范各庄矿北翼通风系统优化方案研究与实践

摘要:范各庄矿北翼区域生产布置相对集中,有2180区域和9煤层采区。该区域局部巷道年久失修,通风阻力大,维护成本高,通风系统不稳定。针对这种情况,主要对该区域通风系统进行分析,通过通风网络调节、加强巷道维护等手段对系统进行改造,达到通风系统优化的目的。

关键词:矿井通风 系统改造 优化

中图分类号:P62文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 03-033-02

1矿井及通风简介

范各庄矿业公司矿井,是我国自行设计、施工的第一座大型现代化矿井,1964年竣工投产。2009年矿井核定生产能力492.08万t/a。现矿井可采煤层为5、7、8、9、12。范各庄矿业公司已有40年的开采历史,通风巷道较多,通风系统复杂。

该矿井通风方式为中央边界及单翼对角混合式通风方式,通风方法为抽出式。矿井现有四个通风水平,即-121水平、-310水平、-490水平、-620水平。有三个进风井,即中央副井、新综合井、毕各庄进风井,其中中央副井进风量为112.04m3/s,新综合井进风量为224.07m3/s,毕各庄进风井进风量为20m3/s, 总进风量为356.11m3/s,矿井有效风量为334 m3/s。有两个回风井,即中央风井和毕各庄对角风井,中央风井总排风量为122.04 m3/s,工作负压2150Pa。对角风井总排风量为250.45 m3/s,工作负压为2160Pa,矿井总排风量达372.49m3/s,有效风量率为89.67%。

2矿井通风系统优化方案

2.1 对北翼通风系统进行阻力测定,找出阻力较大通风线路

对二水平北翼区域及中央风井所负担的区域进行阻力测定,中央风井总负压为2450Pa,风量为101.02m3/s。通过对各条巷道的阻力测定结果发现,局部巷道阻力分布不均匀,通风效率较低。2190回风巷仅担负9煤层采区回风,改造前风量为14.51 m3/s,而其巷道总阻力则高达544.17Pa。同时井口区域2020上山、2090上山尚有较大回风潜力。

通风系统的有效性包含两方面的含义,其一是矿井通风能力与生产能力相适应,能满足安全生产对通风的要求及设计范围内正常增产的需风;其二是通风系统的效率要高,即风流有用功所消耗的能量占扇风机输入能量的比例要大。

图1 改造前通风系统网络图

9煤层区域用风占总风量的14.36%,阻力所占比例为22.21%,见图1。根据以上所述,二水平北翼9煤层区域回风系统通风效率较低,不能保证后期12煤层开采供风需求,所以必须对现有通风系统进行改造,降低通风阻力,优化通风系统。

2.2优化方案

对于本系统的优化主要是解决该区域系统回风问题及现有通风巷道的治理。通过数据对比2190(1)回风巷已没有利用价值,必须寻求新的回风系统优化方案。二水平北翼区域后期还设计9煤层及12煤层采区,预计服务年限为15年,所以必须建立比较可靠的通风系统。通风系统是否稳定回风系统的可靠与否是关键。掘进新的回风系统同时对现有井口区域回风系统巷道进行治理,以保证后期使用。

(1)开拓新2120回风巷。在我公司208区域增开一条新的回风巷,供9煤层区域回风,同时对后期的12煤层开采也有积极的作用,通风巷道断面大,回风路线近,大大减少了通风阻力。达到了通风系统优化的目的。

(2)利用一水平北翼大巷回风。北翼区域回风都经由1023回风上山直达中央风井,回风路线单一,且巷道断面局部较小,大大限制了北翼区域的回风能力。一水平北翼后期无生产区域,一水平巷道没有得到充分利用,从2020上山开通2020回风巷直通一水平北翼大巷,回风经由一水平北翼二石门到达总回风道,形成一条新的回风路线。

(3)2090上山进风改回风。经过分析,二水平用风主要新综合井供给,一水平新风经由2090上山进入一小部分,对系统没有较大影响。2020上山为回风上山,回风经由1023上山直达中央风井。2090上山靠近2020回风上山,具备回风条件,更适合作为回风系统,鉴于此,在2090上山打3个通风钻孔与2020回风上山贯通,增加北翼新的回风路,同时增加整个二水平北翼区域的回风能力。

(4)对新投入回风使用的2090上山进行巷道治理。该巷道局部地点冒落,最小断面为5m3/s,对于断面较小的几处断面进行套修清理,保证最小断面8m3/s以上,同时对全部巷道进行加强支护,增加服务年限。

2.3系统局部调整

对局部系统进行调整,新开2120回风巷主要为后期12煤层通风服务,现9煤层只有一个2190(1)备用工作面,所需风量有限,所以需要对二水平北翼区域通风系统进行局部调整,

在2020上山、2090上山下部进行风量调节,以保证用风地点风量充足。经过调节2120回风巷风量7.72m3/s,2180区域总回风量36 m3/s。通风系统调整如图2。

3应用效果分析

通过对北翼通风系统的调整,所取得的效果十分明显(表1)。

可见该方案实施完毕后,达到了较好的通风节能效果,主要表现在:

(1)对达不到回风条件要求的巷道区域进行封闭,通过开辟新的回风路线及对现有通风巷道进行综合治理,减少通风阻力约300Pa。

(2)加强通风管理,适当调节二水平北翼8煤层及9煤层区域风量分配,提高矿井有效风量率。

(3)优化了通风系统,风量完全能满足井下生产用风的要求,矿井负压下降了300Pa,使风机运行更平稳、高效。中央风井主通风机效率提高约9%,节电774kW.h/d,按现电价0.5/kW・h计算,每年节约电费约为141255元。

(4)根据系统调整,原2190(1)回风巷作为2190(1)工作面运道,累计长度950m,按掘进巷道5000元/米成本进行计算,节省资金475万元。

4结论

(1)通过对范各庄北翼通风系统的优化调整,做到了均衡生产,简化了通风系统,达到了通过降低通风阻力提高通风效率的目的。

(2)开辟新的回风路线是解决失修通风巷道及合理生产布局的有效途径之一。

(3)优化通风网路,寻求风源与通风网路的最佳匹配,通过对巷道阻力、风量、断面积等具体参数的分析,对局部范围巷道进行优化整改,技术上达到合理可靠,确保通风系统稳定,同时达到节能的目的。

参考文献:

[1]谭国运等.矿井通风网络分析及电算方法[M].煤炭工业出 版社,1991(10).