一风井通风系统进行了通风网络解算，运用电脑模拟解算技术确定出丁一风井通风容易时期和通风困难时期的相关参数（具体解算情况见附表一丁一风井通风容易时期解算结果表和附表二丁一风井通风困难时期解算结果表），解算结果

39、如下：丁一风井网络模拟解算结果表 时 间主 扇 型 号风量(m3/s)(m3/min)风压（pa）(pa)现 状 运 行2k58no2486.41780通风容易时期108.42834通风困难时期2353816根据上述解算结果，两个时期主扇风量相差大，确定丁一风井主扇分两个阶段供风，初期采用2*400kw的电机，后期采用2*710kw的电机。4.2.3西二风井系统主扇工况点确定根据通风系统调整方案，西二风井通风系统改造新建北风井，西二风井改为进风井，通风网络发生重大改变。北风井（即西二风井）通风系统进行了通风网络解算，运用电脑模拟解算技术确定出通风容易时期和通风困难时期的相关参数（具体解算情况见

40、附表三北风井通风容易时期解算结果表和附表四北风井通风困难时期解算结果表），解算结果如下：通风容易时期：风量 164m3/s，风压 2800pa；通风困难时期：风量 310m3/s，风压 3650pa。第五章主扇选型5.1 丁一风井主扇选型丁一风井各阶段风量和风压相差较大，为了适应变化，所选风机和电机均必须有较好的调节性能，即除选用具有叶片可调的轴流风机外，还必须改变风机的转速进行调节。否则，风机投产运行后，不仅经济效益不好，而且可能出现不稳定运行。经过对通风系统现状及二水平的通风情况进行多方案研究，确定丁一风井主扇选用燕京风机厂出品的bdk-12-no36对旋式风机，初期选用2*400kw电机

41、，后期选用2*710kw电机。该主扇采用先进的对旋式设计，增风性能好，能够满足后期风量增加的要求；风量可调性好，便于调节；结构紧凑，容易安装和维护；最大的优点是效率高，电机功率小，配套电机是国内所有相同直径主扇中最小的，性价比高，经济效益明显。5.2 北风井主扇型号的确定北风井主扇因难时期需风量大，最大达到18600m3/min，通风容易时期和困难时期需风量相差大，但风压相差不大。要求主扇大风量，高风压，性能高。根据以上要求选用豪顿体华公司生产的ann3120-1600n型轴流式主扇，配用2240kw的大功率电机。该主扇体积小，性能高，结构紧凑，科技先进。主扇直径只有3.12米，单排扇叶，其它

42、类型的主扇，直径最小也要在4米以上，体积庞大，安装难度大。该主扇最大的特点就是全部实现自动控制和自动保护，主扇启动角度自动调整，启动时角度为零度，启动后逐步调整到规定角度，克服了大功率电机启动电流大，启动困难的难题，对电网影响小。正常运行时能够自动调整运行角度，调整闸板门，调整工况点。第六章丁一风井主扇后期更换电机方案研究丁一风井主扇选型时，考虑到主扇初期处于容易时期，且运行时间较长，选用2*400kw电机，后期选用2*710kw电机。电机更换后，主扇轮毂、扇叶等都要进行相应的调整，以满足增加风量，达到经济运行水平。6.1初期2*400kw电机主扇运行情况初期配套2400kw电机，性能曲线如图

43、a。图a中，工况点m为初期参数q=180m3/s pst=2400pa。运行的通风参数q=7400m3/m=123.3m3/s pst=2700pa，工况点为m1，该工况点参数运行的两台电机输出功率总和应为：400kw-12p电机额定电流h=55.9a，两台电机总共额定电流h=111. 8a，运行时两台电机总电流=91a，电流负荷率为81.4%，约651.2kw，由于风网特性曲线较陡峭，几乎没有增加风量的余地，主扇能力到时达到最大。6.2更换2*710kw电机方案研究根据后后期的需风量，更换2*710改造后的主扇运行通风参数15000 m3/min=200m3/sq=12000m3/min=2

44、00m3/s ,3800pa= pst=2800pa。方案一：将主扇更换为2710kw-10p电机，转数n=590r/min，同时按后期压力更换叶片，改造后的性能曲线为图b。该改造方案已经考虑了后期通风参数。按要求的通风参数(q=200m3/s pst=2800pa)工况点为曲线b中m2，可以看出运行效率st=0.70，所需两台电机输出总功率为：电机功率贮备系数k=2710/800=1.78电机负荷率为56.3%，由于负荷率过低，电机cos=0.68，低效无功损失功率n=187.4kw，每年多耗电量w=164.2万度，相当于每年损失电费98.5万元。方案二：将主扇更换为2710kw-10p电机

