陈四楼煤矿通风系统优化改造.pdf

收稿日期 2009 - 04 - 23 作者简介苟红松1984 - , 男,四川剑阁人,工学硕士, 2010年1月毕业于河南理工大学安全技术及工程专业。 陈四楼煤矿通风系统优化改造 苟红松 1 ,魏保民 2 ,刘小敏 3 1 1中铁隧道集团科研所,河南 洛阳 471000; 21河南煤矿安全监察局豫西分局,河南 洛阳 471002; 31洛阳金基矿山安全技术研究院,河南 洛阳 471023 摘 要针对陈四楼煤矿北翼部分采区供风不足,进入深部开采采区温度增加等问题,对矿 井通风系统进行了技术测定后,提出了矿井通风系统优化改造方案。利用计算机对各个方案进行 解网分析后,确定了矿井通风系统最优改造方案,该方案被实施后满足了用风地点的需风要求, 取得了良好的效果。 关键词煤矿;通风系统;优化 中图分类号TD724 文献标识码 B 文章编号 1671 - 0959 2010 0220001203 1 概 述 陈四楼煤矿属低瓦斯矿井。通风系统改造前矿井采用 混合式通风方式,副主井进风,中央风井和南风井回风, 主通风机的工作方法为抽出式。中央风井目前担负北二、 北四、北十、北十二、南五采区的全部回风和南七采区一 部分的回风任务。南风井目前担负南七采区一部分和南十 一、南十三采区全部的供风。 通风系统改造前矿井北翼北二采区已接近结束,边界 采区北十、北十二采区将逐步形成,北翼各采区的生产重 点两年内将逐步向北十、北十二采区转移。由于采区越来 越集中,需风量越来越大,矿井通风流程越来越长,中央 风井逐渐将难以满足北翼各采区的需风要求。北十、北十 二采区达到设计生产能力时,若仍由中央风井担负通风任 务,最大通风流程将达16800m,需风量5978m3/min,中央 风井通风路线阻力将达到4500Pa以上,而中央风井能够达 到的最高负压只有3900Pa,不能满足需风要求。因此,需 对矿井通风系统进行优化改造 [1]。 2 通风现状的技术测定与分析 为确定矿井通风系统最优方案,首先进行了矿井通风 系统各用风地点及主要进回风巷的风量、阻力等参数的技 术测定。风网技术测定采用气压计法中的两点同时测定法, 即在同一条分支巷道的两端用两台气压计同时读数,从而 减少气压波动、风门开启、矿车运行等各种因素的影响, 提高所测定数据的准确性 [2]。 1 根据实际测量结果,可得出陈四楼煤矿三段阻力分 布情况,见表1。从表1可以看出,两条主测路线的用风段 阻力所占百分比均较大,回风段的百米阻力值也均较大, 主要是由于用风段巷道线路比较长,进风和回风巷道路线 相对较短,回风段风量比较集中所致。总体来说矿井通风 系统的三段阻力分布状况基本合理。 表1 矿井通风三段阻力分布情况 路线区段点号划分长度/m阻力/Pa占总阻力百分比/百米阻力值/Pa 中央风井 通风路线 进风段1 - 46811017917510926138 用风段4 - 2146862102821117919441111 回风段214 - 216505105281214197104160 合 计80481035291010010043185 南风井通 风路线 进风段1 - 37381025717714134192 用风段3 - 1335727102286136517139192 回风段133 - 135144315935112618864178 合 计7453153479111001027180 2 局部地点阻力较大,如214 - 215段总回风巷 , 长度为103m,但 由 于该 段 有 两个 拐 弯,且 过风量 达 105155m3/s,较大,导致该段阻力较大达20515Pa。133 - 134段南翼总回风巷 , 该段断面为10141m2,风量为 1 2010年第2期 煤 炭 工 程 设计技术 77116m3/s,风速较大接近安全规程规定的最大允许风速, 建议尽快开拓南翼2号总回风巷,以解决南翼总回风巷风 速较大的问题,同时有利于降低南风井的阻力,增加南风 井的排风量。 