资源整合矿井漏风量计算、危害及对策分析.pdf

76 妻 ． 毯 曩娥技 2 0 1 5 年 第 3 期 资源整合矿井漏风量计算 、危害及对策分析 尹逊亮 ， 吴中锋 ， 马德众 1 ． 山东里能鲁西矿业有限公司，山东 济宁2 7 2 0 5 3 ； 2 ． 山东煤矿安全监察局鲁 东监察分局 ，山东 淄博2 5 5 0 8 6 摘要结合高佐矿业集团有限公司的实际情况，对矿井漏风量进行了计算，利用 F L U E N T模拟 了回采工作面采空区漏 风规律 ，分析 了矿 井漏风危 害，并提 出了相应的对策 以消除矿 井漏风的威胁 。 关键词资源整合矿 井漏风量对策 中图分类 号T D7 2 8 文献标识码B d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／ j ．i s s n ． 1 0 0 5 2 8 0 1 ． 2 0 1 5 ． 0 3 ． 3 4 Ca l c ul a t i o n， ha z ar d a nd c o unt e r me a s u r e a na l ys i s o f a i r l e a ka g e qua nt i t y o f c o a l mi n e i n r e s our c e i n t e gr a t i o n pe r i o d Yi n Xu n l i a n g ， W u Zh o ng f e ng 2 ，M a De z h o n g 1 ． S h a n d o n g L i n e n g L u x i Mi n i n g Co ． L t d ． ， S h a n d o n g J i n i n g 2 7 2 0 5 3 ； 2 ． L u d o n g S u p e r v i s i o n B r a n c h o f B u r e a u o f S h a n d o n g Co a l Mi n e S a f e t y S u p e r v i s i o n S h a n d o n g Z i b o 2 7 7 8 0 0 Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o Ga o z u o mi n i n g g r o u p c o ． ， L TD， t h e a i r l e a k a g e q u a n t i t y i s c a l c u l a t e d ． Th e F L UE NT s o f t wa r e i s us e d f o r s i mul a t i n g t he a i r l e a ka ge i n wo r ki ng f a ce g oa The h a z a r ds o f a i r l e a ka ge i s a na l yz e d． The c o r r es p ond i n g c o u n t e r m e a s u r e s t o e l i mi n a t e t h e t h r e a t o f mi n e a i r l e a k a g e a r e p r o p o s e d ． Ke y wo r d s r e s o urc e i n t e g r a t i o n c o a l mi n e a i r l e a k a g e q u a n t i ty c o u n t e rm e a s u r e 矿井漏风既影响煤矿企业的经济效益 ，而且给 矿井通风管理增加了难度 。