張連發(fā)

(河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山　063000)

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林西礦通風(fēng)系統(tǒng)改造優(yōu)化設(shè)計

張連發(fā)

(河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山063000)

摘要：隨著礦井向十二水平延深，礦井通風(fēng)區(qū)域增加，通風(fēng)路線越來越長，工作面需風(fēng)量增大，且巷道失修比較嚴(yán)重，導(dǎo)致礦井通風(fēng)阻力增大，負(fù)壓較高。通過對林西礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析，提出了礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解算，通風(fēng)系統(tǒng)改造后能滿足礦井需風(fēng)量和通風(fēng)阻力的要求。

關(guān)鍵詞：礦井；通風(fēng)系統(tǒng)；改造；優(yōu)化設(shè)計

1.礦井概況

林西礦位于河北省唐山市古冶區(qū)境內(nèi)，距市中心區(qū)直距22km。礦井開拓方式為混合式多水平開拓方式，礦井通風(fēng)方式為單翼對角式，通風(fēng)方法為抽出式。礦井通風(fēng)由人行道、3號、4號、5號、6號井及新莊子進(jìn)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)；風(fēng)流經(jīng)過各大巷石門進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)域，各生產(chǎn)區(qū)域的乏風(fēng)由本區(qū)域回風(fēng)上山回入8水平巖石風(fēng)道，再經(jīng)主要回風(fēng)上山匯入三水平回風(fēng)井下口，最后由新莊子回風(fēng)井排出地面。

礦井主要通風(fēng)機型號均為K4-73-01№32型離心式，功率為1600kW，一臺工作，一臺備用。

目前礦井總進(jìn)風(fēng)量214m3/s，礦井總排風(fēng)量225m3/min，礦井有效風(fēng)量率為89.9%，輸入功率為1187.8kW，礦井總等積孔為4.33m2。

目前礦井生產(chǎn)格局為多水平、分區(qū)域。生產(chǎn)水平分布在九水平、十水平、十一水平。九水平、十水平均處于收尾階段，十一水平為主要生產(chǎn)水平，正在向十二水平延深。

2.礦井通風(fēng)現(xiàn)狀評價

經(jīng)過對該礦通風(fēng)系統(tǒng)分析，主要存在以下問題：

(1)礦井通風(fēng)阻力大

林西礦為百年老礦，井深巷遠(yuǎn)，隨著開采水平延深，通風(fēng)路線越來越長，最長通風(fēng)流程為11838m，在加上巷道失修比較嚴(yán)重，礦井負(fù)壓較高。

(2)礦井通風(fēng)阻力不匹配

生產(chǎn)區(qū)域巷道壓力大，巷道變形嚴(yán)重，上水平回風(fēng)巷道年久失修，斷面也在逐步縮小，礦井通風(fēng)阻力集中在了回風(fēng)段，回風(fēng)段阻力大約占總阻力的44～55%。

(3)礦井通風(fēng)難度進(jìn)一步加大

巷道不能盡快簡化，而生產(chǎn)又向深部延深，致使通風(fēng)范圍不但沒有收縮，反而進(jìn)一步擴大，巷道占用風(fēng)量越來越大，礦井有效風(fēng)量難以提高，個別區(qū)域生產(chǎn)集中，通風(fēng)更加困難。

(4)工作面配風(fēng)量不適應(yīng)當(dāng)前瓦斯治理的需要

林西礦在淺水平開采時，配風(fēng)量一般為7～8m3/s，隨著開采水平延深，個別區(qū)域構(gòu)造瓦斯明顯，在加上礦井機械化程度提高，工作面單產(chǎn)水平也明顯提高，工作面瓦斯涌出量呈增大趨勢，原來的配風(fēng)量已不適應(yīng)當(dāng)前瓦斯治理需要。

(5)礦井阻力增大，主要通風(fēng)機負(fù)擔(dān)過重

巷道數(shù)目太多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，不可避免地造成礦井內(nèi)部漏風(fēng)大、配風(fēng)困難，有時為保證個別瓶頸區(qū)域供風(fēng)，不得不采取普遍增阻調(diào)節(jié)法，致使礦井阻力增大，主要通風(fēng)機負(fù)擔(dān)過重。

