八宝山煤矿庙梁山井通风系统改造.pdf

9 8 加强自主创新建设现代化煤矿 八宝山煤矿庙梁山井通风系统改造 任玉才，王忠升 金能矿业集团八宝山煤矿，河北张家口0 7 5 4 3 ] 摘要八宝山煤矿庙梁山并有东风井、中风井、西风井3 个回风井，通风方式为两翼对角与中央分列 混合式，通风方法为抽出式，存在通风网络繁杂、井筒失修、局部风阻大、设备陈旧、通风费用高等问题。 1 9 9 6 年1 1 月4 日，庙梁山井顺利完成中风井关闭、中风井风流并入东风井系统的通风系统改造，通风方式 变为两翼对角；1 9 9 7 年2 月进行了东风井通风系统部分回风路段改造；接着利用现库存的4 7 2 一N 0 1 6 B 离心风机更换东风井原9 5 7 风机，于2 0 0 0 年8 月1 4 日完工。经过一系列的改造，取得了良好的效果。 关键词通风系统改造；中风井关闭；风流并入东风井；部分回风路段改造；风机更换 八宝山煤矿庙梁山井1 9 5 8 年开工，按3 5 万t ／a 规模设计，i 9 6 5 年矿井移交时，因地质 构造复杂、储量无保证被核定为生产勘探井，核定能力1 5 万t ／a 。1 9 8 5 年进行技术改造， 1 9 8 7 年生产能力达到2 6 万t ，1 9 9 7 年核定生产能力2 1 万t ／a 。从1 9 9 0 年开始，矿井的黄土 梁回风井遭到小煤矿破坏，风井的通风能力大幅度下降，通风系统改造变得日益迫切。但由 于复杂的煤层赋存条件和多变的瓦斯涌出规律，对矿井通风系统的改选没能提出合理性意 见。随着矿井储量逐年减少，矿井生产规模不断缩减，生产区域分布已发生了很大变化，出 现了庞大的基础设施建设与低下的生产能力，高昂的基础设施运行费用，在矿井的开采成本 居高不下的局面。降低原煤成本，改善矿井安全生产经营状况，是全矿各级管理人员面临的 首要问题。庙梁山井从1 9 9 6 年起对矿井通风系统进行了一系列技术改造，取得了良好的效 果。 l 矿井概况 1 ．i 地质情况 八宝山煤矿庙梁山井地处河北怀来县，属于内蒙古地轴和燕山准地台的过渡带，地质历 史上地壳运动、岩浆活动剧烈。受南北方向的挤压作用，八宝山煤田形成东西长、南北狭窄 的条带状复向斜构造。成煤期，由于岩浆活动对地质的影响，庙梁山井北翼煤层大部分被火 成岩覆盖，南翼煤层局部被辉绿岩穿插破坏。多方面的共同影响，使庙梁山井井田范围同一 区域的不同煤层、同一煤层的不同区域，瓦斯赋存和涌出都表现出变化很大，局部区域有煤 与瓦斯动力现象。 1 ．2 瓦斯情况 1 9 9 6 年八宝山煤矿庙梁山井为高瓦斯、高二氧化碳矿井，局部按煤与瓦斯突出煤层管 理，有关参数为矿井瓦斯相对涌出量5 ．7 7m 3 ／t ，绝对涌出量2 ．4 4m 3 ／m i n ，二氧化碳相对 涌出量1 1 ．9 9m 3 ／t ，绝对涌出量5 ．0 7m 3 ／m i n 。 第二篇煤矿安全管理与灾害防治技术的应用 9 9 1 ．3 开拓系统 该井采用斜井开拓，主要布置有主、副井及3 个风井。主斜井担负提煤炭、矸石、材料、 设备等，并兼作进风井；副斜井担负人员升降任务，并调节进风；西翼风井、东翼柴木梁风井， 中部黄土梁风井为专用回风斜井。通风方式为两翼对角与中央分列混合式，通风方法为抽 出式。 1 ．4 矿井通风系统使用情况 矿井改造前通风系统见图1 ，各风井主风机运行情况见表I 。 西7 5 图1 改造前通风系统 表1改造前庙梁山井风井通风参数表 石门 全井通风网络为敞开并联式，公共风路风阻较小 0 ．3 ～0 ．4k g ／m 7 ，各风井相互影响 较小，其通风参数见表1 西风井有3 个特点①服务区域有两个采区，并且集中了矿井的大部剩余储量，均为低瓦 斯区；②系统风阻小，主备扇性能好、效率高，通风能力较强；③通风网络相对独立、稳定性好。 