平顶山煤业集团公司二矿通风系统优化改造.pdf

2 0 0 7年第 2期 能 源 技 术 与 管 理 1 3 平顶山煤业集团公司二矿通风系统优化改造 程磊 ， 王振江 ， 洪玉 申 ， 李耀民 1 ． 河南理工大学 安全 学院 ， 河南 焦作 4 5 4 0 0 0 ； 2 ． 平 顶山煤业集 团 二矿， 河南 平 顶山 4 6 7 0 0 0 [ 摘 要 ] 因该矿井田范围扩大， 针对 当前 己二风井主要通风机能否满足矿井生产需要 、 是否 需要启用东风井来担 负扩大采区通风等 问题 ， 在对矿井通风 系统进行技术测定的基 础 上 ， 结合矿 井后 期 生产部 署 ． 提 出矿 井通风 系统 改造 方案 ， 对各 个方 案进 行 了解 网 分析及经济投入与效益比较 ． 确定 了矿井通风 系统优化改造方案 [ 关键词] 通风 系统 ； 优化 ； 改造 [ 中图分类号]T D 7 2 2 [ 文献标识码]B [ 文章编号] 1 6 7 2 - 9 9 4 3 2 0 0 7 0 2 一 O 0 1 3 一 O 2 1 矿 井概况 平煤集团二矿始建于 1 9 5 5年 ， 是平顶山矿区 开发 的第 一对矿 井 。2 0 0 5年 核定 生 产能 力 为 1 2 0万 t ／ a 。 井田开拓方式为立斜井多水平分区式 ， 一 水平 开采标高一 7 5 m以上 已于 2 0世纪 7 0年 代末采完 ， 现生产采 区为二水 平 一 8 6 m水平 己 庚二采 区 开采标高一 7 5 3 0 0 m ， 己庚二采 区为 双翼下山采区， 己庚组采用联合布置 ． 现有三个采 煤工作面，两个高档普采工作面，一个炮采工作 面，六个掘进工作面 其中有两个综掘工作面 。 2 0 0 5年 7月矿井 瓦斯鉴定结果 为瓦斯相对涌 出 量为 4 ． 7 7 m3 ／ t ， 绝对 涌 出量为 1 3 ． 2 5 m 3 ／ mi n 。矿 井 自然发火期为 6 9个月，自燃发火等级为不易 自 燃 ， 煤尘爆炸指数为 2 8 ． 6 7 ％一 3 4 ． 2 6 ％。 矿井通风方 式为中央边界式 ， 通风方法为抽出式 ， 有进风井六 个 ， 即主井 、 管子井 、 皮带斜井 、 南斜井 、 西斜井和 己一进 风井 ； 回风 井 一个 ， 即 己二 风井 ， 为全 矿 井 服务。 己二风井安装两台 B D K 6 1 8 8 一 N o 3 0对旋轴 流式通风机 ， 配套 电机 型号 为 YB F 6 3 0 8 P ， 额定 功率为 2 x 5 6 0 k W， 一台工作 ， 一台备用。 现主要通 风机运行角度一 6 。 ， 工作风量 1 5 0 ． 0 6 m 3 ／ s ， 工作风 压 3 3 0 0 P a 2 0 0 6年 实测 。 2 矿井通风 系统优化 改造 的紧迫性 随着 矿井 开采 范围的扩大与开采深度 的增 加 ， 瓦斯涌 出量越来 越大 ， 地温越来越高 ， 工作地 点需风量随之增大， 通风线路亦越来越长 ， 矿井负 压越来越大。当前己二风井主要通风机能否满足 矿井后期生产需要 ，是否需要启用东风井来担负 扩大采区f 己庚三采区 的通风 ， 成为当前急待解决 的问题 。 因此 ， 对矿井通风系统进行优化改造势在 必行 。 3 通风现状 的技术测定与分析 3 ． 1 通 风现 状的技 术测 定 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和主要通风机的性能 测试。风网技术测定采用气压计法 中的两测点同 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| 1 ] 。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。对主要通风机的性能测试是在不影响矿井 正常生产的情况下对备用通风机进行测试的| 2 ] 。 3 ． 2测 定结果 分析 通过对矿井当前通风系统各项实测数据的整 理和分析 ， 得出该矿 目前通风系统存在如下问题 1 矿井通风系统的阻力分布状况极不合理。 矿井三段阻力分布如表 I 所示 ， 从表 中可以看 出 矿井进风段 阻力 占总阻力的 2 0 ．7 5 ％，回风段 占 1 9 ． 8 9 ％． 用风段 占 5 9 _ 3 5 ％， 矿井通风阻力 主要消 耗在用风段上。 