翟镇煤矿通风系统改造.pdf

◆ ▲ 2 0 0 0 年 增 刊 东 谯蔗 科技 翟镇煤矿通风系统改造 新汶矿业集团公司翟 镇煤矿 邸建友尹训涛 宋召谦 摘要运用灰色关联决策分析法确定了 翟镇煤矿为扩大生产能力对通风系统改造的最佳途径， 系统改造 ▲ 后 矿井通风能力满足了矿井增产需求， 效益显著， 且矿井 通风安全可靠性得到进一步提高。 关键词通风系统优化方案选择 l - L ‘ ． 薯 _、 √ 心 备 、 新汶矿业集团翟镇煤矿设计生产能力为 1 ． 2 M t 。 1 9 9 8 年 实际生产原煤 1 ， 5 M r ， 规划要求翟镇煤矿生产 能力提高到 1 ， 8 M t／ c 。 对矿井生产能力核定结果表 明， 通风能力不足是制约矿井生产能力提高的主要 因素。 ’ 1 解决问题理论基础 1 ， 1 矿井通风系统安全可靠性指标体系 1 ． 1 ． 1 矿井通风系统安全可靠性概念 在发生灾变时矿井能够有效及时地控制风向及 风量， 并与其他措施结合防止灾害的扩大， 进而消灭 事故的能力的大小称为矿井通风系统安全可靠性。 1 ． 1 ， 2 矿井通风系统安全可靠性指标体系范围 本着能够确切地反映系统可靠性指标特征避免 多 种指标反映一个特征， 符合科学、 可测、 可比、 简明 和 可操作的 原则。 在大量调研， 文献检索， 理论分析 和 总结经验的基础上， 提出了影响矿井通风系统可 靠性的主 要因素指标， 首先通风系统安全可靠性指 标 取决于 原始设计与计算方法的可靠性， 当系统投 入运行后， 井下风量与风质合格度可以 反映出实际 系 统运行的 可靠程度， 实际系统的可靠性程度取决 于 通风网 络结构及其通风阻力分布合理性， 通风设 施质 量与布置合理性。因此， 依据新汶矿区生产条 件对翟镇煤矿通风系统安全可靠性评价指标选择范 围为日 常 矿井通风系统可靠性基本指标。 1 ． 1 ． 3 矿井通风系统可靠性评价 根据有关文献， 将矿井通风系统安全可靠性指 标 按安全可靠度中定量指标采用实测数据， 定性指 标按质量标准要求进行判定。通过计算并结合新汶 矿区 生产条件， 将矿井通风系统安全可靠性指标按 安全可靠度 S 值的大小分为 A 、 B 、 C三级． S 0 ． 9 ～ 1 ； O 9 7 S 0 ． 8 ， S 0 ， 8 。A级表明系统是安全可靠 的， 需要加以保持； B 级表明系统基本安全可靠， 注 意防止安全度较差的指标出现问题； C 级则说明系 统安全可靠性较差， 需要采取措施处理。同时， 将 A 、 B 、 C 三种级别评价值按以下关系换算 B 0 ， 6 A ， C0， 2 A。 1 ， 2 灰色关联决策方案选择 矿井通风系统优化方案的确定受多种因素的影 响， 所以在方案的选择中， 需在充分考虑和比较各方 案的 诸多因素后方可确定。由于各方案的指标值不 同， 如甲方案中一个指标比乙方案的同个指标好， 而 乙方案的另一个指标却比甲 方案的同一个指标好， 即 其中的某些指标呈现相互矛盾的情况， 从而使决 策问 题变得复杂， 很难轻易作出选择， 经研究确定选 用灰色 关联决策法进行通风系统改造方案选择。 2 矿井通风系统分析 为加强矿井通风管理， 摸清主要通风机的工作 能力， 满足矿井生产需求， 1 9 9 8 年 4 月对矿井主要通 风机进行了全面测试， 这次测试本着服务长远的观 点， 在主要通风机配套电机功率允许范围内分别对 主扇叶片角度一 3 、 1 ． 5 度进行了测定。 1 9 9 8 年1 O 月对翟镇矿进行了通风阻力测定， 通 过阻力测定结果看， 进风段由于巷道断面大 I l 以 上 ， 通风阻力比 较低 3 o ． 3 2 m m H 2 0 ， 只占 矿井总阻 力的1 2 ． 1 7 ％； 回风段只有一条回风斜井集中回风， 通风阻力为8 9 ． 6 9 m m i -I2 0 ， 占 矿井总阻力的3 6 ％。 维普资讯 2 东 蕉 硝 技 2 0 0 0 年 增 刊 翟镇煤矿在矿井生产能力为 1 ． 2 M r 时通风网络 结构及阻力分布较合理， 但矿井随着生产能力逐步 由1 ． 2 M t ／ a 提高到 1 ． 8 M t ／ a ， 矿井供风量相应加大。 由于矿井生产集中程度较低， 通风阻力分布不均衡 情况表现日 趋明显。 