矿井通风系统技术改造.ppt

矿井通风系统技术改造,方裕璋华北科技学院,介绍的内容,概述（含义、重要性、改造的必要性）矿井通风系统技术改造的步骤矿井通风系统分析的理论基础对矿井通风系统的基本要求矿井通风系统的合理性分析矿井通风系统稳定性分析有关计算机模拟问题,矿井通风系统的含义,包括矿井通风方式（进出风井的数量及其相互位置）通风方法（主扇的工作方法抽出式、压入式）通风网路（串、并、复杂联接）也有人把通风动力、通风网络和通风构筑物的总称叫矿井通风系统,矿井通风系统的重要性（一）,矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分。其合理与否，与矿井的稳产、高产，防灾、抗灾能力，经济效益有重大关系，并产生长期影响。,矿井通风系统的重要性（二）,提高矿井通风技术和管理水平是保证矿井正常生产和安全状况的基本任务之一。表现在用通风方法排除全矿井瓦斯量的80-90用通风方法排除采面瓦斯量的70-80用通风方法排除采面粉尘量的20-30（装有抑尘装置）用通风方法排除深井采面热量的60-70供给矿井新鲜空气的质量约是矿井产煤量的5-18倍。,矿井通风系统的重要性（三）,实践表明零星事故主要是个人违章及工作环境差造成的；重大瓦斯事故都是因通风系统有问题造成的。表现为风量不足、不合理的串联、通风设施多、风门敞开、角联，一条上山既进风又回风案例77.2.24坪湖矿，87.12.9潘一矿，96.5.21平十矿，97.5.28龙凤矿，97.11.4盘江月亮田矿，97.11.13潘三矿，97.1.24王营矿，,矿井通风系统的重要性（四）,在“一通三防”众多的管理中通风是基础瓦斯抽放是措施安全监测监控是保证,存在的问题（一）,就国有矿井而言，矿井通风系统存在的问题有全矿总风量不足96年底，重点矿中有48处（黑龙江、湖南、淮南）通风阻力大淮南7个高突矿井中有11处风井，阻力大于3000Pa，其中潘一矿达4892Pa。造成主扇耗电多，总风量不足。通风线路长蒲白局马村矿东风井，L58km。,存在的问题（二）,通风系统复杂，通风设施多抚顺老虎台矿有10个水平通风，6个水平生产。全矿通风构筑物495处（风门187处、风窗125处、密闭180处、风桥3处），交叉通风多，用风过于集中，巷道失修率高。通风系统不稳定风机在驼峰区附近工作，角联多，自然风压影响大（进风井变为出风井，进风线路变为出风段）。其他（耗电多，大马拉小车、漏风多，风机陈旧、调风方法不妥，扩散器和风硐不合理等）。,技术改造案例（一）甘肃窑街二矿四号井深水平调风方案优选,,技术改造案例（二）,技术改造案例（三）,技术改造案例（四）,石台矿例（一）,石台矿例（二）,,石台矿例（三）,石台矿例（四）,石台矿例（五）,尚义矿例（一）,尚义矿例（二）,技术改造的步骤,矿井通风系统分析的理论基础,进行矿井通风系统分析应掌握可靠的基础资料（通风系统图、网路图、技术测定数据）；必要的基础理论（通风网路中风流流动的基本规律及风流的变化趋势）。,风流流动的基本规律（一）,一、简单串联,风流流动的基本规律（二）,二、简单并联,风流流动的基本规律（三）,风流流动的基本规律（四）,三、角联网路特性对角巷道中的风流方向不稳定，它与边缘巷道的风阻配比有关。简单角联中对角巷道的风向有判别式复杂角联网路的风向、总风阻，各分支风量由计算机解算求得。,风流流动的基本规律（五）,四、风量平衡定律对节点或回路∑Qi0,风流流动的基本规律（六）,五、风压平衡定律1.无压源回路∑hi02.有压源回路∑hiHfHN,风流流动的基本规律（七）,六、通风阻力定律hiRiQi2风量平衡定律、风压平衡定律和通风阻力定律通称为矿井通风三大定律。,矿井通风系统中风流的变化趋势（一）,1.巷道中安设风窗引起的风流变化趋势因生产布置不合理或瓦斯涌出量不同，造成矿井翼与翼或采区与采区、采面与采面之间Q不同，为按需分配Q，须在需风少（阻力小）的分支设风窗。