司馬礦新回風(fēng)井帶風(fēng)網(wǎng)試運轉(zhuǎn)及通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整

李 超

(潞安礦業(yè)集團(tuán)公司 通風(fēng)處，山西 長治 046204)

1 基本情況

1.1 通風(fēng)系統(tǒng)

司馬礦井田開拓主要為立井開拓，礦井通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式。主立井、副立井、新進(jìn)風(fēng)立井和新回風(fēng)立井為進(jìn)風(fēng)井，中央回風(fēng)立井為回風(fēng)井。

目前礦井中央回風(fēng)立井安裝兩臺型號為FBCDZ-10-No29的對旋軸流式主通風(fēng)機(jī)，電機(jī)額定功率為2×630 kW，額定轉(zhuǎn)速n=580 r/min，主通風(fēng)機(jī)葉片運行角度為+6°，2號主通風(fēng)機(jī)運行，主通風(fēng)機(jī)負(fù)壓為2 760 Pa，主通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為13 970 m3/min，總風(fēng)阻R=0.050 9 N·s2/m8。

回采工作面最大絕對瓦斯涌出量為27.31 m3/min，掘進(jìn)工作面最大絕對瓦斯涌出量為3.42 m3/min，礦井最大相對瓦斯涌出量為9.61m3/t，最大絕對瓦斯涌出量為60.67 m3/min。

目前，新回風(fēng)井區(qū)的進(jìn)風(fēng)井筒和回風(fēng)井筒落底與井下巷道貫通,井底的附屬巷道施工完畢，地面設(shè)備試運轉(zhuǎn)結(jié)束，已具備新回風(fēng)井聯(lián)網(wǎng)試運轉(zhuǎn)、通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整條件。

1.2 采掘情況

全井田共劃分為三個采區(qū)(一采區(qū)、二采區(qū)和三采區(qū))，其中一采區(qū)共布置一個配采工作面(1109工作面)、一個掘進(jìn)工作面(1115出煤巷掘進(jìn))；二采區(qū)共布置一個回采工作面(1209工作面)、一個結(jié)采工作面(1213工作面)、一個掘進(jìn)工作面(1218風(fēng)巷掘進(jìn))、一個局扇供風(fēng)(1213排水巷)；三采區(qū)共布置一個圈定工作面(1303工作面)、三個掘進(jìn)工作面(三采區(qū)輔助回風(fēng)巷掘進(jìn)、三采區(qū)輔助膠帶巷掘進(jìn)和三采區(qū)猴車巷里段掘進(jìn))。

2 新風(fēng)井聯(lián)網(wǎng)試運轉(zhuǎn)必要性分析

根據(jù)司馬礦采掘銜接規(guī)劃及三采區(qū)新風(fēng)井初步設(shè)計，為保證礦井采掘接替進(jìn)度，需加快三采區(qū)新進(jìn)、回風(fēng)立井井筒和新主通風(fēng)機(jī)配套設(shè)施建設(shè)。

現(xiàn)階段司馬礦中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)負(fù)荷偏高、風(fēng)量偏緊，隨著三采區(qū)向深部采掘，三采區(qū)風(fēng)量需求增大，中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)將不能滿足三采區(qū)采掘活動任務(wù)；且中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)目前葉片角度為最大角度不利于主通風(fēng)機(jī)的安全穩(wěn)定運行，需盡快試運行新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)來減少中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)負(fù)荷。

3 通風(fēng)系統(tǒng)預(yù)測分析依據(jù)

參照第三方單位對礦井最新通風(fēng)阻力測定的相關(guān)數(shù)據(jù)，對司馬煤礦已有巷道取測定值；對預(yù)測部分未形成的設(shè)計巷道，取本礦相同物理參數(shù)下已有巷道的實測值；其他情況取測定經(jīng)驗值[1]。

按照《煤礦安全規(guī)程》第一百零四條規(guī)定，根據(jù)《煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》(AQ 1056-2008)和《煤礦井工開采技術(shù)條件》(AQ1028-2006)標(biāo)準(zhǔn)，對全礦井各采區(qū)用風(fēng)點需風(fēng)量進(jìn)行了計算(新的礦井風(fēng)量計算方法2019年10月頒布)。

計算得全礦井需風(fēng)量14 410 m3/min，配風(fēng)量17 930 m3/min。

4 新風(fēng)井帶風(fēng)網(wǎng)試運行分區(qū)方案

新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)帶風(fēng)網(wǎng)試運行后礦井通風(fēng)方式改為分區(qū)式通風(fēng)，中央回風(fēng)立井擔(dān)負(fù)一、二采區(qū)區(qū)域，一、二采區(qū)區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)變化不大；新回風(fēng)立井擔(dān)負(fù)三采區(qū)區(qū)域，三采區(qū)區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)僅新進(jìn)、回立井區(qū)域有較大變化。

考慮新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)帶風(fēng)網(wǎng)試運行時，中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)由于擔(dān)負(fù)區(qū)域減少，需要調(diào)整主通風(fēng)機(jī)運行工況；同時在三采區(qū)回風(fēng)巷與專用回風(fēng)巷連接處加設(shè)兩道永久密閉，對新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)與中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)分區(qū)管理(分區(qū)具體位置如圖1所示)。

