鶴壁十礦通風系統優化改造

秦幫全,張志勇

(鶴壁煤電股份有限公司十礦,河南鶴壁458000)

摘　要:鶴壁煤電公司十礦現有4個采煤工作面、11個掘進工作面,由于生產布置集中,西井風

井擔負的采掘工作面需風緊張。針對礦井通風系統存在的問題,通過方安比較確定了礦井通風系統優化方案是西井箕斗下山進風改為回風、西井軌道下山回風改為進風,該方案實施后滿足了用風地點的需風要求,取得了良效果。

關鍵詞:通風系統;優化改造;方案

中圖分類號:TD724　　　文獻標只碼:B　　　　文章編號:1003-496X(2006)04-0016-04

1　礦井概況

鶴煤電公司十礦位于鶴煤礦區最南部,北與八礦相鄰.礦井于1994年底開始建設,2002年2月正式投產,設計能力60萬t/a,服務年限80 a,井田走向長10 km,傾斜長0.8~1.2 km,面積10.6 km2。礦井采用立井單水平上、下山開拓方式,現為上山開采,標高為-575 m~-150 m,所采煤層為二迭系山西組二1煤(俗稱大煤),煤層傾角31.5°~45°,平均35°,煤厚平均7.09 m。礦井采用走向長壁炮采放頂煤采煤法。

礦井通風方式為混合式,通風方法為抽出式,主井、付井和西井為進風井,西井付井、南翼風井回風。南翼風井主要通風機型號為2ВУ-166№24型軸流式風機,電機容量為450 kW,轉數為750 r/min,共2臺,1臺運轉,1臺備用。西井副井主要通風機型號為BDK-6№20對旋式風機,電機容量2×315kW,轉數991 r/min,備用風機為2臺4-72№20B型離心式風機,電機容量155 kW,轉數630 r/min。礦井為煤與瓦斯突出礦井,煤層具有不易自燃傾向性,為三類自燃礦井,煤塵有爆炸危險,其爆炸指數為16.06%。

2　礦井通風系統存在的問題通過對礦井整個通風系統進行普查,目前礦井通風現狀是:南翼風井擔負礦井南翼地區的通風,其主要有用風地點有1103、1101中2個工作面及1103外切眼、1103改造上順2個掘進工作面,共需風量為38.33 m3/s。2004年3月實測南翼風井主要通風機工況點為Q=58.0 m3/s、h=3 332 Pa,其能力富裕。西井風井擔負礦井中央地區的通風,其主要用風地點有:1113、1202兩個工作面及-575 m南大巷主巷、中間回風上山、1107上下順槽、猴車道、-250 m繞道、1104下順槽、1103外段下順槽、1202里下順槽9個掘進工作面,共需風量為82.0m3/s。2004年3月實測西井風井主要通風機工況點為Q=76.67 m3/s,h=4 312 Pa,風井風機能力緊張,而且主要通風系統主要存在以下問題:

(1)西井軌道下山為11采區回風巷,該巷道內有機電設施和電纜,造成回風巷不專用,違反煤礦安全規程第113條之規定。

(2)西井-50 m南翼回風聯絡巷回風斷面小,面積僅為4.6 m2,風速且風速高達9.6 m/s,風速超限。

(3)根據井下生產布局,西井風井擔負采掘工作面較多,加上回風系統斷面小,通風阻力大,通風能力降低,使用風地點供風緊張,特別是1113工作面配風達不到生產需要,使1113工作面生產處于半停止狀態。

(4)西井主要通風機工作靜壓高達4 312 Pa,風壓太高,不利于礦井防滅火。

從礦井目前通風及存在的問題來看,礦井西井風井所擔負的通風系統不合理,已影響到礦井的安全和生產,對其逆行優化改造是非常必要的,需盡快實施。

3　通風系統優化改造方案的制定與選取

3.1　礦井通風系統優化改造方案的制定

為滿足現有采掘工作面風量要求,優化通風網絡,降低通風阻力,盡量利用原有巷道,減少通風巷道開鑿量,本著工程量小、投資省、見效快、技術經濟指標合理的原則,根據西井風井所擔負系統存在的問題,對西井回風系統進行優化調整,提出2種方案。

