井下通风系统优化实践分析

２０１６年第１２期（总第１３５期）　ＥＮＥＲＧＹ　ＡＮＤ　ＥＮＥＲＧＹ　Ｃ０ＮＳＥＲＶＡＴｌＯＮ　缸；ｉＩ．言；　钍　２０１６年１２月　井下通风系统优化实践分析　刘建军　（煤炭工业吕梁地方煤矿建设工程质量监督站，山西吕梁０３３０００）　摘要：　就矿井通风系统优化实践展开研究，结合具体工程实际，在分析矿井通风系统现状的基础上，通过通风阻力　测定，总结分析井下通风异常点，并在此基础上对井下通风系统的优化提出相应的改造方案。结果表明，改造方案在有　效保障井下生产作业安全的基础上能够实现降低生产成本和能耗，有积极的现实意义。　关键词：矿井；通风；现状分析；阻力测定；优化方案　中图分类号：ＴＤ７２５　文献标识码：　Ａ　文章编号：　２０９５—０８０２一（２０１６）１２—００６０—０２　Ｐｒａｃｔｉｃｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｍｉｎｅ　Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ＬｌＵ　Ｊｉａｎｊｕｎ　　’（Ｌｖｌｉａｎｇ　Ｌｏｃａｌ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｃｏａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｌｖｌｉａｎｇ　０３３０００，Ｓｈａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ，　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ａｂｎｏｒｍａｌ　ｐｏｉｎｔ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｎｄ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｒｅｆｏｒｍ　ｓｃｈｅｍｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｃａｎ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｓｔ　ａｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｓ　ｏｆ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｉｎｅ；ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ；ｐｒｅｓｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　０引言　煤矿井下通风系统作为井下生产作业不可或缺的　关键环节，其运行的合理、稳定与持续是保障生产作　业安全的必要前提。近些年，伴随煤炭产业蓬勃发展，　煤炭生产规模不断扩大，回采深度日益增加，这使得　井下瓦斯涌出量与瓦斯压力不断增加，井下通风需求　日益提升，加之以往矿井巷道布设不合理导致的通风　阻力过大等问题　。针对矿井旧有通风系统开展优化　段井下通风系统存在下述问题：　ａ）井下通风总阻力不小于３　１００　Ｐａ，高于矿井安　全规程中通风阻力不得超过２　９４０　Ｐａ的有关规定。与此　同时，也超过井下现通风机额定负压（１　４００　Ｐａ～２　７００　Ｐａ），通风机无法满足通风需求；　ｂ）井下回风段通风阻力大于占据矿井通风总阻力　的６５％，井下通风阻力分布存在不合理之处；　Ｃ）井下回风段封堵最高可达１１．２　ｍ／ｓ，超出安全规　程中“主要回风巷道风速不得超过８　ｍ／ｓ”的规定。　由此可见，ｓ矿通风系统实际使用中问题较多，存　改造、提升其通风能力成为保障生产安全的必要举措。　１工程概述　ｓ矿地处华北平原，于２００４年７月正式投产，矿井　井田边界南北长１１　ｋｍ，东西宽３　ｋｍ，总面积３３　ｋｍｚ。　矿井＋３５０　ｉｎ水平以上设计生产能力１５０×１０　ｔ／ａ，设计　服务年限２６　ａ；＋３５０　Ｉｎ水平一１００　Ｉｎ水平设计生产能力　在诸多不合理之处，有必要组建专业技术人员对其通　风系统进行优化改造。　３矿井通风阻力测定　３．１阻力测定　９０ｘｌ０４　ｔ／ａ，设计服务年限２４　ａ，矿井共计生产服务年限　５０　ａ。矿井采用“三进一回”通风系统，主斜井、副立　井与专用进风井进风，回风井回风，通风方式为中央并　列式。全矿回风总量约为６　２００　ｍ３／ｍｉｎ，负压２　１００　Ｐａ。　通过气压计对井下巷道通风阻力进行逐点测量，　以进风井井口作为基点，选择一条测风主要路线，将　两台型号相同的紧密气压计布设于基点处，同时读取　绝对压力值后，一台原地不同，并以５　ｍｉｎ作为间隔进　行数值测定；另一台沿设计路线对各点通风阻力进行　逐点测定，并对记录时间、压力数值变化等相关通风　参数进行详实记录。待所有点均测定完毕后，再次返　回基点，对气压计进行校对　。　此外，井下其它次要巷道风阻的测定选用胶皮　管一压差计法，测定作业时选择风流汇集或风流不存　在分流、风速平稳、巷道形状规整的地点进行测量，　测站布设于节点上下６　Ｉｎ左右范围内。　