論文《煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的改造優(yōu)化和效果分析》

PAGE煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的改造優(yōu)化和效果分析潘甘子煤礦是渝東的骨干生產(chǎn)礦井之一，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為21萬(wàn)噸/年，于1984年7月建成投產(chǎn)，2020月與原東斜井礦合并，核定生產(chǎn)能力為30萬(wàn)噸/年，20實(shí)際產(chǎn)量為28萬(wàn)噸/年。礦井瓦斯含量較低，據(jù)實(shí)測(cè)，瓦斯絕對(duì)涌出量為3.5m3/min，相對(duì)涌出量為4.9m3/min,屬低瓦斯礦井。礦井38#煤層曾經(jīng)發(fā)生過(guò)自燃現(xiàn)象，因此生產(chǎn)過(guò)程中,必須完善礦井通風(fēng)系統(tǒng),建立瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng),加強(qiáng)局部通風(fēng)管理工作,避免出現(xiàn)瓦斯和二氧化碳等有害氣體的積聚,確保安全生產(chǎn)。礦井采用暗斜井開(kāi)拓方式，礦井的通風(fēng)方式為兩翼對(duì)角式，通風(fēng)方法為抽出式。礦井主要進(jìn)風(fēng)井為+295m主平峒，東區(qū)+297m主井、付井，大同溝礦+400主平峒，其進(jìn)風(fēng)量分別為810m3/min、340m3/min、265m3/min、500m3/min,礦井總進(jìn)風(fēng)量為1915m3/min；礦井回風(fēng)井為+400m和+347m回風(fēng)平峒，其回風(fēng)量分別為1243m3/min和1333m3/min，+400m西三回風(fēng)平峒井口安裝二臺(tái)4-72-11№16B離心式通風(fēng)機(jī)，電機(jī)額定功率為37kW，東區(qū)+347m回風(fēng)平峒井口安裝二臺(tái)4-72-11№16B離心式通風(fēng)機(jī),電機(jī)額定功率為40kW，礦井總回風(fēng)量為2576m3/min。1、礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造的必要性20礦井計(jì)劃產(chǎn)量30萬(wàn)t/a，采掘布局為9采12掘，礦井需要風(fēng)量為2100m3/min，礦井實(shí)際進(jìn)風(fēng)量為1915m3/min。各采區(qū)有效進(jìn)風(fēng)量偏小，如二水平采區(qū)為我礦主采采區(qū)，擔(dān)負(fù)礦井產(chǎn)量任務(wù)的一半，采區(qū)需風(fēng)量為900m3/min，實(shí)際進(jìn)風(fēng)量為500m3/min，進(jìn)風(fēng)量嚴(yán)重不足，不符合要求的串聯(lián)通風(fēng)較為嚴(yán)重，不能滿足生產(chǎn)需要。+400西三風(fēng)井與+347東區(qū)風(fēng)井兩風(fēng)機(jī)運(yùn)行能力不足，聯(lián)合運(yùn)行效果下降,+400西三風(fēng)井2臺(tái)主要風(fēng)機(jī)于1984年安裝使用，東區(qū)+347風(fēng)井2臺(tái)主要風(fēng)機(jī)于1985年投入使用，由于兩風(fēng)機(jī)投入使用年限較長(zhǎng)，設(shè)備老化，運(yùn)行效率較低,且+400西三風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)所服務(wù)的采區(qū)已接近收尾,而+347風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)現(xiàn)有通風(fēng)能力不能滿足生產(chǎn)需要。礦井總進(jìn)風(fēng)量為1915m3/min，總回風(fēng)量為2576m3/min，漏風(fēng)量高達(dá)661m3/min，礦井漏風(fēng)量大，有效風(fēng)量得不到保證。主要是：礦井七采區(qū)+200回風(fēng)巷、+295總回風(fēng)巷和+347風(fēng)井總回風(fēng)巷漏風(fēng)嚴(yán)重，漏風(fēng)原因主要是周邊小煤窯的開(kāi)采，使現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)受到較為嚴(yán)重的破壞，近幾年礦井對(duì)受小煤窯破壞的通風(fēng)系統(tǒng)投入不少資金進(jìn)行改造，如對(duì)變形巷道進(jìn)行修復(fù)，對(duì)漏風(fēng)點(diǎn)進(jìn)行封閉等，可效果不好，礦井現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性差。礦井+100水平大環(huán)形運(yùn)輸巷在現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)中給井下風(fēng)量調(diào)節(jié)帶來(lái)困難，北一采至北六采+100運(yùn)輸巷、東大巷+100運(yùn)輸巷風(fēng)流不穩(wěn)，風(fēng)量偏小，不符合《煤礦安全規(guī)程》關(guān)于架線機(jī)車的巷道風(fēng)量要求；東區(qū)外包塊段對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)帶來(lái)較大影響，礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在許多不安全因素。