房柱式开采的通风系统.pdf

文章编号0253 - 9993200101 - 0067 - 04 房柱式开采的通风系统 谭允祯1,李春华1,刘振翼1,张广文2,张祥云2,郝迎格2 1 1 山东科技大学 资源与环境工程学院,山东 泰安 271019 ; 21 兖州矿业集团 南屯煤矿,山东 邹城 273515 摘 要根据房柱式开采的盘区巷道布置的特点,提出了房柱式开采的5种通风方式,即局部通 风机通风系统、独立回风巷道通风系统、2进1回通风系统、2进2回通风系统及联合式通风系 统,并对通风方式进行了分析.利用加权相对偏离值最小法确定了房柱式开采的通风系统 联 合式通风系统. 关键词房柱式开采;通风系统;加权相对偏离值最小法 中图分类号 TD724 文献标识码 A 收稿日期 2000-07-28 以采用短工作面推进为基本特点的连续采煤机房柱式采煤法,是美国及西方主要产煤国家的主要采煤 方法.具有采掘合一,初期投资少,出煤快;设备投资少;设备运转灵活,搬迁快;巷道压力小,支护简 单,便于维护,劳动强度低;可有效控制上覆岩层的移动,减少地表下沉量;全员效率高等优点.近20 a 来,我国先后引进了美国的JOY、英格索兰、杰弗利和飞尔奇等4家公司的数十台连续采煤机及其配套设 备,在大同、西山、神府、鸡西、峰峰、兖州等矿区使用.房柱式开采国内外存在的最大问题是工作面风 流稳定性差,工作面风流的稳定性取决于房柱式开采的通风系统. 1 房柱式开采的盘区巷道布置 盘区房柱式开采工作面,由盘区准备巷道、盘区回采巷道及劈柱巷道组成.以南屯煤矿一采区南部房 采工作面为例说明盘区巷道布置,如图1所示. 图1 房柱式开采的盘区巷道布置 Fig11 Panel entry layout of room and pillar mining 1盘区准备巷道 平行于1306采空区外侧20 m布置一条巷道, 其它两条巷道以中心距20 m依次布置,每隔25 m用一条联络横巷连 接,巷道宽度均为5 m ,形成15 m20 m的煤柱. 2盘区回采巷道 待3条准备巷道掘进至氧化带边界线,垂直于 盘区准备巷道掘进5条盘区回采巷道,巷道中心距20 m ,每隔25 m用 联络巷横巷连接,形成15 m20 m的煤柱. 3盘区劈柱巷道 为回收煤柱而掘. 2 房柱式开采的通风系统 房柱式开采存在的最大问题是通风条件差.进、回风巷并列;通风构筑物多,漏风大;掘进及回收煤 柱时,多头串联通风,有采空区串风现象.大风量、低风速、低负压是房柱式采煤法通风的基本特点.房 柱式开采巷道的布置,决定了通风系统的复杂性.因此,科学的确定房柱式开采的通风系统,是房柱式开 采安全生产的根本保证. 211 房柱式开采的通风方式 房柱式开采的通风系统结构决定漏风量和工作面风量的稳定性.依据房柱式开采的盘区准备巷道,盘 第26卷第1期煤 炭 学 报 Vol. 26 No. 1 2001年2月JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETYFeb. 2001 区回采巷道的进、回风的方式及工作面的通风方法,房柱式开采的通风系统方式主要有局部通风机通风系 统、 独立回风巷道通风系统、2进1回的通风系统、2进2回的通风系统及联合式通风系统,见图2及表1. 图2 通风系统 Fig12 Ventilation systems a局部通风机通风系统; b独立回风巷通风系统; c 2进1回通风系统; d 2进2回通风系统; e联合式通风系统 表1 房柱式开采的通风方式 Table 1 Ventilation s of room and pillar mining 方案编号名 称方 案 条 件 Ⅰ 局部通风机 通风系统 在盘区准备巷道入口处安设局部通风 机,利用风筒把新鲜空气送入工作面; 冲洗工作面的乏风沿盘区回采巷道、盘 区准备巷道汇入回风联络巷中. Ⅱ 独立回风巷 通风系统 在房采工作面边界掘1条回风巷;盘区 准备巷道、盘区回采巷道进风;工作面 利用扩散通风;冲洗工作面的回风经采 空区汇入独立回风巷道. Ⅲ 2进1回的 通风系统 2条盘区准备巷道进风; 1条盘区准备 巷道回风胶带输送机巷 ; 盘区准备 巷道进、回风巷的联络巷中砌筑密闭; 盘区回采巷道进、回风巷之间的联络巷 中挂风帘;工作面扩散通风. Ⅳ 2进2回的 通风系统 盘区准备巷道4条,中间2条进风,两 边2条回风;盘区准备巷道进、回风巷 的联络巷中砌筑密闭;盘区回采巷道 进、回风巷之间的联络巷中挂风帘;工 作面扩散通风. Ⅴ 联合式通风 系统 2条盘区准备巷道进风; 1条盘区准备 巷道回风胶带输送机巷 ; 在二盘区 准备巷道进风的末端安局部通风机为工 作面供风. 