方案Ⅰ:維持現有的礦井通風系統不變,上調西井主要通風機葉片安裝角度,增加主要通風機的工作風量,來解決11采區風量緊張問題;南翼風井所擔負的1103工作面、1101中工作面的風量經由南翼-155 m總回風再由南翼風機排出。

方案Ⅱ:在保持南翼采區通風系統不變的情況下,對西井回風系統進行優化,西井箕斗下山進風改為回風,西井軌道下山回風改為進風,大井輔助下山回風到-150 m地區后由西井輔助下山與西井箕斗下山并聯回風,到-50 m南翼總回風匯合,由西井風機排出。其通風系統詳見圖1。

3.2 礦井通風系統優化改造方案的選取

圖1　方案Ⅱ通風系統圖

　　在制定的礦井通風系統優化改造方案后,但究竟哪能一個方案最優,而且有利于解決礦井目前通風中存在的問題,需進行分析,各方案分別存在著優缺點。

3.2.1　方案I的優缺點

方案Ⅰ的優點比較明顯,僅通過改變主要通風機的葉片安裝角度便可實現,其工程量小。

其缺點也非常明顯,主要存在以下方面:(1)西井軌道下山為11采區專用回風巷,但該巷內有機電設備和電纜并且還行人,回風巷不專用。

(2)由于西井軌道下山與西井輔助下山回風匯合段即-50 m南翼回風聯絡巷斷面小,面積4.6m2,依然解決不了其內風速超限問題。

(3)由于回風系統處于飽和狀態,使1113工作面配風達不到生產要求,造成1113工作面回風瓦斯處于臨界值。

(4)考察西井主要通風機不同葉片安裝角度的性能曲線,當葉片安裝角度由25°上調到27.5°時,在目前通風網絡條件下,主要通風機的工作風量則由原來的76.67 m3/s增加到82.55 m3/s,負壓由原來4 312 Pa增加到4 998 Pa,風量有所增加,但沒有解決11采區風量不足的問題,而主工通風機工作靜壓卻急劇增加,高達近5 000 Pa,對礦井防止采空區溜煤自燃不利。

(5)調整西井主要通風機葉片安裝角度,增加了主要通風機輸入功率、增加了電耗、增加了通風費用。

3.2.2　方案Ⅱ的優缺點

方案II需要增加部分工程,但其優點比較明顯,其優點與實施后的效果主要表現在:

(1)解決了11采區專用回風巷不專用隱患。

(2)西井箕斗下山改為專用回風巷,由于其巷道斷面較大(斷面12.6 m2),不存在風速超限。

(3)西井箕斗下山與西井輔助下山回風匯合處一50 m南翼總回風巷的斷面為9.2 m2,可解決風速超限問題。

(4)改造后西井風井回風段的巷道斷面積增大,回風巷道風阻減小,西井所擔負系統的風阻將由原來的0.733 5 Ns2/m8,減小到0.553 4 Ns2/m8,西井主要通風機葉片安裝角度不變的情況下,風井排風量可達到87 m3/s,可滿足所擔負11采區的用風。

方案Ⅱ需增加一部分工程,其缺點主要表現為工程量較大;需要增加24道通風設施,其中永久風門16道,永久密閉8道;需擴修清理巷道工程是60m,分別為清理箕斗下山底浮煤30 m,清理運煤平巷五叉口巷道15 m,清理箕斗下山底與大井輔助下山之間聯絡巷15 m。

