屯兰煤矿北三盘区设计及通风系统优化.pdf

6 2 麦 ． 蚺 吞 触技 2 0 1 7 年 第 1 1 期 屯兰煤矿北三盘区设计及通风 系统优化 王骏超 西山煤 电集 团屯兰矿 ，山西 古 交 0 3 0 2 0 0 摘要 屯兰煤矿 属煤与 瓦斯突 出矿井 ，矿 井北三盘 区设计和通风 系统 布置，必须统筹考虑 生产接 续、瓦斯治理 ，确保 各生产系统合理、通风 系统稳定可靠。本文以屯兰矿为例，阐述了矿井北三盘区基本设计，盘区内通风系统进行优化设 计思路和做 法，以及取得 的效果 ，具有一定的推广借鉴意 义。 关键词 突出矿 井 盘区设 计 通风 系统优化 中图分类号T D7 2 4 文献标识码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ．i s s n ． 1 0 0 5 2 8 0 1 ．2 0 1 7 ． 1 1 ． 0 2 8 De s i gn a nd v e n t i l a t i o n s ys t e m o pt i m i z a t i on o f t he nor t h 3 s e t s o f Tunl a n c o a l m i ne Wa ng J u n c ha o T u n l a n C o a l Mi n e ， Xi s h a n C o a l P o we r G r o u p ，S h a n x i G u j l a o 0 3 0 2 0 0 Ab s t r a c t T u e n c o a l m i n e c o a l a n d g a s o u t b u r s t m ine ， t h e mi n e n o r t h t h r e e p a n e l d e s i g n an d l a y o u t o f t h e v e n t i l a t i o n s y s t e m ， mu s t b e c o n s i d e r e d i n p l a c e o f p r o d u c t i o n ， g a s c o n t r o l ， r e a s o n a b l e t o e n s ur e tha t e a c h p r o d u c ti o n s y s t e m， v e n t i l a t i o n s y s t e m i s s t a b l e a n d r e l i a b l e ． Ba s e d o n m e n mi n e a s an e x a mp l e ， t h i s p a p e r e x p o u n d s th e n o r t h mine a p a n e l o f t h r e e b a s i c d e s i gn ， p l ate a r e a v e n t i l a t i o n s y s t e m o p t i mi z ati o n d e s i gn i d e a s an d p r a c t i c e s ，a s we l l a s the e ffe c t ， h a s c e r t a i n p o p u l a r i z a t i o n s i gn i fic a n c e ． Ke y wo r d s o u t b u r s t mi n e Pan e l d e s i g n v e n ti l a ti o n s y s t e m o p ti m i z a ti o n 西山煤 电集团屯兰矿采用两斜一立综合开拓方 式 。矿 井设计 7 5 0 m、 6 5 0 m 两个水平 开采 ，现生 产水平为 7 5 0 m水平。