从巷道百米阻力数值来看， 进风段 百米阻力值略大于用风段 ，这与进风段部分巷道 断面小有关； 回风段的百米阻力值远远大于进 、 用 风段 ， 是他们的 3 5倍 ， 这是 由于回风路线短 、 风 维普资讯 1 4 程磊等平顶山煤业集团公司二矿通风系统优化改造 2 0 o 7年第 2期 2 矿井外部效风量率偏大， 主要是因为备用 风机闸门没有下放到位所致 ，风机倒台时一定要 注意下放到位。 3 矿井 己二轨道下山上部 4 2 5 3测定段 、 专用 回风巷上部 f 5 1 5 3测定段1风速普遍 大于 7 m ／ s 且局部地点超限 ， 建议扩大该段巷道断面。 4 矿井下局部工作地点温度较高 ， 如庚 2 0 2 2 1 0 o工作面、 庚 2 0 2 2 1 4 0备用面回风流温度高 达 3 0℃．矿井应加强风温方面的预测与降温研 究 4 矿井通风系统优化 改造方案 4 ． 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．不仅要满足现有 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 ， 根据平顶山煤 业 集团有限责任公司二矿矿井生产容易时期 f 即己庚三采区正式投产初期1 和矿井生产 困难时 期 即己庚三采区、 己庚一采区最深部生产工作面 投产时期 的生产部署来进行解网分析， 从而提出 矿井通风系统优化改造方案。 方案一 上调 己二风井风机叶片安装角度 方案二 庚组东翼上部集 中皮带巷改回风巷 方案 三 启用东风井 ， 根据矿井地面情况 ， 在 己庚三上部有一东风井 ，可利用东风井来担负矿 井 己庚三通风 ，现在的己二风井仅担负己庚二采 区通风 。 4 ． 2矿井通风系统优化改造方案的确定 4 ． 2 ． 1 各优化改造方案的解网分析 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[ 3 ] 。 1 方案 I 上调己二风井风机叶片安装角度 的解算结果。 新开的各巷道风阻值 由已知同类巷道的摩擦 阻力系数或百米风阻推算 ； 掘进工作面 、 及各硐室 按需固定风量 ． 采煤工作面 自然分风。 进行挂 网解 算 。解算结果为 庚 2 0 3 1 1 0 0工作面 、庚 2 0 2 3 1 2 0工作面的通过风量均不能满足实际需要 ． 己 1 7 3 1 l 1 2备用面 、 己 1 7 2 2 1 2 2工作面 的通过 风量能够满足需风要求。 分析其风量不足 的原因．庚 2 0 3 1 1 0 0工作 面、 庚 2 0 2 3 1 2 0工作面通风路线过长所致 ， 回风 段阻力过大所致． 特别是庚 2 0 2 3 1 2 0工作面通过 风量远小于需风量 ， 因此要增大庚 2 0 2 3 1 2 0工作 面通过风量 ， 应考虑增加己庚三采区的回风巷。 该方案不能满足工作地点需风要求， 因此 ， 该 方案在技术上不可行 。 2 方案 Ⅱ 庚组东翼上部集中皮带巷改为回 风巷1 的解算结果。 将庚组东翼上部集中皮带巷改造成回风巷 ， 担负己庚三采区的回风 掘进工作面、 及各硐室按 需 固定风量 ，采煤工作面自然分风 ，进行挂网解 算 ，解算结果为 庚 2 0 3 1 1 0 0工作面、庚 2 0 2 3 1 2 0工作面 的通过风量基本上满足实际需要 ． 己 1 7 3 1 l 1 2备用面、 己 1 7 2 2 1 2 2工作面的通过 风量完全满足需风要求。 该 方案 下 的工 作静 压 与最 高 静 压 之 比为 0 ． 8 2 ， 主要通风机可安全运转。因此 ， 该方案可行。 3 方案 Ⅲ 启用东风井1 的解算结果。 己二风井 主要通风机 叶片安装角度仍恢复 至一 6 。 ， 东 风井安装 B D I I 一 8 一 N o 2 1 n 7 4 0 d mi n 、 HP型 轴流式 参照湘潭平安 电气风机选型手册 主要通风机 ， 叶片安装角运行一 2 ． 5 。 ， 外部漏风率 为 5 ％， 挂网解算。由解算条件和解算结果可知 庚 2 0 3 1 0 4 0工作面、 庚 2 0 2 3 0 7 0工作面通过风 量基本满 足需风要求 ，己 1 6 2 2 0 8 1工作面 、 庚 2 0 3 1 0 1 0备用面通过风量有较大富裕。 己二风井 风机叶片安装角一 6 。 时 ．最高风压可达 4 5 0 0 P a ， 该方案下工作静压与最高静压之比为 0 ． 8 3 ，风机 可安全运转 ； 东风井风机亦可安全运转 。 因此， 该方案在技术上可行。 