【摘要】使用现代科学技术手段,利用电子计算机模拟分析矿井通风现状,进一步的优化简化通风系统,确定矿井通风系统优化简化与改造的方案,利用已报废采区的原有巷道,减少新掘巷道,取得了良好安全效果及显著的经济效益。
【关键词】矿井通风系统 优化简化 改造 方案确定
一、主要通风机及目前矿井通风现状
1.主要通风机运转情况
石台煤矿通风系统分为南风井和中央风井两大通风系统,由新、老副井进风,南风井和中央风井回风,形成中央边界-单翼对角混合式抽出通风方式。目前,南风井主要担负着Ⅱ5采区、Ⅱ1采区回风,中央风井主要担负着Ⅲ1采区、I4采区和Ⅱ1辅助采区的回风任务,中央风井和南风井主要通风机均满负荷运行,其中南风井风机运行角度为40°,接近最大运行角度,若再提高运行角度,风机将出现喘振,这样依靠提高风机的叶片安装角度来增加风量是不可能了;中央风井风机运行角度为90°(前导器全开),再提高排风量已无可能。同时,中央风井两台主要风机扩散器出口安装消音器后阻力损失增加,实际运行性能曲线均有所下降。
2.矿井通风基本情况
2009年5月,我矿与安徽理工大学测定了全矿井通风阻力,数据表明两大通风系统的回风段通风阻力普遍偏高,中央风井回风段通风阻力占该系统总阻力的78.5%,南风井回风段通风阻力占该系统总阻力的68.3%。因此,通风系统优化改造时必须对回风巷采取扩修巷道或增补巷道等措施扩大巷道通风断面,降低通风系统回风阻力。
二、2010年6月通风系统改造方案
1.2010年6月矿井通风状况及存在问题
根据矿生产接替计划,Ⅱ1辅助采区童台块段 2009年8月底回采结束,I4采区2010年5月底回采结束。此时,为保证矿井的产量连续性,Ⅲ1采区首采工作面Ⅲ313工作面将在2010年6月开始回采。此时,矿井共布置3个采煤工作面、1个收作面、8个掘进工作面,从生产布局看,受矿井采场等客观条件的限制, 2010年6月以后采掘工作面主要集中在Ⅱ1采区下段和Ⅲ1采区。Ⅲ1采区进行回采时,该采区需风量将由1700m3/min提高至 2870m3/min,而Ⅱ1辅助采区回采结束开通为回风时,I4采区风量进行控制后,Ⅲ1采区风量仍不能满足要求,同时南一运输上山风速超过8m/s,因此,必须对Ⅲ1采区回风系统进行改造。
2.通风系统改造方案内容
通过对2009年5月全矿井通风阻力测定数据分析,提出以下二种方案,分别对Ⅲ1采区回风系统高阻力段巷道进行降阻。方案一、方案二,各方案的巷道工程量见通风系统巷道改造工程具体内容见表1。
3.计算机模拟解算结果
根据通风系统改造方案的内容,我矿进行了计算机模拟解算。南风井重点考察最大阻力路线 II358工作面风量情况;中央风井系统Ⅲ1采区在计算机模拟时,将Ⅲ1采区掘进工作面及峒室需要风量固定,重点考察重点考察最大阻力路线 Ⅲ313工作面风量情况。
4.可行性方案比较
(1)技术比较。通过计算机模拟,采用方案一时,Ⅲ313工作面风量为1056m3/min,II358工作面风量为1104m3/min,均能够满足工作面要求,各采区需要风量能够满足要求。
采用方案二时,Ⅲ313工作面风量为1032m3/min,Ⅱ358工作面风量为1110m3/min,均能够满足工作面要求,各采区需要风量也能够满足要求。
(2)经济比较。改造方案一、二矿井各用风地点均可以满足要求,方案一所需资金为425万元,方案二所需资金为316.6万元,方案二比方案一节省108.4万元左右。
5.方案确定
经过各方案安全技术及经济比较,最后确定2010年6月矿井通风系统改造方案采用方案二,该方案共需资金约316.6万元。
三、2012年2月通风系统改造方案
1.2012年2月矿井通风状况及存在问题
随着Ⅱ1采区储量逐年递减,暂不布置采掘工作面,为保证矿井生产接替的连续性,三水平Ⅲ2采区开始开拓准备工作。此时,矿井共布置3个采面、11个掘进工作面。2012年2月以后采掘工作面主要集中在I5采区、Ⅲ1采区和I4采区五煤开采等地点。Ⅱ1采区无采掘工作面布置,南风井系统风量比较富余。而Ⅲ水平需风量将由2870m3/min提高至4120m3/min,中央风井系统不能满足供风要求,通风系统必须随之进行优化调整。
2.通风系统改造方案内容
方案1:三水平III1采区和III2采区回风都由中央风机担负,改造三水平的回风系统,并对中央风机进行改造;
方案2:三水平III1采区和III2采区回风都由南风机担负,并对南风井回风系统和南风机进行改造;
方案3:三水平III1采区由南风机担负,III2采区回风由中央风机担负,并对回风系统和南风机进行改造。
1.模拟结果分析方案1
由模拟结果可以看出,要实现完全按需分风:
①在不对井下系统进行改造的情况下,中央系统总阻力将达到5107Pa;
②中央系统三水平回风段高阻力段过多,都进行扩巷或打并联巷道工程量大,不经济;
③中央系统三水平进回风路线过长L=9209m,且回风井总阻力840Pa,且风速超限。
因此,方案1不可选。
2.模拟结果分析方案2
①在不对井下系统进行改造的情况下,南风井系统总阻力将达到6791Pa;
②南风井系统三水平回风段高阻力段过多,都进行扩巷或打并联巷道工程量大,不经济;
③南风井系统三水平进回风路线过长L=8003m,南风井风速超限V=19.7m/s。
因此,方案2不可选。
3.模拟结果分析方案3
由模拟结果可以看出,III1采区由南风机担负,III2采区由中央风机担负,中央风机可以满足要求,而南风机则不能,中央风机负压达到3559Pa,因此,需对南风机进行改造。
4.2012年模拟方案的比较与选取
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