运输大巷及井底车场布置在 井田北中部 ，中央轨道大巷以 7 5 0 m水平井底车场 为中心 ，分别向矿东 、西方向延伸 ，运输大巷向东 、 南、西 、北 四面呈放射状布置，轨道辅助运输大巷 为水平岩巷 ，在 2 煤底至 9 煤底之间穿层布置 ； 胶带输机大巷基本是煤巷， 布置在 2 、 4 、 9 煤层内， 每个盘区布置有专用回风大巷，盘区回风大巷布置 在 2 、8 煤层内，三条大巷平行布置。 由于该矿属煤与瓦斯突出矿井 ，瓦斯含量高 ， 涌出量大等情况 ，在矿井瓦斯治理中大面积区域预 抽时间和空间的不足 ，在矿井生产中，风排瓦斯仍 占有一定比重，随着南五盘区采掘活动频繁，北三 盘区规划布置 ，白草塔主要通风机已不能满足北三 盘区布置及未来西翼下组煤的开发 ，因此屯兰矿通 风区通过技术研究对北三盘区通风系统进行优化设 收 稿 日期 2 0 1 7 0 7 0 6 作 者简 介王骏 超 1 9 9 0 一 ，男，毕 业 于中 国矿 业大 学安 全 工 程 专业 ，本科 ，助理 工程 师，现任 西山煤电集 团屯兰矿通风二 队 技术队长，从事煤矿通风安全管理工作。 计 ，通过北三盘区的形成到鹿庄风井 的投运 ，对北 三、南三、南五盘区实现了分区式通风满足了盘区 生产队组所需风量， 保证矿井生产实现可持续发展。 1 北三盘 区设计分析 北三采区位于屯兰矿 7 5 0 m水平北翼 ，采区东 至北一采区边界，南至南二、南三采 区边界 ，西至 马兰矿边界 ，北至镇 城底矿扩 区。南北长 4 9 4 2 m， 东西宽约 2 9 0 0 m，总面积 7 ． 3 k m 。 1 北三盘区初步设计布置 四条大巷 ，分别 为北三盘区轨道大巷 沿 2 煤层布置 ，北三盘区 胶带机大巷 沿 4 煤层布置 ， 左右翼回风大巷 沿 0 2 煤层布置 。北三胶带大巷施工完后 ，沿 4 煤 层对上部 2 煤层打钻消突后将左右翼回风大巷沿 2 煤层布置，并扩大右翼回风断面至 2 2 ． 5 m ， 后期将 回风大巷降至一条。 2北三盘 区设计为 2 、3 煤合采 ，实行分 区式通风 ， 设计施工一个回风立井 、 一个进风斜井； 回风立井为鹿庄 回风井 ，井筒位于北三盘区屯兰河 流保护煤柱线 内，垂深 2 7 6 m，直径 7 r n ；进风斜井 为北三进风井 ，巷道长度 2 9 0 0 m，断面 3 0 ． 7 m ，盘 2 0 1 7年第 1 1期 圭 ． 堪 晨娥技 6 3 区采用无轨胶轮车辅助运输，运输方式简单，安全 高效 。 2 北三盘区通风 系统优化 2 ． 1 风 并 选 址 根据采区井筒形式和位置不同，北三盘区鹿庄 风井初步设计两套方案。 方案一 立井 ． 斜井综合开拓集中布置，分 区 独立通风方式。井筒布置于北三采区东部 ，地表位 置为屯兰矿工业广场内。 方案二 双立井开拓集中布置。井筒布置在采 区南端中部 ，位 于西翼大巷的南东方向，地表为南 沟 山梁处 。 由于方案二井筒选址 ，地表有出露的角砾岩等 标志层 ，处于最高洪水位线以上 ，陡坎和旱地较多 ， 该处沟底有季节性河流。加之井筒位于采区中心 ， 井筒压煤量最大 ，因此选择方案一进行布置。方案 一 井筒布置优点 ，首先位于屯兰河边，距工业广场 最近，地面供电、供水距离较近 ，同时井筒位于河 流保护煤柱线内，井筒无压煤损失 ，且作为进风井， 在盘区中部，易形成盘区回风系统 ，风阻小 ，通风 容易、 供风稳定性好等特点。 其次 ， 初期连锁工程短， 有利于井巷工程多头平行交叉作业 ，利于缩短建井 时间，取得较好经济效益。 2 ． 2 风机 选 型 2 ． 2 ． 1 风机选型要求 1 矿井必须装设 两套同等能力 的主通风设 备，其 中一套做备用，备用的一套通风机要求在 1 0 mi n内能够启动。 