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第 3 l 卷 第 7 期 煤 炭科 学 技 术 2 0 0 3 年7 月 矿井反向风 门设置与反风实现效果试验 孙汉玉，王学俊，田景武 开滦 集团有限责任公司 东欢坨矿业分公司，河北 唐山0 6 4 O 0 2 摘要 通过对开滦东欢坨矿通风系统中不同反 向风门设置的不同反风效果进行分析 比较 ，寻求科 学的反向风门设置方案 ，优化矿井反风系统，提高矿井抗灾变能力。 关键词 反向风 门；通风设置；抗灾能力 ‘ 中圈分类号 T D 7 2 6 文献标识码 B 文章编号 0 2 5 3 2 3 3 6 2 0 0 3 0 7- 0 O O 6 0 4 Te s t o f r e v e r s e v e n t i l a t i o n d o o r a r r a n g e me n t an d r e v e rsi n g v e n t i l a t i o n r e s u l t s S U N Ha r t - y u ，WA N G X u e - j u n ， T I A N J i n g - w u D o n g h u a n t u o Mi n i n g B r a n c h， K a i l u a n G r o u p C o r p ．L t K ，T a ngs h a n 0 6 4 O 0 2，‰ 矿井反风是煤炭井工开采中，对特定地点发生 火灾的一种有效的救灾手段 。为保证矿井反风的实 现 ，就必须对矿井进行反向风门设置 ，以形成矿井 反风系统。但在具体巷道系统条件下，矿井反风是 一 个比较复杂的实现过程，尤其是通风系统中反向 风门如何设置是决定矿井反风效果好坏的关键。为 此反向风门的设置必须保证矿井在反风时系统可靠 并便于操作，同时要尽可能减小反风对其它工作区 域通风安全的影响，减少因反风引起工作面风量不 足或局部通风机停风造成 瓦斯积存 等新 的安全 隐 患，降低恢复正常通风时的危险度。试验以开滦东 欢坨矿通风系统为例，具体探讨矿井反向风门设置 与反风效果的关系，以求得科学的设置方案，优化 矿井反风系统。 1 概 述 开滦东欢坨矿是 2 0 0 0年正式移交的新型现代 化矿井 ，年生产能力 1 00 万 t 。矿 井设计 为中央分 列抽出式通风 ，进风水平 为 一5 0 0 m，回风水平为 一 2 3 0 m，现为单翼开采。矿井可采煤层为 8 s 煤、 9 s 煤、1 1 s 煤、1 2 s 煤，现主采 8 s 煤、9 s 煤，各有 一 个综采工作面。采区内设计为集中上山阶段石门 联合布置，2 条集中上山布置在 1 2 s 煤中，1 条进 风，1 条回风，具体系统如图 1 所示。 2 0 0 2年 9月份 ，矿井总 回风量 7 9 ． 1 m ／ s ，通 风阻力 1 0 7 O P a ，等积孑 L 为 2 ． 8 8 m ，为通风容易 矿井 。矿井主要通风机为具有变频调速功能的轴流 6 式通风机 型号 2 K ZD N O ． 2 4 ，可随时根 据矿 井通风需要及风阻变化进行风机转速调整。现风机 频率4 2 ． 0 5 H z 、转速6 3 0 r ／ m i n 、叶片角度 3 0 。 。同 时风机具有 反转 反风 的功 能 ，亦 可变频调控 反风 量。 2 反风设施设置方案与反风效果分析 2 ． 1 方案 I实现矿 井通风 系统全部反风的反风 门设 置 根据 煤矿安全规程规定 ，在矿井主进、 回风巷之间 ，即 在各采区进 、回风上山之间联络 巷及采区进 、回风上山与矿井回风 、进风水平大巷 间的联络巷风门处 ，均设置反向风门。