因此需要对矿井漏 风量进行计算 ，分析矿井漏风危害，提出有效的降 低漏风的措施以消除矿井漏风的威胁。 1 资源整合矿井简介 根据有关政策 ，高佐矿业集团有限公司决定将 现 有建新 、韩 庄 、高佐三矿 ，九龙 山和楼 德两矿分 别进行资源整合。各矿井通风参数如表 l 所示。 2 矿井漏风的分类及发生条件 矿井漏风可分为外部漏风 从井 口及其附属 装置处漏失的风流 和内部漏风 未经采掘工作面 等用风地点，直接漏人 回风的无效风流 。矿井漏 风的发生条件存在漏风通路和漏风通路的两端存 在压差 。 收稿 日期2 0 1 4 1 2 0 4 作者简 介尹逊亮 1 9 8 2一，男 ，汉族 ，工程师 ，毕业 于山东 科技 大学安全 工程 专业，本科 ，现在 山东里 能鲁 西矿业有 限公 司 鲁西煤矿工作，主要从事煤矿通风技术管理工作。 3 资源整合矿井漏风分析 3 ． 1 资源整合矿 井漏风量计算 由表 2 可知高佐煤矿有效风量最低 8 6 ． 1 ％， 有效风量最高的为楼德煤矿 9 1 ． 5 ％；高佐 、韩庄 、 楼德煤矿内部漏风较大， 外边漏风中， 九龙山、 建新、 高佐煤矿漏风量较大。 3 ． 2 矿井漏风风阻计算 由表 3 所示 ，资源整合矿井内部漏风风阻较小 的为韩庄煤矿、高佐煤矿 、楼德煤矿；九龙山煤矿 外部漏 风风阻较 小 ，该 矿 由于存 在东西 风风机 ，矿 井风机及通风构筑物漏风较多。 4 工作面采空区漏风数值模拟 根据高佐集团下属矿山实际条件及已所测相关 数据，利用 F L U E N T软件建立某工作面采空区漏风 规律的 C F D模拟 ，其数学模 型如 图 1 所示 。初始 条 件 工作 面长 1 1 0 1 T I ，进风巷风速 1 ． 5 m ／ s ，_ l 作面支 护宽度 5 m。采空区采用渗流模型， 孑 L 隙率 1 取 0 ． 3 ， 孔隙率 2 取 0 - 2 ， 孑 L 隙率3 取0 ． 1 。 采用 K 一8计算模型， 孑 L 粘性 阻力取 2 ． 2 5 2 7 e 0 9 ／ m2 ， 内部阻力取 1 4 1 4 9 6 6 ／ m。 2 0 1 5年第 3期 查 ．毯 ．京 皱技 7 7 表 1 矿井通风参数 矿井通风参数 m ／ mi n 水柱计 方案 矿井 概况 产量 通风方式 矿井总 总回 总排 读数 风机型号 进风量 风量 风量 P a 高佐煤矿 1 9 8 6年 5月投产 1 5万 a 中央并列抽出式 1 4 7 6 1 5 4 8 l 6 5 0 l 0 l 1 4 7 2 1 1№ 1 6 B离心式通风机 韩庄煤矿 1 9 8 5年投产 2 1万 ff a 中央并列抽出式 4 7 2 1 2№ 2 0 B轴流式通风机 建新煤矿 2 1万 ff a 中央并列抽出式 2 2 4 7 2 2 7 2 2 3 7 7 1 1 4 0 F B CZ 一 1 9轴流式通风机 东 1 0 9 2 东 7 0 8 九龙 山煤矿 混合抽 出式 4 7 2 一 l 1№ 1 2 C轴流式通风机 西 8 1 0 西 6 5 0 楼德煤矿 1 9 7 5年投产 抽出式 1 9 l 8 ． 3 2 l 9 l 6 -4 8 0 3 F B DC Z一 6 一№ 1 6轴流式通风机 表 2 矿井漏风率 矿井 需风量 总排 总回 总进 外部 内部 外部 内部 有效 方案 矿井 风压 m ／ mi n 风量 风量 风量 漏风 漏风 漏 风率 漏风率 风量率 P a m ／ mi n m ／ mi n m ／ mi n m ／ mi n m ／ mi n ％ ％ ％ 高佐煤矿 9 1 8 ． 6 1 4 2 0 ． 6 1 6 5 0 1 5 4 8 1 4 7 6 1 O 2 1 2 7 ．4 6 - 2 7 ． 