根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，礦井通風(fēng)能力已不能滿足現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模需求。由于現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性差，要想徹底解決風(fēng)量不足的問(wèn)題，必須對(duì)現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造優(yōu)化，以滿足礦井所需的風(fēng)量，確保礦井安全生產(chǎn)，為此，改造通風(fēng)系統(tǒng)勢(shì)在必行。2、通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案1、礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案為了做好通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造工作，達(dá)到科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的目的，必須對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力進(jìn)行測(cè)定,并對(duì)影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)的幾個(gè)因素，采取必要的措施進(jìn)行有效的改造。根據(jù)煤礦的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究和充分論證，確定煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改造方案如下：將原礦的+400西三風(fēng)井和原東斜井礦+347m風(fēng)井進(jìn)行關(guān)閉。將原東礦副井改造為風(fēng)井，在其井口新建抽風(fēng)機(jī)房、安裝新抽風(fēng)機(jī)；新掘北三采區(qū)+70總回風(fēng)巷900米，北三采+70總回-北六采+100通風(fēng)上山80米，二水平采區(qū)+100總回風(fēng)巷380米，東區(qū)+100集運(yùn)巷至+130人上通風(fēng)上山55米，東區(qū)+285風(fēng)井總回風(fēng)巷38米。2、礦井通風(fēng)系統(tǒng)的改造優(yōu)化：改造后的通風(fēng)系統(tǒng):由+295m主平峒進(jìn)風(fēng)→主、付暗斜井→+100m水平運(yùn)輸大巷→各采區(qū)的軌道下山→采區(qū)區(qū)段→各用風(fēng)地點(diǎn)→各采區(qū)的回風(fēng)上山→+100m總回風(fēng)巷→+100m-+285m總回風(fēng)上山→東區(qū)+285主要通風(fēng)機(jī)抽出地面。（1）礦井通風(fēng)系統(tǒng)①通風(fēng)方式：礦井通風(fēng)方式為中央分列式通風(fēng)。②通風(fēng)方法：抽出式通風(fēng)。（2）礦井風(fēng)量計(jì)算和分配①礦井風(fēng)量計(jì)算A．按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算Q=4NKm3/minQ=4×197×1.35=1063.8m3/minB．按井下同時(shí)使用最大量計(jì)算Q=25AKm3/minQ=25×270.4×4÷23×1.35=1587.13m3/minC．按沖淡瓦斯或二氧化碳的涌出量計(jì)算Q=T·q·Km3/minQ=1000×1.0×1.91=1910m3/min通過(guò)以上計(jì)算，采用需風(fēng)量最大的1910m3/min作為礦井的設(shè)計(jì)供風(fēng)量。②礦井風(fēng)量分配煤礦生產(chǎn)能力30萬(wàn)噸/年，生產(chǎn)采區(qū)有二水平采區(qū)、北六采區(qū)、北三采區(qū)和下八采區(qū)，其它采區(qū)將陸續(xù)報(bào)廢，因此，風(fēng)量分配只以這四個(gè)采區(qū)為依據(jù)，礦井獨(dú)立回風(fēng)的峒室有4個(gè)。礦井可分配的風(fēng)量為：Qrc=Q-Qc=1910-4×60=1670m3/min計(jì)算回采工作面日產(chǎn)一噸煤所需配給的風(fēng)量：q=Qrc/(Ta+Ta//2)=1670/(800+100/2)=1.96分配給各采區(qū)的風(fēng)量為：A．二水平采區(qū)：Q二水平采區(qū)=1.96×345=676.2m3/minB．北六采區(qū)：Q北六=1.96×200=392m3/minC．北三采區(qū)：Q北三=1.96×200=392m3/minD.