2 选择通风设备应满足第一水平各个时期 工况变化，并使通风设备长期高效率运行 ， 当工况 变化较大时，根据矿井分期时间及节能情况 ，应分 期选择电动机。 3 通风机能力应 留有一定的余量，轴流式 风机在最大设计负压和风量轮叶运转角度应比允许 范围小 5 。 ；离心式通风机的选型设计转速不宜大 于允许最高转速的 9 0 ％。 2 ． 2 ． 2 风机选型 根据 南 五盘 区采掘 现状 和北 三 盘 区布置方 案，结 合 北 三、南 三、南 五 盘 区的通 风 瓦斯及 白草 塔 主要通 风机工 况情况 ，对鹿 庄风井 主要 通 风 机 工 况 点 进 行 了 预 算 ， 前 期 工 况 点 Q 2 1 8 m ／ s ，H 1 6 8 9 P a ；后期工况点 Q 3 0 3 m％， H 2 8 6 5 P a 。由以上结果分析，最终确定了鹿庄风 井安设两台 F B C D Z NO ． 3 6型轴流式通风机 ，一用 一 备。 1 风机技术参数根据矿井工况点的风量 和静压参数 ，风机选型为 F B C DZ N O． 3 6 ／ 2 7 0 0 ，电 机功率2 7 0 0 k W， 通风机主要技术参数如表 1 所 表 1 北三盘区通风系统优化后风机主要技术参数表 风机型号 F B C D Z N o ． 3 6 ／ 2 7 0 0 k W 电机功率 27 O O k W 额定 电压 6 l V 额定频率 5 0 Hz 额定转速 5 9 0 r ／ m i n 风量 1 4 0～4 0 0 m ／ s 负压 2 7 04 6 0 0 P 2风机特点与传统风机相 比，该风机具 有结构简单、稳定可靠、噪声小、风量大、功能选 择范围广。表现在 ①系统的安全性好 ，在风道内 没有任何取压装置 ，同时采用了隔爆型压力变送器， 提高了系统的可靠性；②采用了先进的计算机技术， 功能强大，智能化程度高，以图形界面显示工作状 态，画面丰富，直观生动；③传感 变送 器可靠 性好、精度高。该风机系统采用了模块化设计方案， 各部分相对独立 ， 具备多种抗干扰措施 ， 可靠性好、 监测准确，同时系统对电量进行智能化监测，分时 段统计。 、 2 ． 3 投运前准备工作 在鹿庄 回风井投运前 ， 白草塔主要通风机担 负北 三、南三、南 五 盘 区通风 任务 ，总风量 为 1 2 0 0 0 m ／ mi n ，负压 为 2 6 5 0 P a ，北三、南五盘区通 风能力紧张，供风距离远，通风阻力大，白草塔主 要通风机超负荷运行 ，因此在鹿庄风井投运前 ，需 做好分区式通风准备工作。 1 开掘了白草塔抽采泵站专用巷，方便了 抽采管路系统的优化 ，解放 了白草塔抽采泵站抽采 能力，提高了抽采效果 ，同时为鹿庄风井投运 ，形 成分区通风创造了便利条件，可以迅速实现分区通 风。 2封闭闲置巷道，简化通风 网络，减小盘 区漏风，提高有效风量率。特别是封闭南四南五专 抽巷 ，避免了进风角联系统 ，为南四、南五分区通 风提供了系统稳定保障。 3 拆除废弃风桥 ，扩大通风断面 ，减小通 下转 第 6 6页 66 虫 ． 撼 吞 娥淑 2 0 1 7 年 第 1 1 期 的瓦斯抽放衰减系数 d 是 0 ． 0 1 5 7 d ，最大的瓦斯 抽放衰减系数 d 。 是 0 ． 0 1 9 5 d。 ，最小的瓦斯抽放衰 减系数 d 。 是 0 ． 0 1 3 4 d。 。 表 1 钻孔瓦斯抽放规律分析 涌出规律 抽 放强度 衰减系数 抽放 量 钻孔组 g g 。 。 一 a f f m ／ mi n ． 1 O O m d - ’ m 4 m q 一 0．0 3 9 6 e - 。 0 ．03 9 4 O ． 0 1 9 5 2 8 9 7 6 m q 一 0 ． 0 2 8 4 e - - 。 0 ．0 28 2 0 ． 0 1 4 3 2 8 2 2 8 m q t 0．0 2 6 2 e - 。 0 ．