根据矿井通风阻力测定数据， 对目前条件下矿 井通风网 络解算结果得出， R 0 ． 2 3 6 8 N s 2 ／ r n 8 ， 结合 方案的诸多因素后方可确定。目前， 常用的确定方 法有多目 标决策法、 模糊综合判定法、 层次分析法 等。根据翟镇通风系统优化方案指标值相近、 方案 关联程度较高的特点， 确定采用灰色关联决策法进 行最优方案的确定。由主要通风机特性曲线可知， 在目 前通风网络条件下， 矿井主要通风机最大能力 负压最高为3 4 0 0 P a ， 风量为7 4 0 0 m 3 ／ m in ， 电机功率为 5 2 4 k W， 但要保证生产能力达到 1 ． 8 M r 水平时矿井需 风量为7 9 7 3 m 3 ／ r a i n ， 因此， 只有对矿井通风系统进行 改造研究， 提高矿井通风能力， 才能满足生产能力增 加的需求。 依据有关技术规定， 结合矿井实测数据计算， 根 据矿井通风系统可 靠性评价理论对矿井通风系统改 造前安全可靠性进行评价， 通风系统改造前安全可 靠性指标为 S 0 ． 7 9 9 1 。 3 通风系统优化方案的拟定 3 ． 1 优化方案的拟定 遵循安全可靠、 经济合理的原则， 在全面进行通 风系 统调查的基础上， 根据生产现场实际和对通风 系统的要求， 拟订了新打回风井、 利用主井做回风 井、 更换主要通风机电机、 改造通风网络， 降低通风 阻力四 个初步方案。 降阻法是进行系 统优化的最佳 方法。降阻法优化方案的制定主要依据是工程量的 大小和投资的多少、 优化后系统的安全可靠性、 对生 产的 影响程度等。 根据对翟镇煤矿通风系 统的分析 和评价结果， 在降阻方案的基础上， 又派生出两个方 案。 方案 1 将主要通风机电机更换为8 0 0 k W， 调 整主要通风机叶片角度为为 1 O 度。 方案 2 改造矿井通风网络， 并对回风斜井进 行改造。 矿井通风系统优化方案的确定受多种因素的影 响， 所以在方案的 选择中， 需在充分考虑和比 较各方 案的诸多因素后方可确定。目 前， 常用的确定方法 有多目 标决策法、 模糊综合判定法、 层次分析_法等。 根据翟镇通风系 统优化方案指标值相近、 方案关联 程度较高的 特点， 确定采用灰色关联决策法进行最 优方案的确定。 经对风网的解算和对有关参数的计算， 得出两 个方案的 各项决策指标及指标值。各方案效果向 量 与理想最优化效果向量的 灰色关联度计算结果如表 1 。 表 1 各方案效果向量与理想最优化效果 向量的 灰色关联度计算结果表 ＼ 要 素 I S l I I s 0 I I S l s 0 I 方 案 效 ＼ 果向量 ＼ U 0 ． 7 9 l 9 4 0 ． 3 7 9 l 6 0 ． 4 1 2 7 9 O ． 8 4 0 2 U l 2 O ． 7 9 1 9 4 0 ． 7 3 1 8 9 l8 O ． 0 c O 4 2 O ． 9 r 7 6 8 从上表可见方案 2 的￡ 值大于方案 1 ， 所以， In a x { c ij } - E l2 ， 得E l 2 0 ． 9 7 6 8 ， 则方案 2 优于方案 1 ， 即方案 2 为所选方案。 4 优化后的通风系统评价 在对翟镇煤矿通风系统进行详细调查的基础 上， 按照评价方法对通风系统改造后通风系统安全 可靠性的 评价结果S 0 ． 9 0 2 4 。 评价结果表明， 系统优化前， 该矿通风系统安全 可靠指标低于0 ． 8 ， 属待整改的系统。优化后， 安全 可靠度得到提高， 系 统安全可 靠。但还有薄弱环节， 需要加以改进。 翟镇煤矿通风系统优化后， 矿井通风系统的安 全可靠程度明显提高， 矿井风量满足生产需要， 改善 了 通风系 统性能， 风量增加 1 0 0 0 m 3 ／ m in ， 矿井负压降 低2 9 4 P a ， 风机效率提高， 电流比 原来下降5 A ， 年节约 电费2 o 万元。比另掘风井减少投资2 3 0 0 万元， 而且 避免了对矿井生产的影响， 实现年增产原煤3 o 万 吨， 增加产值4 5 0 0 万元。 作者简介邸建友 1 9 6 3 年生， 高级工程师， 1 9 o 6 年 毕业于山 东矿院采矿系。现任新汶矿业集团翟镇煤 矿总工程师。 ’ ▲ 1 -r 々 l ■ ／ r - ‘ 维普资讯