２井下通风系统现状分析　现阶段依照矿井年生产能力１５０×１０　ｔ／ａ计算，井　下共布设２个综采作业面与６个掘进作业面，合计通风　需求量为７　５００　ｍＳ／ｍｉｎ，通过通风网络解算，可知现阶　收稿日期：２０１６—１１－１５　作者简介：刘建军，１９７０年生，男，山西柳林人，２０１４年毕业于东　北大学采矿专业．工程师。　・６０・　２０１６年第１２期　刘建军：井下通风系统优化实践分析　２０１６年１２月　３．２风阻分析　ａ１将井下通风系统风路划分为进风段、用风段与　回风段，表１即为各测量路线上通风阻力分布统计表。　表１　井下通风阻力分布统计表　区段　通风阻力　占矿井通风总阻力百分比　Ｐａ　％　进风段　３６０　１９　用风段　２５５　１３　回风段　１　３８０　６８　通常而言，当井下通风状况正常时，矿井进风段、　回风段及用风段阻力分布比例应接近３：４：３，由此分析　可知ｓ矿井下通风阻力分布存在回风段阻力占比过大的　问题翻；　ｂ）图１％３矿井测量路线通风阻力坡度图。由图片分　析可知，测量路线上通风阻力主要聚集于＋４４０　ｍ的回　风总巷至回风斜井井底段，该段通风阻力坡度存在显　著变化，而其余区段阻力坡度相对匀称，变化很小；　日２　ｏｏｏ　１　５００　恻１　ｏ０ｏ　５００　０　１　００ｏ　２　ｏ０ｏ　３　ｏｏｏ　４　０ｏｏ　５　ｏｏＯ　通风距离／ｍ　图１　井下测量线路通风阻力坡度变化示意图　ｅ）通过现场实际数据的测定分析，ｓ矿井下回风总　量为６　２００　ｍ３／ｍｉｎ，进风总量为６　１２０　ｍ３／ｍｉｎ，井下有　效风量５　４５０　ｍ３／ｍｉｎ，外部漏风率为０．９％，有效风量率　９１％，井下有效风量比率高于相关安全规定的８７％。　４通风系统优化改造　４．１改造方案　依据ｓ矿生产实际，将其井下通风困难时期划分为　两个阶段：　ａ１新掘回风井尚未贯通时期，满足井下布设２个综　采作业面与６个掘进作业面的回风需求，并实现年产　１５０×１０４　ｄａ的目标；　ｂ）新回风井贯通后，满足井下回采面“两采一备”　及八个掘进作业面通风需求。　针对上述问题提出针对性的通风改造方案：　ａ）对调新进风井与原回风井功能，并保持井下原　通风路线，以满足第一阶段通风需求；　ｂ）贯通新回风井后，实行两回风井风机的分别独　立运行，从而满足第二阶段通风需求［句。　４．２通风改造方案效果分析　ａ１第一阶段方案。对调新进风井与原回风井功能，　能够将井下回风路线缩短３６０　ｍ，使井下回风断面尺寸　由原先的１２．１　ｍ　扩大为１４．２　ｍ　。在此基础上构建相应　的通风网络解算模型，通过解算可知井下通风总阻力　为２　６５０　Ｐａ，其中进风段６８７　Ｐａ、用风段６５０　Ｐａ，回风　段１　３１２　Ｐａ，占井下通风总阻力的比例分别为２５．６％、　２４．７％和４９．７％。此时井下等积孔位２．９１　ｍ　，风机运行　功率４２０　ｋＷ，井下通风系统能够有效保障井下生产作　业需求且能耗较低；　ｂ）第二阶段方案。贯通新回风井后，实行两回风　井风机的分别独立运行。在此技术上构建相应的通风　网络解算模型，通过解算可知原回风井回风量４　５６０　ｍ￣ｍｉｎ，通风阻力２　８６０　Ｐａ，其中进风段１　３００　Ｐａ、用　风段３９０　ａ，回风段１　１７０　Ｐａ，占井下通风总阻力的比　例分别为４４％、１４．２％和４１．８％；新回风井回风量７　１２０　ｍ￣ｍｉｎ，通风阻力２　８１０　Ｐａ，其中进风段１　３００　Ｐａ、用　风段３８０　Ｐａ，回风段１　１３０　Ｐａ，占井下通风总阻力的比　例分别为４５％、１４．５％和４０．３％。此时，井下等积孔位　２．２５　ｉｎ　，井下通风系统改造共花费５６０×１０　元，吨煤通　风电费下降至２．５１元，井下通风系统有效保障井下生产　作业需求的同时实现了生产成本的降低。　５结语　矿井通风系统的有效性对整个矿井生产活动有重　要影响，随资源开采活动的进行，矿井通风线路与通　风阻力都会发生较大变化，使得整个通风系统效率受　到较大影响。就现阶段而言，有较大部分矿井通风系　统都存在问题，虽个别通过加大通风机功率来保证生　产正常进行，但为此亦需要投入更多经费，选择合理　的通风系统优化设计方案，对保障煤矿安全生产与经　济效益有重要意义。Ｓ煤矿在充分分析通风系统现状及　问题基础上，制订了综合优化设计方案，实践证明优　化方案可行有效，保证了生产需要，降低了通风成本，　为矿井短期及长远发展打下夯实的基础。　参考文献：　［１］李树军．矿井通风技术及通风系统优化设计探讨［Ｊ］．机械管　理开发．２０１６（９）：１４８—１４９．　［２］赵波，杨胜强，杜振宇，等．基于均衡通风原理的矿井通风系　统优化［Ｊ】．煤炭科学技术，２０１２（１０）：６１—６４．　［３］褚红伟，王洪存，郭志伟．关于煤矿通风系统优化的研究［Ｊ］．　山东煤炭科技，２０１ｌ（４）：２４０．　［４］　王世隆．多井口老矿井通风系统优化改造ＥＪ１．煤矿安全，２０１３　（５）：１８７—１８８．　［５］蒋仲安，张中意，谭聪，等．基于数值模拟的综采工作面通风　除尘风速优化［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１４（１０）：７５—７８．　［６］钟阳，杨鑫祥，李文鑫，等．白庄煤矿通风系统网络解算及优　化调节［Ｊ１．煤炭技术，２０１５（２）：１６７—１７０．　（责任编辑：季鑫）　・６ｌ・