平煤股份十礦通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方案研究

潘競俊

摘要：礦井通風(fēng)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(jì)效益。為了解決平煤股份十礦己四回風(fēng)井檢修時通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整問題，對礦井進(jìn)行通風(fēng)技術(shù)測定，建立了礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，提出礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方案，利用通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算軟件對各個方案進(jìn)行了解算分析，并對各方案進(jìn)行了對比分析，最后確定了礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方案。研究結(jié)果保證了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定和礦井安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)調(diào)整;網(wǎng)絡(luò)解算;技術(shù)測定

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是全礦井最重要的系統(tǒng)，礦井通風(fēng)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(jì)效益[1-3]。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的不合理，將直接影響礦井的正常生產(chǎn)和礦井的抗災(zāi)能力，導(dǎo)致礦井經(jīng)濟(jì)效益的嚴(yán)重滑坡[4-7]。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，通風(fēng)系統(tǒng)必須保持最佳的運行狀態(tài)[8-9]。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整改造是一個由定性和定量相互結(jié)合、相互關(guān)聯(lián)、相互制約的多因素構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)的決策問題[10]。目前在工程實踐中，礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整改造方案的選擇往往是通過專家、技術(shù)人員對各方案進(jìn)行定性分析比較，篩選出幾個技術(shù)可行的方案后，再進(jìn)行概要的經(jīng)濟(jì)比較，根據(jù)經(jīng)濟(jì)比較的結(jié)果最終確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案[11-13]。以往人們用“礦井等積孔法”、“有效風(fēng)量”等單指標(biāo)來評價礦井通風(fēng)系統(tǒng)，現(xiàn)今已經(jīng)不適用，開始研究采用多個指標(biāo)對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行評價[14-16]。

平煤股份十礦目前通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，進(jìn)、回風(fēng)井多，兩層煤聯(lián)合開采，并且隨著開采深度的增加，通風(fēng)路線也將變長，礦井通風(fēng)阻力比較大，為了保證安全生產(chǎn)，有必要對現(xiàn)行通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)技術(shù)測定分析，確定通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整優(yōu)化方案，這對保證通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定及礦井安全快速生產(chǎn)發(fā)展有著非常重要的現(xiàn)實意義。

1礦井概況

平煤股份十礦位于平頂山市東北部，距市區(qū)中心約6km，行政區(qū)劃屬平頂山市衛(wèi)東區(qū)。東西向長4.5km，南北傾斜寬7.0km，井田面積31.5km2.礦井采用立井、斜井，多水平開拓方式，分區(qū)與中央并列混合式通風(fēng)方式。平煤股份十礦全礦井共有三個水平：一水平（-140m，殘采），二水平（-320m，生產(chǎn)），三水平（-870m，在建）;己二、己四、戊組中區(qū)和戊七采區(qū)四個生產(chǎn)采區(qū)和一個準(zhǔn)備采區(qū)（三水平己三采區(qū)）。礦井為煤與瓦斯突出礦井，所采煤層均為Ⅱ級自燃煤層、均具有爆炸性。

目前，平煤股份十礦采用分區(qū)抽出式通風(fēng)，全礦共有四個回風(fēng)井，分別是己四回風(fēng)井、丁三回風(fēng)井、三水平回風(fēng)井和北二回風(fēng)井。己四風(fēng)井配備兩臺2K60-4NO.28對旋軸流式通風(fēng)機(jī)，一臺工作、一臺備用，電機(jī)功率800KW，主扇風(fēng)葉運行角度40°，擔(dān)負(fù)二水平己四、己二采區(qū)及三水平己三采區(qū)的供風(fēng);丁三風(fēng)井配備兩臺AGF606-2.44-1.4-2對旋軸流式通風(fēng)機(jī)，一臺工作、一臺備用，電機(jī)功率500KW，主扇風(fēng)葉運行角度-12.5°，擔(dān)負(fù)一水平戊七采區(qū)的供風(fēng);三水平風(fēng)井配備兩BDK618-8-No.30對旋軸流式通風(fēng)機(jī)，一臺工作、一臺備用，電機(jī)功率1000KW，主扇風(fēng)葉運行角度-6°，擔(dān)負(fù)二水平北翼中區(qū)、東區(qū)（回收之前）及三水平戊組采區(qū)的供風(fēng);北二回風(fēng)井配備倆臺FBCDZ-8-NO.27對旋軸流式通風(fēng)機(jī)，一臺工作、一臺備用，電機(jī)功率500KW，主扇風(fēng)葉運行角度-2.5°，擔(dān)負(fù)己三采區(qū)的供風(fēng)。

2 通風(fēng)阻力測定及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫建立

2.1 通風(fēng)阻力測定

根據(jù)平煤股份十礦通風(fēng)系統(tǒng)的具體情況，針對己四回風(fēng)井、丁三回風(fēng)井、三水平回風(fēng)井、北二回風(fēng)井四個回風(fēng)井擔(dān)系統(tǒng)選擇了四條主測路線，采用精密氣壓計基點法測定靜壓的方法，并測定各個測點風(fēng)速、溫度和濕度，依次序測完系統(tǒng)內(nèi)選定的線路，將數(shù)據(jù)列入表內(nèi)，出井后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。得出主要參數(shù)見表1.

