福建省華廈能源設(shè)計研究院
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蘇二煤礦通風系統(tǒng)安全論證與對策措施
福建省華廈能源設(shè)計研究院
曹武文
該文通過分析福建煤電股份有限公司蘇二煤礦通風系統(tǒng)的日常管理現(xiàn)狀,周邊礦井對該礦井通風系統(tǒng)的影響,以及通風系統(tǒng)的可靠性和難易程度,提出該礦在通風系統(tǒng)方面存在的問題及解決問題的具體對策措施。
煤礦 通風系統(tǒng) 安全論證 對策措施
福建煤電股份有限公司蘇二煤礦始建于1989年,1992年建成投產(chǎn),2010年進行通風系統(tǒng)改造,基本解決了周邊小窯入侵對該礦通風系統(tǒng)破壞的問題,有效地維護礦井通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。該礦目前最低開采標高為-245m,通過分析該礦通風系統(tǒng)的現(xiàn)狀,提出存在的問題和具體的對策措施。
1.1 位置與交通
蘇二煤礦位于龍巖市以北,跨白沙鎮(zhèn)南部和雁石鎮(zhèn)北部的交界地帶。地理坐標:東經(jīng)117°10′12″~117°12′36″;北緯25°19′24″~25°21′48″。行政區(qū)劃隸屬龍巖市新羅區(qū)白沙鎮(zhèn)管轄。
礦區(qū)西側(cè)為龍漳公路,北至漳平38km,南距龍巖41km,至雁石火車站10km。車站設(shè)有蘇邦礦區(qū)專用煤臺,煤炭可由雁石裝車經(jīng)龍漳鐵路輸出,公路交通也十分方便。
1.2 礦井基本情況
蘇二煤礦隸屬于福建煤電股分有限公司,主管部門為福建省能源(集團)有限責任公司。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為21萬噸/年,設(shè)計服務(wù)年限為22.1年。2011年10月20日,蘇二煤礦白沙南井田受龍巖市大豪煤炭有限公司東方煤礦(原白沙南煤礦)井下突水影響,所有采區(qū)已經(jīng)被淹,并停止生產(chǎn),現(xiàn)生產(chǎn)井田為蘇邦北井田,當前實際生產(chǎn)能力為14萬噸。該礦證照齊全,企業(yè)具備合法經(jīng)營資格。
1.3 礦井生產(chǎn)系統(tǒng)基本情況
礦井采用斜井開拓方式,硐口主要有+350m主井、+330m副井、+393m排矸斜井、+395m風井,各井口間安全距離均達200米以上?,F(xiàn)有生產(chǎn)采區(qū)為四采區(qū)和八采區(qū)、九采區(qū),具體情況如下:
(1)四采區(qū)。該采區(qū)開采范圍為標高+70m~-110m,主要開采童子巖組一段38#、39#煤層和童子巖組三段的20#、22#、25#、27#、28#煤層,其標高-70m以上區(qū)域已采完,目前在-110m區(qū)段生產(chǎn),開采童子巖組三段的20#、22#、25#、27#、28#煤層。
(2)八采區(qū)。該采區(qū)開采范圍為標高-110m~-370m,開采童子巖組三段的20#、22#、25#、27#、28#煤層,現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)段主要在-145m、-180m、-215m、-245m、-285m區(qū)段,最低標高在-285m區(qū)段開拓。
(3)九采區(qū)。該采區(qū)開采范圍為標高-110m~-370m,開采煤層為童子巖組一段煤層,現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)段主要在-180m、-215m、-245m區(qū)段,最低標高在-245m區(qū)段開拓。
1.4 礦井通風系統(tǒng)概況
福建煤電股份有限公司蘇二煤礦采用機械抽出式通風方法,通風方式為中央邊界式通風,各采區(qū)采用分區(qū)通風。礦井通過+350m主井、+393m排矸斜井、+330m副井進風,+395m風井回風。+395m風井主通風機房安裝2臺同功率、同型號的FBCDZ-NO.16型軸流式通風機(1臺使用,1臺備用),電機型號為YBFe315S-6,配備電機功率為2×75kW,通風機的葉片安裝角為48°/40°,通風機的轉(zhuǎn)速為980r/min。風機風量范圍為1698~3768m3/min,風壓范圍702~2650Pa。