,矿井通风系统中风流的变化趋势（二）,,矿井通风系统中风流的变化趋势（三）,矿井通风系统中风流的变化趋势（四）,风窗面积相同（R相同，但设在不同级别的分支，对总风量的影响程度不同，调风效果也不同。丰城建新矿西翼总回风道风窗阻力为1070Pa（当风量为5.9m3/s时），占总阻力的42.1％；刘桥一矿一处风窗阻力为990Pa。总风量下降幅度，与主扇风压曲线缓陡有关在复杂网路内某一分支设风窗，会引起整个网路内风量重新分配，阻力又随之相应变化。,矿井通风系统中风流的变化趋势（五）,矿井通风系统中风流的变化趋势（六）,2.巷道中减阻引起的风流变化趋势减阻巷道本身及同一回路中，风向相同的分支Q及h增加；与减阻巷道同一回路中，风向相反的分支Q及h下降；主扇风量及矿井总进风量增加；减阻分支增风量大于并联分支减少的风量；矿井总进风量和分支风量变化的幅度与R变化比、减阻分支在风网中的位置、主扇特性曲线陡缓有关。尽量采用减阻调风，但费用高、费时间。,矿井通风系统中风流的变化趋势（七）,矿井通风系统中风流的变化趋势（八）,3.巷道封闭或堵塞引起的风流变化趋势与在巷道中设风窗的变化趋势相类似,矿井通风系统中风流的变化趋势（九）,4.巷道贯通引起的风流变化趋势与减阻相似，只是变化幅度大些。试分析图1-11巷道贯通后的风向。,矿井通风系统中风流的变化趋势（十）,5.自然风压引起的风流变化趋势影响风网中风量分配、阻力大小及风向影响主扇工况点，（反向自然风压使主扇工况点上移，或反之）,矿井通风系统中风流的变化趋势（十一）,矿井通风系统中风流的变化趋势（十二）,6.主扇特性的变化（增加或降低）引起风网的几量重新分配，引起阻力分布变化和漏风的变化。多台风机工作的矿井，进行一台主扇性能调节时，应注意对另外主扇工况点的影响，避免风机不稳定运转。,对矿井通风系统的基本要求,以最小的阻力、最低的电耗，把足够的新鲜风量送达用风地点，并具有较高的防灾抗灾能力。,分析通风系统时应遵循的原则（一）,1.整体性必须与运输、开拓开采系统相协调；必须与地质、开采条件相适应；必须把矿井通风系统（通风井、风机、网路、通风构筑物）看成一个整体，统一考虑（不能Q不足，就换大风机）。改造通风系统时，不仅要考虑新系统的先进性，而且要充分利用现有的通风井巷、设备，使新老系统协调起来，构成一个合理的新系统。,分析通风系统时应遵循的原则（二）,2.时间性通风系统优劣，有个时间性问题。这个时期为优秀，过个时期就可能为不好（存在问题）。这是因为不同生产时期（投产初期、正常生产期、矿井后期），对通风系统有不同的要求；即使是正常生产期，生产区域的转移，对通风系统的要求也发生变化，必须及时调整；通风构筑物的建立与拆除，爆炸或火灾的发生都会引起通风状况变化，应预测和增强系统对环境的适应性。,矿井通风系统的合理性分析,合理性表现在安全、有效、稳定、经济。凡符合规程的规定、满足生产要求的系统均属于合理的系统。合理的系统不一定是最较佳优系统。目前不少矿井通风系统在不同程度上存在问题。,存在的问题（一）,1.主扇运行效率低30个矿务局100个风井老型号轴流风机调查结果,存在的问题（二）,1986年统计统配矿运转主扇运转情况,存在的问题（三）,2.驱动风机的电机负荷率低、导致效率低。34个矿务局的311台主扇电机调查结果,存在的问题（四）,3.通风阻力大，阻力分布不合理据统计，我国低瓦斯大型矿井总阻力最大为1962Pa，中型矿井最大阻力为1177.2Pa，小型矿井最大阻力为735.75Pa。高瓦斯矿井最大阻力大型矿井2452.5Pa，中型矿井1962Pa，小型矿井1569.6Pa。少数高阻力矿井，通风电耗占原煤电耗的一半以上。,存在的问题（五）,大多数矿井回风段的阻力占总阻力的60％-80％少数矿井采区的通风阻力为总阻力的40％-50％存在局部高阻力区段和地点。