礦井通風(fēng)系統(tǒng)論文礦井通風(fēng)論文礦井通風(fēng)系統(tǒng)預(yù)測模擬研究摘要:使用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段,利用電子計算機模擬分析礦井通風(fēng)現(xiàn)狀,進一步的優(yōu)化簡化通風(fēng)系統(tǒng),確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化簡化與改造的方案,利用已報廢采區(qū)的原有巷道,減少新掘巷道,取得了良好安全效果及顯著的經(jīng)濟效益。 關(guān)鍵詞:礦井通風(fēng)系統(tǒng);優(yōu)化簡化;改造;方案確定 一、主要通風(fēng)機及目前礦井通風(fēng)現(xiàn)狀 1、主要通風(fēng)機運轉(zhuǎn)情況 石臺煤礦通風(fēng)系統(tǒng)分為南風(fēng)井和中央風(fēng)井兩大通風(fēng)系統(tǒng),由新、老副井進風(fēng),南風(fēng)井和中央風(fēng)井回風(fēng),形成中央邊界-單翼對角混合式抽出通風(fēng)方式。目前,南風(fēng)井主要擔(dān)負著5采區(qū)、1采區(qū)回風(fēng),中央風(fēng)井主要擔(dān)負著1采區(qū)、I4采區(qū)和1輔助采區(qū)的回風(fēng)任務(wù),中央風(fēng)井和南風(fēng)井主要通風(fēng)機均滿負荷運行,其中南風(fēng)井風(fēng)機運行角度為40,接近最大運行角度,若再提高運行角度,風(fēng)機將出現(xiàn)喘振,這樣依靠提高風(fēng)機的葉片安裝角度來增加風(fēng)量是不可能了;中央風(fēng)井風(fēng)機運行角度為90(前導(dǎo)器全開),再提高排風(fēng)量已無可能。同時,中央風(fēng)井兩臺主要風(fēng)機擴散器出口安裝消音器后阻力損失增加,實際運行性能曲線均有所下降。 2、礦井通風(fēng)基本情況 2009年5月,我礦與安徽理工大學(xué)測定了全礦井通風(fēng)阻力,數(shù)據(jù)表明兩大通風(fēng)系統(tǒng)的回風(fēng)段通風(fēng)阻力普遍偏高,中央風(fēng)井回風(fēng)段通風(fēng)阻力占該系統(tǒng)總阻力的78.5%,南風(fēng)井回風(fēng)段通風(fēng)阻力占該系統(tǒng)總阻力的68.3%。因此,通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造時必須對回風(fēng)巷采取擴修巷道或增補巷道等措施擴大巷道通風(fēng)斷面,降低通風(fēng)系統(tǒng)回風(fēng)阻力。 二、2010年6月通風(fēng)系統(tǒng)改造方案 1、2010年6月礦井通風(fēng)狀況及存在問題 根據(jù)礦生產(chǎn)接替計劃,1輔助采區(qū)童臺塊段 2009年8月底回采結(jié)束,I4采區(qū)2010年5月底回采結(jié)束。此時,為保證礦井的產(chǎn)量連續(xù)性,1采區(qū)首采工作面313工作面將在2010年6月開始回采。此時,礦井共布置3個采煤工作面、1個收作面、8個掘進工作面,從生產(chǎn)布局看,受礦井采場等客觀條件的限制, 2010年6月以后采掘工作面主要集中在1采區(qū)下段和1采區(qū)。1采區(qū)進行回采時,該采區(qū)需風(fēng)量將由1700m3/min提高至 2870m3/min,而1輔助采區(qū)回采結(jié)束開通為回風(fēng)時,I4采區(qū)風(fēng)量進行控制后,1采區(qū)風(fēng)量仍不能滿足要求,同時南一運輸上山風(fēng)速超過8m/s,因此,必須對1采區(qū)回風(fēng)系統(tǒng)進行改造。 2、通風(fēng)系統(tǒng)改造方案內(nèi)容 通過對2009年5月全礦井通風(fēng)阻力測定數(shù)據(jù)分析,提出以下二種方案,分別對1采區(qū)回風(fēng)系統(tǒng)高阻力段巷道進行降阻。方案一、方案二,各方案的巷道工程量見通風(fēng)系統(tǒng)巷道改造工程具體內(nèi)容見表1。 3、計算機模擬解算結(jié)果 根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)改造方案的內(nèi)容,我礦進行了計算機模擬解算。南風(fēng)井重點考察最大阻力路線 II358工作面風(fēng)量情況;中央風(fēng)井系統(tǒng)1采區(qū)在計算機模擬時,將1采區(qū)掘進工作面及峒室需要風(fēng)量固定,重點考察重點考察最大阻力路線 313工作面風(fēng)量情況。 4、可行性方案比較 (1)技術(shù)比較 通過計算機模擬,采用方案一時,313工作面風(fēng)量為1056m3/min,II358工作面風(fēng)量為1104m3/min,均能夠滿足工作面要求,各采區(qū)需要風(fēng)量能夠滿足要求。 