運城運城煤礦通風阻力測定

運城運城煤礦通風阻力測定

礦山通風系統(tǒng)是礦山生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分。它為生產(chǎn)系統(tǒng)服務(wù)，并限制生產(chǎn)系統(tǒng)。礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)劣,直接影響著礦井的安全生產(chǎn)、災(zāi)害防治和經(jīng)濟效益。為確保礦井安全生產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn),提高礦井的抗災(zāi)能力,最終提高礦井的經(jīng)濟效益,通風系統(tǒng)必須保持最佳運行狀態(tài)。基于此,筆者應(yīng)用均衡通風原則優(yōu)化礦井通風系統(tǒng)的方法,通過對運河煤礦采區(qū)均衡通風的優(yōu)化與控制,達到了礦井通風阻力增長最小化的目的,滿足了礦井需風要求,確保了礦井安全生產(chǎn)。1低瓦斯礦井的通風運河煤礦采用立井(主、副)兩水平上、下山開拓方式。第1水平標高-490m,第2水平標高-725m。采用綜采放頂煤(煤層平均厚度4.0m以上)采煤方法,全部垮落法管理頂板。該井田瓦斯含量相對較低,屬低瓦斯礦井。礦井通風方式為中央并列式,通風方法為抽出式,副井進風,主井回風。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)較為復(fù)雜,采用增阻式調(diào)風方法;地面通風機房安裝2臺G4-73-12№25D型離心式通風機,轉(zhuǎn)速為589r/min,電機額定功率為355kW,1臺運轉(zhuǎn),1臺備用。井下主要的機電硐室及炸藥庫全部設(shè)置在巷道進風側(cè),采用全風壓通風方法。井下各個采區(qū)、各個采掘工作面、主要機電設(shè)備硐室全部獨立通風。煤層賦存條件復(fù)雜多變,開采難度較大。2巷道通風難度隨著運河煤礦七采區(qū)的形成,采煤工作面向-725m水平轉(zhuǎn)移,采掘工作面比較集中,-725m水平需風量大幅增加,使部分主要通風巷道內(nèi)的摩擦阻力和局部通風阻力增大,造成礦井通風難度加大。礦井于2005年前后2次調(diào)整過相關(guān)參數(shù),主要通風機的轉(zhuǎn)速已達到最高,上調(diào)的空間有限。針對目前礦井即將出現(xiàn)通風能力與網(wǎng)絡(luò)不匹配的問題,亟需優(yōu)化礦井通風系統(tǒng)。3對礦山通風阻力的測定和結(jié)果分析3.1測定時間和主測路線礦井通風阻力測定是調(diào)查研究礦井通風狀況的一項重要措施,其目的是預(yù)先測定典型巷道與局部地區(qū)的摩擦阻力系數(shù)、局部阻力系數(shù)及風阻等,以供通風設(shè)計和調(diào)整之用。本次測定采用基點法,基點法是將一臺氣壓計安放在井上或井下某基點處,每隔一定時間測取氣壓讀數(shù)并記錄測定時間,以監(jiān)測地面大氣壓力的變化,進而對井下另一臺氣壓計測定的氣壓數(shù)據(jù)進行校正;另一臺氣壓計沿選定的路線逐點測定氣壓值并記錄測定時間。依據(jù)下列原則確定阻力測定的主測路線:選擇風量較大且通過回采工作面的主風流風路作為測定路線;選擇路線較長且包含有較多井巷類型和支護形式的線路作為測定路線;選擇沿主風流方向且便于測定工作順利進行的線路作為測定路線。3.2通風阻力沿程分布礦井通風系統(tǒng)按風流在網(wǎng)絡(luò)中的位置可分為進風、用風和回風3段。3段劃分的依據(jù)是:從進風井口(或井底車場)到進風大巷(盤區(qū)石門部分)為進風段;從進風石門到回風石門(或采區(qū)的回風與其他回風匯合處)為用風段;從回風石門到回風井口(或風井底)為回風段。