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煤 矿 安 全 2 o o 8 0 5 4 1 杨村煤矿通风 系统优化改造 李仕明 ， 张攀 ， 杨运良 1 ．义马煤业集团公司 杨村煤矿， 河南 渑池 4 7 2 3 0 0 ； 2 ．河南J Ez r ． 大学 安全学院， 河南 焦作 4 5 4 0 0 3 摘要 针对杨村煤矿通风能力不足、 进入深部开采瓦斯涌出量可能增大等问题 ， 对矿井通风 系 统进行 了技术测定后 ， 提 出了扩井通风 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 ， 又进行 了经济投入与效益分析， 最后确定 了矿 井通风 系统优化改造 方案 ， 该方案被采用后 应可取得 巨大的经济效益和社会效益。 关键词 ； 通风 系统 ； 优化 ； 改造 中图分类号 T D 7 2 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 4 9 6 X 2 0 0 8 0 5 0 0 4 1 0 3 义煤集 团公司杨村煤矿位于河南省渑池县果园 乡 ， 直距 渑池县城 5 k m， 为义马矿区 中西 部井 田。 井田走向长约 3 k m， 倾 向宽约 1 ． 7 k m， 井 田面积约 4 ． 3 k m ， 是义煤集团公司大型主力矿井之一。共含 煤 5层 ， 煤层总平均厚 l 8 ． 5 m。矿井开拓方式 主 副斜井 、 采区石 门、 单水平上下山开拓。开采方法 倾斜分层或一次采全高、 两翼后退走向长壁采煤法 。 该矿由原义马矿务局 自行设计、 施工 ， 1 9 7 0年 1月 破土动工 ， 1 9 7 5年 1 O月简易投产 ， 原设计 能力为 6 O 万 t ／ a ， 3 0年间经过多次技术 改造 ， 2 0 0 6年 1 O月矿 井再次核定 能力 1 5 9万 t ／ a ， 目前生产系统相对稳 定。矿井通风方式为两翼对角抽出式 ， 采用副斜井 、 副立井进风 ， 东西 风井 回风 ， 各采 区均有专用 回风 巷 ， 通风系统简单 、 稳定可靠。通风方法为抽出式通 风。东 西 风 井 主 要 通 风 机 型号 均 为 G 47 3 1 1 N 0 2 2 包括备用主要通风机 ， 东风井风机转速为 7 3 0 r ／ m i n ， 西风井风机转速为 5 9 0 r ／ mi n ， 东 西风井 电机型号均为 J R一1 5 78 包括备用电机 ， 东风井 电机转速为 7 3 0 r ／ mi n ， 西风井 电机转速 为 5 9 0 r ／ m i n 。现有生产采区 3个 ， D 1 1 采区、 D 1 3采 区、 中 1 3 采区。目前井下布置有 3个工作面 D 1 1 0 8 4炮采工 作面、 D 1 3 1 1 1 综 放工作面 、 D 1 3 1 8 1 综 放工作 面， 另 有 3 个掘进工作面。煤层 自 燃倾向等级属一级容易 自燃煤层， 煤层 自 然发火期为 1 个月； 煤尘具有爆炸 性 ， 爆炸指数为4 0 ． 3 ％ ； 矿井属低瓦斯矿井。 1 矿井通风系统优化改造的紧迫性 杨村矿随着矿井 向深部开采 ， 瓦斯涌出量可能 基金项 目 河南省科技攻关资助项 目 0 6 2 4 4 6 0 0 0 3 增大 ， 工作面需风量可能增 大， 通风线路变长， 通风 阻力也越来越大 ， 现有 2个风井风机是否 能够满足 日后的生产需要 ， 是否需要更换 风机 ， 以及后 期 1 1 采区接近采完， 1 3采 区为 主采 ， 是否 可以进行通风 系统改造使 目前的中 1 2风井成为进风井 ， 只保留东 二风井 ， 这些都是影 响矿井安全生产亟需解决 的问 题 】 。