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        王莊煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究

        2021-10-11 12:16:28李敏軍韓文強(qiáng)
        2021年10期
        關(guān)鍵詞:王莊風(fēng)井風(fēng)門

        李敏軍,韓文強(qiáng)

        (山西省長(zhǎng)治市潞州區(qū)能源局 能源服務(wù)中心,山西 長(zhǎng)治 046000)

        一個(gè)良好的通風(fēng)系統(tǒng)是保證礦井安全高效生產(chǎn)的前提與基礎(chǔ),其合理性主要取決于通風(fēng)機(jī)裝置的性能及與之匹配的網(wǎng)路系統(tǒng)[1]。由于煤礦開(kāi)采處于動(dòng)態(tài)變化之中,礦井通風(fēng)阻力的大小和分布也隨之變化[2],因此,經(jīng)常進(jìn)行礦井通風(fēng)阻力測(cè)定,并根據(jù)其結(jié)果進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化,是保證各個(gè)時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行的關(guān)鍵[3-4]。

        王莊煤礦建礦已50余a,生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大,通風(fēng)系統(tǒng)日趨復(fù)雜,現(xiàn)有4個(gè)回風(fēng)井、6個(gè)進(jìn)風(fēng)井,特別是隨著王莊煤礦新井+540水平的開(kāi)拓掘進(jìn),急需要對(duì)礦井通風(fēng)阻力進(jìn)行一次全面測(cè)定,以便掌握通風(fēng)阻力分布情況。新井風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行后,將負(fù)擔(dān)部分后備區(qū)的通風(fēng)任務(wù),全礦井的通風(fēng)系統(tǒng)將發(fā)生較大的變化,到時(shí)風(fēng)機(jī)能力是否滿足生產(chǎn)需要,礦井通風(fēng)系統(tǒng)是否需要優(yōu)化,都是影響礦井安全生產(chǎn)的因素。

        1 礦井概況

        王莊煤礦礦井瓦斯相對(duì)涌出量為4.91 m3/t,絕對(duì)涌出量為74.21 m3/min,屬高瓦斯礦井。開(kāi)采的3號(hào)煤層屬不易自燃煤層,煤塵具有爆炸性。從副立井、副斜井、主斜井、西進(jìn)風(fēng)井、52進(jìn)風(fēng)井、+540進(jìn)風(fēng)井進(jìn)風(fēng),從西風(fēng)井、南風(fēng)井、62風(fēng)井和+540風(fēng)井回風(fēng),構(gòu)成4個(gè)獨(dú)立的回風(fēng)系統(tǒng),采用混合式通風(fēng),通風(fēng)方法為抽出式。

        2 通風(fēng)阻力測(cè)定及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)建立

        2.1 通風(fēng)阻力測(cè)定

        王莊煤礦建礦時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)規(guī)模大、開(kāi)采范圍廣,進(jìn)行通風(fēng)阻力測(cè)定時(shí)應(yīng)特別關(guān)注長(zhǎng)期使用的進(jìn)風(fēng)井筒、大巷、回風(fēng)大巷等井巷以及采區(qū)上山、采區(qū)下山和區(qū)段巷道等巷道的阻力分布。

        本次通風(fēng)阻力測(cè)定采用氣壓計(jì)法中的雙基點(diǎn)同時(shí)測(cè)定法,主測(cè)路線主要包括以下3類:①在所有并聯(lián)風(fēng)路中風(fēng)量較大且通過(guò)回采工作面的主風(fēng)流風(fēng)路;②路線較長(zhǎng)且包含有較多井巷類型和支護(hù)形式的線路;③沿主風(fēng)流方向的線路[5-6]。

        根據(jù)王莊煤礦的實(shí)際情況,選擇了4條主測(cè)路線,測(cè)得的主要參數(shù)見(jiàn)表1。

        表1 礦井通風(fēng)阻力主要參數(shù)

        從表1可以看出,通風(fēng)阻力測(cè)定相對(duì)誤差均小于5%,精度符合要求,西風(fēng)井、南風(fēng)井通風(fēng)難易程度屬中等,62風(fēng)井、+540風(fēng)井系統(tǒng)通風(fēng)難易程度屬容易,漏風(fēng)率均滿足《煤礦安全規(guī)程》要求。

        2.2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)建立

        通過(guò)井下實(shí)測(cè)各路線阻力、風(fēng)阻值、主要通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線及礦井通風(fēng)網(wǎng)路,利用專門軟件對(duì)通風(fēng)網(wǎng)路進(jìn)行解算,得出網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù),獲取通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況及各分支的風(fēng)量,并與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

        表2 王莊煤礦主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況

        表3 王莊煤礦主要地點(diǎn)通過(guò)風(fēng)量

        由上表可以看出,主要巷道風(fēng)量解算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)誤差均在5%以下,表明解算結(jié)果是可靠的,滿足網(wǎng)絡(luò)分析的要求,為下一步通風(fēng)系統(tǒng)分析及優(yōu)化提供了依據(jù)。

        3 通風(fēng)系統(tǒng)分析及優(yōu)化

        3.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析

        通過(guò)對(duì)王莊煤礦通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)解算可知,該系統(tǒng)目前主要存在以下問(wèn)題:①南風(fēng)井服務(wù)的43采區(qū)風(fēng)量緊張,43M5采面僅供風(fēng)864 m3/min;②系統(tǒng)角聯(lián)巷道較多,風(fēng)流不穩(wěn)定。因此,必須對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,以保證礦井通風(fēng)的安全。

