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3 4 能 源 技 术 与 管理 2 0 1 0 年第 3 期 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． is s n ． 1 6 7 2 9 9 4 3 ． 2 01 0 ．0 3 0 1 5 矿井通风系统优化改造与技术分析 张新科 河南义煤集 团公司 。 河南 义马 4 7 2 3 0 0 [ 摘要 ] 为提 高矿井抗 灾能力 ， 解决矿井深部 开采通风能力不足 、 通风阻力大、 地温较 高等 问题 ， 对矿井通风 系统优化改造的必要性进行分析 ， 通过方案对 比， 在矿井深部 中 央施工一回风立井， 并把原 回风井改为进风井 ， 对矿井通风 系统进行 改造 ， 达到优 化 改造 目的 。 [ 关键词 ] 通风 系统； 优化改造； 技术分析 [ 中图分类号]T D 7 2 4[ 文献标识码]B [ 文章编号]1 6 7 2 - 9 9 4 3 2 0 1 0 0 3 旬 0 3 4 2 0引 言 矿井通风是煤矿安全生产 的一个重要环节 ， 合理 、 稳定 、 可靠的矿井通风系统是保证矿井安全 生产的基础 ， 随着矿井开采深度的增加 、 开采强度 增大 、 综合机械化程度的提高 ， 瓦斯压力 、 瓦斯含 量和瓦斯涌出量越来越大， 同时矿井通风线路长 、 通风阻力大 、 地温升高， 使得矿井需风量也大幅度 增加 ， 为此要及时调整矿井通风系统 ， 对不能满足 安全生产需要的矿井通风系统进行优化改造。 1 概况 跃进煤矿已有 5 0 a的开采历史 ， 井 田走 向长 3 ． 8 ～ 6 ． 8 k m， 倾斜长 2 ．0 ～ 3 ． 9 k m， 开采面积约 2 2 k m ， 开采深度达 9 0 0 余 m 。矿井开拓方式为斜井多水 平分区式上下山开拓，核定年生产能力为 1 5 0万 t ， 截止 2 0 0 8年底 ， 全矿井可采储量为 6 2 4 9万 t ， 矿 井 尚可服务 4 0 a 。 矿井通风方式为中央并列式 ，通风方法为抽 出式 。 进风井 4个 ， 即主斜井、 副斜井 、 立井及西风 井 ，其 中立井及西风井为辅助进风井 ；回风井 1 个 ， 即东风井。东风井安装 2台 1台备用 B D 一 1 I 一 8 5 1 o 2 4轴流式通风机承担全矿井通风任务 ， 其 电动机型号为 Y B F 4 5 0 M1 8 ， 转速 7 4 2 r ／ rai n ， 功率 22 8 0 k W。运行工况为 排风量 6 2 1 8 m 3 ／ m i n ， 负 压 2 9 8 9 P a ， 风叶角度 2 ．5 。 。矿井生产集中二水平 2 3 、 2 5采区 ， 2 3采区采用上下 山单翼开采 ， 2 5采 区采用下山双翼开采。2个采 区均布置三条下山 两进一回 ， 交替生产 ， 交替重叠生产时间三个月 左右。其 中 2 3下 山采区布置一个综放 回采工作 面 ， 2 5采区布置一个综采 回采工作面；两个采区 共布置 4 个开掘工作面。西翼 2 2 、 2 4 采区可采储 量为 2 5 0 4 ． 2 万t ， 正在开拓准备。 矿井总进 风量为 5 8 9 9 m 3 ／ mi n ， 总 回风量 为 6 0 1 5 m 3 ／ mi n ，等积孔为 2 ． 1 8 m ，最大通风流程 1 1 ． 8 k m 。 经计算， 矿井西翼采区开采后， 需风量为 3 2 8 m3 ／ mi n。 2 通风系统改造的必要性 1 主通风机能力不足。随着矿井开采深度 增加和一 2 0 0 m水平西翼采区的准备， 地温有所升 高， 通风线路增长 ， 通风阻力进一步加大 ， 西翼采 区通风将更加 困难。现有主要通风机 B D I I 一 8 一 N o 2 4不能满足矿井 向深部延伸 、 西翼采 区开拓供 风的需要 。 2 回风路线长。 原回风巷道断面小， 扩修困 难， 造成通风阻力大， 回风线路长达 1 1 0 0 0 m ， 增 加风量， 通风阻力增加更大。 