形成矿井主 系统和采区系统全部反风的矿井反风系统 ，须设置 1 5 组反风门。如图 1 中的方案 I 所示。 2 ． 1 ． 1 反风实现过程 在主、副进风井 口、井筒、井底车场、 一 5 0 0 m中央进风石门和硐室发生火灾时，矿救灾指挥下 达实施矿井反风命令后，按 东欢坨矿井灾害预 防与处理计划对相关区域停电、撤人及做好主 要通风机反风准备后，由救护队负责关闭系统中所 有反风门，实施反风。 2 ． 1 ． 2 反风路线 图2 风井 一 2 3 0回风大巷 中央、北一采 区回风 上山 采区内各工作面及用风点_ 中央、北一采区 进风上山_ 一 5 0 0 m进风大巷 一 5 O 0 m井底车场 主、副井。 一 1 睡 1 | | 1 _ - 硼 维普资讯 第3 1 卷 第7 期 煤炭科学技术 2 o o 3 7 ,e l 图 1 东欢坨矿通风系统示意 l 一中央泵房及主变电所；2 一 一 5 0 0 m水平进风大巷；3 2 O l 8泄水巷； 4 2 O l 8运输巷；5 2 o l 8回风巷；6 一进风上 山；7 2 O 9 6回风巷 ；8 ～ 回风上 山；9 一 一2 3 0 m水平 北 回风 大巷 ；l O 一火 药库 ；l l 一 一2 3 O水 平 i t -- 回风大巷 ；1 2 2 1 8 4回风巷 ；l 3 2 l 8 4运输巷 ；l 4 一 进风上山；l 5 一 回风上 山；l 6 一 一5 0 0 m水 平 i t ---大巷 ；NINI5 一l一1 5号石 门； 方案 l 在 N 一 N 。 5 所示的主进、回风巷间联络巷中风门处，设置反向风门，实现矿井全系统反风；方案 Ⅱ在A D处 设置反向风门，打开o ， b ，c ，d 处风门，实现采区内正常． 采区外主系统反风 厂一 T -一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 ] 图2 方案 I全矿井反风系统通风网络 1 -- 一2 3 0水平 回风大巷 ；2 2 o l 8运输 巷 ；3 一北一 采 区进 风 上山 ；4 一 一5 0 0 m水 平北二 大巷掘进 ；5 -- 一 5 0 0 m 水平进 风 大巷 ；6 一 中央采 区进风上山 ；7 -- 一2 3 0 m水 平 fl -- 回风大巷 掘进 ；8 2 l 8 4回风巷掘进 ；9 、l 4 一变电所 ；l O 一北一采 区回 风上山；I l 一 中央采区 回风上山 ；l 2 2 0 l 8泄水巷掘进 ；l 3 2 0 1 8回风巷掘进 ；l 5 2 o 9 6回风巷掘进 ；l 6 一火药库 2 ． 1 ． 3反风量预测 根据矿井风量计算公式有 Hf Ht R Q R 式中Q 反风量 ，m ／ s ； 日 主要通风机静压，P a ； 日。 矿井 自然风压 ，P a ； 尺 矿井通风风阻，N s 2 ／ m 。 。 由于矿井主要通风机具有反转反风功能 ，故实 现矿井反风时在风井未增加反风装置局部通风风 阻 。同时在方案 I的反风系统中，矿井反风与正常 通风巷道系统拓扑网络几乎相同，故矿井预测反风 量时，以矿井风阻 尺值不变考虑。所以，反风量 的大小取决于主要通风机在一定叶片角度下的反转 性能曲线。由于该风机具有变频调速功能，在实际 反风时，可按所需反风量及 自 然风压等条件 ， 估算 出反风时 ，并以此为参考，通过风机调频来实 现对矿井反风量大小 的控制。开滦东欢坨矿在 2 0 0 0年和 2 0 0 1年以当时矿井通风系统为基础 ，按 方案 I 进行过 2 次反风演习，其反风量见表 l 。 