3 矿井中央风井通风路线总阻力为352910Pa,南风井 通风路线总阻力为347911Pa,阻力大的原因主要是由于通 风路线较长,中央风井通风路线总长达8048m,南风井通 风路线总长达7453m。 3 通风系统优化改造方案 311 矿井通风系统改造方案 根据通风系统优化改造的必要性,确定了北风井建设 方案为井口位于汉陈东北约260m,7005号钻孔以南 280m处,地面标高35m,设计井口标高37m,井筒深 度462m,表土层厚度约375m,基岩厚度约87m,井筒落底 后向北开拓北翼总回风巷与北翼西部胶带巷相贯通,构成 系统。 北风井计划于2008年建成投入使用,北风井投运后, 矿井共有3个回风井,针对矿井是采用两翼对角式中央风 井撤消,南风井、北风井联合担负通风还是混合式通风 3 个回风井共同担负矿井通风 , 以及主要用风地点的风流情 况提出以下几种改造方案。 1 方案一,矿井采用两翼对角式通风,中央风井撤消, 南风井担负南翼采区通风,北风井担负北翼采区通风,矿井 形成两翼对角式通风。由于北二、北四采区回风需由北翼胶 带运输大巷担负,南五、南七采区回风需由南翼胶带运输大 巷担负,矿井南、北翼胶带运输大巷仍然回风,中央风井撤 消后需封闭,而不能作为进风井使用。进行解算分析得出结 果为北风井担负矿井北翼采区通风,完全能够满足北翼采 区当前部署下的需风要求。而南风井却不能满足所担负南翼 采区的需风要求,且南风井主要通风机与矿井通风网络不匹 配。因此,采用两翼对角式通风的方案不可行。 2 方案二,矿井采用两翼对角式通风,南翼2号回风 巷投入使用。进行解算分析得出结果为北风井担负矿井 北翼采区,完全能够满足北翼采区当前部署下的需风要求。 南风井基本能满足所担负南翼采区的需风要求,在满足所 担负采区掘进、硐室用风的条件下, 2715工作面虽有稍欠 9 198m3/s ,但南七采区总进风基本满足要求。该方案可 行,但南风井主要通风机原配用电机功率为2250kW,叶 片安装角上至3 后,南风井主要通风机需更换电机,电 机功率至少要达到2420kW。所以该方案基本可行。 3 方案三,中央风井、南风井共同担负南翼通风、北 风井担负北翼采区通风。进行网络解算分析得出结果为 北风井担负矿井北翼采区通风,完全能够满足北翼采区当 前部署下的需风要求。中央风井、南风井共同担负南翼采 区通风能够满足需风要求。该方案可行。 312 矿井通风系统改造方案的确定及解析 通过通风网络解算分析,方案三完全可行,为最优方 案。选用方案三后的系统分析结论为 1 北风井投运后,北风井担负矿井北翼采区通风,中 央风井、南风井共同担负矿井南翼采区通风,矿井成为混 合通风方式,北风井风机选型为型号为GAF2317 - 15 - 1 轴流式风机、叶片安装角度取- 4 、转速为985r/min。 2 北风井仅担负北翼采区的通风,需在北翼胶带运输 巷与中央风井联巷中安装调节设施,设施具体位置详见图1。 图1 北翼胶带大巷调节设施安装示意图 3 投运初期由于北部西翼辅助胶带下山上段担负着北 十采区、北二、北四采区的回风,其通过风量为88119m3/ s,使该巷道风速超限,建议保留、改造21201综采工作面 的进风巷道或新开掘一条关联巷道,使其与北部西翼辅助 胶带下山上段部分并联回风,解决该段巷道风速超限问 题 [3]。其位置详见图 2。 图2 辅助胶带下山并联回风巷道示意图 4 至南翼2号总回风巷施工完成后,矿井便可停运中 央风井主要通风机,这时形成南风井担负南翼采区通风、 北风井担负北翼采区通风的两翼对角式通风方式。从安全、 管理等方面考虑,矿井应尽快为两翼对角通风方式努力创 造条件。矿井通风方式由混合式改为两翼对角式后对北风 井主要通风机工况基本没有影响。 中央风井停运后,南风井BDK618 - 8 -№25型对旋轴 流式通风机的叶片安装角度需上调为3,转速保持740r/ min。该风机原配用2250kW的电机功率不能满足要求, 需更换功率为2400kW的电机。 