采用方案二時,313工作面風(fēng)量為1032m3/min,358工作面風(fēng)量為1110m3/min,均能夠滿足工作面要求,各采區(qū)需要風(fēng)量也能夠滿足要求。 (2)經(jīng)濟比較 改造方案一、二礦井各用風(fēng)地點均可以滿足要求,方案一所需資金為425萬元,方案二所需資金為316.6萬元,方案二比方案一節(jié)省108.4萬元左右。 5、方案確定 經(jīng)過各方案安全技術(shù)及經(jīng)濟比較,最后確定2010年6月礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案采用方案二,該方案共需資金約316.6萬元。 三、2012年2月通風(fēng)系統(tǒng)改造方案 1、2012年2月礦井通風(fēng)狀況及存在問題 隨著1采區(qū)儲量逐年遞減,暫不布置采掘工作面,為保證礦井生產(chǎn)接替的連續(xù)性,三水平2采區(qū)開始開拓準備工作。此時,礦井共布置3個采面、11個掘進工作面。2012年2月以后采掘工作面主要集中在I5采區(qū)、1采區(qū)和I4采區(qū)五煤開采等地點。1采區(qū)無采掘工作面布置,南風(fēng)井系統(tǒng)風(fēng)量比較富余。而水平需風(fēng)量將由2870m3/min提高至4120m3/min,中央風(fēng)井系統(tǒng)不能滿足供風(fēng)要求,通風(fēng)系統(tǒng)必須隨之進行優(yōu)化調(diào)整。 2、通風(fēng)系統(tǒng)改造方案內(nèi)容 方案1:三水平III1采區(qū)和III2采區(qū)回風(fēng)都由中央風(fēng)機擔(dān)負,改造三水平的回風(fēng)系統(tǒng),并對中央風(fēng)機進行改造; 方案2:三水平III1采區(qū)和III2采區(qū)回風(fēng)都由南風(fēng)機擔(dān)負,并對南風(fēng)井回風(fēng)系統(tǒng)和南風(fēng)機進行改造; 方案3:三水平III1采區(qū)由南風(fēng)機擔(dān)負,III2采區(qū)回風(fēng)由中央風(fēng)機擔(dān)負,并對回風(fēng)系統(tǒng)和南風(fēng)機進行改造。 1、模擬結(jié)果分析方案1 由模擬結(jié)果可以看出,要實現(xiàn)完全按需分風(fēng): 在不對井下系統(tǒng)進行改造的情況下,中央系統(tǒng)總阻力將達到5107Pa; 中央系統(tǒng)三水平回風(fēng)段高阻力段過多,都進行擴巷或打并聯(lián)巷道工程量大,不經(jīng)濟; 中央系統(tǒng)三水平進回風(fēng)路線過長L=9209m,且回風(fēng)井總阻力840Pa,且風(fēng)速超限。 因此,方案1不可選。 2、模擬結(jié)果分析方案2 在不對井下系統(tǒng)進行改造的情況下,南風(fēng)井系統(tǒng)總阻力將達到6791Pa; 南風(fēng)井系統(tǒng)三水平回風(fēng)段高阻力段過多,都進行擴巷或打并聯(lián)巷道工程量大,不經(jīng)濟; 南風(fēng)井系統(tǒng)三水平進回風(fēng)路線過長L=8003m,南風(fēng)井風(fēng)速超限V=19.7m/s。 因此,方案2不可選。 3、模擬結(jié)果分析方案3 由模擬結(jié)果可以看出,III1采區(qū)由南風(fēng)機擔(dān)負,III2采區(qū)由中央風(fēng)機擔(dān)負,中央風(fēng)機可以滿足要求,而南風(fēng)機則不能,中央風(fēng)機負壓達到3559Pa,因此,需對南風(fēng)機進行改造。 4、2012年模擬方案的比較與選取 從2012年的各方案的模擬結(jié)果可以看出,方案1和方案2的工程量比較大,都不可取,選擇方案3。 四、結(jié)論 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造后,確保了礦井通風(fēng)系統(tǒng)正規(guī)、穩(wěn)定、安全可靠,滿足了礦井通風(fēng)需求,確保了采區(qū)接替,取得了良好安全效果;礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造后,充分利用了礦井已報廢采區(qū)的原有巷道,減少新掘巷道1050m,節(jié)約資金600多萬元,取得了良好的經(jīng)濟效益。 同時,解放了礦井III2采區(qū)和北翼采區(qū)(五煤),增加礦井產(chǎn)值,延緩礦井報廢期,后期經(jīng)濟效益巨大。 也可對其它類似礦井,如礦井的采區(qū)多、老巷道多、通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜、通風(fēng)設(shè)施多等,提供寶貴經(jīng)驗數(shù)據(jù),為礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化工作提供合理技術(shù)路線。