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深部矿井通风降温技术研究 孟现臣 新汶矿业集团公司华丰煤矿,山东 新汶 271413 摘 要 华丰煤矿进入深部开采后,面临通风能力不足,为保障矿井安全生产,实施矿井通风系统改造,选择其中一条进风井作为回风井,提高 矿井通风能力,降低深部采掘地点回风流温度,确保矿井深部安全生产。 关键词 深部矿井 通风 降温 中图分类号 TD724 .3 文献标识码 B 华丰煤矿通风系统为中央分列式,有6个进风井1 个回风井,回风井即排气坑风井。排气坑风井安装G4 - 73 - 11NO28D型主要通风机两台,配套电机功率 800kW。2005年7月份矿井总回风量9400m3Πmin ,负压 2403Pa ,矿井计划需要风量9102m3Πmin。- 750m以下 延深水平局部采掘地点风流温度高达29℃。 1 课题提出 2005年7月,华丰矿根据2006年的生产接续情 况,对矿井通风困难程度和高温热害进行了预测,提出 对深部矿井通风降温技术研究的课题。 1.1 矿井通风能力紧张 矿井风量不足 2006年,矿井新投产工作面多,矿井需要风量为 11500～12000m3Πmin ,排气坑主要通风机最大提风量为 10088m3Πmin ,通风能力不能满足矿井通风的需要。 1.2 局部地点风流温度超标 华丰矿开采深度已经达到- 1200m,地温高, - 1100m水平围岩温度为34℃,局部用风地点风流温度 高达29℃,超过 煤矿安全规程 规定。 1.3 回风过于集中 通风阻力大 矿井只有一个回风井,全矿井风量自- 210m水平 汇入排气坑风井排出地面,最大通风路线9707m,因矿 井地压大,多采用U型棚支护,造成巷道有效通风断面 小,阻力高,回风段通风阻力占全矿井的63 。 1.4 通风网路复杂 调整困难 矿井东翼有3个进风井,西翼有2个进风井,中部 有1个进风井,多翼进风井几乎贯穿整个矿井的开采 深部,从网络结构上看, - 750m以上水平是由多个角 联网路构成,造成矿井2条水平大巷内多处地段风流 不稳定。 1.5 矿井通风降温技术研究实施方案 1进行矿井通风系统阻力测定。 3 收稿日期2007 - 10 - 24 作者简介孟现臣1972 - ,男,1997年7月毕业于新汶矿务局职 工大学采煤专业,助理工程师,现在华丰煤矿通防技术部从事通防技 术管理工作。 2分析矿井通风系统现状,明确矿井通风降温技 术研究重点和解决的主要问题。 3通过对方案的网路解算和技术、 经济比较,确 定通风降温工程实施方案。 4采用计算机模拟矿井通风降温工程实施效果。 2 矿井通风降温技术方案的确定 经多次研究方案,认为采取提高矿井总回风量,采 掘工作面按照降温需求配风,能够满足生产需要。随 后确定了若干技术方案,进行阻力测定,由山东科技大 学进行网路解算,根据微机解算结果确定了最优方案。 以矿井需要风量12000m3Πmin为前提,共提出了6 种系统优化改造方案。 2.1 更换排气坑风井主要通风机配套电动机 现主要通风机配套电动机功率800kW,额定转速 为600rΠmin。新方案更换配套电动机,将通风机转速提 高到730rΠmin ,电动机功率1250 kW。 2.2 更换排气坑主要通风机 考虑新风机运行工况点的合理性,选择了两类风 机。1将主要通风机更换为BDK- 6 -№32A轴流式 主要通风机,叶片安装角30 ;2 将主要通风机更换为 BDK- 6 -№32B轴流式通风机,叶片安装角35 。 2.3 补掘回风斜井 不更换主要通风机 自- 210m～地面再施工一个回风斜井与排气坑风 井并联,新施工的风井断面12m2,长度约900m,新风井 计算通风阻力系数值为0.0205kgΠm3。 2.4 补掘回风斜井 更换主要通风机配套电动机 自- 210m～地面再施工一个回风斜井与排气坑风 井并联,同时更换排气坑主要通风机配套电动机。 2.5 补掘回风斜井 同时更换主要通风机 自- 210m～地面再施工一个回风斜井与排气坑风 井并联,同时更换排气坑主要通风机。考虑新风机运 行工况点的合理性,选择了两类风机。 1更换为BDK- 6 -№32A轴流式通风机,叶片 安装角30 ;2 更换为BDK- 6 -№32B轴流式通风机, 叶片安装角35 。 49 山东煤炭科技 2008年第1期 2.6 方案六 将管子井改为回风井,新安装两套主要通风机,与 原风井系统并联运行。 