正規(guī)采煤工作面采用全負壓通風,其他采煤工作面和掘進工作面均采用局部通風機通風,使用的導(dǎo)風筒采用阻燃性材料制作。礦井井下火工庫、井下絞車房、變電所、水泵房等機房硐室等均有獨立的通風系統(tǒng)。
蘇二煤礦屬瓦斯礦井,礦井于2015年7月進行瓦斯等級鑒定,絕對瓦斯涌出量為0.83m3/min,小于40m3/min;相對瓦斯涌出量為3.09m3/t,小于10m3/t;礦井絕對二氧化碳涌出量為1.72m3/min,相對二氧化碳涌出量為6.39m3/t,各采煤工作面的絕對瓦斯涌出量均小于5 m3/min,各掘進工作面的絕對瓦斯涌出量均小于3 m3/min,未發(fā)生過煤與瓦斯突出事故,鑒定結(jié)果為瓦斯礦井。
礦井可采煤層經(jīng)福建省煤炭質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗站鑒定,鑒定結(jié)果:無煤塵爆炸性危險,煤炭自燃傾向性為Ⅲ類,屬不易自燃。礦井配有專職瓦斯檢查員,按三班制巡回檢測。礦井地溫正常。
2.1 通風系統(tǒng)日常管理分析與論證
蘇二煤礦按照《煤礦安全規(guī)程》等有關(guān)規(guī)范、標準要求,安排技術(shù)人員每旬做好全礦井風量測定工作,井下風量基本能按照采掘工作面和機電硐室的用風需求進行分配,井下安裝有安全監(jiān)控系統(tǒng),風表、瓦檢儀等通風檢測儀器儀表能定期送有資質(zhì)機構(gòu)進行檢定,風門、調(diào)節(jié)風門、密閉、柵欄等通風設(shè)施均能按要求設(shè)置,各類通風安全管理臺賬記錄較齊全,通風系統(tǒng)日常管理工作較到位。
2.2周邊煤礦對蘇二煤礦通風系統(tǒng)的影響分析與論證
蘇二煤礦于2010年進行通風系統(tǒng)改造,通過另掘+210m回風巷,由白沙南副斜井集中回風,更換白沙南主通風機,封堵外部漏風,解決了白沙南+30m以上和蘇邦北+70m以上小窯入侵造成原有的通風系統(tǒng)受破壞問題,有效地維護礦井通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
目前周邊相鄰礦井主要有龍巖市新羅區(qū)白沙中學(xué)聯(lián)辦煤礦、龍巖市新羅區(qū)白沙鎮(zhèn)南卓村石橋坑煤礦、龍巖市大豪煤炭有限公司東方煤礦(原白沙南煤礦)、福建煤電股份有限公司蘇一煤礦等礦井(周邊關(guān)系見圖1),這些礦井基本已停產(chǎn)一年以上,周邊礦井的開采活動對蘇二煤礦通風系統(tǒng)造成的破壞影響較小。但礦井仍存在一定的外部漏風,礦井應(yīng)安排技術(shù)人員定期巡查可能與其他礦井相通的巷道,及時封堵漏風點。
圖1 蘇二煤礦與周邊礦井位置關(guān)系圖
2.3 通風系統(tǒng)可靠性分析與論證
根據(jù)礦井提供的資料及現(xiàn)場測定的數(shù)據(jù),+350m主井進風量為810m3/min,+330m副井進風量為313m3/min,+393m排矸斜井進風量為528m3/min,+395m風井回風量為1836m3/min,礦井有效風量率達89.9%。根據(jù)測定數(shù)據(jù)分析,井下仍然存在一定的外部漏風,外部漏風主要集中在±0m 回風巷、±0m~+210m通風上山、+210m 回風巷、+395m風井,另外+190m進風巷巷道有少量漏風。礦井應(yīng)按規(guī)定每旬進行全礦井風量測定,定期巡查通風在用巷道,通過風量計算分析漏風區(qū)域及漏風量,及時對漏風區(qū)域補缺堵漏,以保證礦井通風系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
同時,蘇二煤礦開采水平較深,井下風流到達八、九采區(qū)-245m時已經(jīng)過三道下山,井下通風設(shè)施較多,共有26個密閉和17組風門以及一些調(diào)節(jié)風門和柵欄等通風設(shè)施。在日常通風管理時應(yīng)做好密閉及風門的嚴密性管理,主副下山之間聯(lián)絡(luò)巷風門應(yīng)做好風門門框的包邊及水溝擋風簾的設(shè)置,做好井下作業(yè)人員的培訓(xùn)教育,經(jīng)過風門時不得同時打開兩道風門,避免因風流短路而造成礦井下部用風點風量不足。
2.4 通風系統(tǒng)難易程度分析與論證