由計算機繪制的礦井主測通風路線的阻力沿程分布狀況如圖1所示。礦井3段(進風段、用風段、回風段)通風阻力的分布情況見表1。研究及統(tǒng)計結(jié)果表明:保持礦井通風系統(tǒng)中進風段、用風段、回風段的阻力分布處在合理的區(qū)間內(nèi),一般設(shè)置比例為25%、45%、30%。由圖1和表1可知:運河煤礦礦井通風系統(tǒng)的阻力分布狀況存在一定的不合理性。由現(xiàn)場調(diào)查及實測數(shù)據(jù)分析可知,目前該礦通風系統(tǒng)存在如下問題。1現(xiàn)場調(diào)查分析回風段的阻力占礦井通風系統(tǒng)總阻力的45.7%,巷道百米阻力為49.2Pa,回風段阻力分配最大。由現(xiàn)場調(diào)查分析可知:主暗斜井、總回風巷以及回風井通風阻力都較大,同時也有部分巷道的標準摩擦阻力系數(shù)偏大。特別是風流從-725m東翼運輸巷與-725m西翼運輸巷匯合后經(jīng)小聯(lián)絡(luò)巷分岔進入運人斜巷與主暗斜井并聯(lián)回風,該段小聯(lián)絡(luò)巷道斷面僅有7.3m2,風阻很大。2自然創(chuàng)作隱患首采區(qū)及六采區(qū)部分巷道封閉不好,向采空區(qū)漏風嚴重,采空區(qū)有潛在的自然發(fā)火隱患。運人斜巷與-490m西翼運輸大巷溜煤眼、綜采機械設(shè)備庫與8301軌道巷及-725m西翼運輸大巷的2個溜煤眼閑置,漏風量多達100m3/min。3通風裝置多，有利于增加礦山的阻力和壞風特別是在主測通風線路上,風門達40處之多。4采區(qū)的通風阻力目前礦井開采七、八、九3個采區(qū),采掘布置不合理,主要集中在八采區(qū),使得八采區(qū)供風量大、通風阻力也隨之增大,當?shù)V井一翼(采區(qū))的用風量遠大于另一翼(采區(qū))時,通風機提供的靜壓也必須很大,這就對通風機的性能提出了更高的要求。各個采區(qū)2011—2012年的配風量見表2。4采用平衡通風原理優(yōu)化礦山通風系統(tǒng)4.1對部分巷道進行均衡生產(chǎn)目前最常用的通風系統(tǒng)優(yōu)化的方法和手段主要有:擴大巷道斷面;降低巷道局部阻力;開掘新井巷,縮短通風長度(或改變工作面通風方式);增加并聯(lián)風路(巷道);調(diào)整通風機工況點,調(diào)整通風機范圍(或更換主要通風機);調(diào)整采掘布局,實現(xiàn)均衡生產(chǎn)。針對運河煤礦井下巷道情況,對部分巷道進行擴大巷道斷面降阻優(yōu)化是可行的,特別是總回風巷最西端120m及最東端50m應(yīng)進行擴巷;此外對短期內(nèi)暫不使用的聯(lián)絡(luò)巷及其他巷道進行封閉,以提高通風量的利用率;對封閉不好的聯(lián)絡(luò)巷、溜煤眼及與采空區(qū)連通的巷道進行充填封堵,適當增加密閉墻的氣密性,限制漏風量。但運用開掘新巷道來優(yōu)化的方法,不僅時間上不允許,經(jīng)濟上也是不可行的。對于通過調(diào)整主要通風機的相關(guān)參數(shù)提高通風機通風能力的辦法對于運河煤礦來說也是不可行的,因為通風機經(jīng)過2次調(diào)整后,上調(diào)的空間已不存在。隨著礦井資源的不斷減少,礦井產(chǎn)量將逐步下降,開采規(guī)模將會減小,因此更換主要通風機對運河煤礦來說經(jīng)濟上不可行?；谝陨锨闆r提出了均衡通風的優(yōu)化方式。4.2礦井通風阻力小的一種通風方式礦井均衡通風是通過控制各個采區(qū)采掘工作面的部署,確保礦井各個采區(qū)采掘工作面的需風量基本符合自然分風的風量,從而獲得礦井通風系統(tǒng)的最小通風總阻力和最大供風總風量,最大效率地利用風量,進而使礦井通風阻力最小化的一種通風方式。