【文章內(nèi)容簡介】 電公司二礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化分析報告～15～ 存在問題及建議1).礦井井下一部分巷道斷面較大、規(guī)整、直暢，利于通風(fēng)，應(yīng)繼續(xù)保持。2).由于礦山壓力的作用，33090 工作面上下巷道要及時整修，利于通風(fēng)。3).在主測線路上，整體巷道較規(guī)整，巷道維護較好，但是整個礦井的通風(fēng)線路較長，礦井的負(fù)壓較高。因此，建議繼續(xù)對 33090 上下巷道、33 軌道下山、33 總回風(fēng)、回風(fēng)繞道等負(fù)壓較高的部分巷道進行擴修和清理，維護巷道整體面貌，降低礦井負(fù)壓到一定合理的水平，合理安排開拓與掘進工作，保證巷道通風(fēng)的暢通。4). 建 議 強 化 工 人 安 全 意 識 ， 個 別 地 方 堆 積 有 雜 物 ， 影 響 了 通 風(fēng) 斷 面 ， 增大 了 通 風(fēng) 阻 力 。 平煤集團平禹煤電公司二礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化分析報告～16～4 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化分析 礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析概述礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析是在充分掌握現(xiàn)場實際情況的基礎(chǔ)上進行的，分析的對象是實測、計算的數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計找出通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題，為通風(fēng)系統(tǒng)的改造提供依據(jù)。在礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計時，因所有的用風(fēng)地點要供應(yīng)大小不同的風(fēng)量，而各分支的風(fēng)阻又大小各異，這就必然導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)中各條通路上的通風(fēng)阻力不等，但其中必有一條通路的通風(fēng)總阻力最大，此條路線即是通風(fēng)系統(tǒng)分析中的最大總阻力路線，其總阻力是通風(fēng)設(shè)計時選擇主要通風(fēng)機的一個重要技術(shù)參數(shù)。滿足通風(fēng)設(shè)計要求的風(fēng)量的必要條件是，所選用的主要通風(fēng)機的風(fēng)壓必需保證克服礦井通風(fēng)系統(tǒng)的最大總阻力，并供應(yīng)礦井所需的總風(fēng)量。對于生產(chǎn)礦井的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，每個主要通風(fēng)機服務(wù)的系統(tǒng)中都有一條關(guān)鍵路線（原通風(fēng)設(shè)計中的最大阻力路線） ，其阻力分布即反映了通風(fēng)系統(tǒng)阻力的分布。了解礦井通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)鍵路線的位置及其阻力分布，不僅對合理使用主要通風(fēng)機，而且對優(yōu)化風(fēng)量調(diào)節(jié)、指導(dǎo)合理安排采掘工作面及其配風(fēng)、降低礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力以及改善通風(fēng)狀況都具有重要意義。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的阻力分析，是通過統(tǒng)計各風(fēng)路的風(fēng)阻、阻力、功耗分布狀況，找出高風(fēng)阻、高阻力、高功耗的區(qū)域和井巷。關(guān)鍵路線在礦井中的位置并不是一成不變的，它隨著生產(chǎn)布局變化、需風(fēng)量的變化和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其某些分支的通風(fēng)參數(shù)變化而變動。井巷通風(fēng)總阻力是選擇礦井主要通風(fēng)機的參數(shù)之一，為了經(jīng)濟合理、不致因主要通風(fēng)機的風(fēng)壓過大造成瓦斯和自然發(fā)火難以管理，以及避免主要通風(fēng)機選型太大使購置、運輸、安裝、維修等費用加大，須控制總阻力不能太大（一般不超過 3000 Pa，特大井型例外） ，必要時應(yīng)采取降阻措施。