矿井一翼回风风速超限通风系统优化技术方案及其应用.pdf

第6期 矿井一翼回风风速超限通风系统优化技术方案及其应用 张彦吉马海生 （国家能源集团宁夏煤业有限责任公司梅花井煤矿， 宁夏灵武， 750411） 摘要 矿井采掘活动布置相对集中， 造成某一生产作业区域用风量过大， 导致矿井一翼回风风速 超限， 违反 煤矿安全规程 第一百三十六条 采区进、 回风巷风速不得大于6m/s的规定。本文论述了 通过封闭部分无使用意义的硐室， 减少总用风量； 通过启用原有已永久封闭的巷道，“分流” 用风量， 解 决了矿井一翼回风风速超限的问题。 关键词 风速超限通风系统优化封闭硐室启封巷道 中图分类号 TD72文献标识码 B文章编号 2096-7691 （2020） 06-027-04 作者简介 张彦吉 （1985-） ， 男， 国家注册安全工程师， 2009年7月毕业于西安科技大学， 现任职于国家能源集团宁夏煤业有限责任公司梅花井煤 矿， 主要从事矿井 “一通三防” 技术管理工作。 Tel 18695228051， E-mailyulin815815 第18卷 第6期 VOL.18NO.6 2020年6月 Jun.2020 限制井巷风速主要是从安全生产、 人员健康、 作 业条件与环境等方面考虑的， 加之井下湿度较大， 如 果风速过高， 影响作业人员的身心健康， 存在隐患。 而 主要进、 回风巷风速过高， 还会导致通风阻力过大， 影 响矿井通风能力， 而且一旦这部分井巷稍微出现一些 变故， 就会影响整个矿井通风系统的稳定性。 限定最 高风速， 考虑到了巷道的最大通风承载能力。 结合矿 井井下温、 湿度实际情况， 应该为作业人员构建合适 的安全生产条件 ［1］。 1矿井概况 梅花井煤矿井田南北走向长10.1～11km， 东西 倾斜宽 6.1～7.3km， 面积 78.96km2。 矿井工业储量 24.22亿t， 可采储量15.15亿t， 设计生产能力1200万t/a， 服 务 年 限 为 90.2a。矿 井 绝 对 瓦 斯 涌 出 量 为 4.755m3/min， 相对瓦斯涌出量为0.263m3/t， 属低瓦斯 矿井。 矿井通风方法为抽出式， 在回风斜井装备两套 2355kW 轴流对旋式主扇， 回风立井装备两套 2 500kW轴流对旋式主扇， 分别服务于矿井一、 二分区。 形成了由主斜井、 1号副斜井、 2号缓坡副斜井、 副立 井进风， 回风斜井、 回风立井回风的 “四进两回” 的通 风系统。 2020年6月上旬， 回风斜井主通风机叶片角 度Ⅰ级2.5， Ⅱ级2.5， 排风量 10627m3/min， 负压 1200Pa； 回风立井主通机风机叶片角度Ⅰ级0， Ⅱ级 0， 运行频率 50Hz， 实际排风量 14050m3/min， 负压 2100Pa。 矿井总进风量24063m3/min （其中主斜井进风 3444m3/min、 1号副斜井进风3762m3/min、 2号副斜井 进风7477m3/min， 副立井进风9380m3/min） ， 总排风量 24677m3/min， 有效风量率为 96.6， 矿井等积孔 11.83m2， 属通风容易矿井。 矿井850m以上的一分区因煤层埋藏浅， 煤层倾 角较大， 主要以斜井、 单水平上下山开拓方式联络各 可采煤层。 2矿井通风系统存在问题 矿井一分区二、 三区段内某时期采掘活动布置相 对集中 （1104203、 1118104综采工作面， 111801机巷、 111801辅运巷掘进工作面同时进行采掘活动） ， 加之 1106103 风 巷 局 部 通 风 维 护 地 点 一 处 ， 其 他 如 1118102工作面综掘机通道、 二区段变电所、 消防材 料库、 避难硐室、 辅助运输石门末端等必要的用风地 点 （即 “两采两掘、 三硐室一局部通风维护” ） ， 造成该 生产作业区域用风量集中、 风量过大， 导致矿井二区 段一翼回风风速超限 （巷道通风断面 10.7m2、 风量 5866m3/min、 风速9.36m/s） ， 违反 煤矿安全规程 第一 百三十六条 采区进、 回风巷风速不得大于6m/s之规 定。 导致矿井通风阻力过大， 影响矿井通风能力， 而且 一旦这部分井巷稍微出现一些变故， 就会影响整个矿 井通风系统的稳定性。 二区段通风系统如图1所示， 主要用风地点及系 第6期 统优化前测风记录见表1。 回风斜井 2号副斜井1号副斜井 主斜井 Q1132m3/min 111801运输巷掘进 111801辅运巷掘进 Q1439m3/min 1106103风巷局部通风维护 1104203综采 Q1307m3/min 1118104综采 消防材料库 Q3641m3/min Q5866m3/min Q5362m3/min 二区段回风联络巷 二区段辅运石门 变电所 避难硐室 图1二区段通风系统 （优化前） 表1二区段通风系统优化前测风记录 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 测风地点 1104203 综采工作面 1118104 综采工作面 111801 机巷掘进 工作面 111801 辅运巷掘进 工作面 1106103 工作面风巷 局部通风 二区消防 材料库 二区段 变电所 二区段 避难硐室 二区胶运 石门进风 1118102 综掘机通道 其他 （必要的维 护风量） 二区段 回风联络巷 总回风 巷道 通风 断面 （m2 13.4 15.9 17.4 16.6 13.8 14.2 8.7 11.6 9.4 10.2 10.7 实际 风速 （m/s 1.79 1.37 0.28 0.29 0.34 0.26 0.25 0.27 0.30 0.26 9.36 6 设计 风量 m3/min 1419 1268 260 260 260 128 80 174 141 153 / 巷道 风量 m3/min 1439 1307 292 288 281 221 130 187 169 159 705 5866 局部 通风机 吸风量 （m3/min） 473 416 417 采煤工作面风巷 自动风门漏风 局部通风 机供风量 （m3/min） 设计 840 430 430 实际 1132 659 1428 3技术方案 3.1需要解决的问题 （1） 技术的可行性。 （2） 现场的可操作性。 （3） 规程、 规范的合法性。 3.2解决思路 （1） 巷道起底、 扩帮 （累计需起底、 扩帮巷道总长 度 205.2m） ， 增大巷道通风断面方案可行、 但成 本高。 （2） 调整采掘布置、 减少该生产作业区域用风 量影响矿井产量、 生产接续。 （3） 寻求其他方案可行、 成本最低的办法。 经过现场摸排、 查看图纸和通风设施 （密闭） 台 账、 反复讨论论证， 最终得到一个解决方案 即将封闭 已久的原1106101工作面掘进煤运输通道启用 （该巷 为矿井开采初期， 为解决运输问题施工的一条由一区 段通往二区段胶运石门的掘进煤运输通道） ， 作为专 门用于回风的上山， 将二区段部分回风 “分风” 至一区 段并直接回风至回风斜井， 从而解决二区段一翼回风 量过大、 风速超限的问题。 与此同时， 封闭部分无生产 服务用途的巷道， 维护 1104203 综采工作面风巷、 1118104综采工作面风巷、 111801辅运巷用于胶轮车 辅助运输的3处自动风门， 保证风门关闭严密、 减少 无效漏风， 优化通风系统。 3.3具体措施 第一步 封闭距离地面井口较近、 无使用意义的二 区段消防材料库和避难硐室； 封闭无生产服务用途的 1118102工作面综掘机通道， 减少用风量638m3/min。 第二步 施工一区段辅运石门调节风门、 二区段 胶运石门调节风窗、 1106101辅运巷回风联络巷调节 风门。 第三步 破闭恢复通风， 启用1106101工作面掘 进煤运输通道。 第四步 封闭 112202 掘进煤运输通道， 调整 1104203综采工作面、 1106103局部通风维护巷道通 风系统。 第五步 优化系统， 使通风系统更加稳定、 合理。 通风系统优化过程中， 共施工永久密闭10道、 正 反向风门2组8道、 调节风窗1组、 拆除密闭2道， 累计 封闭巷道长度586m。 4应用效果 通过前述技术方案的实施， 最终将二区段一翼回 风巷原总回风量5866m3/min、 风速9.36m/s降低为现 阶段的总回风量3524m3/min、 风速5.49m/s， 使风速符 张彦吉等 矿井一翼回风风速超限通风系统优化技术方案及其应用28 第6期 合 煤矿安全规程 规定， 该生产区域其他用风量经 116101工作面掘进煤运输通道分流至一区段及回风 斜井。 矿井通风阻力减小， 通风系统更加稳定、 合理； 矿井一分区通风阻力由优化前的1210Pa降低到优化 后的1180Pa， 有效改善了矿井的通风状况， 满足了矿 井生产需要。 通风系统优化后测风记录见表2， 通风系统、 网 络如图2～3所示。 表2二区段通风系统优化后测风记录 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 测风地点 1104203 综采工作面 1118104 综采工作面 111801 机巷掘进 工作面 111801 辅运巷掘进 工作面 1106103 工作面风巷 局部通风 二区段 变电所 二区段 辅运石门 末端 116101 掘进煤 运输通道 二区段 回风联络巷 总回风 巷道 通风 断面 （m2） 13.4 15.9 17.4 16.6 13.8 8.7 14.8 19.2 10.7 实际 风速 （m/s） 1.80 1.36 0.28 0.29 0.35 0.26 0.25 1.79 5.49 设计 风量 （m3/min） 1419 1268 260 260 260 80 134 巷道 风量 （m3/min） 1447 1297 303 288 290 136 222 2062 3524 局部通 风机吸 风量 （m3/min） 473 416 422 局部通风 机供风量 （m3/min） 设计 840 430 430 实际 1155 668 1396 回风斜井 2号副斜井1号副斜井 主斜井 Q1132m3/min 111801运输巷掘进 111801辅运巷掘进 Q1439m3/min 1106103风巷局部通风维护 1104203综采 Q1307m3/min 1118104综采 Q2062m3/min Q3524m3/min Q3164m3/min 二区段回风联络巷 二区段辅运石门 变电所 一区段回风 联络巷 掘进煤运输通道 116101 图2二区段通风系统 （优化后） 主斜井 1号副斜井 2号副斜井 回风斜井 一区段辅运石门 二区段回风 联络巷 3524 2052 变电所 130 1132 116101掘进煤 运输通道 ①节点编号 m3/min风量单位 1307 1116104综采 1104205综采 1439 ① ② ① ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ① ⑩ 􀃊􀁉􀁓 􀃊􀁉􀁔 􀃊􀁉􀁕 􀃊􀁉􀁖① 图3二区段通风网络 （优化后） 5结束语 （1） 制定的技术方案科学有效， 避免了因巷道起 底扩帮而增加的生产投入。 