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        整合煤礦通風系統(tǒng)優(yōu)化設計研究

        2018-09-11 08:30:16
        山東煤炭科技 2018年7期
        關鍵詞:立井風井大巷

        劉 浡

        (山西焦煤集團投資有限公司,山西 太原 030024)

        1 選題背景

        西山煤電集團西銘礦2011年實現(xiàn)資源整合,將附近一些小型礦井進行合并,實現(xiàn)了本礦生產能力的提高,同時避免了小煤礦開采對資源造成的浪費。該礦井目前主采煤層為3號煤,共劃分9個采區(qū),現(xiàn)開采五采區(qū)和七采區(qū)。井田范圍共布置4條風筒,其中主斜井、副斜井和進風立井進風,回風立井回風,總進風能力可達364m3/s,而回風井最大風量僅有108m3/s,且回風立井阻力大,無法滿足礦井后期風量增加的需要。因此,該礦原有礦井開采完繼續(xù)開采整合后新增區(qū)域煤炭前,為保證煤礦連續(xù)生產,減少通風阻力,改善礦井通風現(xiàn)狀,提高礦井抗災能力,需對該礦原有通風系統(tǒng)進行優(yōu)化。

        2 礦井通風系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在問題

        西銘礦采用中央分列式通風方式,抽出式通風方法,通風機風量供給為5860m3/min。反風方式為風機反轉?,F(xiàn)有回風立井直徑為3.5m,斷面為9.6m2,風速13.2m/s。

        該礦現(xiàn)開采五采區(qū)和七采區(qū),主要通風路線為:

        (1)五采區(qū)工作面

        新鮮風:副斜井→+800m西集中輔運大巷→四、五采區(qū)輔運巷→工作面運輸順槽→工作面;

        污風:工作面→工作面回風順槽→四、五采區(qū)回風巷→總回風巷→回風立井→地面。

        (2)七采區(qū)工作面

        新鮮風:進風立井→北翼集中輔運大巷→七采區(qū)輔運巷→工作面運輸順槽→工作面;

        污風:工作面→工作面回風順槽→北翼集中回風大巷→七采區(qū)回風巷→總回風巷→回風立井→地面。

        該礦通風系統(tǒng)存在的主要問題有:

        (1)由于回風立井所處位置為南部采空區(qū),現(xiàn)主要開采北部區(qū)域,通風風路較遠,通風阻力較大。

        (2)礦井進風井筒較多,總斷面較大,回風井筒少,相對來說總斷面小,回風段的通風阻力大。

        (3)隨著技術的提高,開采深度逐漸增加,工作面壓力必然越來越大,地溫也會升高,瓦斯更容易涌出,且涌出量很有可能增大,采煤工作面必然需要更多的風量,因回風井斷面較小,風量增加較困難,已無法滿足繼續(xù)深部開采的需求。

        3 通風系統(tǒng)優(yōu)化方案

        礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化主要為回風系統(tǒng)優(yōu)化,常采用的優(yōu)化方案有新建回風立井、擴刷原回風立井以及進風立井和回風立井功能互換等方式。由于進風立井帶有提升裝備,擔負礦井升降大件、矸石提升的任務,因此,進、回風立井功能互換也需擴刷改造回風立井、安裝提升裝備、新建井口房、絞車房、綜采設備庫等,改造工程量大且回風立井場地狹窄,難以改造,不予考慮。擴大原回風立井,影響生產,安全性差,設計予以舍棄。因此,本次方案主要考慮新建回風立井方案。初步提出如下三種方案:

        方案一:將擬新建回風立井的位置選在進風立井場地北側

        將擬新建回風立井的位置選在進風立井場地北側約70m處。井筒落底于3號煤層底板,通過總回風巷和北翼集中回風大巷相連,形成全礦井的通風系統(tǒng)。新回風立井的垂直深度為243m,井筒凈直徑為6m,凈斷面積為28.26m2,井筒內裝備有梯子間,兼做礦井的安全出口,新井建成后全礦井的回風全部由新回風井承擔,原有回風井廢棄。

        方案二:小西銘村西北新建回風立井

        在小西銘村西北井田邊界處新選址,建一回風立井。井筒落底于3號煤層底板,通過總回風巷和西二集中回風大巷相連。新回風立井建成后原回風井繼續(xù)使用,新回風立井和原回風立井分別承擔北區(qū)和南區(qū)的回風任務,且該井筒直徑也為6m,凈斷面也為28.26m2,深度為400m,比較深,同樣也裝備有梯子間兼做安全出口。