本次優(yōu)化主要是對平禹二礦的通風(fēng)系統(tǒng)最大阻力路線上巷道的阻力、風(fēng)量、風(fēng)阻分布情況進行分析，為整個通風(fēng)系統(tǒng)的分析與優(yōu)化改造提供依據(jù)。 平煤集團平禹煤電公司二礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化分析報告～17～ 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的原則和指導(dǎo)思想通風(fēng)系統(tǒng)方案設(shè)計總的原則是要保證所提方案安全可靠、技術(shù)可行，同時兼顧經(jīng)濟合理。設(shè)計時主要影響的因素較多，但要抓住主要作用的因素來進行綜合分析，這樣才有可能擬定出比較合理的若干方案，從而運用有關(guān)理論、方法進行優(yōu)化選擇。根據(jù)平禹二礦的實際情況，本次優(yōu)化主要是更換的主要通風(fēng)機滿足礦井生產(chǎn)的需風(fēng)要求，即最終驗證礦井更換 FBCDZ8№30/2500風(fēng)機后，是否具有較高的通風(fēng)能力，有足夠的風(fēng)量滿足用風(fēng)需求。在通風(fēng)系統(tǒng)方案設(shè)計時主要遵循的原則有以下幾個方面：(1). 提高通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使得用風(fēng)地點風(fēng)量滿足要求和風(fēng)流方向保持不變。(2). 充分利用現(xiàn)有的井巷和通風(fēng)設(shè)備，極大地發(fā)揮其潛力并進行調(diào)整。(3). 盡量減少開拓工程和基本建設(shè)項目。(4). 根據(jù)生產(chǎn)實際，合理安排采掘部署，均衡生產(chǎn)，充分發(fā)揮各個系統(tǒng)的通風(fēng)能力。(5). 盡量減少外部漏風(fēng)和內(nèi)部漏風(fēng)，以提高有效風(fēng)量率。(6). 改善礦井通風(fēng)狀況、創(chuàng)造良好的勞動衛(wèi)生條件，為安全生產(chǎn)、不斷改善和創(chuàng)造安全舒適的勞動環(huán)境、保護勞動者的身體健康提供保障。(7). 在改善礦井通風(fēng)效果的基礎(chǔ)上，盡可能節(jié)約能耗，以提高本礦經(jīng)濟效益并為支援國家建設(shè)做出貢獻。(8).在阻力較大地點，應(yīng)設(shè)法采區(qū)降阻措施，以減少通風(fēng)阻力，使通風(fēng)系統(tǒng)合理化。礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造和設(shè)計室一項復(fù)雜的技術(shù)工作，他不僅要考慮當(dāng)前礦井的生產(chǎn)情況、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)情況、通風(fēng)設(shè)施情況，還要考慮到規(guī)劃期間，甚至是更長遠時期礦井的各種情況及其變化。因此，通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案擬定的指導(dǎo)思想是：針對現(xiàn)實，著眼長遠，以增強礦井的抗災(zāi)能力，確保安全生產(chǎn)，并能收到長遠的經(jīng)濟效益。 平禹二礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)路線礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化是通風(fēng)方式、通風(fēng)方法、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和調(diào)節(jié)方法所涉及的各種參 平煤集團平禹煤電公司二礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化分析報告～18～數(shù)的合理的組合。