(6)礦井總需風(fēng)量、井下各地點風(fēng)量分配情況分析

目前林西礦的用風(fēng)地點風(fēng)量及所占百分比見表1。

表1　用風(fēng)地點風(fēng)量分配表

通過以上數(shù)據(jù)可以看出，林西礦巷道用風(fēng)較大，用風(fēng)量為64.91m3/s，占礦井總風(fēng)量的29.01%，礦井有效風(fēng)量較少，因此，通風(fēng)系統(tǒng)有待進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)整。

3.礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造

3.1 降阻目標(biāo)

(1)降低通風(fēng)阻力：將礦井主要通風(fēng)機負(fù)壓降低至3000Pa以下，礦井風(fēng)量提高到250m3/s。

(2)提高采掘工作面配風(fēng)：瓦斯較高綜采工作面配風(fēng)達(dá)到20m3/s，其他綜采工作面配風(fēng)量達(dá)到15m3/s。

(3)減少主要通風(fēng)設(shè)施：通過簡化和優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)，盡最大努力減少通風(fēng)設(shè)施，減小維護工作量。

3.2 降阻暨優(yōu)化方案

經(jīng)過對該礦通風(fēng)系統(tǒng)分析，設(shè)計采用新掘巷道與套修老巷道相結(jié)合的方法增加進(jìn)、回風(fēng)巷道斷面，改造新莊子進(jìn)風(fēng)井為回風(fēng)井；采用礦井主要通風(fēng)機變頻改造的方法降低礦井通風(fēng)阻力，并提出了2個優(yōu)化設(shè)計方案。

(1)通風(fēng)系統(tǒng)降阻暨優(yōu)化方案一

①套修0805大眼，主要提高18區(qū)域回風(fēng)能力，并為今后深水平銜接28區(qū)域回風(fēng)做準(zhǔn)備。

②套修0005大眼，9005大眼風(fēng)橋以下，提高10區(qū)域和深水平銜接20區(qū)域的回風(fēng)能力。

③套修5220大眼，提高礦井的回風(fēng)能力。

④優(yōu)化7水平通風(fēng)系統(tǒng)：一是將7水平6道以西大巷和巖石風(fēng)道之間以及7道巷巖石風(fēng)道里的密閉，擋風(fēng)墻全部取消，減小7道巷回風(fēng)阻力；二是將7西10道以西大巷兩道風(fēng)門移到7西12道東大巷，充分利用原來老7-10皮帶7-8水平段巷道做回風(fēng)，緩解8805、8605和7西10道半風(fēng)橋通風(fēng)壓力。

⑤施工1121回風(fēng)上山，為12東開采9煤層建立回風(fēng)系統(tǒng)。

⑥在6號井下井口車場繞道至1102皮帶通風(fēng)巷下口施工1102進(jìn)風(fēng)巷，解決10水平大巷0000石門至10東翻籠段風(fēng)速超限問題。

⑦從8西9石門12煤層施工8923回風(fēng)上山，與7西12石門貫通，套修8西9石門。

⑧從11西9石門2905上口施工1095管子道，與10西9石門水倉外貫通，降低1905猴車眼的回風(fēng)阻力。

⑨恢復(fù)套修9水平10道以西大巷1380m，取消西部所有通風(fēng)設(shè)施。

⑩利用人行道、3號、4號、5號、6號井進(jìn)風(fēng)，把新莊子進(jìn)風(fēng)井改為回風(fēng)井，在地面深挖淺埋連接新莊子進(jìn)風(fēng)井與新莊子回風(fēng)井之間的回風(fēng)道，提高礦井總回風(fēng)能力。

(2)通風(fēng)系統(tǒng)降阻暨優(yōu)化方案二

①套修0805大眼，主要提高18區(qū)域回風(fēng)能力，并為今后深水平銜接28區(qū)域回風(fēng)做準(zhǔn)備。

②套修0005大眼，9005大眼風(fēng)橋以下，提高10區(qū)域和深水平銜接20區(qū)域的回風(fēng)能力。

③套修5220大眼，提高礦井的回風(fēng)能力。

④優(yōu)化7水平通風(fēng)系統(tǒng)：一是將7水平6道以西大巷和巖石風(fēng)道之間以及7道巷巖石風(fēng)道里的密閉，擋風(fēng)墻全部取消，減小7道巷回風(fēng)阻力；二是將7西10道以西大巷兩道風(fēng)門移到7西12道東大巷，充分利用原來老7-10皮帶7-8水平段巷道做回風(fēng)，緩解8805、8605和7西10道半風(fēng)橋通風(fēng)壓力。