2 设计技术 煤 炭 工 程 2010年第2期 收稿日期 2009 - 06 - 08 作者简介王康健1983 - ,男,安徽芜湖人, 2005年毕业于安徽理工大学地质工程专业,现任张集煤矿抽采一队生 产副队长。 综采工作面瓦斯综合抽采技术效果浅析 王康健,刘结高,宋成长,江东明 淮南矿业集团 张集煤矿,安徽 凤台 232174 摘 要通过对张集矿井1121 3综采工作面瓦斯综合抽采设计方案的探讨及其抽采效果的 考察,将各种瓦斯抽采技术的应用效果进行分析对比,总结出各种瓦斯抽采技术的特点,为矿井 后继相邻工作面的瓦斯综合抽采方案的优化提供了宝贵的实践经验。 关键词瓦斯抽采;高抽巷;顺层孔;定向钻孔 中图分类号TD712 16 文献标识码 B 文章编号 1671 - 0959 2010 0220003203 1 工作面概况 11213综采工作面是张集矿井东一 13 - 1下采区的首 采工作面,工作面标高为- 56913～- 59016m,按照张集矿 井对13 - 1突出煤层区域划分,该工作面处于突出危险区。 该工作面走向长1644～170116m,倾斜长200m,回采面积 334560m2,煤层厚度为212～515m,平均为411m,倾角平 均30 。采用后退式走向长壁一次采全高的综合机械化采煤 工艺,设计日产7884t,预计瓦斯相对含量在6～7m3/t,平 均615m3/t,绝对瓦斯涌出量为3516m3/min。后经考察实测, 工作面相对瓦斯涌出量为219～512m3/t,平均411m3/t。 2 瓦斯综合抽采系统设计 11213工作面主要采用顺层孔、上隅角插管、高抽巷 以及顶板走向孔等瓦斯综合抽采方式进行抽采,顶板定向 钻孔作为瓦斯抽采的新技术,在工作面回采后期进行了试 验。工作面共敷设了四趟瓦斯专用抽采管路,地面有两台 2BE1 - 605型、一台2BE1 - 705型和一台2BEY - 72型水环 式真空泵负责抽采,井下有两台2BE1 - 253型和两台2BE1 - 303型水环式真空泵负责抽采。图1为1121 3工作面瓦 斯综合抽采设计示意图。 该时由于二采区、北四采区、南七采区、南五采区的 回风都需要北翼胶带运输大巷、南翼胶带运输大巷回风, 中央风井主要通风机停运后需要封闭。 至北二采区、北四采区结束后,可将中央风井改为进 风井,将北翼胶带运输大巷改为进风巷;至南七采区回采 完毕、南翼- 720m水平回风大巷建成后,南胶带运输大巷 也可改为进风巷;随中央风井改为进风井、矿井南、北翼 胶带运输大巷改为进风巷,矿井进风段阻力将会减少。 5 随中央风井停运及南翼胶带运输大巷改为进风巷, 矿井中央火药库及南翼火药库需改变位置,保证有独立的 回风系统。 6 建议北部西翼胶带巷、北部东翼胶带巷尽快施工, 既可避免风速超限问题,又可解决辅助胶带巷阻力较大、 不利于降阻及增加风量的问题。 4 通风系统优化改造应用效果 陈四楼煤矿北风井于2008年7月16日建成并投入使 用, 2008年8月对矿井进行了通风阻力测定,通过测定结 果和北风井挂网前情况对比如下北风井风机负压为 2700Pa,中央风井通风机负压由3400Pa2008年7月降至 2500Pa,南风井通风机负压仍保持3100Pa,但风量由 83163m3/s增加至92153m3/s。矿井总进风量由175115m3/s 增加至260125m3/s,各用风地点完全满足需风要求。用风 地点由于风量和风速的增加,温度也有所下降,提高了井 下工作环境的舒适度。陈四楼煤矿本次通风系统优化改造 取得了预期的效果。 参考文献 [1] 方裕璋,王家棣,杨立兴.矿井通风技术改造[M ].北京 煤炭工业出版社, 1994. [2] 陈开岩.矿井通风系统优化理论及应用[M ].徐州中国 矿业大学出版社, 2003. [3] 国家安全生产监督管理总局.煤矿井工开采通风技术条件 [M ].北京煤炭工业出版社, 2007. 责任编辑 赵巧芝 3 2010年第2期 煤 炭 工 程 设计技术