7 8 6 ． 1 韩庄煤矿 2 0 3 3 2 l 3 5 ． 5 2 4 4 2 2 3 4 0 2 3 3 8 I O 2 2 0 4 ． 4 8 4 ．2 8 ． 4 8 7 ． 4 建新煤矿 1 3 7 5 ． 3 l 9 9 6 ． 6 2 2 5 4 2 0 7 6 1 9 5 8 ．4 1 7 8 7 9 ． 4 4 7 ．9 3 ． 5 8 8 ． 6 东 7 0 8 九龙 山煤矿 1 8 4 6 ． 8 2 0 7 1 l 9 0 2 1 7 9 3 1 6 9 5 5 ． 2 8 ．2 2 ． 7 8 9 ． 2 西 6 5 0 楼德煤矿 8 6 1 1 7 5 5 ． 8 1 9 1 8 - 3 1 9 l 6 ． 4 1 7 6 2 1 ． 9 2 1 6 0 ．6 O ． 1 8 ． 4 9 1 ． 5 表 3 矿并漏风风 阻 方 案 矿井 矿 井风压 外部漏风 内部漏风 内部漏风风阻 外部漏风风 阻 高佐煤矿 9 1 8 ． 6 1 O 2 1 2 7 ．4 2 0 3 ． 7 5 3 1 7 ．8 5 韩庄煤矿 2 0 3 3 1 O 2 2 0 4 ． 4 8 l 7 5 ． 0 4 7 0 3 ．4 6 建新煤矿 l 3 7 5 ． 3 1 7 8 7 9 ． 4 4 7 8 4 ． 5 5 1 5 6 ．2 6 东 7 0 8 1 6 9 5 5 ． 2 8 3 6 ． 4 8 8 9 ． 2 4 九龙 山煤矿 西 6 5 0 1 6 9 5 5 ． 2 7 6 7 ． 9 6 8 1 ． 9 3 楼德煤矿 8 6 l 1 ． 9 2 1 6 0 ． 6 1 2 0 ． 1 8 8 4 0 8 2 0 ． 3 进口 出口l 。⋯ 一 孔隙率l 岳 吐 葛 ， 孔踩率2 孔隙率3 图 1 数 学模型 图 由于采空区顶板比较破碎 ，工作面进入采空区 的风流流速较低 ，呈层流状态。从工作面采空区风 流渗流模型 图2 可以看出工作面上风流的分布中， 进 回风侧风速 较高 ，在上下隅 角附近有形 成风流 涡 旋所造成的低压区，在进风侧距进风巷道 5 m 附近 风速较 高。 _皇 图 2 工作面采空 区 图 3 工作 面采 空区 风流渗流模型 相对静压渗流模型 由工作面采空区相对静压渗流模型 图 3 可 可知 ，由于工作面、采空区相对压力较大的位置分 别在进回风巷道及工作面区域。但靠近工作面及进 回风巷 附近 ，由于采 空 区内的泥岩或砂岩还 未完成 压实，越靠近工作面位置其相对静压愈大。受此静 压的影响，此区域内工作面的新鲜空气能及时与采 空区内的气流交换。远离采空区处，其静压逐步降 低 ，进入采空区的空气将明显减少。从进风侧到回 风侧 ，静压的分布规律是越靠近进风侧 ，其相对静 压要高于中间级同位置回风侧。 卅 川 口 W ， 5 Ⅲ R d ∞ m 图 4不同模 拟地点相对静压分布 图 从不同模拟地点相对静压分布图 图 4 可以 观测到从模拟工作面的采空区到工作面位置 ，各区 域内的相对静压分布情况，表明经过多孔介质阶 跃面后 ，相对静压下降较快；在相同的渗流系统下 ， 7 8 互 堪蕉 斜技 2 0 1 5 年 第 3 期 各区域内压力分布呈规律变化；从工作面到采空区 风压压差较大，如此时采空区后部出现漏风通道， 其漏风量将迅速增加 ，其漏风量大小由漏风两侧压 力 、漏风通道孔隙率等参数决定 。 5 资源整合矿井漏风危害及对策分析 5 ． 1 资源整合矿 井漏风危 害分析 1 影响采区通风系统的稳定性 、可靠性。 2浪费通 风能量 。 3对安全生产构成隐患。 4 使主扇工作效率降低。 5 ． 