基于矿井通风仿真系统的成庄矿分区通风研究.pdf

17卷3期 2008年6月 自 然 灾 害 学 报 JOURNAL OF NATURAL D ISASTERS Vol . 17,No. 3 Jun. , 2008 收稿日期 2007 - 07 - 21; 修订日期 2007 - 11 - 13 基金项目国家自然科学基金项目50704019 作者简介贾进章1974 - ,男,副教授,主要从事矿井通风与防灭火、 安全信息工程、 系统可靠性理论方面研究.E2mail jjz1974126. com 文章编号 100424574 2008 0320087203 基于矿井通风仿真系统的成庄矿分区通风研究 贾进章 1 ,刘 剑 1 ,姜克寒 2 1. 辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院,辽宁 阜新123000; 2.辽宁工程技术大学 职业技术学院,辽宁 阜新123000 摘要为了解决晋城煤业集团在部分矿井减产的情况下,对各大矿井进行综合生产能力提升的发展战 略问题,利用矿井通风仿真系统MVSS 3. 0,对该集团成庄矿的通风网络在仿真的基础上进行优化。 利用矿井通风仿真系统实现了二、 四盘区和三、 五盘区的分区通风,为矿井的以风定产提供了科学依 据。二、 四盘区分区通风不但解决了风机“ 对拉 ” 问题,也解决了风速超限、 风流不稳等问题,并且能 满足后续的开拓、 生产,同时也解决了瓦斯问题。采用6道压力平衡风门将三、 五盘区隔开,这种方法 施工简单、 易行、 经济,调节设施少,便于通风管理,分区后通风状况良好。 关键词矿井;仿真;分区通风;优化;方案 中图分类号 TD72 文献标识码A Study on sectional ventilation of ChengzhuangM ine based on m ine ventilation simulation system J IA Jin2zhang 1 , L IU Jian 1 , J IANG Ke2han 2 1. College of Safety Science and Engineering, Liaoning TechnicalUniversity, Fuxin 123000, China; 2. College ofVocational Technology, Liaoning TechnicalUniversity, Fuxin 123000, China AbstractTo solve the problem of improving the general production capacity ofwhole mine of Jincheng Coal Indus2 try Group under the condition that some sub2mines has a drop in production, the ventilation net work of Cheng2 zhuang mine, is optimized by using mine ventilation simulation system, MVSS 310.The sectional ventilation of Mine SectionsNo. 2 and No. 4 aswell asNo. 3 and No. 5 are implemented by using theMVSS, which can provide scientific foundation for deter mining production according to ventilation condition of themine. The sectional ventila2 tion between mine sectionsNo. 2 and No. 4 can not only solve the problem of fan contrary2draught, but also solve the problem of airflow velocity exceeding and unsteadiness, and can satisfy the follow2up development and produc2 tion, at the same time, gasproblem is also be solved. Six pressure balance air doors are used to separateMine Sec2 tionsNo13 and No. 5, whose merit are simple in construction, practicable, economical, less regulating device, convenient in ventilation management, and the ventilation is in order after sectional ventilation. Key wordsmine; si mulation; sectional ventilation; opti mization; scheme 1 成庄矿通风系统概况 成庄矿是隶属于山西晋城煤业集团的一座现代化矿井。井下地质条件中等复杂,属高瓦斯矿井。