1 0 0 加强自主创新建设现代化煤矿 中风井的特点是①系统风阻大，工作风量小；②井筒毁损严重，通风能力低，主扇设施陈 旧，性能差，效率低，与通风网络不匹配；③其服务区域内有高瓦斯区存在。 东风井系统风阻大，主、备扇风机性能差，与通风网络不匹配，其服务区域为高瓦斯区， 局部地区按煤与瓦斯突出管理。 l 改造的可行性分析 1 从1 9 9 6 年起，矿井生产采区重心移至井田西翼，西风井服务区域的产量占全井产 量的7 0 ％。而中风井仅担负新 6 3 0 水平的开拓和部分硐室的通风，服务区无生产采区，通 风任务较小，具备停止运行的外部客观条件。 2 中风井与东风井之间已有7 5 0 岩石巷相连，相互距离不足8 0 0m ，系统问通风管理 人为复杂化。从改造工程看，使7 5 0 1 主石门一对风门 图1 中位置2 的位置外移，拆除东 7 5 0 巷道中进回风之间的一对隔断风门 图1 中位置3 ，即可完成矿井的通风系统改造，工 程量非常小。 3 回风井数减少，简化通风系统复杂程度，提高可靠性，也能节省大量通风费用。 东风井虽然存在网络风阻大、风机性能差、风机工况与网络不匹配等问题，但两风井合 并后由于并联支路的增加，风机工作风阻将降低，使东风井风机与网络的匹配状况得到改 善。 4 东风井主备扇风机的铭牌风量、风压满足系统需求。 综上所述，关闭中风井，使中风井的风流并人东风井系统方案可行。 3 系统改造 3 ．1 中风井关闭、中风井风流并入东风井系统的改造。 改造后的系列检测认定，矿井各系统风流稳定，区域风量分配满足要求，标志着庙梁山 井通风网络优化改造工作初步完成。改造后的通风系统见图2 。 3 ．2 东风井通风系统部分回风路段改造 东风井系统风阻大，主要原因是局部地段断面小，折弯多，见图2 。系统中8 1 0 ～8 2 0 段 断面小拐弯多是典型代表。1 9 9 7 年2 月，凿通8 1 0 ～8 2 0 水平1 7m 岩巷，如图2 中位置4 中虚线所示，缩短通风流程2 3 0m ，东风井系统风阻由原来的0 ．0 3 88k g ／m 7 降为0 ．0 1 73 k g ／m 7 ，工作风量由12 0 0m 3 ／m i n 增加到13 7 8m 3 ／r a i n ，风井的通风能力得到进一步提升， 取得了良好的效果。类似的局部巷道改造工程还有包括西四区7 5 0 ～7 6 0 回风巷5 0m 、 7 5 0 1 石门2 0 0m 等共计8 2 0m ，从根本上提升和巩固了庙梁山井通风系统的改造成果。表 2 为凿通8 1 0 ～8 2 0 水平1 7m 岩巷前后东风井风机运行参数。 表2东风井风机运行参数 第二篇煤矿安全管理与灾害防治技术的应用 1 0 1 西7 5 0 4 石I 鞭“ ]心西M八弋风 副 7 5 0 丽采V 6 8 0 4 引弘0 3 虿 ．．．．．z ．．～． 西6 8 0 进风大巷 2 石门6 弋副暗 东7 5 0 2 石门 东7 5 0 大巷 3 ／6 3 0 主暗 6 8 。／矽燃主暗井 西6 3 0 大巷 东6 3 0 大巷 图2 改造后通风系统立体示意图 经过改造，使东风井区域网络的风阻大大下降，东风井备用主扇2 B Y 一1 6 B 风机的工 况点处于安全范围内，解决了此前该风机电机温度过高的问题，提高了系统的安全性，提升 了通风能力。同时也使矿井通风网络简化，提升了矿井的整体通风保障水平。 4 深入挖潜。降低消耗。向费用要效益 系统的成功改造，使矿井的通风能力有了明显提高，但在用风机陈旧，性能差，效率低 下，已属于淘汰品种。