⑤施工1121回風(fēng)上山，為12東開采9煤層建立回風(fēng)系統(tǒng)。

⑥在6號井下井口車場繞道至1102皮帶通風(fēng)巷下口施工1102進(jìn)風(fēng)巷，解決10水平大巷0000石門至10東翻籠段風(fēng)速超限問題。

⑦從8西9石門12煤層施工8923回風(fēng)上山，與7西12石門貫通，套修8西9石門。

⑧從11西9石門2905上口施工1095管子道，與10西9石門水倉外貫通，降低1905猴車眼的回風(fēng)阻力。

⑨恢復(fù)套修9水平10道以西大巷1380m，取消西部所有通風(fēng)設(shè)施。

⑩利用人行道、3號、4號、5號、6號井進(jìn)風(fēng)，把新莊子進(jìn)風(fēng)井改為回風(fēng)井，在東進(jìn)風(fēng)眼三水平位置施工60m巖石巷道，與3水平巖石風(fēng)道貫通。這樣，可以緩解5820大眼回風(fēng)壓力，提高礦井總回風(fēng)能力。

3.3 降阻暨優(yōu)化方案模擬效果分析

(1)方案一模擬效果分析

通過網(wǎng)絡(luò)解算，風(fēng)量提高到287m3/s，風(fēng)量比現(xiàn)在提高了66m3/s，礦井風(fēng)壓降低了429Pa。

(2)方案二模擬效果分析

通過網(wǎng)絡(luò)解算，風(fēng)量提高到235m3/s，風(fēng)量比現(xiàn)在提高了14m3/s，礦井風(fēng)壓降低了138Pa。

通過網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果分析可知：考慮到12東區(qū)域的長遠(yuǎn)規(guī)劃及12水平的延深工程，若固定9105大眼總回風(fēng)量為20m3/s的狀態(tài)下，把新莊子進(jìn)風(fēng)井改為回風(fēng)井，在三水平新掘連接6705東、6705進(jìn)風(fēng)眼至三水平電車道的60m巖石回風(fēng)巷后，礦井降阻效果不明顯。

3.4 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化具體實施方案

(1)增加進(jìn)、回風(fēng)斷面

①礦井風(fēng)速超限的地段為6號井10水平車場翻籠段，通過施工1102皮帶進(jìn)風(fēng)巷解決風(fēng)速超限的問題。

②進(jìn)風(fēng)側(cè)阻力大的地段為11水平、1102大眼、1905猴車眼?？紤]到礦井十年延深規(guī)劃，通過增加1102大眼并聯(lián)進(jìn)風(fēng)巷降低1102大眼的進(jìn)風(fēng)阻力；加快施工12水平大巷不但可以降低11水平的進(jìn)風(fēng)阻力，也可以解決生產(chǎn)銜接問題；通過增加1905猴車眼并聯(lián)進(jìn)風(fēng)巷1905管子道可以降低1905猴車眼進(jìn)風(fēng)阻力大的問題。

③回風(fēng)側(cè)阻力大的地段為9水平10道以西大巷、0805大眼、0005大眼、9005大眼風(fēng)橋以下、8西9石門采區(qū)、11東采區(qū)、礦井各水平10石門以西大巷及回風(fēng)上山。通過套修可以降低9水平10道以西大巷、0805大眼、0005大眼、9005大眼風(fēng)橋以下段的回風(fēng)阻力；通過新掘8923回風(fēng)上山可以降低8西9石門采區(qū)的回風(fēng)阻力；通過新掘1121回風(fēng)上山可以降低11東及延深區(qū)域12東的回風(fēng)阻力；通過改造新莊子進(jìn)風(fēng)井為回風(fēng)井降低礦井西翼的回風(fēng)阻力。