結(jié)合平禹二礦的實際生產(chǎn)部署情況，確定本次通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的技術(shù)路線為：測定礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力；確定礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)分支風(fēng)阻，編制礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖，結(jié)合礦井主通風(fēng)機的運行性能曲線，利用通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算軟件對通風(fēng)網(wǎng)路進行模擬解算，分析更換FBCDZ8№30/2500軸流式風(fēng)機后礦井的通風(fēng)狀態(tài)，驗證礦井更換風(fēng)機后，是否具有較高的通風(fēng)能力，有足夠的風(fēng)量滿足用風(fēng)需求。 。礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案設(shè)計優(yōu)化技術(shù)路線如圖 41 所示。根據(jù)礦井的開拓、開采方式及礦井通風(fēng)方式，確定通風(fēng)系統(tǒng)改造目標(biāo)現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)查：風(fēng)量分配狀況、漏風(fēng)狀況、阻力測定、風(fēng)機鑒定資料整理與分析查明通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方案模擬和優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，預(yù)測更換風(fēng)機后井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)量圖 41 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案設(shè)計優(yōu)化技術(shù)路線 平煤集團平禹煤電公司二礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化分析報告～19～ 平禹二礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化 通風(fēng)系統(tǒng)改造的必要性目前平禹二礦礦井通風(fēng)方式為中央并列式，通風(fēng)方法為抽出式；主井、皮帶井進風(fēng)，副井回風(fēng)， 兩進一回 通風(fēng)系統(tǒng)。風(fēng)井主扇為兩臺同樣型號、同等能力的軸流式通風(fēng)機，擔(dān)負(fù)著整個礦井的供風(fēng)任務(wù)，一臺運行，一臺備用。主要通風(fēng)機為 BDK№24 型對旋軸流式通風(fēng)機，風(fēng)葉角度可調(diào)范圍－6 0 到 00,工作風(fēng)量范圍(47100)米/ 秒；配套電動機為2185 千瓦，額定電流 ，額定電壓 380/660v,于 2022 年 2 月掛網(wǎng)運行。主要通風(fēng)機葉片現(xiàn)運行角度－3176。，實際電流 500A，實際電壓 420V，主要通風(fēng)機采用雙回路供電，供電系統(tǒng)可靠。目前主要通風(fēng)機在安全區(qū)域內(nèi)運行，穩(wěn)定可靠，工作效率 80%以上。2022 年 11 月實測礦井總進風(fēng)量 4050 m3/min，總回風(fēng)量 4210 m3/min，有效風(fēng)量3719 m3/min，有效風(fēng)量率 89%；礦井等積孔 ，礦井負(fù)壓 2550Pa。目前礦井開采的 52 煤儲量已經(jīng)所剩無幾，目前三 2 和三 3 采區(qū)的接替非常緊張，已經(jīng)不能滿足礦井的正常生產(chǎn)需要，礦井迫切需要向下延伸對下一個煤層二 1 煤層進行開拓準(zhǔn)備。隨著礦井開采范圍擴大、開采深度增加、開采強度增大，通風(fēng)線路越來越長，瓦斯涌出量越來越大，需風(fēng)量亦隨之增大，而且用風(fēng)地點越來越多，礦井的負(fù)壓也隨之增大，現(xiàn)有的風(fēng)機不能滿足礦井正常通風(fēng)的需風(fēng)量，礦井的通風(fēng)系統(tǒng)也不能滿足通風(fēng)技術(shù)條件。為了確保礦井正常的安全生產(chǎn)，應(yīng)立即對通風(fēng)系統(tǒng)進行改造，通風(fēng)系統(tǒng)改造的方案是：在礦井井田的中部以南位置新建南山風(fēng)井?dāng)嗝妫?3/min，井筒深度:，更換新的大功率的風(fēng)機（初步定為 FBCDZ8№30/2500軸流式風(fēng)機） ，新風(fēng)井建成安裝后，現(xiàn)有的回風(fēng)立井進行封閉，礦井的副井、副提升井、皮帶井三個斜井進風(fēng)，南山風(fēng)井回風(fēng)， 三進一回 通風(fēng)系統(tǒng)。