0 2 6 0 O ． O l 3 4 2 7 7 6 平 均值 0 ．O 3 l 2 0 ． O 1 5 7 2 8 3 1 表 2 钻孔不同时间内瓦斯抽放总量 钻孔组 计算公式 9 0天 1 8 O天 2 7 0天 4 m Q e 2 8 9 5 1 一 e 。 。 。 、 2 4 0 1 2 8 1 0 2 8 7 9 6 m 鲫 2 8 2 0 1 一 e 。 2 0 5 3 2 6 l 1 2 7 6 2 8 m O e f 2 7 7 4 1 一 e ㈣ 、 l 9 5 6 2 5 3 2 2 7 0 1 平 均 值 2 1 3 7 2 6 5 1 2 7 8 0 5 结 论 为了获取不同孔间距钻孑 L 的百米钻孑 L 瓦斯的涌 出量的数值，实验对 4 m孔间距和 6 m孔间距以及 8 m孔间距的钻孔预抽瓦斯情况进行了分析，得出 4 m孑 L 间距的平行钻孔都比其他数值的钻孔瓦斯涌 出量大。通过研究发现 ，间距小的钻孔和间距大的 钻孑 L 要想 达到相 同的瓦斯 涌 出量所需要 的时 间是不 同 的，时 间长短 和间距 的大小成正 比。2 6 0 d以内一 般是钻孑 L 抽放的最佳时间，通常可以采取使钻孔密 度变大来达到预抽率变大的效果。综上所述，能够 作为试验工作面所在煤层水平钻孔的最佳的距离为 4 m 的孔间距 。 【 参考文献 】 [ 1 ] 申宝宏，刘见中，张泓 ． 我国煤矿 瓦斯治理的技 术对策 [ J ]． 煤炭学报 ，2 0 0 7 ，3 2 7 6 7 3 ． 6 7 9 ． [ 2] 张铁岗 ． 矿井瓦斯综合治理技术 [ M] ． 北京煤炭 工 业 出版社 ．2 0 1 1 ． 上接 第 6 3页 风阻力，降低白草塔主要通风机运行负荷。 2 ． 4投 运后 系统优 化 在鹿庄风机投运完毕之后，顺利完成了北三、 南五盘区分区式通风任务 ，需进一步优化南五、南 三、北三通风系统 ，保证通风系统的合理稳定 。 1 下调 白草塔主要通风机角度 ，避免高角 度运行 ，损坏风机电机，保证风机通风能力满足盘 区生产需求即可。 2 合理优化系统风量，考虑进一步下调鹿 庄主要通风机风叶角度 ，降低主要通风机回风量， 在满足各用风地点风量前提下 ，同时确保各工作面、 大巷风速不超过规定，保证盘区供需风量与风机通 风能力相匹配。 3 加强南三轨道巷及西翼轨道巷进风角联 的风量及瓦斯检查 ， 保证南三胶带系统的稳定可靠。 3 通风 系统优化取得效益 针对矿井盘区生产衔接 ，盘区的开发及风井的 投运 ，顺利实现盘区分区式通风，从北三盘区设计 到风井选址 、风机的选型 ，经过科学的论证 ，缜密 计算 ， 合理布置了相关巷道及隔断设施的构筑位置、 井下实施方案的步骤 ，圆满完成分区式通风任务 ， 解决了北三、南五盘区风量紧张、生产能力得不到 有效释放、煤层衔接空白区等困难 ，为矿井的盘区 衔接和规划提供了可持续发展道路。 4结语 通过投运鹿庄回风井 ，有利于北三盘区的规划 发展，解决了盘区供风紧张、煤层衔接困难、白草 塔主要通风机超负荷运行等问题 ，释放了北三 、南 五盘区产能，保证了盘区合理配风 ，为以后矿井瓦 斯治理、盘区规划、主扇投运、系统优化奠定了坚 实基础和科学依据，取得了良好的社会、经济效益 ， 同时为矿井技术人员积累了丰富的实践经验。 【 参考书目】 [ 1] 任增玉 ． 矿 井通风技术及通风 系统优化设计探讨 [ J ] ．黑龙江科技 信息 ，2 0 1 0 1 24 7 ． [ 2 ] 张学博，高贯金，郭飞鹏 ． 平煤一矿通风系统优 化改造方案 [ J ] ． 西安科技大学学报 ， 2 0 1 1 ， 3 1 6 7 4 0 7 4 4 ． [ 3 ] 朱强，陈星明，肖正学，等 ． 甘肃某地下铁矿通 风 系统现状分析 与优化 [ J ] ．金属矿山，2 0 1 6 ， V4 5 1 21 7 6 ． 1 8 0 ．