按照梅花井煤矿现阶段 0.5 万元/m 的巷道起底扩帮投资概算， 0.5 万元/m 205.2m102.6万元， 即为矿井结余生产投入102.6万 元左右。 （2） 避免了因风速超限短时间内难以整改而导致 矿井停产整顿带来的不良社会影响和不必要的企业 经济损失。 （3） 避免了因风速超限巷道起底扩帮而影响矿井 采掘接续紧张的情况， 有助于矿井整体工作按计划有 序推进。 （4） 矿井在设计初期， 应结合主扇选型、 矿井规模 及其布置方式， 充分考虑矿井在最困难时期可能存在 的采掘布置相对集中的情况， 对矿井采区专用回风 巷、 回风井及风硐的通风断面进行验算并应留有一定 的巷道变形系数。 参考文献 ［1］袁亮. 煤矿安全规程 解读 ［M］ .北京 煤炭工业出版社， 2016. ［2］王德明.矿井通风与安全 ［M］ .北京 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Meihuajing Coal Mine，Lingwu，Ningxia，750411） AbstractRelatively concentrated mine mining activities result in excessive air consumption in a certain pro⁃ duction operation area，leading to over-limit wind speed of return air on one wing of mine，which violates the regulations in Article 136 of the Coal Mine Safety RulesThe wind speed in inlet and return air ways in mining area must not exceed 6 m/s. This article discusses two ways to solve the problem of over-limit wind speed on one wing of the mine，namely，reducing the total air consumption by closing some useless chambers and “distributing“ the air consumption by putting the original permanently closed roadways into ser⁃ vice. Key Wordsover-limit wind speed；ventilation system optimization；closing chamber；enabling roadways （收稿日期 2020-04-07责任编辑 穆建玲） Realizing the Application of DTU in Data Acquisition of Equipment in Coal Mine Base Layer Based on Mining 4G Yang Yang，Feng Yaodong，Lyu Zhaohai，Wang Jiuzhou，Zhao Zhenhui （CHN Energy Ningxia Coal Industry Co.，Ltd. Jinjiaqu Coal Mine，Wuzhong，Ningxia，751504） AbstractThis article analyzes the pros and cons of current wireless transmission technology in data acquisi⁃ tion of equipment in coal mine base layer based on mining 4G wireless communication network for the pur⁃ pose of data acquisition and transmission of equipment in coal mine base layer，such as flowmeters and elec⁃ trical metering devices in the Water and Electricity Metering Scheme of Jinjiaqu Coal Mine. It proposes the possibility of data acquisition and wireless transmission of equipment in coal mine base layer through utiliza⁃ tion of mining 4G network and DTU equipment by research on common wireless transmission technology and with combination of coal mine application examples. The research results indicate that the use of mining 4G network can achieve data acquisition and transmission with a small increase in cost. Key Wordswireless transmission；mining 4G；data acquisition；DTU LoRa NB-IoT （收稿日期 2020-01-22责任编辑 穆建玲） （上接第22页） 30