为此 ， 由杨村煤矿和河南理工 大学有关人 员组成联合测定小组于 2 0 0 7年 7月对矿井通风阻 力分布状况进行 了技术测定工作 ， 并在此基础上提 出了通风系统的优化方案。 2 通风技术测定与分析 2 ． 1 通风 现状 的技术 测定 为进行通风系统分析和优化改造的需要， 必须 首先掌握当前矿井通风阻力分布状况以及通风网络 各分支巷道的风阻参数 ， 尤其是进风井筒、 大巷 、 回 风井筒等这些长期使用的井巷以及采区上、 下山、 区 段巷道这些有代表性巷道的摩擦阻力系数及风阻参 数。风 网技术测定采用气压计法中的双基点同时测 定法 ， 即 在一条分支巷道的两端用两台气压计 同时 读数， 从而减少 了气压波动 、 风门开启、 矿车运行等 各种因素的影响， 提高了测定数据的可靠性和准确 性 。依据下列原则确定了阻力测定 的主测路线 】 1 在所有并联风路 中选择风量较 大且通过 回 采工作面的主风流风路作为主测定路线。 2 选择路线较长且包含有较多井巷类型和支 护形式 的线路作为主测定路线 。 3 选择沿主风流方 向且便于测定 工作顺利进 行的线路作为主测定路线 。 2 ． 2测定 结果分析 维普资讯 4 2 煤 矿 安 全 T o ta l 4 o z 1 矿井三段 进风段、 用风段 、 回风段 通风阻 力的百分 比情况见表 1 。矿井通风阻力沿程分布状 况如 图 1 所示。 表 1 矿井通风三段阻力分布情况 长度 L I 1 1 1 图1 矿井通风阻力沿程分布 从阻力分布图 1和表 1可以看 出， 主测路线 I 用风段的阻力消耗 占到 了总阻力 的 6 o ％以上 ， 而 回 风段阻力仅 占2 0 ％左右， 3段阻力分布较为合理 ， 但 其用风段百米阻力值偏大， 主要原因在于 l 6 一l 7 段 局部阻力过大所导致。主测路线 Ⅱ用风段阻力约 占 总阻力 的3 5 ％ ， 而 回风段阻力约 占总阻力的 5 0 ％ ， 矿井 回风侧阻力偏大 ， 从巷道百米阻力数值来看 ， 采 区回风段的值也远远大于进风段和用风段， 这是由 于 D 1 3和中 l 3采 区共用一个 l 3专回， 风量 比较集 中的缘故。总体说来矿井通风系统 的3段阻力分布 状况基本合理。 2 局部地点阻力较大 ， 如 l 6一l 7段由于该段 巷道经过 4个较大拐角 ， 而且有一较大坡度的联巷 ， 导致局部阻力增大 ， 该段消耗的阻力超过 了6 5 0 P a ， 建议及时对巷道进行改造 J 。 3 风井外部 漏风较 大。中 l 2风井外部漏风 率为 1 1 ． 8 ％， 东二风井的外部漏风率 1 9 ． 2 ％， 建议 尽快进行堵漏风。 4 矿井总进风量为 8 7 m ／ s ， 其中采煤工作 面 总用风量为 2 3 ． 5 m ／ s ， 占总进 风量的 2 7 ． 0 l ％， 掘 进工作面用风量为 l 6 ． 5 m ／ s ， 占矿井 总进风量 的 1 8 ． 9 7 ％ ， 硐室及其他地点用风量为 2 4 ． 5 m ／ s ， 占矿 井总进风量2 8 ． 1 6 ％， 矿井内部漏风率 2 6 ． 8 6 ％。因 此 ， 还需要加强通风管理， 减少通风设施漏风 ， 进一 步提高矿井有效风量利用率。 3 矿井通风系统优化改造方案 3 ． 1 矿 井通风 系统优 化 改造 方案的提 出 矿井通风系统的优化改造， 不仪要满足现有通 风系统需风要求 ， 而且还要兼顾矿井今后一段时期 的生产部署及供风要求。