鶴壁十礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造

秦幫全,張志勇

(鶴壁煤電股份有限公司十礦,河南鶴壁458000)

摘　要:鶴壁煤電公司十礦現(xiàn)有4個(gè)采煤工作面、11個(gè)掘進(jìn)工作面,由于生產(chǎn)布置集中,西井風(fēng)

井擔(dān)負(fù)的采掘工作面需風(fēng)緊張。針對礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題,通過方安比較確定了礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案是西井箕斗下山進(jìn)風(fēng)改為回風(fēng)、西井軌道下山回風(fēng)改為進(jìn)風(fēng),該方案實(shí)施后滿足了用風(fēng)地點(diǎn)的需風(fēng)要求,取得了良效果。

關(guān)鍵詞:通風(fēng)系統(tǒng);優(yōu)化改造;方案

中圖分類號(hào):TD724　　　文獻(xiàn)標(biāo)只碼:B　　　　文章編號(hào):1003-496X(2006)04-0016-04

1　礦井概況

鶴煤電公司十礦位于鶴煤礦區(qū)最南部,北與八礦相鄰.礦井于1994年底開始建設(shè),2002年2月正式投產(chǎn),設(shè)計(jì)能力60萬t/a,服務(wù)年限80 a,井田走向長10 km,傾斜長0.8~1.2 km,面積10.6 km2。礦井采用立井單水平上、下山開拓方式,現(xiàn)為上山開采,標(biāo)高為-575 m~-150 m,所采煤層為二迭系山西組二1煤(俗稱大煤),煤層傾角31.5°~45°,平均35°,煤厚平均7.09 m。礦井采用走向長壁炮采放頂煤采煤法。

礦井通風(fēng)方式為混合式,通風(fēng)方法為抽出式,主井、付井和西井為進(jìn)風(fēng)井,西井付井、南翼風(fēng)井回風(fēng)。南翼風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)型號(hào)為2ВУ-166№24型軸流式風(fēng)機(jī),電機(jī)容量為450 kW,轉(zhuǎn)數(shù)為750 r/min,共2臺(tái),1臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn),1臺(tái)備用。西井副井主要通風(fēng)機(jī)型號(hào)為BDK-6№20對旋式風(fēng)機(jī),電機(jī)容量2×315kW,轉(zhuǎn)數(shù)991 r/min,備用風(fēng)機(jī)為2臺(tái)4-72№20B型離心式風(fēng)機(jī),電機(jī)容量155 kW,轉(zhuǎn)數(shù)630 r/min。礦井為煤與瓦斯突出礦井,煤層具有不易自燃傾向性,為三類自燃礦井,煤塵有爆炸危險(xiǎn),其爆炸指數(shù)為16.06%。

2　礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題通過對礦井整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行普查,目前礦井通風(fēng)現(xiàn)狀是:南翼風(fēng)井擔(dān)負(fù)礦井南翼地區(qū)的通風(fēng),其主要有用風(fēng)地點(diǎn)有1103、1101中2個(gè)工作面及1103外切眼、1103改造上順2個(gè)掘進(jìn)工作面,共需風(fēng)量為38.33 m3/s。2004年3月實(shí)測南翼風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)為Q=58.0 m3/s、h=3 332 Pa,其能力富裕。西井風(fēng)井擔(dān)負(fù)礦井中央地區(qū)的通風(fēng),其主要用風(fēng)地點(diǎn)有:1113、1202兩個(gè)工作面及-575 m南大巷主巷、中間回風(fēng)上山、1107上下順槽、猴車道、-250 m繞道、1104下順槽、1103外段下順槽、1202里下順槽9個(gè)掘進(jìn)工作面,共需風(fēng)量為82.0m3/s。2004年3月實(shí)測西井風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)為Q=76.67 m3/s,h=4 312 Pa,風(fēng)井風(fēng)機(jī)能力緊張,而且主要通風(fēng)系統(tǒng)主要存在以下問題:

(1)西井軌道下山為11采區(qū)回風(fēng)巷,該巷道內(nèi)有機(jī)電設(shè)施和電纜,造成回風(fēng)巷不專用,違反煤礦安全規(guī)程第113條之規(guī)定。

(2)西井-50 m南翼回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷回風(fēng)斷面小,面積僅為4.6 m2,風(fēng)速且風(fēng)速高達(dá)9.6 m/s,風(fēng)速超限。