2.7 方案对比 华丰矿通风系统改造方案,首先要满足两个前提 条件 1 保证矿井风量 ; 2 施工周期短,满足生产接 续的要求。从经济、 施工工期方面对两个方案进行比 较,根据网路解算结果进行了比较分析,认为方案五、 六较为可行。 方案五 1购买风机及配套设备,资金为400万元; 2补掘回风斜井900m,资金为270万元; 3施工工期约24个月。 方案六 1购买风机及配套设备,资金为247.2万元; 2补掘风井通道约100m,资金为30万元; 3工期3个月。 从以上2个方案从技术、 经济、 施工工期3个方面 进行比较,方案六工程量小、 工期短、 投资少,能缓解华 丰矿风量紧张的局面,缺点是2个风井主要通风机运 行负压高,给矿井日常通风管理带来不利,需要在井下 继续进行巷道降阻工作,以降低矿井负压。 3 通风降温方案实施 1矿建工程施工。在- 210m水平新掘回风联络 通道38m,断面14m2。对- 210m至地面管子井落底进 行巷修,长度1000m,平均落底深度0. 4m,对管子井沿 途12处区段老巷密闭重新建组合墙,中间充填水泥砂 浆,充填厚度1. 0m,减少了漏风。为降低系统通风阻 力,对- 210m北石门及原前一回风道扩修复棚350m, 通风断面由4.6m2扩大至9m2。 2通风设备。选用BDK65 - 8 - NO24对旋式风 机2台,配套电机功率2502kW。2006年8月6日,设 备安装调试、 试运转工作全部完成。 3地面土建工程。地面新建风机房、 配电室、 扩 散塔、 风道、 防爆立井,延长了井口通道,对管子井排水 楼进行了堵漏处理,对风机房进行了降噪音处理。 4通风设施构筑。围绕矿井通风系统优化改造, 井下共构筑风门7组。 5系统调整。地面土建工程、 设备安装调试和通 风设施施工全部工作完成,矿上提前制定了通风系统 调整方案,于2006年8月9日进行通风系统调整。 4 通风系统调整后运行分析 从测试结果分析,系统优化调整效果与设计方案 基本吻合,井下提风和降温效果明显。排气坑风机排 风8204m3Πmin ,负压3208Pa ;管子井风机排风量4200 m3Πmin ,负压3300Pa。改造后矿井总回风量11918 m3Π min ,管子井风机运行叶片角度为0度。系统改造后管 子井、 排气坑风机工况点合理,运行稳定,两回风系统 运行正常,井下各地点风量充足,延深水平风流温度下 降,效果明显。 5 经济效益分析 1矿井总风量增加2518m3/ min ,提高了矿井通风 能力,保证了1611综采工作面的正常投产。 2用风地点风量增加后, - 1100m水平采掘工作 面和- 1100m水平大巷、 三段皮带井风流温度下降,降 温效果明显, - 1100m水平大巷风流温度较改造前下 降了4℃,矿井无温度超标地点。 3能实现就地控制、 集中控制和远方控制方式的 选择,并通过以太网接口接入了华丰矿千兆工业以太 网,在调度室能控制风机运行,实现风机房无人值守。 6 结束语 本项目创造点在于利用矿井已有的多条井筒,选 择一条合适的进风井筒,将其改为回风井,不需要另掘 回风井,减少了投资,缩短了工期,给通风困难的老矿 井通风系统改造提供了好的技术路线。 上接第93页 3上层岩浆岩可以作为4煤开采的间接充水含 水层对待。中层岩浆岩含水丰富,局部在7煤开采冒 裂带范围内,因此,中层岩浆岩含水层水就能以冒裂带 淋水方式直接进入矿井。下层岩浆岩局部裂隙发育, 富水性较强,为11、13煤开采的直接充水含水层,由于 其总体含水性较弱,裂隙连通性较差,补给径流循环条 件不良,水量较小,易于疏干,对煤层开采影响不大。 但在岩浆岩富水区段或构造破碎带,特别是与其他含 水层产生水力联系时,涌水量将增加,对煤层开采的影 响会明显增加。 参考文献 [1]赵民,黄春慧,汤振清.鲁西南主要煤田岩浆岩特征及对煤的影 响[J ].煤田地质与勘探,2000 ,282 10 - 12. [2]刘松良,郭剑萍.山东黄河北煤田岩浆岩特征及其对煤层煤质的 影响[J ].中国煤田地质,2003 ,156 14 - 15. [3]李海玉,周东玲.莱芜煤田岩浆岩发育规律及其对资源评价和矿 井生产的影响[J ].煤田地质与勘探,1999 ,1 - 4. [4]宋庆利,陈辉.黄河北煤田岩浆岩侵入对煤质牌号判定的影响 [J ].煤质技术,20045 62 - 64. [5]煤炭工业部.矿井水文地质规程[M].北京煤炭工业出版社, 1984 ,33 - 36. 59 2008年第1期 山东煤炭科技