因此 ， 根据杨村矿 的具体 情况 ， 把通风困难时期分为两个阶段 1 2 0 0 7年底东二风井新风机未投入使用 ， 而 中 l 3采区进入深部开采时期 此时可以采用 的临时 过渡方案是把东二风井与中 l 2风井 回风联巷 D1 1 新 回风巷和 D1 3配风巷 之 间设置局部扇风机 ， 来 帮助负担较重 的东二风井风机的通风。 2 根据后期生产部署 ， D1 1采区仅保 留回煤 柱面， 生产区域主要集中于 D 1 3和中 l 3采区， 而且 此时均为深部开采。 方案 I 东 二风井与 中 l 2风井风 机不 进行更 换， 为了提高东二风井风机的效率， 采取有效的堵漏 风措施 ， 使其漏风率降低到 3 ％。 方案 Ⅱ 把 中 l 2风 井改造 成 为进风井 ， 利用 D 1 1新回风巷和 D1 3配风巷相连 ， 构成 1 1区的回风 系统 ， 使矿井整体成为四进一 回的系统 ， 并更换东二 风井的风机。 方案 Ⅲ 不进行风井改造 ， 保持原来的三进两 回 系统 ， 考虑到深部开采瓦斯涌出量增大 ， 工作面需风 量增大 的问题 ， 更换东二风井的风机。 3 ． 2 矿 井通风 系统优化方案的确定 3 ． 2 ． 1 矿井通风 系统优化方案的解 网分析 矿井通风系统改造方案确定后 ， 对各方案进行 网络解算、 优化分析以确定最优方案。 1 2 0 0 7年底东二风井新风机未投入使用 ， 保 持当前 的通风系统 ， 而中 l 3采区进入深部开采时期 的解网分析 在保证硐 室、 掘进工作 面用风 的条件 下， 采煤工作面自然分风， 挂网解算得知， D 1 3采区 内的2个回采工作 面风量基本够用， 中 l 3采区的 2 个 回采工作面的风量在 4 0 0 m ／ m i n以上， 如果 中 l 3 采区瓦斯涌出量增加不大 的情况下 ， 开启局部通风 机 的方案可行 。 2 根据后期生产部署的解网情况。 方案 I 的解算结果 不进行风井改造， 不更换风 机 ， 如果工作面风量配 风不 超过 4 0 0 m ／ m i n ， 可 以 维普资讯 煤 矿 安 全 2 o o 8 0 5 4 3 稍降低后期的配风 ， 并做好东二风井 的堵漏风工作 ， 现有风机基本可以满足需要。该方案基本可行 。 方案 Ⅱ的解算结果 在后期把中 l 2风井改造成 为进风井 ， 利用 D1 1 新 回风巷和 D 1 3配风巷相连 ， 构成 1 1区的回风系统 ， 使矿井整体成为四进一 回的 系统 ， 由于风量均集中回风， 所以通风阻力会进一步 加大 ， 需要更换东二风井 的风机。以选 用的湘潭平 安电气集团公司的风机 B D 一I I一 6一№1 9 ， 9 8 0 r ／ rai n ， 2 ． 5 。 ， H P型 为例， 根据后续生产部署的解网情 况来看 ， 无论是各 区或各生产工作面的风量均能满 足需要 ， 但选用 的新风机工况点为风量 7 6 0 9 IT I 。 ／ s ， 风压为 3 7 0 3 P a 。杨村矿煤层 自燃倾 向等级属一级 容易 自燃煤层 ， 煤层 自然发火期为 1个月 ， 风机负压 过高 j ， 故该方案不可行。 方案 Ⅲ的解算结果 此方案 中中 l 3采区布置 2 个回采工作面 ， 并且考虑到深部开采瓦斯涌出量增 大的问题 ， 为了保证以后工作面的安全生产， 采用瓦 斯抽放技术后， 中 1 3的 2个 回采工作面供风量不应 6 0 0 IT I ／ m i n ， 根据解算结果可知， 各区或各生产工 作面的风量均能满足需要。此时选用的新风机工况 点为风量 5 5 ． 4 4 IT I ’ ／ s ， 风压 为 3 2 1 0 P a 。该方案基 本可行 。 3 ． 2 ． 2 矿井通风系统优化改造方案的确定 根据后期生产部署的解网情况可以看出可选的 方案有方案 I和方案 Ⅲ。 