对于局部通风机通风的方式,盘区准备巷 道、盘区回采巷道均为回风风流,工作人员劳动 环境差,若停电或其他原因使局部通风机停止运 转,盘区准备巷道、盘区回采巷道风流静滞,抗 灾能力差,工作面风量不稳定,是一种不可取的通 风系统.其他4种通风方式各有优缺点,见表2. 表2 房柱式开采通风方式的优缺点 Table 2 Advantages and disadvantages of ventilation mothads 方案 编号 优 点缺 点 Ⅱ 盘区准备巷道,盘区回 采巷道风流新鲜;无通 风构筑物. 供风量受采空区垮落程 度的影响;工作面的风 量不稳定;工程量大. Ⅲ风流稳定;抗灾能力强. 通风设施较多;通风设 施对运煤梭车有干扰. Ⅳ 通风能力大;抗灾能力 强. 通风设施多;通风管理 困难;通风设施对运煤 梭车有干扰. Ⅴ 工作面风流稳定;工作 面风量可调性强;抗灾 能力强;通风构筑物少. 设备较多;盘区回采巷 道中为乏风. 212 房柱式开采通风系统 方案 Ⅱ ～ Ⅴ 各有优缺点,从中确定安全可靠、经济合理的房柱式开采的通风系统,需进一步综合分 析.以各巷道的长度及百米风阻R100 01072 N2s/ m8计算各巷道的风阻,总进风量为12 m3/ s ,进行通 风网络解算,解算结果分别为3318 , 1317 , 1015 , 7111 Pa.一个合理的通风系统首先要保证用风地点风 86 煤 炭 学 报 2001年第26卷 量的稳定性和易于管理.通风管理又取决于通风构筑物和通风网路,各方案用风地点风流稳定性及通风设 表3 通风系统分析 Table 3 Analysis of ventilation systems 序号指 标 方 案 ⅡⅢⅣⅤ 1密闭/个0133113 2风帘/个0230 3局部通风机/台0002 4通风网路复杂较复杂复杂简单 5工程量/ m425000 6工作面风量不稳定不稳定不稳定稳定 施数量,见表3. 21211 房柱式开采通风系统的评判指标 房柱式开采的通风系统的特点是漏风大,风 量不稳定,通风管理比较困难,工作面通风质量 差等.房柱式开采通风系统的评判指标应充分体 现这些特点.房柱式开采通风系统的主要评判指 标有通风物设施、局部通风机、通风网路、工 作面通风质量及工程量等5个指标,各指标的权 值分别为6 , 4 , 8 , 10 , 3. 21212 房柱式开采通风系统的优化[1] 1加权相对偏离值最小法 将不同性质、不同因次量的指标转化为无因次的量,采用计算相对偏差 值δ ij i 为方案的指标;j为各方案的方法,对于评判指标i的值,在n个方案中必有一个最好的指 标,选定它为标准指标,以fi0表示,即fi0fi ,max或fi ,min.则相对偏差值δij |fi0-fij|/ fi0.当|fi0- fij| fi0时,δij |fi0-fij|/ f i ,max-fi ,min . 逐项计算每个方案各指标的相对偏差值,由于各指标对方 案影响的重要程度不同,在综合评价时,除了要考虑相对偏差以外,还必须考虑各项指标的权值,以相对 偏差值与权值共同构成方案的综合评价指标,即Kj 1 Wa ∑ m i 1 δijWi 2 ,其中,Wa为m项指标权值的 平均值,Wa ∑ m i 1 Wi / m. 2房柱式开采通风系统的优化 各方案的评判指标及相对偏差值如表4所示. 表4 房柱式开采通风系统评判指标及相对偏差值 Table 4 Judging inds and relative error values of each ventilation system 指 标 评 判 指 标 值 ⅡⅢⅣⅤ 标准值 fi0 指标相对偏差值δij ⅡⅢⅣⅤ 通风设施/个 01534130001441 2101382 4 局部通风机/台000200001 通风网路68410100140120160 工作面通风质量26410100180140160 工程量/ m42500001000 表5 房柱式开采通风系统各方案评定值 Table 5 uation values of each ventilation system 指 标 权值 Wi 评定值δijWi 2 方案 Ⅱ 方案 Ⅲ 方案 Ⅳ 方案 Ⅴ 通风设施/个6073651264 局部通风机/台400016 通风网路8101242156231040 工作面通风质量106416360 工程量/ m39000 ∑ m i 1 δijWi 2 831242515695104211264 各指标的权值及相对偏差计算评定值如表5所 示. 