实测表明，2 B Y 一1 2 和9 ～5 7 风机的工作效率不足4 5 ％，最低时不足 3 0 ％，无论从技术上还是经济上更换高性能风机十分必要。 4 ．1 制定合理的改造方案 技术可行，安全上可靠，而且要达到投资少、见效快是当时所有工作能否顺利进行的重 要前提。为此，工程技术人员深入调查，依据矿井实际情况，提出2 个较优方案 方案一利用现库存的2 台4 7 2 一N 0 1 6 B 离心风机替代东风井的2 台风机，其中1 台 替换9 5 7 风机；另建一套反风设施，淘汰2 B Y 一1 6 轴流风机及附属设施。 方案二利用现库存的4 7 2 一N 0 1 6 B 离心风机更换原9 5 7 风机。更换2 B Y 一1 6 轴 流风机机芯，使改造后的轴流风机具有K 4 7 3 系列轴流风机的基本性能。 4 ．2方案比较 方案一优点是主备扇风机性能一致；缺点是基建工程量大，建设工期长，需要重新征用 土地，改造费用高。 方案二优点是改造简单，工期短，改造费用低；缺点是主备扇风机运行特点不同，技术 管理相对复杂，需以系列技术基础工作作保证。 4 ．3方案确定 当时4 7 2 系列是效率较高的矿用离心风机，工况调节简单且调节范围大。从庙梁山 井的多年使用看实际静压效率高于7 0 ％，根据测算东风井安装4 7 2 1 1 N 0 1 6 7 1 0r ／ 阢回～曦 1 0 2 加强自主创新建设现代化煤矿 m i n ，风机静压效率可超过8 0 ％。改造2 B Y 一1 2 轴流风机或重新购置新型的轴流风机，同 样有可取性。经过论证，认为方案二存在初期投资少、见效快的优点，决定采用方案二。 4 ．4改造效果 i 风机改造工程历时4 0d ，于2 0 0 0 年8 月1 4 日完工并投入运行。改造后经测定，东 风井通风能力得到显著提高，排风量由1 9 ．6 3m 3 ／s 增加到2 3 ．9m 3 ／s ，满足了生产要求。 2 改造后年耗电减小3 2 万k w h ，按本地时价0 ．4 1 元／度计算，年节省电费超过1 3 万元，改造前后的通风技术参数及经济指标对比见表3 。 表3改造前后的通风技术参数及经济指标对比表 3 改造后由于东风井系统风压降低，促进了庙梁山井一个封闭火区的提前开发。 1 9 9 4 年1 月1 0 日在北翼3 1 煤层7 0 5 工作面因放炮引起巷道帮顶充填物燃烧，随后发生了 瓦斯燃爆事故。1 月1 2 日将该区彻底封闭，并对该火区采取了一系列的均压堵漏措施，但 火区先后两次出现升温现象，构成矿井一大隐患。改造后东风井负压下降4 9 0P a ，燃爆火 区进回风压差从10 0 0P a 减少到2 8 0P a ，火区进回风侧风压明显降低，对熄灭火区创造了 有利的条件。1 9 9 7 年6 月，该火区成功启封。 5 体会 1 领导对一通三防工作很重视，为加快矿井通风技术改造工程，近几年在资金十分紧 张的情况下，确保了改造工程的顺利完成。 2 各级职工应更新观念，提高认识，尤其是主要技术人员应积极推动改造工程。 3 不同的矿井实际情况千差万别，不同的时期情况也有很大差别，坚持调查研究，从 实际出发，优选最佳方案。在通风系统改造工作中，充分利用、发挥现有设备、设施的效能， 及时淘汰陈旧设备，起到了事半功倍的作用。 4 搞好矿井通风技术改造工作，要采取综合措施和手段，适时改变井下通风网络结 构，扩大有效通风断面，缩短通风流程，降低通风阻力，适时淘汰性能差的设备，即能达到增 风、降阻、节能的效果，才能更加充分地保证矿井通风的可靠程度，提高矿井的整体安全水 平。 第一作者简介任玉才，1 9 8 3 年抚顺煤矿学校地下采煤专业毕业，2 0 0 1 年取得中国矿业 大学采矿工程大专学历，现任八宝山煤矿总工程师。