2 降 低 漏风 的措施 h漏 砌 层 Q R e v ＼ 2 p 8 S 8 S Q ] S Q ～ J 4 ＼ ‘一 J ～ 由公式 可知 ，仅仅用选取 一个漏风 系数来增 大 供风量以弥补漏风，用这种方法来保证用风点的风 量，虽然在某些情况下会起到一定的作用，但这不 一 定是个好办法。 当扇风机的特性曲线，在矿井完全没有漏风而 风阻为 时，则扇风机的工作风量为 ，有效风量 率达 1 0 0 ％。当矿井存在漏风，漏风风阻为 R漏 ，它 与主风流并联使矿井风阻减小而变为R 产时，则扇 风机的工作风量将由 Q 。 增加到 Q痢 ，漏风量为 Q漏 ， 有效风量为 Q有 ，有效风量率就降到 l O O ％。 若两种情况相 比扇风机 的实际功率变化不大，在 Q 。 一 Q有 有差值很小的条件下，则可以不必采取专门 措施来减少漏风。另一方面当采取非常有效的措施 堵塞 了全部漏风，矿井风阻仍回到 ，扇风机T作 风量仍 回到 Q 0 时，有效风量率虽然有明显增加， 但有效 风量并无 明显增加 ，此 时花 费大量 的堵 漏_T 程是不合理的，只需取一个漏风系数 Q扇 ／ Q 0 - Z来 选择扇风机即可。 然而在选择扇风机时 ， 往往只考虑漏风系数z， 不考 虑 漏 风风 阻 的影 响，则 扇风 机 的 工作 压差 按 R Q z 计算时，所得的扇风机工作点为，其特 性曲风机运转的实际工作点为B，_T作风量为 Q ， 有效风量为 Qr有 ，漏风量为 Q 。其实际功率将增 加为扇风机 I的z 倍，有效风量则没有明显增加 ， 这将造 成不合理 的长期 动力浪 费现象 。事实上若考 虑到漏风风阻，按 z Q 。 。 计算扇风机_T作压差 ， 按工作点 C来选择扇风机 I 即可满足要求。由此可 见选择扇风机时忽略了漏风风阻的影响也是极不合 理 的。 相反，当矿井漏风风阻较小，仅仅依靠漏风系 数来补偿显然也是不恰 当的，而采取堵漏措施 ，增 加其有效风量才是合理的。 因此 ，减 少资源整合矿 井 的漏风 量应采取 如下 措 施 1 坚 持合 理 的采 掘顺序 ，及 时充 填 和密 封采空区； 2 合理选择扇风机的安装位置； 3 合 理选 择通 风方 式 ； 4 建 立专 用进 风道 ，并 进 行有效的堵漏喷浆； 5 适当选用辅扇配合通风； 6 使用风幕及导风板 。 6 结论 1 阐述 了矿 井漏 风 的分类 及 发生 条件 ，明 确了矿井有效风量率及漏风率的意义。 2 掌握 了整合五个矿井 的漏风规律 。 3 利用 F L UE NT模拟了回采丁作而采空区 漏风规律 ，采空 区后漏风量 大小 由漏风 两侧压 力 、 漏风通道孑 L 隙率等参数决定。 4对资源整合矿井漏风危害进行 了分析， 提出了解决对策。 【 参考文献 】 [ 1 ] 郭林 ． 提 高资源整合矿 井安全 管理水平 的方法探 讨 [ J ]． 科 学之友 ，2 0 1 1 1 09 9 1 0 0 ． [ 2 ] 张 玉生 ． 资 源整合矿 井安全 生产存在 的问题及 对 策 [ J ]． 科技信息，2 0 1 1 2 1 ． [ 3] 李溪枝 ． 资源整合煤矿安全管理模式探讨 [ J ]． 中国高新技术企业，2 0 1 0 2 41 6 9 1 7 1 ． 上接第 7 5页 [ 2] 俞启香 ． 矿井瓦斯防治 [ M]． 北京 中国矿业大 学出版社 ，1 9 9 2 ． [ 3] 于不凡，王佑安 ． 煤矿 瓦斯灾害防治及利用技术 手册 [ M]． 北京煤炭工业出版社 ，2 0 0 0 ． [ 4] 左前明，程卫 民，王刚，等 ． 低 瓦斯矿井高瓦斯 区域瓦斯综合治理技术 [ J ]． 工业安全与环保， 2 0 0 91 24 1 4 3 ． [ 5] 蒋 占安 2 3 2 8综采工作面瓦斯涌 出综合 治理 [ J ]． 矿 业 安 全 与 环保 ，2 0 1 0S 12 3 2 4 ．