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西马矿井通风系统优化改造研究 刘娉娉,李雨成 辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院,辽宁 阜新123000 摘 要矿井通风系统是由矿井主要通风机装置和井下通风网络组合而成的动态系统。为保证安全生产和降低成 本,这个动态系统应保持最佳的运行状态。因此,矿井通风系统优化工作相当重要。 关键词矿井;通风;仿真系统 中图分类号TD72 文献标识码A 文章编号1008 - 8725200911 - 0089 - 03 Study on Optimization Transation of Ventilation System in Xima Mine LIU Ping - ping , LI Yu - cheng College of Satety Science and Engineering , Liaoning Technology University , Fuxin 123000 , China AbstractMine ventilation system is the dynamic system which is made up of the main mine fan installations and mine ventilation network. In order to ensure safe production and reducible costs , the dynamic system should be running the best. Therefore , the optimization of mine ventilation system has a considerable impor2 tance of the work. Key wordsmine ; ventilation; simulation system 0 概述 矿井安全问题的核心是 “一通三防”,通风系统是矿井最 重要的辅助生产系统。矿井通风系统的合理与否,与矿井的 安全生产、 抗灾能力、 经济效益及稳产和高产都有着重大的 关系。 沈阳煤业有限责任公司西马煤矿位于红阳煤田南部,行 政区划隶属辽宁省灯塔市西马峰镇。地理坐标为东经123 10′,北纬4121′ 。该矿井于1989年12月27日正式投产,首 采区为南一区,于1996年正式达产。 1 矿井通风系统优化改造 矿井通风系统优化改造就是从通风系统分析开始到给 出最优矿井通风系统方案为止的一系列工作。其工作程序 通常是通风系统分析、 拟定通风系统优化改造方案,拟定方 案的风量计算,最优通风系统方案选择及经济效果评述等。 矿井通风系统的优化设计一直是矿井通风专业人员所关注 的问题。尽管对这一课题进行了大量的研究,而且在风量优 化调节、 井巷断面优化、 风机优化选择、 井筒布置方式、 通风 方式选择等方面已取得一定的进展。但是,至今还有许多关 于矿井通风系统优化设计方面的问题有待进一步研究和解 决。满足通风需求的调节方案多种多样,如何确定一种既能 满足通风需求和生产条件的限制、 符合相关规程规定,又能 使矿井通风所需的费用达到最小,是长期以来的研究热点和 难点问题之一。基于此提出本课题,对矿井通风系统做进一 步研究,以提高矿井通风管理的水平,加强煤炭工业的安全 生产。 西马煤矿通风系统复杂,在许多方面都存在不同程度的 时间内较大,但时间长后,水量依然减小。根据前期所打 钻孔观测结果总结得出在方位角为345 、仰角29 时水量 最大,但由于塌孔问题严重,扩孔效果并不明显。后来改 用下套管的施工方法,重新施工1个新孔方位角345 、仰 角29后,钻孔出水量5 d之内保持在80 m3Πh左右,以后 随水压减小,水量逐渐减小。放水结束后,经补孔验证, 采空区已无积水。 耿村矿近年来已成功对2 - 313100 ,2 - 312180 ,2 - 3 13170和2 - 312170等近10个工作面采空区进行了探放水工 作。共放出采空区积水1316万m3,解除受水害威胁的煤炭 160万t ,创造利润2亿多元,同时也保证了安全高效生产。 5 结论 1实际施工中应根据具体情况选用不同的施工方法和 设备,以最小的投资,达到最好的经济效益。 2对于塌孔程度较轻的钻孔,宜采用大孔径钻头扩孔 的方法。塌孔严重时,采用下套管方法解决,确保正常放水。 3通过采空区积水探放技术的经验总结,采取边探、 边 掘的探放水措施,彻底解除了掘进和回采工作面的水患,确 保了掘进和回采工作的顺利推进,缓解了生产衔接中紧张的 状况,而且保证了工作面回采期间的安全生产。 参考文献 [1] 金果林.水害已成为威胁中国煤矿安全的 “第二大杀手”[Z]. ht2 tp Π Πnews1sohu1comΠ20060616Πn2437629811shtml. [2] 赵育台,黄丹青.高精度重力勘探与煤矿采空区预测[C].世纪 之交煤矿地质学术论文集,西安西安地图出版社,1999 ,471 - 475. [3] 张景海.