但该方案需维修 东风井总回风巷 3 2 5 3 1 6 3 1 7 5 1 1 m长 。 需征地 、 构筑通风机房等地面设施 、 购买安装主要通风机。 下转第 2 4页 维普资讯 2 4 黄坤强等煤矿基建时期的瓦斯特点及综合治理 2 0 0 7年第 2期 规程规定各单位要建立以总工程师为主 “ 一 通三防” 网络体系， 在建井过程中一期工程就 要考虑通风机构的设置， 配备必要的干部 ， 技术人 员 ， 技术工人对瓦斯治理进行专题的研究 ， 设计装 备必要的瓦斯监测设备 ， 为揭开煤层的做好准备 ， 一 旦揭开煤层就要进一步充实力量进行两井 或 三井 贯通等通风准备等等。没有完善专职机构 ， 一 旦发生瓦斯现象就会手忙脚乱造成事故 的发 生 ． 所以施工企业应有专职的通风机构 ， 各施工项 目部也必须有通风管理机构 ， 才能管理好瓦斯 ， 确 保安全生产。 2 ． 3 必 须有科学 的通 风 系统 矿井通风是矿井施工、 生产的一个重要环节。 一 个安全 、 可靠 、 经济 、 实用 的通风系统对保证瓦 斯治理有决定性 的意义。所以施工前就必须有科 学合理的通风系统设计。设计 中必须要有可靠充 足的总风量 ， 以保证各施工头面的风量 ， 不串连通 风 ， 系统简单可靠 ， 单位工程施工组织设计中也应 有通风篇章 ， 经过科学计算 、 确保施工瓦斯治理。 在实际施工中也要进一步验证，并根据瓦斯涌出 情况加 以修正 。 2 ． 4必须有 瓦斯治理 的必要 技术手 段 建井施工单位 目前通风、监测手段还停 留在 单级局扇 局扇 目前 已改变部分对旋风机 ， 光学 瓦检仪上。还要增加大功率对旋风机或作为主扇 使用辅助风机 ，以加大风量对付瓦斯涌出量大的 巷道 ， 确保瓦斯不超限。 在高瓦斯矿井除实现三专 两闭锁外 ， 还要实现双风机双电源 自动切换装置。 确保工作面不停风。 监测手段应加快监测系统的配备 ，除配备瓦 检员 、 通风工外 ， 对工作面跟班干部 、 放炮员、 维护 工都应配备便携式瓦检仪作为矿井通风系统在高 瓦斯矿井配备集 中监控装置 ， “ 多位一体”对瓦斯 监测监控。 配备部分瓦斯抽放设备以解决突然增高而无 法施工问题 。并配备一定数量钻机及测试装置及 时探测前方煤层瓦斯情况以提前做好准备工作。 3结 语 总之 ， 只要思想上到位 ， 组织上重视 ， 机构健 全 ， 设施上可靠 ， 有必要的技术手段， 有制度保证 ， 就可以搞好煤矿基建时期的瓦斯治理工作。 [ 作者简介 ] 黄坤强 1 9 6 0 一 ， 男 ， 工程师 ， 1 9 8 3年毕业 于徐州煤炭 建筑工程学校矿建专业 ． 现任中煤 五公司一处安监处长 。 『 收稿 日期 2 o o 6 -1 2 2 21 上接第 1 4页 4 ． 2 ． 2 矿井通风系统优化改造方案的确定 从新建东风井投资表 2可以看出，就矿井经 济投入方面而言 ， 方案 Ⅱ为优 ； 从矿井长期安全生 产和管理而言， 最终选择方案 Ⅱ， 该方案能够满足 矿井通风困难时期各用风地点的需风要求。 表 2 新建东回风井投资 5结论及应用 1 平煤二矿己庚二采区、己庚三采区同采 时 ，在 3面 1 备 8头 1 O硐室的生产计划部署下 ， 己二风井主要通风机通过上调叶片安装角度可以 满足矿井需风要求 2 在二水平 己庚二采区、 己庚三采区和三水 平己庚一采区同采时的容易时期，将 己二风井主 要通风机叶片安装角度上调至 O 。 ， 可满足要求。 3 在二水平 己庚二采区、 己庚三采区和三水 平己庚一采区同采时的困难时期 ．需将己二风井 主要通风机叶片安装角度上调至 O 。 的同时 ， 还需 将庚组东翼上部集 中皮带巷改造成回风巷，担负 己庚三采区的回风 4 己二风井主要通风机叶片安装角度为 O 。 时 ， 其运行功率接近额定功率 ， 使用中注意电机温 升 ， 防止电机故障。 [ 参 考 文 献] f 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 ] 程 磊， 杨运 良， 景 国勋． 九里 山煤矿通风 系统安全性评 价 [ J ] ， 辽宁工程技术大学学报， 2 0 0 3 ， 2 2 4 4 4 2 - 4 4 4 ． [ 作者简介] 程 磊 1 9 7 3 一 ， 男 ， 汉族 ， 安徽砀 山人 ， 博士研究 生 ， 从 事矿山通风与安全技术研究和教学工作。 『 收稿 日期 2 0 0 6 - 1 2 2 3 ] 维普资讯