如失修回风道、风窗、风硐、拐弯、未拆除的风门墙垛等；压入式通风矿井的主扇进风道。降低高阻力区段的通风阻力是改善通风，提高合理性和增加安全性的重要途径,存在的问题（六）,4.风量不足5.风量调节方法不妥矿井投产初期放下闸门减少进风量用风窗调风盲目换装大能力风机，或调大叶片安装角6.漏风多鸡西局62台主扇测定表明地面漏风率大于5％的矿井有50,有的矿达15％-25％。山西省5个统配局64台主扇总漏风量达18219m3/min，其中漏风最多的一台主扇，地面漏风达1472m3/min。淮南新庄孜矿一处风门的漏风达29-309m3/min，主要进回风间的漏风达1000m3/min。,存在的问题（七）,7.风流不稳定角联网路多采面处于对角巷道，且无防止风流反向的措施主扇在驼峰区附近工作，有的矿甚至出现风机“飞动”风门数量多，位置不当，且经常风流短路反向风门数量少自然风压影响大多风机相互干扰，相互“抢风”,矿井通风系统稳定性分析,风流不稳定的表现风流方向发生变化；风量大小变化幅度超过允许范围。风流不稳定是煤矿事故的导因之一可导致瓦斯超限或风温升高，甚至引起瓦斯煤尘爆炸。,影响矿井通风系统稳定性的因素,主扇的台数、类型及其相对位置（同一井或不同井口）主扇的性能及两台主扇之性能差大小自然风压的大小及其作用方向通风网路的结构形式（有无角联网路）矿内风流稳定与否，反映了矿井通风动力和网路结构的合理程度及它们之间的协调状况。,风流不稳定现象的分类,分为正常生产时期的风流不稳定灾变时期的风流不稳定正常生产时期的风流不稳定又可分为由于通风动力引起的风流不稳定由于通风网路引起的风流不稳定,灾变时期风流不稳定的表现,因爆炸摧毁了通风构筑物（含回风井口防爆盖）、甚至破坏了主扇，造成风流紊乱和爆炸产物（CO2、CO、烟雾）的漫延，导致人员伤亡和生产停顿。因火灾烧毁风门造成风流短路；支架倒塌产生冒顶；火风压直接影响主扇的工况点；火风压造成风流逆转或停滞。因煤与瓦斯突出破坏通风系统（包括堵塞巷道，摧毁通风构筑物），瓦斯沿进回风巷漫延，导致人员伤亡，甚至引发瓦斯燃烧或爆炸。,通风动力引起的风流不稳定,主扇工作不稳定引起的包括风机的喘振；多风机相互干扰井下辅助通风机对风流稳定性的影响包括辅扇对主扇的影响；辅扇能力太大引起并联分支风量不足、反向或停滞；辅扇附近进风主巷中风门的启闭；主扇、辅扇停电停转自然风压引起的,通风网路引起的风流不稳定,风流短路造成的风流剧烈波动包括风门的开闭；防爆门的开闭对风流影响。对角分支风流不稳定应加强对角联网路的管理，有计划地设置或利用有益角联，避免和严格控制有害角联。,矿井通风系统技术改造目标,挖潜改造矿井，改造目标有增加风量（总风量或局部风量）减阻节电提高通风稳定性（调整网路或风机）选定不同时期的通风系统,通风现状分析内容,分析主扇装置性能的优劣及核定主扇能力从阻力测定结果中分析阻力分布的合理性，找出高阻力和高风阻区段，分析产生高阻力的原因及采取减阻措施的途径。分析通风网路结构的合理性（有害角联少，总阻力和总风阻小，风机运行稳定的网路，只需极少通风构筑物）,计算机对通风系统改造方案的模拟,必备的技术资料能进行复杂网路解算的源程序通风网路图（现状的、各改造方案的）实测的主扇特性曲线（新选风机为出厂曲线）各分支的风阻值现有网路中各分支的风量及改造后的所需风量自然风压值（平原地区、浅井开采可不要此资料）,计算机模拟时输入的参数,分支数、节点数、风机台数、固定风量分支数、最多迭代次数、要求的精度、各分支的始末节点号、各分支的风阻值、风机的特性点参数、固定风量值、自然风压值等。输出结果包括各分支的风量、阻力、主扇的工况点等。,计算机模拟通风系统的步骤,通风系统现状模拟通风系统改造方案的模拟从模拟结果选定通风系统改造方案,谢谢,联系电话010-61594155（家）13623164090邮政编码065201通信地址河北三河市燕郊206信箱电子信箱fyz1937,