蘇二煤礦于2013年8月委托福建省煤炭工業(yè)科學(xué)研究所進行礦井通風阻力測定,測定水平為-110m水平,通風阻力測定線路長度為5300米。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》(2011年版)第119條規(guī)定:“新井投產(chǎn)前必須進行1次礦井通風阻力測定,以后每3年至少進行1次”,蘇二煤礦應(yīng)于2016年安排一次礦井通風阻力測定,為礦井的通風安全管理提供參考依據(jù)。
蘇二煤礦2013年通風阻力測定線路為:+350m~+190m主斜井→ +190m~+70m主斜井→ +70m車場→ +70m 車場→ +70m~±0m軌道下山→ ±0m~-110m軌道下山→ -110m南大巷→-110m南大巷→-110m南大巷、-110m-22#N運巷→-110m-22#N采煤工作面→-70m-22#N 回風巷→-70m回風巷→-70m回風巷、-70m~±0m通風上山→ ±0m 回風巷→±0m~+210m通風上山、+210m 回風巷、+395m風井。
2013年通風阻力測定測定結(jié)果為:+350m主井進風量865.2m3/min,+395m風井回風量1956m3/min;礦井通風總阻力h=1431.65Pa,礦井自然風壓62.35Pa,礦井等積孔A=1.025m2,該礦井通風難易程度為中等。
蘇二煤礦主要生產(chǎn)采區(qū)為八采區(qū)和九采區(qū),兩個采區(qū)為并聯(lián)通風,相對獨立,能夠在一定程度上減小礦井在用風段的通風阻力。但蘇二煤礦目前最低開采標高為-245m,最大通風流程約5500米,較2013年測定時開采水平更低,通風阻力值更大。根據(jù)等積孔計算公式,在礦井風量基本不變的情況下,蘇二煤礦通風阻力較2013年測定時有所增大,等積孔更接近1 m2,通風難易程度更趨近于困難。
2.5 角聯(lián)風網(wǎng)分析與論證
角聯(lián)分支一方面具有容易調(diào)節(jié)風向的有點,另一方面又有出現(xiàn)風流不穩(wěn)定的可能性。特別是在發(fā)生火災(zāi)事故時,由于角聯(lián)分支的風流反向可能使火災(zāi)煙流蔓延范圍擴大。
從蘇二煤礦的通風系統(tǒng)分析可知,蘇二煤礦目前通風系統(tǒng)較完善,各生產(chǎn)采區(qū)采用相對獨立的分區(qū)通風,井下存在的角聯(lián)巷道較少,僅蘇邦北主副斜井下部聯(lián)絡(luò)巷為角聯(lián)巷道,對蘇二煤礦通風系統(tǒng)穩(wěn)定性影響有限。
(1)礦井目前開采水平較深,井下通風設(shè)施較多,通風管理較困難,應(yīng)做好通風設(shè)施的維護管理工作,合理分配井下風流,滿足礦井下部各用風點的用風需求。
(2)礦井仍存在一定的外部漏風,應(yīng)定期進行全礦井風量測定,及時對漏風區(qū)域補缺堵漏,以保證礦井通風系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
(3)為了避免蘇二煤礦通風難易程度由中等轉(zhuǎn)向困難,建議礦井除了加強漏風區(qū)域的堵漏工作外,還應(yīng)針對阻力主要產(chǎn)生的巷道±0m~+210m通風上山、+210m 回風巷、+395m風井斷面適度擴刷并加強支護。在其他參數(shù)不變、通過風量一定時,井巷斷面擴大33%時,通風阻力和能耗可減少一半。今后進行井下水平開采時,對于新開拓巷道建議綜合考慮投資和長期節(jié)電所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益,選用經(jīng)濟斷面,通過適當?shù)財U刷斷面以減小巷道的摩擦阻力,降低風阻和能耗。因此對于服務(wù)年限較長的主要巷道,可以采用合適的經(jīng)濟的斷面。同時,建議采用摩擦系數(shù)較小的支護形式,需要鋼支護時應(yīng)整齊支護,背好邦頂,以降低礦井通風阻力。
礦井通風系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分,其運行現(xiàn)狀合理與否對全礦井的安全生產(chǎn)及經(jīng)濟效益具有長期而重要的影響。本文通過分析礦井的通風日常安全管理、周邊礦井對該礦井的影響、通風系統(tǒng)可靠性分析與論證、通風系統(tǒng)難易分析與論證,為進一步優(yōu)化和調(diào)整礦井通風系統(tǒng),提出合理可行的技術(shù)措施,實現(xiàn)了礦井通風的科學(xué)管理和安全管理。
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