新風(fēng)機更換后無論是風(fēng)量還是礦井的負(fù)壓應(yīng)該完全能夠滿足礦井的生產(chǎn)需要，但更換風(fēng)機后風(fēng)機角度如何確定，需要進一步網(wǎng)絡(luò)解算來確定。為此，課題組于 2022 年 1 月份對礦井進行了全面的阻力測定，并以測定數(shù)據(jù)為基 平煤集團平禹煤電公司二礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化分析報告～20～礎(chǔ)對后期通風(fēng)系統(tǒng)進行了通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測，針對系統(tǒng)預(yù)計存在的問題進行了分析并提出了調(diào)整優(yōu)化方案。 對通風(fēng)現(xiàn)狀及分支風(fēng)量和風(fēng)阻值測算結(jié)果的評價為了解礦井通風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，全面掌握礦井通風(fēng)阻力分布情況，以便進行通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整、改善礦井通風(fēng)條件、提高通風(fēng)質(zhì)量，保證礦井安全生產(chǎn)。根據(jù)礦井通風(fēng)阻力測定的基本參數(shù)，對通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀進行計算機模擬，檢驗通風(fēng)阻力測定結(jié)果的可靠性?，F(xiàn)狀模擬的誤差控制主要通過以下方法進行控制：1). 以最大阻力路線上的工作面風(fēng)量為約束條件，其相對誤差控制在 5%以下。2). 主要通風(fēng)機的工況點的相對誤差控制在 5%以下。3). 主要井巷的風(fēng)量誤差一般控制在 5%以下。根據(jù)平禹二礦當(dāng)前通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)(見附圖 2)和通風(fēng)阻力測定風(fēng)阻值、目前運行風(fēng)機的特性曲線，對當(dāng)前通風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行網(wǎng)絡(luò)解算，詳細(xì)結(jié)果見附表解網(wǎng)數(shù)據(jù)文件py2k001。平禹二礦主要通風(fēng)機工況對照表見表 41，平禹二礦主要巷道風(fēng)量對照表見表 42。表 41 平禹二礦主要通風(fēng)機工況對照表風(fēng)機地點 工況參數(shù) 實測值 網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果 備注風(fēng)壓(Pa) 2600 風(fēng)井風(fēng)量(m 3/min) 表 42 平禹二礦主要地點通過風(fēng)量對照表主要地點 實測風(fēng)量(m 3/s) 解算風(fēng)量(m 3/s) 備注副提升井 皮帶斜井 大傾角皮帶下山 三 2 運輸大巷 三 3 運輸大巷 平煤集團平禹煤電公司二礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化分析報告～21～三 3 皮帶下山 33092 采煤工作面 由表 41 和表 42 及附表解網(wǎng)數(shù)據(jù)文件附 件 Ⅲ （ py2k001） 可以看出，主要通風(fēng)機工況和各分支實測風(fēng)量值、實測阻力值與網(wǎng)絡(luò)解算數(shù)據(jù)結(jié)果基本一致，滿足誤差控制范圍，這說明通風(fēng)阻力測定結(jié)果可靠，滿足網(wǎng)絡(luò)分析的要求，可以作為礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化、改造和管理的依據(jù)。 南山風(fēng)井風(fēng)機掛網(wǎng)角度的確定目前，平禹二礦共有三個采區(qū)，當(dāng)前情況礦井風(fēng)量比較緊張的情況下在三 3 采區(qū)布置了一個采煤工作面，兩個掘進工作面，共有三個獨立的機電硐室需要配風(fēng)；三 2 采區(qū)目前沒有生產(chǎn)僅提供少量風(fēng)量確保正常通風(fēng)需要；在二 1 采區(qū)布置了一個掘進工作面，共有三個獨立的機電硐室需要配風(fēng)；系統(tǒng)改造后在三 3 采區(qū)布置一個采煤工作面，三個掘進工作面，共有 6 個獨立的機電硐室需要配風(fēng)；三 2 采區(qū)布置一個采煤工作面，一個掘進工作面，共有 3 個獨立的機電硐室需要配風(fēng)；在二 1 采區(qū)布置了四個掘進工作面，共有三個獨立的機電硐室需要配風(fēng)。