7 ⋯ ’ 一 一 ⋯⋯ _ 矿 l ■ 1啊■ 耵圄l I r 维普资讯 第3 1 卷 第 7 期 煤炭科学技术 2 O 0 3 年 7 月 注 2 0 0 0 年2月7日 这次备用主要通风机 叶片角度为 3 5 。 反转反风 运转时叶片角度为3 o 。 ；2 0 0 1 年 5 月 1日主要通风机反转反风 运转时叶片角度 为 3 O 。 。 2 ． 1 ． 4 可靠性分析 1 反风门设置数量较多，实施反风时，关 门辅助时间长，且反风门损坏概率高，系统可靠性 差。 2 反风 时，采区 内风流反 向，全风压通 风 的工作面边界开切眼风门和无反风门的其他地点风 门均顺 向，极 易造成该工 作面及用风点微 风或无 风。 3 反风时，各局部通风机均设置在其供风 工作面的回风流中，如未及时断电，风机将拉循环 风；如断电，则巷道停风留下安全隐患。尤其是为 吹散回采工作面上隅 角瓦斯 在采面设置 的措施风 机 ，停 风和停电不及时均易造成瓦斯事故。 2 ． 2 方案 l l 矿井采区内通风系统正常 ．采区外 主系统实现反风 的反风门设置 矿井系统中，除在采 区外的主进 、主回间需使 用的联络巷按 煤矿安全规程要求设置反风门 外 ，在采区内进风上山的进风 口 如图 1中 A、B 点及回风上山的回风口 如图1 中c 、D点设 置反风门，但在采区内进、回风上山之间的联络巷 及采区进、回风上山与矿井回风、进风水平大巷间 的联络巷不再设 置反 风 门。即形成矿井 主系统反 风，而采区内仍正向通风的矿井反风系统，如图 1 方案 Ⅱ所示 。 2 ． 2 ． 1 反 风 门工程 量 须设 置反 风 门 “ 42 ” 组 ，即 A、 、C 、 、c 3 、D。之所 以增 加 2道 是因 为在实 际 系统 中，2 0 8 0 工作面的进风系统未单独由采区进风上 山供风 ，而与 一 5 0 O m进风大巷有 2处相连通。 2 ． 2 ． 2 反风 实现过程 在与方案 I 相同的事故救灾状态下，关闭采区 回风上山回风 口反 风门 A、 ，打开进 风上 山上 口 正常风门 a 、b并 固定。同时关闭采 区进风上 山进 风口反风门 C i 1 ，2 ，3 、D，打开 回风上 山 下口正常风门c 、d 并固定，实施反风。 8 2 ． 2 ． 3反风路线 图 3 风井_ 一 2 3 0 m回风大巷_ 中央、北一采区进 风上山_ 采区内各工作面及用风点 风向正常 _ 中央采 区回风上 山_ 一5 0 0 m进风大巷_ 一5 0 0 m井底车场_ 主、副井。 图3 方案 I I 矿井采 区内正常、采区 外反风系统通风网络 1 -- - 2 3 0 m水平回风大巷； 2 2 O l 8 运输巷；3 北一采区进风上 山 ；4 -- 一 5 0 0 m水平北二 采区大巷掘进 ；5 -- - 5 0 0 m水平进 风大 巷 ；6 一中央采区进风上山；7 -- 一 2 3 0 m水平北二 回风大巷掘进 ； 8 2 1 8 4回风 巷掘进 ；9、1 4 一变 电所 ；l E 一 采 区 回风上 山 l l 一 中央采区回风上 山；l 2 2 0 l 8泄水巷掘进 ；l 3 2 o l 8回风掘 进；1 5 --2 0 9 6回风巷掘进；l 6 一火药库 2 ． 2 ． 4风量预测 根据矿井风量计算公式有 日 f 日 IR Q ， Q ／ H f 日 I ／ R 按方案 Ⅱ 风机反转实现矿井反风时，风井未增 加反风装置的局部通风风阻。