(2)改造新莊子進(jìn)風(fēng)井為回風(fēng)井

新莊子進(jìn)風(fēng)井改回風(fēng)井有兩個方案可以選擇：

①方案一(在地表附近利用深挖淺埋法施工連接新莊子進(jìn)風(fēng)井與新莊子回風(fēng)井之間的回風(fēng)巷)：工程量666m，此方案的優(yōu)點是充分利用了新莊子進(jìn)風(fēng)井，相當(dāng)于在礦井西翼增加了一條并聯(lián)回風(fēng)巷，困難之處在于涉及占地問題，通過網(wǎng)絡(luò)解算可以看出此方案降阻效果較為明顯。風(fēng)量提高到287m3/s，風(fēng)量比現(xiàn)在提高了66m3/s，礦井風(fēng)壓降低了429Pa。該方案投資12495.55萬元。

②方案二(在三水平6705東與5820之間新掘巖石回風(fēng)巷)：工程量60m，此方案的優(yōu)點在于不涉及占地問題，困難之處在于八水平以上無生產(chǎn)系統(tǒng)，在三水平施工巖石回風(fēng)巷需要重新建立生產(chǎn)系統(tǒng)，對井下的生產(chǎn)影響大，通過網(wǎng)絡(luò)解算可以看出此方案降阻效果不明顯。風(fēng)量提高到235m3/s，風(fēng)量比現(xiàn)在提高了14m3/s，礦井風(fēng)壓降低了138Pa。該方案投資11501.94萬元。

盡管方案一存在投資較大、涉及占地等問題，但降阻及增風(fēng)效果明顯，且對井下生產(chǎn)幾乎沒有影響，建議優(yōu)先采用。

(3)礦井主要通風(fēng)機變頻改造

為合理、有效地利用礦井通風(fēng)資源，應(yīng)在增加進(jìn)、回風(fēng)斷面和改造新莊子進(jìn)風(fēng)井為回風(fēng)井的基礎(chǔ)上，對礦井主要通風(fēng)機進(jìn)行變頻改造，以根據(jù)需要適時調(diào)節(jié)礦井所需風(fēng)量和負(fù)壓。

本方案實施后，不但能滿足礦井十年規(guī)劃期間內(nèi)的通風(fēng)要求，也為礦井生產(chǎn)后期的通風(fēng)打下了良好的基礎(chǔ)。

3.5 降阻暨優(yōu)化方案工期

方案一共需掘進(jìn)煤巷1870m，掘進(jìn)巖巷5386m，套修巖巷2814m，通風(fēng)設(shè)施改造等?？偸┕すて诩s49個月。若同時安排3條巷道作業(yè)，則施工工期為16.3個月。施工工期安排見表2。

表2　降阻暨優(yōu)化方案施工工期安排表

4.結(jié)束語

通過對林西礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析，設(shè)計礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造采用新掘巷道與套修老巷道相結(jié)合的方法增加進(jìn)、回風(fēng)斷面，改造新莊子進(jìn)風(fēng)井為回風(fēng)井；礦井主要通風(fēng)機變頻改造的方法降低礦井通風(fēng)阻力，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解算，能滿足礦井通風(fēng)阻力和需風(fēng)量的要求。

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Linxi Coalmine Ventilation System Optimization Design

ZHANG Lian-fa

(Hebei Energy College of Vocation and Technology, Tangshan Hebei 063000)

Abstract:Along with extending to 12th level, mine ventilation area has increased, and ventilation route become longer and longer, working face needs to increase air volume, and roadway is in bad repair seriously, which resulted in increased resistance of mine ventilation, and negative pressure is higher. Through the analysis about the present situation of Linxi Coalmine ventilation system, this paper puts forward the mine ventilation system transformation scheme. By network calculation, after reforming ventilation system, it can satisfy the requirement of mine air volume and ventilation resistance.

Key words:mine; ventilation system; transformation; optimization design

作者簡介：張連發(fā)(1963-)，男，大學(xué)，開灤安培中心采礦助理工程師。

收稿日期：2015-07-02

中圖分類號：TD724

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-3974(2015)04-0071-04