矿井 设计生产能力为400万t/a, 2005年省煤管局核定生产能力为800万t/a。矿井现采用抽出式通风,为中央并 列为主的混合式通风系统。矿井目前共有6个进风井主斜井、 副斜井、 排矸进风立井、 南翼措施斜井、2进 风立井、3进风立井 , 3 个回风井 1 回风立井、2回风立井、3回风立井。 晋城煤业集团为了适应煤炭市场的需要,突破瓦斯瓶颈对产量的制约,在老区古书院、 凤凰山、 王台铺三 对矿井产量递减的情况下,集团公司从全局战略发展考虑,决定对各大矿井进行综合生产能力提升的调整, 2003年集团公司利用矿井通风仿真系统MVSS 3. 0优化高瓦斯矿井成庄矿的通风网络,鉴于矿井实现分区 通风后系统运行可靠,防灾、 抗灾性能强 [1 - 2 ] ,利用矿井通风仿真系统实现了二、 四盘区和三、 五盘区的分区 通风,为矿井的以风定产提供科学依据。 2 通风系统优化改造的利器 矿井通风仿真系统 矿井通风仿真系统MVSS由辽宁工程技术大学开发研制,是高瓦斯矿井通风系统改造和“ 以风定产 ” 最有效的决策支持系统 [3 ]。矿井通风仿真系统的功能要求在矿井通风日常管理上能保证通风系统安全、 可 靠、 稳定运行,根据生产系统的变化能够快速、 科学、 准确、 有效地确定通风系统改造方案或者优化调节方案。 矿井通风仿真系统的主要功能 [4 ] 1矿井风流分配仿真; 2模拟新掘和报废井巷; 3模拟井巷断面或长度变化; 4模拟风门个数、 位置、 调节量;模拟风机数量、 位置和特性; 5模拟井下多级机站通风适用于金属矿山 ; 6通风网络风流按需分配仿真; 7固定半割集下的按需分风; 8基于最小调节功耗的网络增阻调节通路法; 8网络调节节点法; 10反风模拟; 11基于仿真技术的通风网络角联结构分析 12基于平衡图技术的通风系统分析; 13地面主扇选型与多风机联合运转分析; 14矿井自然风压分析; 15矿井功耗分析; 16通风系统调节位置与调节量分析与评价; 17巷道风速分布与评价; 18矿井需风量分析与评价; 19通风系统可靠性分析; 20通风系统灵敏性分析; 21通风系统最大通风能力分析; 22井下空气成分、 温度、 湿度分析与评价; 23矿井分区通风分析与评价; 24矿井串联通风分析与评价。 3 基于仿真技术的分区通风 3. 1 二盘区、 四盘区分区通风 随着二盘区、 四盘区开采的不断深入,矿井需风量逐渐增大,通风阻力逐渐增加, 1, 2风井风硐负压增 大,势必引起两台风机“ 对拉 ”,满足生产情况下的最佳通风机工况匹配成为研究的重点。经过仿真系统模 拟分析,分区通风是最好方案,经过多次模拟分析,经比较确定采用采取如图 1 a 所示的分区方法,建压力 平衡门4道,扩巷60 m,施工分区通风绕道约300 m。二、 四盘区分区前、 后通风网络如图1 b , 1 c所示。 二盘区、 四盘区分区通风不但解决了风机“ 对拉 ” 问题,也解决了风速超限、 风流不稳等问题,并且能满 88自 然 灾 害 学 报 17卷 足后续的开拓、 生产,同时也解决了瓦斯问题。成庄矿原计划皮带巷进风辅运巷回风,这个方案经模拟不但 工程量大,而且几乎不可能实现,所以运用仿真系统改变了成庄矿的原设计方案,采用了现在的通风分区方 案,风流流向正和矿里的设计相反,辅运巷进风皮带巷回风。仿真模拟的分区通风方案很好地解决了上述的 通风问题,而且此方案涉及的工程量小,为成庄矿创造了可观的经济效益。 图1 二、 四盘区分区示意图 Fig . 1 Sketch of sectional ventilation ofMine SectionsNo. 2 and No. 4 3. 2 三、 五盘区分区通风 三、 五盘区没有实现分区通风前,瓦斯问题较为严重,通风路线长,最长通风路线为17000多m,管理不 便,工人用在上下班的时间为3个小时左右,增加了工人的劳动强度,系统调整困难。 三、 五盘区如何实现分区通风、 如何加调节设施、 在那里进行分区、 效果如何成为分区通风的难点,运用 矿井通风仿真系统进行了多个方案的模拟,最后采用了如图 2 a 所示的方案,用了6道压力平衡风门将三 五盘区隔开,这种方法施工简单、 易行、 经济,调节设施少,便于通风管理,分区后通风状况良好。三、 五盘区 分区前、 后通风网络如图2 b , 2 c所示。⋯⋯ 图2 三、 五盘区分区示意图 Fig . 2 Sketch of sectional ventilation ofMine SectionsNo. 3 and No. 5 4 结论 1分析了二、 四盘区和三、 五盘区通风系统存在的问题,指出对于二、 四盘区,应考虑满足生产情况下 的最佳通风机工况匹配;对于三五盘区,应重点解决瓦斯问题较为严重、 通风路线长的问题。 2在矿井通风仿真的基础上,提出并实施了二、 四盘区和三、 五盘区的分区通风方案,有效地提高了通 风系统运行的可靠性和防灾、 抗灾能力,实现分区通风后,通风状况良好。 参考文献 [1] 贾进章,刘剑.矿井火灾时期通风系统可靠性[M ].北京煤炭工业出版社, 2005. [2] 贾进章,欧进萍,赵千里.矿井通风系统抗灾变能力分析[J ].中国安全科学学报, 2006, 166 25 - 29. [3] 贾进章,刘剑,耿晓伟.矿井通风仿真系统数学模型[J ].辽宁工程技术大学学报, 2003, 22 S1 88 - 90. [4] 苏清政,刘剑.矿井通风仿真理论与实践[M ].北京煤炭工业出版社, 2006. 98 3期贾进章等基于矿井通风仿真系统的成庄矿分区通风研究