煤矿安全手册[M]北京煤炭工业出版社, 1992. 责任编辑 王凤英 收稿日期2009 - 05 - 20;修订日期2009 - 07 - 20 作者简介刘娉娉1979 - ,女,辽宁阜新人,辽宁工程技术大学安全科学与工程学院在读硕士研究生,研究方向矿井通风,E - mail pingping790127 hotmail. com。 第28卷第11期 2009年11月 煤 炭 技 术 Coal Technology Vol128 ,No111 Nov ,2009 通风问题。该矿现有2个进风井,即主井、 副井,和1个回风 即东风井。根据统计全矿约有巷道800多条,通风构筑物约 有70道,调风配风比较困难,并且东风井已经超出了AQ煤 矿井工开采通风技术条件 标准关于矿井风量、 负压的规定, 这就需要进行通风系统优化,而矿井通风系统的优化要进行 大量的数学计算和面对复杂的数学模型,优化工作变得非常 复杂。因此使用代表国际先进水平的矿井通风仿真系统,具 有重要的现实意义。 2 矿井通风仿真系统简称MVSS在西马煤 矿的应用 2.1 仿真系统应用技术路线 仿真系统应用技术路线如图1所示 图1 生产矿井通风智能决策支持系统 2.2 西马矿矿井通风概况 1矿井的通风方式。矿井采用抽出式通风。 2进、 回风井筒数量及风量。矿井现有2个进风井, 即主井、 副井;1个回风井即东风井,各井筒详细参数表1。 表1 各井筒详细参数表 序号 井筒 名称 深长度 Πm 百米摩擦风阻 Πkgm- 7 总阻力 ΠPa 风量 Πm3min- 1 用途 1主井438.0790.063 291372.792 92 200 担负矿井原煤运输任务 和进风,矿井主要安全 出口之一 2副井415.50.00 641552.310 38 064 进人及小件运输、 提矸、 进风,矿井主要安全出 口之一 3东风井127.830.116 54 861.111 710 842 担负全矿回风及矿井安 全出口之一 3矿井主要通风设备、 运行参数、 风量及风压。西马煤 矿东风井主要通风机型号为K2800Π1680 - 2B ,电机额定功率 为912116 kW,风机叶片安装角度为主扇3215 。总进风量为 10 26414 m3Πmin ,总排风量为10 842 m3Πmin ,负压已经达到 4 000 Pa。 2.3 西马矿通风系统综合评价 1通风系统阻力分布不合理。以北一区1309采区为 例,进风阻力达到1 949 Pa ,进风路线为副井 中央皮带 巷 北翼皮带巷 北翼皮带上山 北一皮带上山 北一上段材料道 1303运顺 上段13煤转载皮带 道 北一上段材料道 北一上段皮带巷;回风阻力达到 1 968 Pa ,通风路线为副井 中央皮带巷 北翼皮带巷 北翼皮带上山 北一皮带上山 北一上段材料道 1303运顺 上段13煤转载皮带道 北一上段材料 道 1309 - 2回顺;三区阻力比为47Π6Π47 ,明显落在合理 区间之外。进风区和回风区阻力都明显过大,对进风区和回 风区都应实施扩面等降阻措施进行降阻调节。 2通风系统纯有效风量率较低,应合理进行通风系统 调整。 3加强构筑物的管理,特别是减少风门漏风;部分漏风 量较大的构筑物及漏风量由表2所示 表2 部分漏风量较大的构筑物及漏风量 构筑物名称漏风量Πm3s- 1 1208片盘车场永久调量窗6.71 北二西翼皮带上山永久风门7.37 1.6 m绞车房充电硐室永久调量窗3.18 1201回顺正反向风门8.93 1309 - 2回风川临时调量窗12.44 1222中顺永久风门7.42 1304回顺永久调量窗5.39 1306瓦斯抽放巷回风川永久调量窗5.68 南二皮带上山回风川永久调量窗18.54 4东风井阻力已经超过了3 000 Pa ,超过了AQ煤矿井 工开采技术条件 标准中要求的2 940 Pa ,建议进行生产布局 调整和降阻处理;对于通风阻力较大的巷道,尤其是回风巷 中有冒落的地方,加强整改清扫,以降低巷道阻力。 5由于在西马矿通风系统中存在角联结构,应对角联 通路加以重视,特别是在通风系统调整时要加以注意,以防 由于角联通路风流反向影响安全生产。 2.4 应用建议 1在今后的通风系统调整和改造过程中,最好先用矿 井通风仿真系统进行模拟,并与实际进行比对,找出误差,以 便及时修正矿井通风仿真系统,使其更接近于实际。 2由于现系统变化较快,最好在做大系统调整前再进 行通风阻力测定,使基础数据更可靠。 3风机性能测定报告与风机房检测负压有一定差别, 使用时加以注意。 4指定专人负责,及时完善矿井通风仿真系统数据。 5充分运用矿井通风仿真系统的风流分配功能,尽量 少用增阻调节,以防误差累加。 6操作时应按培训所讲内容逐步操作,特别注意拓扑 关系和数据是否准确,并及时存盘、 备份。 7矿井通风仿真系统要及时维护,数据要与现场实际 情况保持一致;尽量不要在数据库内进行操作。 8对于用矿井通风仿真系统提出的各矿存在的问题应 加以分析,防止由于数据录入错误导致系统不可靠。 