從表1可以看出，通風(fēng)阻力測定相對誤差均小于3%，精度符合要求;通風(fēng)難易程度均為容易。

2.2網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫建立

根據(jù)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、各分支風(fēng)阻值和目前運行主要通風(fēng)機(jī)的特性曲線，對當(dāng)前通風(fēng)網(wǎng)路進(jìn)行計算機(jī)解網(wǎng)，可以獲得通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各分支的風(fēng)量，得出網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。通過網(wǎng)絡(luò)解算得到的通風(fēng)機(jī)運行工況和各主要通風(fēng)巷道的風(fēng)量與實際測定風(fēng)量對比見表2、表3.

由上表可以看出，解算的主要巷道的風(fēng)量與實際風(fēng)量比較吻合，解算結(jié)果的相對誤差均小于10%，從而說明通風(fēng)網(wǎng)路中各分支的風(fēng)阻值的測算結(jié)果是可靠的，滿足網(wǎng)路分析的要求，可以作為礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造、優(yōu)化和管理的數(shù)據(jù)參數(shù)。

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方案研究

3.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方案的提出

礦井己四回風(fēng)井井壁于2018年4月13日13時02分片幫掉碴，落至井底，截至16：11井筒底板全斷面落的浮碴約1.2m-1.5m厚，掉碴約4至5礦車，之后未再出現(xiàn)掉碴現(xiàn)象，堵塞部分通風(fēng)斷面增大了通風(fēng)阻力，風(fēng)機(jī)負(fù)壓上升至2550Pa，之后總回風(fēng)量和回風(fēng)井負(fù)壓等參數(shù)保持正常，經(jīng)測定己四回風(fēng)井總回風(fēng)量基本不變。

為防止井壁再次掉碴，大面積堵塞通風(fēng)斷面，造成己四回風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)不能正常運轉(zhuǎn)，經(jīng)協(xié)商特制定己四回風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)停運井筒維修通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方案，即己四回風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)停運、北二回風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)上調(diào)扇葉角度后，北二回風(fēng)井擔(dān)負(fù)己四采區(qū)、己三采區(qū)部分地點供風(fēng)任務(wù)，己二采區(qū)封閉、己三采區(qū)部分工作面封閉。在此基礎(chǔ)上，提出以下三個系統(tǒng)調(diào)整方案：1）己組煤所有掘進(jìn)面風(fēng)機(jī)開單級運行;2）關(guān)閉掉33200風(fēng)巷高位巷等己組掘進(jìn)面;3）關(guān)閉部分己組掘進(jìn)面、部分己組掘進(jìn)面風(fēng)機(jī)開單級供風(fēng)。

3.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方案的解網(wǎng)分析及方案確定

方案一解算結(jié)果：己組煤所有掘進(jìn)面風(fēng)機(jī)開單級后，己16-24060采面基本能滿足需要，己15，16-24100采面風(fēng)量不能滿足需求，方案不可行。

方案二解算結(jié)果：在關(guān)閉掉33200風(fēng)巷高位巷等掘進(jìn)面后，己16-24060采面和己15.16-24100采面風(fēng)量均可以滿足需求，且風(fēng)量富裕。

方案三解算結(jié)果：在部分己組掘進(jìn)面關(guān)停、部分己組掘進(jìn)面后風(fēng)機(jī)開單極，己16-24060采面和己15.16-24100采面風(fēng)量基本可以滿足需求。

考慮方案三部分己組掘進(jìn)面風(fēng)機(jī)開單級供風(fēng)，掘進(jìn)面風(fēng)量不穩(wěn)定，容易導(dǎo)致瓦斯積聚等事故發(fā)生;綜合考慮確定采用方案二，停掉33200風(fēng)巷高位巷等己組掘進(jìn)工作面，并盡快開展己四風(fēng)井壁維修工作。

4結(jié)語

通過對礦井通風(fēng)技術(shù)測定建立了礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，驗證通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的可靠性;根據(jù)礦井己四風(fēng)機(jī)臨時停運時生產(chǎn)部署，提出了系統(tǒng)調(diào)整方案，并對其進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)解算分析，掌握了各方案實施后各個風(fēng)機(jī)的工況以及工作面的風(fēng)量供需情況，經(jīng)對比分析確定了系統(tǒng)調(diào)整方案，為煤礦生產(chǎn)安排提供可靠的數(shù)據(jù)，對礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定有著重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。

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（作者單位：1.河南理工大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院;2.平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十礦）