3.2.3　優化方案的確定

從各方案的優缺點及實施后的效果比較中,可以看出方案II可滿足所擔負11采區需風要求,考慮礦井發展長遠規劃及地區布局,因此確定方案Ⅱ為優選方案。

4　優化方案Ⅱ的實施與效果

4.1　優化方案Ⅱ的實施

優化工程2004年3月8日開始施工,由于時間緊、工程量大,而且又必須在維持正常生產的同時完成這項工程。首先建箕斗進風巷永久密閉,軌道一、二橫川永久密閉;其次在西井箕斗下山底平巷、中平巷、西井軌道下山下平巷、-50 m箕斗繞道等4處建永久風門;再次在西井軌道下山絞車房正后、箕斗聯絡后建擋風墻;總計先后在西井區建筑通風設施24道,其中永久風門16道,永久密閉8道,上述工程嚴格按特級質量標準化標準進行施工于2004年4月9日施工結束。

2004年4月10日進行通風系統調整,在通風系統調整過程中礦成立了調風指揮部,指揮部設在礦調度室,由礦長任總指揮,下設5組,調風組、測風組、瓦斯檢查組、通風設施拆建組和通風設施操作組共有36人參加,安全技術措施:其中包括調風前撤人、停電、井下各個地區的風量、采空區的密閉檢查記錄、監測監控檢查等共17條。這些措施嚴密到位,最終保證了通風系統調整工作取得了圓滿的成功。

4.2　優化方案Ⅱ的實施效果

優化改造方案Ⅱ于2004年4月10日正式投入使用,到目前為止,經過生產實踐證明效果是良好的,主要表現在以下幾個方面:

(1)增大了西井所擔負區域的用風地點的風量,礦井主要用風地點的風量前后變化情況詳見表1,西井主要通風機的工作靜壓降低,其工況前后變化詳見表2。

　　(2)解決了11采區專用回風巷不專用隱患。(3)保證了通風系統穩定,調整前-50 m南翼

軌道上平道永久風門開關頻繁,有時兩道風門同時打開,造成風流短路,影響安全生產,調整后-50 m南翼軌道改為進風,拆去風門。

(4)通風過通風系統改造,降低了通風阻力,

機效率高,西井主要通風機每小時減少電機輸入功率24 kW,按0.4元/kWh,每年節約電費8.4萬元。

(5)使-50 m南翼回風聯絡巷風速由9.6 m/s降為4.8 m/s。

(6)為-250 m與-150 m所掘輔助回風巷創造了條件。

5　礦井通風系統改造結論與體會

(1)小井區通風優化改造是完全合理的,經過近兩個月生產,通風系統穩定可靠,風量足,井下各個用風地點均達到經濟配風要求,解決了1113工作面風量不足隱患。

(2)礦井通風優化,必須考慮現有通風機設備和井巷的合理利用,盡可能充分發揮現有井巷工程,減少不必要的設施。

(3)礦井通風優化前后,對井巷風量及對主扇的排風量負壓,電機功率等進行實測。實測方法應保持相同的測試條件,并盡量縮短間隔時間,以減少生產變化和自然條件影響,以便分析、比較。

(4)礦井通風優化改造調整,要有充分的準備、嚴密組織的工作、協調一致的部署指揮、周密完善的安全技術措不可忽視其中任何一個細小環節,最終有利于保證工作的順利實施。

(5)應提高相應人員的技術水平低,配備齊全的測試工具,以便提出較全的技術資料和數據供給分析、比較和改進。

(6)方案實施后,西井主要通風機的工作靜壓依然較高,礦井還就加大巷道維修力度,保證巷道斷面,降低阻力,最終使南翼風井、西井風井主要通風機的工作靜壓在3 000 Pa以內。

　　作者簡介:秦幫全(1965-),男,河南平玉人,1991年畢業于鶴壁煤礦學校通風與安全專業,助理工程師,現在鶴壁煤電股份有限公司十礦從事礦山“一通三防”技術工作。

(收稿日期:2005-10-11;責任編輯:郭瑞年)

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摘自　《УГОЛЬУКРАИНЫ》　2004 No .2