矿井通风网络解算结构化操作流程的探索与实施.pdf

收稿日期 2007 - 06 - 28 作者简介 赵建华1975 - ,男,山东宁阳人, 1998年毕业于华北 科技学院,专科,工程师,现鄂庄煤矿从事通防工作。 矿井通风网络解算 结构化操作流程的探索与实施 赵建华 山东高庄镇鄂庄煤矿 通防科,山东 莱芜 271100 摘 要结构化的矿井通风网络解算操作流程技术在一系列重大矿井通风系统改造中应用后,从现 场通风系统改造后的合理性、 稳定性,印证了结构化的网络解算操作流程在技术上的可行、 可靠性。 关键词矿井;结构化;探索 中图分类号 TD725 文献标识码B 文章编号 1671 - 749X2008 01 - 0044 - 03 0 引言 研制通风网络解算结构化操作流程的目的,就 是为了能够正确地、 有规律的使矿井通风网络解算 程序化、 结构化。通过一系列的重大矿井通风系统 改造网络解算,探索出了结构化的通风网络解算操 作流程如图1所示 , 从现场通风系统改造后的合 理性、 稳定性,印证了结构化的网络解算操作流程在 技术上的可行、 可靠性。 1 矿井通风网络解算目标及方案 1. 1 根据生产要求确定通风系统改造目标 通风系统改造前,必须根据矿井生产布局及其 对通风系统改造的要求风量大小、 服务范围和时 间区间等 , 确定通风系统改造的目标,使改造后的 通风系统与生产能力相适应。通风系统改造的目标 大致有增加矿井风量;减阻调节;提高通风系统稳 定性;优选不同时期的通风系统。 不少矿井的通风系统技术改造往往是为达到多 种目标如减阻、 增风、 节电、 提高稳定性而进行 的,只是改造的重点目标不同而已。事实上,经过技 术改造,矿井通风系统必须都要在减阻、 增风和提高 安全性方面有不同程度的收效。 112 通过技术比较确定改造方案 图1 矿井通风网络解算结构化操作流程示意图 生产矿井通风系统存在的主要问题有系统 网络结构不合理造成配风不合理和漏风多;井巷 通过能力不足造成阻力大、 风速高,与风机能力不匹 44赵建华 矿井通风网络解算结构化操作流程的探索与实施 2008年 配;风机能力不足或过剩造成供风不足或过剩、 运转 不稳定。 拟定矿井通风系统改造方案,就是针对本矿井 出现的问题,选取有效解决途径,使通风状况得到改 善。在拟定改造方案开始阶段,应本着“ 对症下药 ” 的原则列出尽可能多的方案,然后再根据本矿的技 术水平、 经济实力和允许改造时间的长短,对初拟方 案进行对比和筛选,然后确定比较方案。 2 通风网络模拟及改造方案网络解算 2. 1 绘制通风网络图 为进行矿井通风系统改造的计算机模拟,需有 各方案的网络图和现状下的网络图。现状下的通风 网络图一定符合井下实际,但又必须使复杂的矿井 通风网络简单化。简化后的网络结构能反映原来的 通风系统的结构特点,不失真。而且应用其进行网 络解算时所引起的误差在允许范围之内,不影响解 算精度,因此,简化的程度取决于通风系统改造的目 标和所要求的精度。如对某一采区进行系统改造, 此采区网络尽量细化,其它采区可简化成一条等效 分支。在进行矿井风机选型时,可把矿井的所有采 区分别简化成一条等效分支。 为便于与通风现状进行比较,改造方案通风网 络图上的节点编号应尽量保留通风现状网络图上的 节点编号,只对新增或删除的节点或分支改动编 号。对固定风量或新增分支,应该用不同粗细或不 同颜色的线条表示。每个改造方案应分别绘制通风 网络图,在现状下的通风网络图上标上各分支的风 量,以便与通风现状模拟数据进行对比。 2. 2 通风现状调查分析 在进行矿井通风网络解算前,应以绘制的的现 状网络图为基础,对现有通风系统进行全面的调查, 为通风现状模拟提供符合实际的基础资料。 风量分布状况调查调查的目的是为了掌握当 前风量分配状况及矿井和相关采区漏风情况,以作 为模拟通风现状的基础资料。 主要通风机特性曲线主要通风机特性曲线应 是实测的性能曲线。对某些矿井,实在无法获得实 测特性曲线时,应查阅过去的通风月报,找出主要通 风机在三个不同工况下实际运行的风量、 风压值,而 且要求每组风量、 风压值之间的差别要大,以免计算 机拟合风机特性曲线时产生较大的误差。 各分支的风阻值① 实测。根据绘制的现状下 的通风网络图制定阻力测定方案,布置测点尽量选 在节点处,以减少推算风阻的分支数,减小误差。为 了保证网路解算的精度,对需要进行改造的通风系 统,应尽量多测几条线路的阻力;② 计算。一是按风 压平衡定律求算。二是按风阻计算公式求算。 2. 3 通风现状模拟 通风现状模拟是通风系统改造方案模拟的基 础。模拟通风现状首先应将准备好的现行通风系统 的数据输入计算机,让其解算,看输出的数据各分 支风量、 阻力、 风机工况值等是否符合井下实际情 况。如果不符合,则应分析产生的原因,并予以调 整。在通风系统现状模拟解算过程中,有时会出现 解算的某些分支与通风月报表中或实测的该分支风 量始终不相符。出现上述现象时,要首先核实通风 月报中的数据是否正确,再将月报中或实测的各井 巷的风量值填入现行通风系统网络图上,由此图上 核对有关节点或全部节点、 回路是否符合风量平衡 定律。