1 安全性 。方案 Ⅲ优 于方案 I 。因为方案 I 继续使用 旧风机 ， 风机效率低 ， 能力有限 ， 根据解网 结果可知 中 l 3采 区的 2个 回采 工作 面 的风量 在 4 0 0 IT I ／ mi n左右 ， 如果深部开采瓦斯 涌出量增 大则 不能保证工作面的安全生产。方案 Ⅲ选用了新型风 机 ， 增大风机的能力 ， 可以使 中 l 3采 区的两个 回采 工作面的风量达到 6 0 0 IT I ／ m i n以上 ， 而且此时风机 能力可以继续增加 ， 可 以有效地 防止后续生产 的不 确定性因素的影响， 提高矿井的安全性。 2 经济性 方案 Ⅲ也优 于方 案 I。以能够满 足矿井通风需求的方案Ⅲ相应的风机输出功率来考 虑 方案 Ⅲ N 传动 电 传动 电 l uU U 风机 -2 3 5． 2 4 k W h 方 传动 电 传动 电 l UU U 风机 -3 3 3． 2 6 k W h 注 新选用 的风机运行效率约 8 5 ％ ， 旧风机 的 运行效率 6 0 ％， 均为轴传动， 故 传 动1 ， 电机效率 取 9 0 ％。 一 年下来方案 Ⅲ比方案 I节省的电费 电费以 0 ． 5 _ ／ k Wh计 3 3 3 ． 2 62 3 5 ． 2 4 1 2 4 3 5 0 0 ． 54 1 1 6 8 4 元 一4 O万元 一 台风机 设备包括基建改 造费用 以 1 0 0万元 计 ， 则 新 风机 运 行 5 a后 即可 回收 成本 相 对效 益 】 。从长远角度考虑， 方案Ⅲ在经济性上也优 于方案 I。 4结论 1 在 2 0 0 7年 l 2月份 ， 东二 风井 风机 未进行 更换的情况下 ， 如果 中 l 3布置 2个生产工作面， 需 要开启辅助通风机帮助通风， 此时 D 1 3采区 2个生 产工作面的供风量基本能满足需求， 而中 l 3两个工 作面的供风量能达到 4 0 0 m3 ／ m i n ， 如果瓦斯涌出量 大 ， 此时供风量有所不 足， 需 要减少用风地点 的个 数 ， 来满足该 困难时期 的通风任务。 2 根据后期生产部署 ， 生产 区域主要集 中于 D1 3和中 l 3采区时 ， 不进行风井改造 ， 保持原来 的 三进两 回系统 ， 采用方案Ⅲ， 选用合适的东二风井新 风机可以满足通风任务 。但需要注意的是此时负压 相对较高， 应进一步加强矿井的防灭火工作。 参考文献 [ 1 ] 淮南煤炭学院通风安全教研室．矿井通风技术测定及 其应用 [ M] ．北京 煤炭工业出版社， 1 9 8 0 ． 2 ] 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 ， 1 9 9 4 ． [ 3 ] 杨运良， 张攀 ， 李仕明， 等．义马煤业 集团 有限责任 公司杨村煤矿通风系统优化报告[ R ] ， 河南理工大学 ， 2 0 o 7 ． [ 4 ] 张国枢 ， 杨运良， 谭允桢， 等．通风安全学[ M] ．徐州 中国矿业大学出版社 ， 2 0 0 0 ． [ 5 ] 国家煤矿安全监察局煤矿安全规程[ M] ．北京 煤炭 工业 出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 6 ] 张在贵．大封矿的通风系统优化改造 [ J ] ．煤矿安全， 2 0 0 0， 3 1 2 2 72 9 ． 作者简介 李仕明 1 9 6 3一 ， 男， 河南洛阳人， 高级工程 师， 长期从事矿井生产与技术管理工作， 现任义马煤业集团 公 司总工程师。 收稿 日期 2 0 0 71 1 1 3 ； 责任编辑 郭瑞年 维普资讯