45、，同时更换轮毂和叶片，既考虑目前需要q=200m3/s pst=2800pa通风参数良好的运行工况，又确保后期参数运行效率83%以上。性能曲线参见图c。从性能曲线c可以看出，工况点m3 (q=200m3/s pst=2800pa)的运行装置静压效率为st=0.80，所需电机输出功率：从计算结果可以看出，选用2710kw电机的电机负荷率只有49.3%。与方案二比较，虽然风机运行效率提高可节省电机轴功率100kw，但是大马拉小车的低效无功损耗依然存在，而且比方案二略高。方案三：按改造后的通风参数(q=200m3/s pst=2800pa)要求，可以不更换电机，继续使用2400kw-12p电机，只需

46、更换轮毂和叶片，性能曲线如图d。从曲线图中可以看出，工况点m4 (q=200m3/s pst=2800pa)的装置静压效率st=0.835，计算所需两台电机总共输出功率为：此时，电机负荷率为670.7/800=84%，电机处于最优工况范围，电机功率贮备系数k=1.19，符合设计规范要求。根据上述三个方案分析，方案三可以节省电机大马拉小车每年多耗电费100余万元的经济损失。同时，电机转数低，风机整体噪声也低，可以延期投入永久的消声费用。同时增加了400kw-12p电机的使用年限和延长将来2710kw电机服务年限。但无进一步增风的可能，两年到三年内还要更换大电机。为了减少风机改造的麻烦，可以获得s

47、t=80%效率，故采用方案二。附表一：丁一采区通风容易时期解算结果表巷道名称风阻风量（m3/s）风压（pa）丁一上部运输平巷0.22522324.9丁一高强0.0572233.2丁一皮带下山0.0121.25.3丁一皮带下山0.95421.2510丁一皮带下山0.05821.231丁一皮带下山0.31920.5156.1丁一轨道下山0.0320.552.3丁一轨道下山0.03739.867.6丁一轨道下山0.12540.2239.1丁一进风下山0.16429.1152.7丁一进风下山0.08829.181.9丁一进风下山0.08529.179.2丁一总回风并联巷0.08878806.1丁一总回

48、风0.13364.2806.1丁一风井主扇0.01142.2-2800丁一轨道一片至总回风联络巷0.0242.340.1丁一石门0.22111.242.5二水平丁戊组东大巷0.021113468第二进风石门0.08249.8214.4戊一、己一采区总回风量0.11992.11157丁一上部变电所1595.8101595丁一中部车房810.110810丁一下部变电所586.310586.3丁5.6-11200采面0.920.8516.7丁一轨道与皮带联络巷0.068.69.9丁一轨道、皮带、11220风巷0.2934.12300丁5.6-11190备采5.0529.6505.7丁一专回下山0.0

49、633.288丁一专回下山0.1128.8102.4丁一轨道下山0.0139.817.4新副井井筒0.02133367附表二：丁一采区通风困难时期解算结果表巷道名称风阻风量（m3/s）风压（pa）丁一上部运输平巷0.22526.7324.9丁一高强0.05726.733.2丁一皮带下山0.0125.75.3丁一皮带下山0.95425.7510丁一皮带下山0.05825.731丁一皮带下山0.31924.7156.1丁一轨道下山0.0341.752.3丁一轨道下山0.03741.767.6丁一轨道下山0.12543.7239.1丁一进风下山0.16430.5152.7丁一进风下山0.08830.

50、581.9丁一进风下山0.08530.579.2丁一总回风并联巷0.08895.7806.1丁一总回风0.13377.9806.1丁一风井主扇0.01173.6-2800丁一轨道一片至总回风联络巷0.0244.740.1丁一石门0.22113.942.5二水平丁戊组东大巷0.021149.4468第二进风石门0.08251.1214.4戊一、己一采区总回风量0.11998.31157丁一上部变电所1595.8101595丁一中部车房810.110810丁一下部变电所586.310586.3丁5.6-11200采面0.924516.7丁一轨道与皮带联络巷0.069.39.9丁一轨道、皮带、11220风巷0.2938.32300丁5.6-11190备采5.0523.7505.7丁一专回下山0.0638.388丁一专回下山0.1130.8102.4丁一轨道下山0.0141.617.4新副井井筒0.02146.5367根