3 推广应用前景 从我国安全形势上看,我国能源消费结构中煤炭占67 , 90 煤 炭 技 术 第28卷 南山煤矿瓦斯抽放参数的研究 林井祥,金珠鹏 黑龙江科技学院 资源与环境工程学院,哈尔滨150027 摘 要根据南山煤矿瓦斯抽放的实际条件,进行了瓦斯抽放参数分析主要包括钻场的钻孔数量与抽出量及预抽 时间与抽放量关系分析 , 得出了南山煤矿瓦斯抽放最优参数,对提高煤矿瓦斯抽放效果具有实际意义。 关键词瓦斯抽放;抽放参数;预抽时间 中图分类号TD712 文献标识码A 文章编号1008 - 8725200911 - 0091 - 03 Research on G as Drainage Parameters in Nanshan Coal Mine LIN Jing - xiang , JIN Zhu - peng Institute of Resource and Environment , Heilongjiang Institute of Science and Technology , Harbin 150027 , China Abstract According to the actual conditions of gas drainage in Nanshan Coal Mine , the gas drainage parame2 ters were analyzed. It mainly included the analysis on the relations of extracts quantity and number of drilling hole in the drilling site , and the relations of forepumping time and drainage quantity. The optimal parameters of gas drainage in Nanshan Coal Mine were obtained. It has practical significance to improve the effectiveness of gas drainage in Nanshan Coal Mine. Key wordsgas drainage ; drainage parameters; forepumping time 0 概况 南山煤矿为高瓦斯突出矿井[1],绝对瓦斯涌出量为 112168 m3Πmin ,相对瓦斯涌出量为19137 m3Πt。主要开采15 号和18号煤层,其中15号层厚度11～15 m,18号层12～14 m,层间距20～33 m。采用本煤层钻孔预抽、 超前回采工作面 抽放瓦斯。 1 钻孔布置方式与参数 [2] 111 南山煤矿瓦斯抽放钻孔布置方式 抽放钻孔布置如图1所示 图1 瓦斯预抽钻孔布置图 在煤层底板岩石巷道内打钻场,在钻场内布置扇形钻 孔。钻场之间的平均距离50 m。钻孔角度15～30,长度60 ～90 m。根据瓦斯含量大小布置钻孔个数,每个钻场内布置 以煤为主的格局在今后50年内不会发生根本改变。2007年 7月10日国务院安全生产委员会在沈阳召开全国煤矿瓦斯 治理现场会,中共中央政治局委员、 国务院副总理张德江出 席会议并作重要讲话“建立 “通风可靠、 抽采达标、 监控有 效、 管理到位” 的瓦斯综合治理工作体系,进一步加强领导, 落实责任,增加投入,依靠科技,严格管理,强化监察,推动煤 矿安全生产再上新水平”。可以看出国家在对于瓦斯治理 上把加强通风管理和通风技术的革新最为煤矿安全的核心 之一,因此从这一角度出发,矿井通风仿真系统的研究与推 广应用具有重要的现实意义。 从理论研究和应用价值上看,钱学森等提出了开放的复 杂巨系统的概念,并且提出要研究处理这类系统的从定性 到定量的综合集成技术。 从企业的需求看,矿井通风仿真系统是包括非煤矿山在 内的矿井通风日常管理、 分析评价、 设计、 优化改造的最有力 工具,尤其对高瓦斯矿井以风定产具有极其重要的意义和作 用。 总之,矿井通风仿真系统不仅在沈阳煤业集团有限责 任公司具有全面推广应用价值,在全国范围内也有很大的推 广应用空间。 参考文献 [1] 刘剑,贾进章,郑丹.流体网络理论[M].北京煤炭工业出版社, 2002. [2] 刘剑,贾进章,郑丹.基于无向图的角联结构研究[J ].煤炭学 报,2003 ,286 613 - 616. [3] 刘剑,贾进章,等.广义角联结构研究[J ].辽宁工程技术大学学 报,2003 ,2224 450 - 451. [4] 马云东,等.矿井广义可靠性设计理论[M].北京煤炭工业出版 社,1995. 责任编辑 王凤英 收稿日期2009 - 05 - 24;修订日期2009 - 07 - 20 基金项目国家十五攻关计划项目2005BA813D05 - 3 作者简介林井祥1982 - ,男,内蒙古牙克石人,黑龙江科技学院在读硕士研究生,主要研究方向为采矿系统工程,E - mail linjingxiang34 1631com。 第28卷第11期 2009年11月 煤 炭 技 术 Coal Technology Vol128 ,No111 Nov ,2009