(3)根據(jù)井下生產(chǎn)布局,西井風(fēng)井擔(dān)負(fù)采掘工作面較多,加上回風(fēng)系統(tǒng)斷面小,通風(fēng)阻力大,通風(fēng)能力降低,使用風(fēng)地點(diǎn)供風(fēng)緊張,特別是1113工作面配風(fēng)達(dá)不到生產(chǎn)需要,使1113工作面生產(chǎn)處于半停止?fàn)顟B(tài)。

(4)西井主要通風(fēng)機(jī)工作靜壓高達(dá)4 312 Pa,風(fēng)壓太高,不利于礦井防滅火。

從礦井目前通風(fēng)及存在的問題來看,礦井西井風(fēng)井所擔(dān)負(fù)的通風(fēng)系統(tǒng)不合理,已影響到礦井的安全和生產(chǎn),對其逆行優(yōu)化改造是非常必要的,需盡快實(shí)施。

3　通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案的制定與選取

3.1　礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案的制定

為滿足現(xiàn)有采掘工作面風(fēng)量要求,優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò),降低通風(fēng)阻力,盡量利用原有巷道,減少通風(fēng)巷道開鑿量,本著工程量小、投資省、見效快、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理的原則,根據(jù)西井風(fēng)井所擔(dān)負(fù)系統(tǒng)存在的問題,對西井回風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,提出2種方案。

方案Ⅰ:維持現(xiàn)有的礦井通風(fēng)系統(tǒng)不變,上調(diào)西井主要通風(fēng)機(jī)葉片安裝角度,增加主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量,來解決11采區(qū)風(fēng)量緊張問題;南翼風(fēng)井所擔(dān)負(fù)的1103工作面、1101中工作面的風(fēng)量經(jīng)由南翼-155 m總回風(fēng)再由南翼風(fēng)機(jī)排出。

方案Ⅱ:在保持南翼采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)不變的情況下,對西井回風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,西井箕斗下山進(jìn)風(fēng)改為回風(fēng),西井軌道下山回風(fēng)改為進(jìn)風(fēng),大井輔助下山回風(fēng)到-150 m地區(qū)后由西井輔助下山與西井箕斗下山并聯(lián)回風(fēng),到-50 m南翼總回風(fēng)匯合,由西井風(fēng)機(jī)排出。其通風(fēng)系統(tǒng)詳見圖1。

3.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案的選取

圖1　方案Ⅱ通風(fēng)系統(tǒng)圖

　　在制定的礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案后,但究竟哪能一個(gè)方案最優(yōu),而且有利于解決礦井目前通風(fēng)中存在的問題,需進(jìn)行分析,各方案分別存在著優(yōu)缺點(diǎn)。

3.2.1　方案I的優(yōu)缺點(diǎn)

方案Ⅰ的優(yōu)點(diǎn)比較明顯,僅通過改變主要通風(fēng)機(jī)的葉片安裝角度便可實(shí)現(xiàn),其工程量小。

其缺點(diǎn)也非常明顯,主要存在以下方面:(1)西井軌道下山為11采區(qū)專用回風(fēng)巷,但該巷內(nèi)有機(jī)電設(shè)備和電纜并且還行人,回風(fēng)巷不專用。

(2)由于西井軌道下山與西井輔助下山回風(fēng)匯合段即-50 m南翼回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷斷面小,面積4.6m2,依然解決不了其內(nèi)風(fēng)速超限問題。

(3)由于回風(fēng)系統(tǒng)處于飽和狀態(tài),使1113工作面配風(fēng)達(dá)不到生產(chǎn)要求,造成1113工作面回風(fēng)瓦斯處于臨界值。

(4)考察西井主要通風(fēng)機(jī)不同葉片安裝角度的性能曲線,當(dāng)葉片安裝角度由25°上調(diào)到27.5°時(shí),在目前通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)條件下,主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量則由原來的76.67 m3/s增加到82.55 m3/s,負(fù)壓由原來4 312 Pa增加到4 998 Pa,風(fēng)量有所增加,但沒有解決11采區(qū)風(fēng)量不足的問題,而主工通風(fēng)機(jī)工作靜壓卻急劇增加,高達(dá)近5 000 Pa,對礦井防止采空區(qū)溜煤自燃不利。

(5)調(diào)整西井主要通風(fēng)機(jī)葉片安裝角度,增加了主要通風(fēng)機(jī)輸入功率、增加了電耗、增加了通風(fēng)費(fèi)用。