但在采区内虽然各工 作面和用风点风向均未改变 ，可是进、回风上山的 风流反向，在工作面正常上行通风系统时，反风增 加了进、回风上山的通风路线长度，同时打开的 进 、回风上山与矿井回风 、进风大巷间风门将不同 程度增加局部阻力，从 而增 大了矿井总风阻 R值。 经计算机模拟，此系统状态下，反风系统 R值为 正常系统 R值的 1 0 6 ． 2 ％。因此在预测反风量时， I 馐 I- l l l l l [ i i 维普资讯 第 3 1 卷 第 7 期 煤 炭 科 学 技 术 2 0 0 B 年 7 月 应对反风 R进行估算。进而根据所需反风量估算 风机静压值 日f ，由此来指导 风机在 一定叶 片角度 下调频，实现矿井反风量大小的控制。2 O O 2年矿 井采用方案Ⅱ 进行了反风演习， 具体情况见表 2 。 裹2 反风前后通风机测试参数 注① 备用主通风机反转反风 叶片角度为 3 O 。 ；② 反风时．各工作面风流方向正常、风量可靠。 2 ． 2 ． 5可靠性分析 1 反风 门设 置 数量 少 ，实施 反 风 时 ，关 、 开风门地点集 中，辅助时间短 ，且便于实现反风 门 的地面远程 自动控制系统的实现。同时反风门损坏 概率低，即使损坏恢复量小，系统可靠性强。 2 反风时，采区内风流保持原风向，无顺 向风门，使得采区内各工作面、用风点均能保持正 常通风，安全系数高。 一 3 反风时，各局部通风机设置地点均保持 了正常供风。在采取必要措施后，可考虑在反风 时， 保留有安全隐患地点局部通风机的正常供电， 减少因反风造成新的安全 隐患 ，减少恢复通风时的 工作量，提高恢复通风时的安全可靠度。 4 反风 门设置在采 区回风上 山 回风上 口及 进风上山进风下口，均为高风量地点，在正常通风 期间，人为增大了通风局部阻力。同时采区进、回 风上山与矿井回风、进风水平大巷间联络巷的风 门，在实施反风时，需打开进风，因此在设置上述 风门时 ，应尽量考虑扩大该处巷道断面和减小风 门 固定门垛尺寸 ，增大风门尺寸 ，以减小其在打开时 对矿井通风 、反风的影响 。 综上所述，可将2方案的效果分析比较简化见 表 3 。 由分析比较可知，开滦东欢坨矿在矿井主要通 风机具有变频调速功能，能够合理调控矿井反风率 裹 3 方案 I 、方案Ⅱ效果分析 注方案 l全矿井系统反风；方案Ⅱ采区内正常。 采区外 反风。 的前提下 ，矿井反风门设置方案应选择工程量小 、 反风实现 比较简单、反风安全可靠性较高的方案 Ⅱ，即实现矿井采区内通风系统正常，采区外主 系统反风的反风门设置方案。同时，此方案的指导 思想更适合在那些采区内系统复杂、而矿井主通风 系统又相对简单、不宜实施全系统反风的瓦斯矿井 进行尝试、推广，以提高其抗灾变能力。 参考文献 [ 1 ] 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 1 ． [ 2 ] 绾委会．煤矿总工程师工作指 南 [ M] ．北京煤炭工业出版社。1 9 9 2 ． 作者简介孙汉玉 1 9 6 8一 ，男，河北唐山人。高级工程 师，现f壬开滦 集团有限责任公司东欢坨矿业分公司副总工程 师。 收稿 日期2 0 0 3- 0 30 8 ；责任编辑瞥康生 煤矿安全程度评估与安全事故防范 全书分三卷共四篇分别是 煤矿安全管理总论 、 、和 煤矿安全生产事故的防范 ，该书已由黑龙江人民出版社出版，主要内容是针对目前煤矿存在的安全隐患， 指导煤矿企业如何开展煤矿安全程度评估，如何继续深化整治、规范煤矿安全，确保劳动者在安全条件下进 行安全生产。全书定价7 9 8元。 瞥康生供 9 维普资讯
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