圖1 新回風(fēng)立井分區(qū)位置局部

5 通風(fēng)設(shè)施變化情況及通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整順序

5.1 通風(fēng)設(shè)施變化情況

1) 新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)帶風(fēng)網(wǎng)試運行前需施工2道永久密閉、2道永久風(fēng)門、2道調(diào)節(jié)風(fēng)門(以上設(shè)施只需提前打好墻體，試運行當(dāng)天井下通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整時再將其關(guān)閉)。

2) 新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)帶風(fēng)網(wǎng)試運行后需拆除12道調(diào)節(jié)風(fēng)門和加固2道永久風(fēng)門(主通風(fēng)機(jī)試運行過程中先打開，待主通風(fēng)機(jī)帶風(fēng)網(wǎng)試運行完成且系統(tǒng)穩(wěn)定后拆除)。

5.2 通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整順序

1) 將中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)葉片角度調(diào)至+3°，觀察主通風(fēng)機(jī)運行情況；

2) 調(diào)整井下通風(fēng)設(shè)施(5 min內(nèi)完成)；

3) 啟動新回風(fēng)立井1號主通風(fēng)機(jī)并對1號主通風(fēng)機(jī)運行參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；

4) 新回風(fēng)立井1號主通風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運行1 h后對全礦井測風(fēng)，測風(fēng)完畢后切換2號主通風(fēng)機(jī)運行，待兩臺主通風(fēng)機(jī)均安全穩(wěn)定運行后，新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)試運行結(jié)束[2]。

6 新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)帶風(fēng)網(wǎng)試運行時通風(fēng)系統(tǒng)預(yù)測分析

根據(jù)新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)帶風(fēng)網(wǎng)試運行方案對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整完成后，礦井主立井、副立井和新進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)風(fēng)，中央回風(fēng)立井和新回風(fēng)立井回風(fēng)。其中中央回風(fēng)立井通風(fēng)系統(tǒng)擔(dān)負(fù)區(qū)域減少三采區(qū)區(qū)域，總阻力增加；一、二采區(qū)區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)變化不大；新回風(fēng)立井通風(fēng)系統(tǒng)將擔(dān)負(fù)三采區(qū)通風(fēng)任務(wù)。

考慮未來采掘用風(fēng)需求，由于三采區(qū)水平正處于準(zhǔn)備階段，隨著礦井采掘活動的進(jìn)一步推進(jìn)，將來用風(fēng)點增多，礦井三采區(qū)需風(fēng)量加大，若新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)按試運行當(dāng)時的需求工況試運行，則隨著礦井需風(fēng)量的增大，需要頻繁的對主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，影響生產(chǎn)。考慮到以上問題，本次新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)試運行時按主通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量達(dá)到8 000 m3/min進(jìn)行預(yù)測。

通過對新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)帶風(fēng)網(wǎng)試運行時的礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行模擬解算，結(jié)果如下：

1) 中央回風(fēng)立井現(xiàn)運行角度+6°，已為該主通風(fēng)機(jī)最大葉片角度，主通風(fēng)機(jī)能力已達(dá)到最大；為了保證新回風(fēng)井主通風(fēng)機(jī)帶風(fēng)網(wǎng)試運行期間中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)能在合理穩(wěn)定范圍內(nèi)，應(yīng)在中央回風(fēng)立井所擔(dān)負(fù)的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整降低其通風(fēng)阻力，從而保證中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)安全可靠。

通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整完成后，為了保證整個礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)兩通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)區(qū)域風(fēng)流紊亂現(xiàn)象，控制新進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)風(fēng)，使得其與新回風(fēng)立井出現(xiàn)一定的差值，來保證整個礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

2) 當(dāng)中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量達(dá)到用風(fēng)需求時，主通風(fēng)機(jī)負(fù)壓為2 715 Pa，主通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為11 205 m3/min，葉片運行角度為+3°。

系統(tǒng)調(diào)整后中央回風(fēng)立井擔(dān)負(fù)區(qū)域減少，通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)阻增大；中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)性能曲線與所擔(dān)負(fù)區(qū)域風(fēng)阻匹配情況良好，能保證中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運行。

3) 當(dāng)新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量達(dá)到用風(fēng)需求時，主通風(fēng)機(jī)負(fù)壓為1 150 Pa，主通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為8 000 m3/min。

新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)帶風(fēng)網(wǎng)試運行時，主通風(fēng)機(jī)性能曲線與所擔(dān)負(fù)區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)阻匹配良好。

7 結(jié) 語

1) 新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)帶風(fēng)網(wǎng)試運行時，中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)能滿足擔(dān)負(fù)區(qū)域所有用風(fēng)需求且主通風(fēng)機(jī)性能與所擔(dān)負(fù)區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)阻匹配良好，風(fēng)量富余，新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)試運行時中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)參數(shù)設(shè)置情況：主通風(fēng)機(jī)葉片角度+3°，主通風(fēng)機(jī)負(fù)壓2 715 Pa，主通風(fēng)機(jī)風(fēng)量11 205 m3/min。

2) 新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)帶風(fēng)網(wǎng)試運行時，新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)能滿足擔(dān)負(fù)區(qū)域所有用風(fēng)需求且主通風(fēng)機(jī)性能與所擔(dān)負(fù)區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)阻匹配良好，風(fēng)量富余，新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)試運行時新回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)參數(shù)設(shè)置情況：主通風(fēng)機(jī)葉片角度-3°，主通風(fēng)機(jī)運行頻率31 Hz，主通風(fēng)機(jī)負(fù)壓1 150 Pa，主通風(fēng)機(jī)風(fēng)量8 000 m3/min。