3.2.2　方案Ⅱ的優(yōu)缺點(diǎn)

方案II需要增加部分工程,但其優(yōu)點(diǎn)比較明顯,其優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施后的效果主要表現(xiàn)在:

(1)解決了11采區(qū)專用回風(fēng)巷不專用隱患。

(2)西井箕斗下山改為專用回風(fēng)巷,由于其巷道斷面較大(斷面12.6 m2),不存在風(fēng)速超限。

(3)西井箕斗下山與西井輔助下山回風(fēng)匯合處一50 m南翼總回風(fēng)巷的斷面為9.2 m2,可解決風(fēng)速超限問題。

(4)改造后西井風(fēng)井回風(fēng)段的巷道斷面積增大,回風(fēng)巷道風(fēng)阻減小,西井所擔(dān)負(fù)系統(tǒng)的風(fēng)阻將由原來的0.733 5 Ns2/m8,減小到0.553 4 Ns2/m8,西井主要通風(fēng)機(jī)葉片安裝角度不變的情況下,風(fēng)井排風(fēng)量可達(dá)到87 m3/s,可滿足所擔(dān)負(fù)11采區(qū)的用風(fēng)。

方案Ⅱ需增加一部分工程,其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為工程量較大;需要增加24道通風(fēng)設(shè)施,其中永久風(fēng)門16道,永久密閉8道;需擴(kuò)修清理巷道工程是60m,分別為清理箕斗下山底浮煤30 m,清理運(yùn)煤平巷五叉口巷道15 m,清理箕斗下山底與大井輔助下山之間聯(lián)絡(luò)巷15 m。

3.2.3　優(yōu)化方案的確定

從各方案的優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)施后的效果比較中,可以看出方案II可滿足所擔(dān)負(fù)11采區(qū)需風(fēng)要求,考慮礦井發(fā)展長遠(yuǎn)規(guī)劃及地區(qū)布局,因此確定方案Ⅱ?yàn)閮?yōu)選方案。

4　優(yōu)化方案Ⅱ的實(shí)施與效果

4.1　優(yōu)化方案Ⅱ的實(shí)施

優(yōu)化工程2004年3月8日開始施工,由于時(shí)間緊、工程量大,而且又必須在維持正常生產(chǎn)的同時(shí)完成這項(xiàng)工程。首先建箕斗進(jìn)風(fēng)巷永久密閉,軌道一、二橫川永久密閉;其次在西井箕斗下山底平巷、中平巷、西井軌道下山下平巷、-50 m箕斗繞道等4處建永久風(fēng)門;再次在西井軌道下山絞車房正后、箕斗聯(lián)絡(luò)后建擋風(fēng)墻;總計(jì)先后在西井區(qū)建筑通風(fēng)設(shè)施24道,其中永久風(fēng)門16道,永久密閉8道,上述工程嚴(yán)格按特級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工于2004年4月9日施工結(jié)束。

2004年4月10日進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整,在通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整過程中礦成立了調(diào)風(fēng)指揮部,指揮部設(shè)在礦調(diào)度室,由礦長任總指揮,下設(shè)5組,調(diào)風(fēng)組、測風(fēng)組、瓦斯檢查組、通風(fēng)設(shè)施拆建組和通風(fēng)設(shè)施操作組共有36人參加,安全技術(shù)措施:其中包括調(diào)風(fēng)前撤人、停電、井下各個(gè)地區(qū)的風(fēng)量、采空區(qū)的密閉檢查記錄、監(jiān)測監(jiān)控檢查等共17條。這些措施嚴(yán)密到位,最終保證了通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整工作取得了圓滿的成功。

4.2　優(yōu)化方案Ⅱ的實(shí)施效果

優(yōu)化改造方案Ⅱ于2004年4月10日正式投入使用,到目前為止,經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐證明效果是良好的,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

(1)增大了西井所擔(dān)負(fù)區(qū)域的用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量,礦井主要用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量前后變化情況詳見表1,西井主要通風(fēng)機(jī)的工作靜壓降低,其工況前后變化詳見表2。

　　(2)解決了11采區(qū)專用回風(fēng)巷不專用隱患。(3)保證了通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定,調(diào)整前-50 m南翼

軌道上平道永久風(fēng)門開關(guān)頻繁,有時(shí)兩道風(fēng)門同時(shí)打開,造成風(fēng)流短路,影響安全生產(chǎn),調(diào)整后-50 m南翼軌道改為進(jìn)風(fēng),拆去風(fēng)門。