        方案三:擬新建回風立井選址在原有回風井場地附近

        在原有回風立井場地新建一深度為215m的回風立井,承擔全礦井的回風任務,井筒凈直徑6.0m,凈斷面28.26m2,井筒落底于3號煤層底板巖層中,通過總回風巷和北翼集中回風大巷相連,形成全礦井通風系統(tǒng)。新回風立井建成后原回風立井廢棄。

        4 優(yōu)化方案選擇

        4.1 方案三優(yōu)缺點分析

        以上三個方案比較來看,方案三優(yōu)點在于擬新建回風立井位于原回風立井場地附近,場地集中,既方便施工,利用既有設施設備,又方便建成后的集中管理。但存在如下缺點:

        (1)新建回風立井井筒落底處位于斷層附近,且相鄰巷道較多,需做巖巷和北集中回風大巷相連;

        (2)進場公路雖已形成,但需從公園穿過,施工期間污染較大,需另修進場公路,增加了投資;

        (3)回風立井對于北部采區(qū)來說,通風阻力較大,北部采區(qū)開采時回風井的運營費用高。

        因此,相對來說,方案三實施難度大,工期長,投資大,運營費用高,予以淘汰,對方案一和方案二作進一步的分析比較。

        4.2 方案一和方案二比較分析

        將方案一和方案二的經濟技術指標進行比較,如表1所示。

        表1 通風系統(tǒng)優(yōu)化方案經濟指標對比表

        方案一的優(yōu)點主要有:

        (1)可充分利用相鄰進風立井的設施設備,供電路線比較簡單,且較短,后期管理方便;

        (2)井巷工程量小,工期短,安全風險小,投資成本低;

        (3)新建井筒位于井田中央,可實現(xiàn)全礦井通風的均衡性;

        (4)井筒施工場地未增加壓煤,而是選在現(xiàn)有的保安煤柱內,避免了資源的浪費;

        (5)新井筒建成后,原有回風立井廢棄,只設置一個回風井即可滿足全礦井回風需求,方便管理,同時也節(jié)約了運營成本。

        本著節(jié)約施工成本、縮短施工工期、降低安全風險的原則,決定優(yōu)選方案一。

        4.3 改造后的通風系統(tǒng)

        根據(jù)井田地質條件、開采技術條件以及礦井改造后的開拓布置,改造后礦井仍采用中央分列式通風系統(tǒng)。礦井分別由3條井筒進風,即現(xiàn)有主斜井、副斜井和進風立井,全礦井回風由新建的回風立井擔負。改造后的通風系統(tǒng)為:

        (1)五采區(qū)工作面

        新鮮風:副斜井→+800m西集中輔運大巷→四、五采區(qū)輔運巷→工作面運輸順槽→工作面;

        污風:工作面→工作面回風順槽→四、五采區(qū)回風巷→北翼集中回風大巷→總回風巷→新回風立井→地面。

        (2)七采區(qū)工作面

        新鮮風:進風立井→北翼集中輔運大巷→七采區(qū)輔運巷→工作面運輸順槽→工作面;

        污風:工作面→工作面回風順槽→七采區(qū)回風巷→北翼集中回風大巷→總回風巷→新回風立井→地面。

        5 新建回風井通風機選型

        通風改造后的通風參數(shù):

        風量:容易時期:155m3/s

        困難時期:155m3/s

        負壓:容易時期:1420.2Pa

        困難時期:2086.8Pa

        根據(jù)礦井風量、阻力的變化情況以及國內通風設備的技術特征,本設計確定回風立井選用對旋式軸流風機,根據(jù)風機必需的風量和靜壓,選用FBCDZ-8-№28A型對旋軸流通風機兩臺,一臺工作,一臺備用。每臺通風機配備兩臺電動機,且兩臺電動機同時工作,電動機選用YBFe560M1-8隔爆型交流鼠籠式異步電動機,額定功率為400kW,最大轉速為740r/min,變頻調速。

        6 結語

        西銘礦通過新增回風井優(yōu)化通風系統(tǒng),并且配備了適合該礦通風的通風機,增大了礦井的回風量,減小了通風阻力,保證了礦井的連續(xù)生產,同時確保了煤礦的安全生產,提高了礦井的抗災能力。

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