需要增開六個掘進工作面和 6 個獨立的通風(fēng)硐室，結(jié)合更換新風(fēng)機性 能 測 試 參 數(shù) 數(shù) 據(jù) ， 更 換 風(fēng) 機 后 新的南山風(fēng)機應(yīng)該能滿足系統(tǒng)改造后礦井的需要風(fēng)量。 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算 該時期采掘部署礦井系統(tǒng)改造后該時期在三 3 采區(qū)布置一個采煤工作面，三個掘進工作面，共有 6個獨立的機電硐室需要配風(fēng)；三 2 采區(qū)布置一個采煤工作面，一個掘進工作面，共有 3個獨立的機電硐室需要配風(fēng)；在二 1 采區(qū)布置了四個掘進工作面，共有三個獨立的機電硐室需要配風(fēng)。各用風(fēng)地點需風(fēng)量見表 43 所示。 確定該時期需風(fēng)量及通風(fēng)阻力首先將各用風(fēng)地點按需風(fēng)量固定風(fēng)量，解算出在滿足該時期用風(fēng)地點要求時所需總風(fēng)量及通風(fēng)阻力，進而確定通風(fēng)機滿足需風(fēng)要求時的所需風(fēng)壓，見表 44。 平煤集團平禹煤電公司二礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化分析報告～22～表 44 滿足用風(fēng)要求時各風(fēng)井需排風(fēng)量及通風(fēng)阻力風(fēng) 機 名 稱 需 排 風(fēng) 量(m3/s) 通 風(fēng) 阻 力(Pa) 自 然 風(fēng)壓 (Pa) 所 需 風(fēng) 壓 (Pa)更換后南山風(fēng)井風(fēng)機FBCDZ8№30/2500 由表 44 可以看出，滿足該時期用風(fēng)要求時，新更換南山風(fēng)井風(fēng)機需排風(fēng)量比目前風(fēng)機排風(fēng)量增加 m3/min，但需提供風(fēng)壓增加為 ，比現(xiàn)在風(fēng)機負(fù)壓增加251Pa，主要因為三 3 采區(qū)的風(fēng)量增加了 550 m3/min，新增一個掘進頭都位于 33090 采面相對方向，為通風(fēng)路線比較遠的地方；結(jié)合主要通風(fēng)機性能測定數(shù)據(jù)可知，要使南山風(fēng)井風(fēng)機滿足此時用風(fēng)需要，需將新南山風(fēng)機角度調(diào)為 25176。表 43 該時期主要用風(fēng)地點需風(fēng)量區(qū)域 主要用風(fēng)地點 需風(fēng)量（m 3/min） 備注33090 采煤工作面 120033080 風(fēng)巷掘進面 45033030 風(fēng)巷掘進面 45033030 機巷掘進面 450三 3采區(qū)機電硐室 300三 3采區(qū)三 3采區(qū)其他用風(fēng) 30032030 采煤工作面 1200三 2掘進工作面 450三 2采區(qū)機電硐室 300三 2采區(qū)三 2采區(qū)其他用風(fēng) 300二 1采區(qū)四個掘進工作面 1800二 1采區(qū)機電硐室 300二 1采區(qū)二 1采區(qū)其他用風(fēng) 300 平煤集團平禹煤電公司二礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化分析報告～23～其他 450合計 8250 將南山風(fēng)井的新風(fēng)機角度調(diào)為 25176。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算（1）解算條件根據(jù) 2022 年元月礦井阻力測定的各項實測數(shù)據(jù)及主要通風(fēng)機性能測試數(shù)據(jù)，根據(jù)此時期部署進行解網(wǎng)分析。風(fēng)井風(fēng)機狀況為：南山風(fēng)井新風(fēng)機為 FBCDZ8№30/2500型軸流式風(fēng)機，外部漏風(fēng)率 %，葉片安裝角 25176。；掘進工作面、硐室按需固定風(fēng)量、回采工作面根據(jù)風(fēng)阻值自然分風(fēng)，進行掛網(wǎng)解算。（2）解算結(jié)果在 滿 足 硐 室 、 掘 進 面 用 風(fēng) 的 條 件 下 ， 風(fēng) 機 工 況 、 礦 井 主 要 地 點 的 風(fēng) 量 見 表 45二礦風(fēng) 井 主 要 通 風(fēng) 機 運 行 工