若不符合,应分析原因,予以纠正。一般在现 状模拟解算前,必须将作为对照基准的现状风量进 行调整,使符合风量平衡定律。所谓调整,就是以节 点实测的回风量为准,通过增加采区与矿井漏风分 支,以排除因密度变化等引起的体积流量变化的影 响。让节点的回风量等于进风量。若输出结果仍与 实际不符合,则应再按上述操作流程进行修整,直至 输出的各分支风量、 阻力和风机工况值全部符合实 情为止。 214 矿井通风系统改造方案网络解算 以通风系统现状模拟的最终结果为准,把继续 留用的井巷分支风阻作为真实风阻,把通风系统 改造方案的网络图及参数各分支风阻、 主要通风 机特性等输入计算机,由计算机进行模拟。直到 所有方案解算完毕。分析模拟结果时,应重点看主 要井巷风量及风向是否满足要求。主要通风机工况 点是否合理,把其中优者作为可能实施的方案。本 着技术上先进、 安全上可靠、 经济效益好的要求,选 定最优方案作为矿井通风系统技术改造方案。在实 施过程中,对改造效果进行考察、 分析,对不足之处, 及时纠正。 3 结构化操作流程应用实例 自2000年以来,作者参加了一系列的重大矿井 54第1期 赵建华 矿井通风网络解算结构化操作流程的探索与实施 通风系统改造,结合矿井通风网络图论与矿井通风 网络解算理论,以结构化的矿井通风网络解算操作 流程为解算步骤,对改造后的矿井通风系统运行可 靠性进行了准确的预测。 3. 1 鄂庄井与矿山井通风系统合并 2001年鄂庄井与矿山井通风系统合并,网络解 算结果与改造后的情况基本相吻合,矿山井与鄂庄 井联络巷网络解算为626 m 3 /min,实际640 m 3 / min,矿井通风状况有较大改善,保证了一采扩大区 作为瓦斯重点管理区用风的可靠性。 3. 2 东风井风机选型 2005年在进行东风井风机选型时,为了使选用 的风机能够满足矿井现在及后期的通风能力要求, 以结构化的网络解算流程对风机的运行参数进行了 模拟当新选风机的风量110. 0 m 3 /s时,负压 27315714 mmH2O。新风机安装后风量115. 0 m 3 /s, 负压283. 6 mmH2O,解算结果与现在的风机运行参 数基本相一致。大大的改善了井下的通风条件,为 瓦斯重点管理区二采区与五采区的安全生产提供了 有力的保障,增加直接经济效益192. 13万元。 3. 3 采区设计通风网络解算 鄂庄矿随着矿井采区接续的变更,要提前对将 要投产的采区进行设计,为了使新采区投产时的通 风能力与生产能力相适应,作者先后模拟了315采 区、 五采区、 二采区、107采区、207采区、 六采区等新 采区投产时的通风运行参数。从已投产所解算采区 通风系统的可靠性和通风稀释瓦斯的能力,以及矿 井通风网络动力合理性来看,解算参数与实际运行 参数基本一致。 4 结论 矿井通风网络解算应以图1为操作流程,采 取“ 自顶向下,逐步细化和模块化 ” 的方法,把风 机和井下网络作为一个整体考虑。同时在制定 通风系统改造方案时,既要充分利用现有通风井 巷和通风设备,力争采用先进的技术装备,并且 投资少、 见效快。又要使改造后的矿井通风系统 网络结构合理、 主要通风机性能与网络特性相匹 配、 而且具有较高的防灾和抗灾能力、 适应生产 发展的需要,经济效益好。 参考文献 [1 ] 方裕璋.矿井通风系统改造第一版 [M ].北 京煤炭工业出版社, 1994, 83 - 101. 下接第48页 的顶板垮落来压限制在隔离区间内,而煤柱的稳定 性不受影响,该煤柱称为刚性隔离煤柱;位于2、7号 位置的区内煤柱处于亚稳定状态,占整个煤柱面积 的比例是20;位于3、4、5、6号位置的区内煤柱处 于安全稳定状态,占整个煤柱面积的比例是40 , 这些煤柱作用是在隔离区间支撑顶板,而在隔离区 间开采后让压或破坏,使采空区顶板垮落,这些煤柱 称为让压煤柱。这种设计对实现小区域适时无灾害 垮落有着至关重要的作用,也可以防止大面积垮落。 在整个隔离区域内,稳定性最强的煤柱和稳定 性最差的煤柱留设在一起,有利于稳定性差的煤柱 保持较长时间的稳定,因此鑫源煤矿煤柱群设计从 理论上分析是安全可行的。 4 结语 1长壁布置刚性隔离煤柱房柱式开采技术从 根本上解决了传统的房柱式开采的弊端,确保了采 煤工作面有二个安全出口的规定,实现了通风系统 的完整性,解决了人员空顶作业的问题。 2区内临时煤柱和刚性隔离煤柱的留设,由 于建立了力学模型,煤柱尺寸的取值既合理又科学。 3采区回采率提高了1倍,而且安全性大大 增强,所以在相似条件下有很大的推广价值。 4需要指出,回采率的提高,仍无法满足煤 炭工业矿井设计规范 关于厚煤层开采采区回采率 不应小于75的规定,在实践中,有待进一步完善。 参考文献 [1] 钱鸣高,石平五,等.矿山压力与岩层控制[M ]. 徐州中国矿业大学出版社,2003. [2] 陈炎光,钱鸣高.中国煤炭采场围岩控制[M ].徐 州中国矿业大学出版社,1994. [3] 石平五,刘 洋,绍小平.榆林市鑫源煤矿采煤方 法论证[R ].2005. 64陕 西 煤 炭 2008年