目前， 主扇风叶角度 已调至最大负荷值 ，不能通过改变风叶角度增大 供风量。 3 通风阻力大。矿井通风阻力达到 2 9 8 9 P a 大于规定要求 ， 易造成 自燃发火 。 4 完善注浆系统需要。新回风立井附近有 黄土资源， 可利用黄土注浆， 为注浆系统改造节省 管路。 3 通风系统改造方案 3 ． 1 设计方案及优缺点 根据井上下对照图及地面地形情况，按照井 筒设计尽量减少压煤 、 安全 、 经济的原则 ， 并考虑 对现有生产接替的影响程度 以及便于新采区开拓 接替等因素 ，本次对新风井设计提出 2种改造方 2 0 1 0 年第 3 期 张新科矿井通风系统优化改造与技术分析 3 5 案。 2种改造方案的对 比如表 1 所示 ， 新风井改造 方案示意图如图 l 所示。 表 1 两种改造方案对 比 方案 I 方 案 Ⅱ 新 回风立 井位于 一 2 0 0m 水平西翼采 区 山矿 井边界 ， B钻孔附 近 ， 落底于 2 3煤 顶板中 ， 通过 2 2采区回风 上山 卜 j 二水平西翼 回 风大巷连通。井筒净直径 5 m， 井深 4 7 3 m。 优点 ①能够尽快解决二水 平西翼采 区的通风 问题 ； ②井筒较浅 ， 初期投资少 ， 建井 工期短 ； ③井 筒落底后 ， 可 实现二水平轨 道 、 回 风大巷对掘， 有利于西翼采 区提前形 成。 缺点 ①对于矿井东翼采区 ， 通 风线路 长， 风 阻大 ， 不利 于通风 。 通 风系统形成时 间较 长 ， 不利 于解 决 目前矿井通 风线路 长 、 采掘面 地温较高问题 ； ② 回风 t -． 山在西翼采 区采 区上部 回采后 ， 维护 困 难 ， 修 护量大。 新 回风 立井位 于井 田深部 中央 ， 2 暗副斜井井筒西侧 ， 距 A钻孔 约 9 0m， 落底 于 2 - 1 煤顶板岩石 中， 直接 与二水平西翼总 回风巷 连通 井筒净直径 5 m， 井深 7 2 4 ． 8 m。 优点 ①风井位于井田深部中央， 通风方式合理； 对于东西两翼采 区通 风， 通风线路短 ， 通 风阻力小 ， 运行经济安 全性 较好 ； ② 方 案 I比较 ， 可较早改善矿井工作环境有利。 缺点 ①与方案 I比较 ， 井筒较深， 初期投资较大 ； ②风井地面地 形狭窄 ， T业广场布置较 困难 ， 挖 、 填土方量较大。 ，L j _、 ＼ l 剐 少 斜 外 ～ 井 l 7 0 大巷 ji [ ] { f ● l 7 n m车场 l 孔 ⑨ 2 2 专 2 2 ’ 。I 厄 三 皮 l l } 鼹 尊 暗 副 ；； 井 一200 m总 回风 f 一l l 一 一 2 而 蹩 、 、 一 轨 圳一风 少 弓 ． ● 道 』 ⋯ 一 西芦 易瞎 ／ 一 ～ 、 、 ＼、∥ ， 一 2 0 0 车场 { ．一一∥t l 一 1 - 一 图 1 新风 井改造 方案示意 图 3 ． 2 新回风立井方案确定 通过上述方案比较 ，为及早解决矿井风量不 足 、 风阻大 、 东翼采区采掘工作面地温较高问题 ， 改善矿井工作环境 ，确定方案 Ⅱ为新风井施工方 案。 新 回风立井位于井田深部 中央 ， 2 暗副斜井井 简西侧 ， 距 A钻孔约 9 0 m， 落底 于 2一l 煤顶板岩 石中， 直接与二水平西翼总回风巷连通， 风井井筒 净直径 5 m， 净断面 1 9 ． 6 m ， 井深 7 2 4 ． 8 ifn 。 3 ． 3 主通风机设备选型 经计算矿井需风量为 8 3 2 8 m3 ／ m i n ， 通风容易 2 3 采 区 时期通 风阻力为 2 1 8 1 ． 3 P a ， 等积孔 3 ． 5 4 m ； 通风 困难时期 ； 通风阻力为 2 4 5 0 - 3 P a ， 等积孑 L 3 ． 3 4 m 。 根据矿井通风容易 、 困难时期所需风量 、 总阻 力 、 通风机附属装置 的阻力 、 自然风压 ， 计算 出矿 井通风容易 、 困难时期所需风量 、 静压 ， 在通风机 特性曲线上 ， 选择满足矿井通风需要的通风机 ， 从 而确定通风机的工况点 、 型号 、 转速， 而后选择相 配套的电动机。 