(4)通風(fēng)過通風(fēng)系統(tǒng)改造,降低了通風(fēng)阻力,

機(jī)效率高,西井主要通風(fēng)機(jī)每小時(shí)減少電機(jī)輸入功率24 kW,按0.4元/kWh,每年節(jié)約電費(fèi)8.4萬元。

(5)使-50 m南翼回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷風(fēng)速由9.6 m/s降為4.8 m/s。

(6)為-250 m與-150 m所掘輔助回風(fēng)巷創(chuàng)造了條件。

5　礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造結(jié)論與體會(huì)

(1)小井區(qū)通風(fēng)優(yōu)化改造是完全合理的,經(jīng)過近兩個(gè)月生產(chǎn),通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,風(fēng)量足,井下各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)均達(dá)到經(jīng)濟(jì)配風(fēng)要求,解決了1113工作面風(fēng)量不足隱患。

(2)礦井通風(fēng)優(yōu)化,必須考慮現(xiàn)有通風(fēng)機(jī)設(shè)備和井巷的合理利用,盡可能充分發(fā)揮現(xiàn)有井巷工程,減少不必要的設(shè)施。

(3)礦井通風(fēng)優(yōu)化前后,對井巷風(fēng)量及對主扇的排風(fēng)量負(fù)壓,電機(jī)功率等進(jìn)行實(shí)測。實(shí)測方法應(yīng)保持相同的測試條件,并盡量縮短間隔時(shí)間,以減少生產(chǎn)變化和自然條件影響,以便分析、比較。

(4)礦井通風(fēng)優(yōu)化改造調(diào)整,要有充分的準(zhǔn)備、嚴(yán)密組織的工作、協(xié)調(diào)一致的部署指揮、周密完善的安全技術(shù)措不可忽視其中任何一個(gè)細(xì)小環(huán)節(jié),最終有利于保證工作的順利實(shí)施。

(5)應(yīng)提高相應(yīng)人員的技術(shù)水平低,配備齊全的測試工具,以便提出較全的技術(shù)資料和數(shù)據(jù)供給分析、比較和改進(jìn)。

(6)方案實(shí)施后,西井主要通風(fēng)機(jī)的工作靜壓依然較高,礦井還就加大巷道維修力度,保證巷道斷面,降低阻力,最終使南翼風(fēng)井、西井風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)的工作靜壓在3 000 Pa以內(nèi)。

　　作者簡介:秦幫全(1965-),男,河南平玉人,1991年畢業(yè)于鶴壁煤礦學(xué)校通風(fēng)與安全專業(yè),助理工程師,現(xiàn)在鶴壁煤電股份有限公司十礦從事礦山“一通三防”技術(shù)工作。

(收稿日期:2005-10-11;責(zé)任編輯:郭瑞年)

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掘進(jìn)巷道檢測巖體動(dòng)態(tài)的音響方法

在1996-1997年,馬克耶夫礦業(yè)安全研究院與煤礦專家們合作研究采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)煤巖巷道,不采用打眼爆破方法。在這種情況下,提出了水力壓裂作為防止突出的措施,在水力壓裂中根據(jù)音響信號(hào)能有效地掌握煤巖體的動(dòng)態(tài)。在打水力壓裂鉆孔時(shí),用計(jì)算機(jī)記錄和整理音響信號(hào)。這樣能確定最大支承壓力的距離和卸壓帶的大小。在向鉆孔高壓注水時(shí)計(jì)算機(jī)記錄出水與巖體互相作用發(fā)生的音響信號(hào)。按照水流動(dòng)過程,在顯示器上顯示出巖體強(qiáng)度狀態(tài)。如果在水力系統(tǒng)中達(dá)到最大壓力后,壓力又下降大于30%,那么在計(jì)算機(jī)顯示器上出現(xiàn)”已結(jié)束強(qiáng)裂過程”的消息。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是:客觀的評(píng)定壓力過程,取消計(jì)算水量的要求;不必打檢測鉆孔來確定注水效果,這樣極大地減少水力壓裂和評(píng)定效果的時(shí)間,并降低勞動(dòng)力強(qiáng)度。介紹了在札霞吉柯煤礦采用這種方法取得的經(jīng)濟(jì)效果和安全作業(yè)情況。

摘自　《УГОЛЬУКРАИНЫ》　2004 No .2