        3.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

        3.2.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案

        針對(duì)王莊煤礦43采區(qū)風(fēng)量緊張,提出以下方案:

        方案Ⅰ:南風(fēng)井風(fēng)機(jī)為新更換的風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī)葉片安裝角度還可以上調(diào),因此可以上調(diào)南風(fēng)井風(fēng)機(jī)角度。

        方案Ⅱ:4307集中軌道目前配風(fēng)737 m3/s,43三下山采區(qū)目前配風(fēng)1 134 m3/s,這兩處僅僅是巷道用風(fēng),因此可以控制其區(qū)域用風(fēng)。

        3.2.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案的解網(wǎng)分析

        針對(duì)上述兩個(gè)方案,分別進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)解算分析,以確定最終方案。

        方案Ⅰ解算結(jié)果:提高南風(fēng)井風(fēng)機(jī)角度至45°,并控制43三南膠用風(fēng),可以提高43M5采面配風(fēng)量,但南風(fēng)井風(fēng)機(jī)負(fù)壓達(dá)到了2 811.8 Pa,超過(guò)《煤礦井工開(kāi)采通風(fēng)技術(shù)條件》(AQ1028-2006)規(guī)定的2 500 Pa,因此,此方案不可行。

        方案Ⅱ解算結(jié)果:控制4307集中軌道及43三南膠用風(fēng),可以提高43M5采面配供風(fēng),且南風(fēng)井風(fēng)機(jī)負(fù)壓不超標(biāo),因此,此方案可行。

        3.3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)角聯(lián)巷道的穩(wěn)定性分析及優(yōu)化

        王莊煤礦通風(fēng)系統(tǒng)存在較多角聯(lián)巷道,其中主要角聯(lián)巷道有43采區(qū)44膠帶、52采區(qū)52膠帶巷、62采區(qū)630膠帶巷和軌道巷。

        1) 43采區(qū)44膠帶巷(189~185段),斷面10.08 m2,風(fēng)量?jī)H為189 m3/min,此處目前沒(méi)有任何控制設(shè)施,受膠帶等因素的影響很容易造成風(fēng)流反向,甚至因局部微風(fēng)造成瓦斯積聚,給安全生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響??梢栽?4膠帶巷與740水平南大巷交叉口附近設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門,通過(guò)控制44膠帶巷往43采區(qū)進(jìn)風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)44膠帶巷風(fēng)量。

        2) 52采區(qū)52膠帶巷(131~113段),斷面7.72 m2,風(fēng)量?jī)H為395 m3/min,且此處為兩處進(jìn)風(fēng)交匯點(diǎn),風(fēng)流極不穩(wěn)定。為控制風(fēng)流方向,目前在52膠帶巷北側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)風(fēng)門,但是52/3號(hào)采面主要進(jìn)風(fēng)口在調(diào)節(jié)風(fēng)門南側(cè),不便于對(duì)52/3號(hào)采面風(fēng)量控制,因此,可以將此風(fēng)門南移至與51下膠交叉口處,用52膠帶巷調(diào)節(jié)風(fēng)門和52膠帶巷與52軌道巷(回風(fēng))之間聯(lián)巷的調(diào)節(jié)風(fēng)門共同調(diào)節(jié)52膠帶巷風(fēng)量。

        3) 62采區(qū)630膠帶巷和軌道巷,此兩處為540膠帶巷、輔助運(yùn)輸巷與62膠帶、軌道的交匯,僅在62軌道巷設(shè)有調(diào)節(jié)風(fēng)門,此平衡點(diǎn)將隨著62采區(qū)和540采區(qū)采掘部署的變化而不斷移動(dòng)。目前62采區(qū)沒(méi)有回采面,計(jì)劃在6207和6202附近布置采面,屆時(shí)62采區(qū)需風(fēng)量及需風(fēng)地點(diǎn)將發(fā)生變化。540采區(qū)目前處于開(kāi)拓期間,絕大多數(shù)用風(fēng)地點(diǎn)均靠局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng),不久7105采面將開(kāi)始回采,屆時(shí)540采區(qū)需風(fēng)量及需風(fēng)地點(diǎn)將發(fā)生較大變化,這將使得630膠帶巷和軌道巷局部風(fēng)流不穩(wěn)定,可以在540膠帶巷和輔助運(yùn)輸巷設(shè)立調(diào)節(jié)風(fēng)門,前期可控制540采區(qū)向62采區(qū)的供風(fēng),后期在540采區(qū)正常生產(chǎn)時(shí)改為永久風(fēng)門,完全實(shí)現(xiàn)分區(qū)通風(fēng)。

        4 結(jié) 語(yǔ)

        1) 通過(guò)對(duì)王莊煤礦井下4條主測(cè)路線通風(fēng)阻力進(jìn)行實(shí)測(cè),得到了礦井的阻力分布狀況。

        2) 通過(guò)對(duì)當(dāng)前通風(fēng)網(wǎng)路主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)及主要巷道風(fēng)量進(jìn)行解算,分析發(fā)現(xiàn)了礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題,提出了系統(tǒng)優(yōu)化方案,對(duì)礦井安全、高效生產(chǎn)具有重要意義。

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