确定选用 F B D C Z B 一 1 0 一 N o 3 2 、 转速 5 9 0 r ／ rai n 型隔爆对 旋轴流式 主通 风机 2 下转 第 3 7页 2 0 1 0年第 3期 赵志根 ， 等望峰岗井 5 1 2 1 C1 5工作面瓦斯地质特征研究 3 7 入 h ． 1 ． ／ ＼ ／ 、 ／ 1 ． V V ／ ＼ ／ 一 一． 厶 一⋯ ． 皇． I ’ ’ ’ ’ 一 r、口一 卜 一 I n卜一 卜 一 卜 一 卜 0 罩 0 0 0 0 一 { 则点 图 2 各测点的 指标 3 瓦斯地质特征差异的原因分析 5 1 2 1 C 1 5工作面主要断层性质如表 2所示。 表 2 5 1 2 1 C1 5工作面的主要断层性质 落 ／ m 差 名称 ／ 。 ／ 。 ／ 。 性质 本文认为， 在一个工作面内， 南部与北部存在 如此明显的差异 ，这与工作面的断层发育特征有 关。 资源勘查和矿井采掘的资料表明 工作面南部 断层少 ， 而且都是小断层 ， 对 回采影响不大 ， 而北 部断层较多 ， 而且有 6 条 中型断层 ， 对 回采影响严 重或较大 ， 如图 1 所示。 而且这些规模较大的中型 断层都为正断层 ， 如表 2 所示， 正断层通常是张性 的， 瓦斯易于沿着断层面作为通道释放 。同时， 这 些断层的断层面倾 向与煤层倾 向一致 ，是同向正 断层 ， 这易于瓦斯沿着断层面往上运移 出煤层。 正 是 由于北部断层多 ，规模较大，而且是同向正断 层 ， 所以导致 了工作面北部瓦斯较小。 4结论 5 1 2 1 C 1 5 工作面内部的瓦斯特征存在明显差 异 ， 南部 比北部的瓦斯大。 工作面北部的断层不仅多 ， 而且规模较大 ， 又 是同向正断层 ， 这些因素导致了北部瓦斯较小 。 [ 参 考 文 献] [ 1 ] 国家安全生产监督管理局， 国家煤矿安全监察局． 防治 煤与瓦斯突出规定[ M] ． 北京 煤炭工业 出版社， 2 0 0 9 [ 2 ]焦作 矿业学院瓦斯地质研究室． 瓦斯地质概论 [ M] ． 北 京 煤 炭工业 出版社。 1 9 9 0 3 ]龙荣生． 矿井地 质学 [ M] ． 北 京 煤炭 工业 出版社， 1 9 9 1 [ 作者简介 ] 赵志根 1 9 6 8 一 ， 男 ， 浙江金华人， 博士， 安徽理工大 学地球与环境学院教授， 主要从事矿井地质方面的教学和 研究工作。 [ 收稿日期 2 O 1 0 0 3 1 2 ] 上接第 3 5页 台 ， 1台工作 ， 1台备用 。其工况点 均处于高效 区中， 风机效率达 8 0 ％以上 。每台风 机选用高压防爆 电机动机 2台 ， 负荷系数为 0 ． 9 。 4 效果分析 1 通风系统改造后 ， 矿井原回风井 、 总 回风 巷 、 回风井筒变为进风井巷 ， 在不增加原进风井风 量的情况下 ， 由原回风井承担所增加风量 ， 解决了 深井通风困难问题 ，为矿井增加风量改变气候条 件创造了条件。 2 新 风井建成后 ， 担 负全矿井生产通风任 务 ，主要通风机 风量 由目前 的 6 2 0 0 m3 ／ m i n左右 提高到 9 6 0 0 ／ mi n左有 ， 矿井供风量增幅较大。 3 施 工新 风井后 ， 在不增加 回风井 的前提 下 ， 实现了矿井通风系统改造 ， 便于管理 。 4 矿井通风线路减少通风设施 2 2组 ， 便 于 通风设施维修管理 。 5 矿井进风量增加 3 4 0 0 m 3 ／ m i n ， 通风阻力 减少 8 0 0 P a 左右，从而使通风网络中的通风阻力 分配合理且与风量相匹配， 提高了矿井的抗灾、 避 灾能 力 。 6 解决了注浆土源匮乏问题， 并可节省压风 管路、 注浆管路、 输氮管路各约 1 8 5 0 m。 [ 作者 简介] 张新科 1 9 6 5 一 ， 男， 河南永城人， 工程师 ， 国家注册安 全工程师， 1 9 8 8年毕业于平顶山职工大学 ， 现任河南义煤 集团石壕煤矿副矿长。 [ 收稿 日期 2 0 1 0 0 3 1 2 ] 5 4 3 2 0 0 O 0 O 0 0