要完全實現(xiàn)礦井各個采區(qū)的均衡通風是困難的,通常情況下,要以礦井通風阻力最大路線所在的采區(qū)為基礎(chǔ),通過逐年調(diào)整各個采區(qū)的通風部署,使得通風阻力最大路線所在采區(qū)的風量減少,從而有效地降低礦井的通風阻力,也可確保礦井通風阻力增長的最小化。4.32根據(jù)數(shù)字模擬，2012年至2015年的礦山平衡與通風1礦井通風網(wǎng)絡(luò)設(shè)計通風系統(tǒng)現(xiàn)狀模擬的實質(zhì)是通風系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化,即首先將通風系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò),然后將網(wǎng)絡(luò)中的分支、節(jié)點、阻力系數(shù)、斷面及其形狀、長度以及支護形式等的物理和幾何參數(shù)以數(shù)字的形式表示,并將其存儲于計算機中。以分支中的實際風量為標準,通過多次網(wǎng)絡(luò)解算和逐步調(diào)整的方法,使分支的風量和阻力與實際相符合。為模擬分析礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化后的礦井供風情況和主要通風機的運行狀態(tài),在礦井通風系統(tǒng)阻力測定和各通風巷道風量測定基礎(chǔ)上,結(jié)合目前礦井通風系統(tǒng)現(xiàn)狀,編制了礦井通風基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)圖(圖2),并將實測的數(shù)據(jù)進行礦井通風網(wǎng)路解算。通風現(xiàn)狀的模擬結(jié)果見表3,由表3可見,其計算機模擬結(jié)果與實測結(jié)果基本吻合,說明通風基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)圖可作為通風系統(tǒng)優(yōu)化的依據(jù)。2礦井通風阻力為更好地分析未來幾年礦井通風能力和主要通風機運行工況的合理性,在運河煤礦通風系統(tǒng)現(xiàn)狀模擬的基礎(chǔ)上,對2012—2015的通風網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行計算機模擬解算,從而預(yù)測2012—2015年不同采掘布置時的礦井通風狀態(tài),并將均衡通風原則應(yīng)用于通風系統(tǒng)優(yōu)化模擬解算(表4),實現(xiàn)全礦井5年內(nèi)各個時期的均衡通風,確保礦井在每年通風生產(chǎn)能力不變的情況下,通風阻力增長最小化。由表4可以看出:2012—2015年礦井通風阻力的增長達到了最小化的目標。2013年采掘工作面分布在七采區(qū)、八采區(qū)和九采區(qū),較2012年來說,2013年采掘布局更為均衡,各個采區(qū)供風量較2012年更均衡。在總風量不變,但通風距離增長的情況下,礦井通風阻力較2012年反而降低,由此可見,礦井均衡通風起到了很好的降阻效果。2013—2014年,各個采區(qū)在保持均衡通風的狀態(tài)下,在各個采區(qū)通風距離增加的情況下,礦井通風阻力略有增大,很好地確保了礦井通風阻力增長的最小化。由表4礦井等積孔、礦井風阻值來看,運河煤礦2012—2015年的礦井通風難易程度屬容易。據(jù)AQ1028—2006《煤礦井工開采通風技術(shù)條件》中規(guī)定,礦井總風量為4000~10000m3/min時,礦井總阻力要小于2500Pa,由表4結(jié)果可知:運河煤礦2012—2015年的礦井通風系統(tǒng)風量與通風阻力滿足此要求。5均衡開采的通風優(yōu)化1)通過礦井通風阻力測定與分析,掌握了礦井通風系統(tǒng)的阻力分布情況和礦井目前通風中存在的問題,為礦井通風模擬優(yōu)化提供