计算方案的综合评价指标分别为Wa 612; K1 11471 5;K2 01815 4;K3 11572 3;K4 01743 8.加权相对偏离值最小的方案为最优方案, 故第 Ⅴ 方案为房柱式开采通风系统的最优方案. 3方案的优点 ① 盘区准备巷道为矿井负压 通风,保证了局部通风机安设处风量的稳定;② 工 作面为局部通风机供风,因盘区回采巷道一般较 短,局部通风机供风量大,保证各用风地点的所需 风量;③ 通风系统抗灾能力强,一旦局部通风机停 96第1期谭允祯等房柱式开采的通风系统 转,人员很快撤到盘区准备巷道中;④ 因盘区回采巷道中无任何通风设施,对梭车运输无干扰;⑤ 通风设 施较少. 3 结 论 1为保证工作面风流稳定性,连续采煤机房柱式开采,应采用联合式通风系统. 2为了保证局部通风机安设处的风量,进、回风准备巷道联络横巷的临时密闭,应满足便于安装、 可重复利用、严密、不漏风等要求. 3连续采煤机房柱式开采通风设施多,应加强管理. 参考文献 [1] 谭允祯.矿井通风系统优化[M].北京煤炭工业出版社, 1992. 作者简介 谭允祯1949 - ,男,教授,博士生导师.长期从事矿井通风系统的研究工作.发表“风道断面优化的动态分析法” 等论文30余篇,出版矿井通风系统优化等专著2部. Ventilation systems of room and pillar mining TAN Yun2zhen1, LI Chun2hua1, LIU Zhen2yi1, ZHANG Guang2wen2, ZHANG Xiang2yun2, HAO Ying2ge2 11Shandong University of Science and Technology ,Taiπan 271019,China;21Nantun Coal Mine , Yanzhou Ming Co. Ltd. ,Zhouchen 273515,China Abstract The room and pillar mining which using continuous miner has been put into practice in the major mining district of China and has showed its superiority. The most difficult problem of this is that its ventilation condition is bad. According to the layout of panel entries , five ventilation systems for the are put forward , they are local fan ventilation system , separate return entry system , two intake and one return entry system , two intake and two return entry system , mixed ventilation system. On the basisof the analysisof ventilation s , the best ventilation system is determined for this mining , it is the mixed one , by the minimum weighted relative2error . Key words room and pillar mining ; ventilation system; minimum weighted relative2error 07 煤 炭 学 报 2001年第26卷