下八采區(qū):Q下八采=1.96×107=209.7m3/min按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，主要進(jìn)風(fēng)巷架線風(fēng)速不超過(guò)8m/s，則：最大為Vmax=1910÷60÷5.3=6m/s最小為Vmin=1.59m/s經(jīng)驗(yàn)算風(fēng)速符合要求。③礦井通風(fēng)阻力計(jì)算煤礦生產(chǎn)采區(qū)設(shè)計(jì)服務(wù)年限在15年，且產(chǎn)量30萬(wàn)噸/年，屬小型礦井，只計(jì)算投產(chǎn)后通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)阻力最大的風(fēng)路。困難時(shí)期：+295主平硐→主、付下山→+100二水平進(jìn)風(fēng)巷口→+100北集中運(yùn)輸大巷口→北三、六采區(qū)→+100回風(fēng)巷→+100--285通風(fēng)上山→+285風(fēng)硐→地面。經(jīng)測(cè)算：各段風(fēng)阻累計(jì)為hfr=759.33Pa礦井通風(fēng)阻力最大為：Hr·max=1.2×759.33＝911.2Pa④礦井通風(fēng)設(shè)備選型前面已計(jì)算出礦井在通風(fēng)困難時(shí)期的hrmax為911.2Pa考慮到自然風(fēng)壓對(duì)主要通風(fēng)機(jī)的影響，則通風(fēng)困難時(shí)期的靜風(fēng)壓：hfrmax＝hrmax+hna(自然風(fēng)壓)＝911.2+150＝1061.2Pa根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，從主要通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線圖表中可選擇出風(fēng)機(jī)型號(hào)為FBCZ-6-NO18B的軸流式風(fēng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率為110KW。3、通風(fēng)系統(tǒng)改造費(fèi)用：通風(fēng)系統(tǒng)改造所需資金為662.35萬(wàn)元。（1）井巷工程合計(jì)2331米，資金為377.28萬(wàn)元；其中：①北三采區(qū)+70回風(fēng)巷900米，資金108.4萬(wàn)元。②北三采區(qū)+70-+100通風(fēng)上山及短石門118米，資金11.4萬(wàn)元。③二水平采區(qū)+100總回風(fēng)巷380米，資金45.6萬(wàn)元。④東區(qū)+285回風(fēng)風(fēng)峒38米,資金7.6萬(wàn)元。⑤東區(qū)+100-+130通風(fēng)上山55米,資金9萬(wàn)元。⑥北六采+100回風(fēng)巷噴漿及下八采回風(fēng)巷維修23萬(wàn)元.⑦下八采-10-+18通風(fēng)上山80米,資金8.0萬(wàn)元。⑧擴(kuò)八采-60-+25通風(fēng)上山200米,資金20.0萬(wàn)元。⑨下八采+25-老七采區(qū)+100回風(fēng)上山180米,資金21.6萬(wàn)元。⑩下八采+25-老七采區(qū)+25回風(fēng)上山500米,資金50萬(wàn)元。11巷道成巷工程1550米，資金72.68萬(wàn)元。11（2）礦井主要通風(fēng)機(jī)設(shè)備與安裝概算資金為250.78萬(wàn)元。新購(gòu)兩套FBCZ-6-NO18B(110KW)通風(fēng)機(jī)，在原東礦副井口+285新建風(fēng)機(jī)房,（3）瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)概算資金為23.萬(wàn)元.資金籌措：國(guó)債投資220萬(wàn)元，企業(yè)自籌442.35萬(wàn)元。 通風(fēng)系統(tǒng)改造后的優(yōu)點(diǎn)：煤礦把通風(fēng)系統(tǒng)改造工程項(xiàng)目列入本礦20重點(diǎn)工程，精心布置，認(rèn)真組織，嚴(yán)格管理，使通風(fēng)系統(tǒng)的改造工程于206月初完成，完成后達(dá)到了預(yù)期的效果：1．礦井外部漏風(fēng)量減小，礦井有效進(jìn)風(fēng)量增加。通風(fēng)系統(tǒng)改造后避開(kāi)了+100水平上部小煤窯的開(kāi)采影響，礦井外部漏風(fēng)量減小為250m3/min，礦井有效風(fēng)量率增加，礦井有效進(jìn)風(fēng)量滿足了礦井生產(chǎn)要求;主平硐、各采區(qū)、各區(qū)段有效進(jìn)風(fēng)量大幅度提高,二水平采區(qū)進(jìn)風(fēng)量從改造前的500m3/min提高到改造后的1000m3/min，北六采區(qū)進(jìn)風(fēng)量從改造前的250m3/min提高到改造后的500m3/min，使礦井通風(fēng)系統(tǒng)更完善、更可靠、更安全，滿足了礦井生產(chǎn)需要。2．+100東大巷、北六采+100集運(yùn)巷風(fēng)流穩(wěn)定，風(fēng)量符合《煤礦安全規(guī)程》關(guān)于架線機(jī)車巷道風(fēng)量的有關(guān)規(guī)定，有效地防止通風(fēng)事故的發(fā)生；新通風(fēng)系統(tǒng)避開(kāi)了東區(qū)外包塊段對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的影響。3.改建后的通風(fēng)系統(tǒng)完善,風(fēng)流流向順暢