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【关键词】通风系统;优化模式;多水平;高阻
0 矿井概况
白庄煤矿的通风方式为中央边界式,通风方法为抽出式,新、老副井进风,南、北风井回风,南风井安设有两台BD-Ⅱ-8NO.24型对旋轴流式通风机,现担负-150m水平、-430m水平和-250m水平3900采区的通风任务,通风负压为4000Pa;北风井通风系统安装有两台G4-73-12NO.25D型离心式通风机,现担负-250m水平、3300、3700、3100、3500和31000及3800采区的通风任务,通风负压为4200Pa。是典型的多水平高阻矿井。
1 多水平高阻矿井通风系统优化模式
为彻底解决白庄煤矿通风系统存在的主要问题,为多水平高阻矿井通风系统的优化改造提供准确思路,降低优化成本,提高优化效果,结合矿井的采掘生产布局和接续计划,遵循“网络优化,通风可靠和以风定产”的优化理念,采用从整体到局部的持续优化思路,构建了多水平高阻矿井通风系统优化模式,进而为多水平高阻矿井通风系统优化改造提供思路和方法,优化模式的实施步骤为:通风系统现状综合分析优化单元划分优化方案拟定通风系统优化方案的优选优化效果评价优化效果的补充和完善构建安全高效的通风系统。
2 通风系统现状综合分析
(1)-250m水平东翼的3700采区通风路线长、阻力大,供风困难;
(2)-430水平西翼采区投产后,需风量增大,使得南风井通风系统的通风压力增大,供风量不足;
(3)南风井主通风机负压高达4000Pa,风机运行的稳定性低,井筒段有效通风断面小,阻力达1578.78Pa,风速达17m/s,超过《煤矿安全规程》规定的15m/s的最高允许风速;
(4)北风井主通风机通风负压达4200Pa,已接近满负荷运行状态,风量调节困难,风机运行的稳定性低,无法满足北风井通风系统今后的风量需求;
(5)3300进回风巷、3100回风巷、3200回风巷、-150水平西翼总回巷和3700进回风巷等巷道的部分路段有效通风断面小,阻力高;
(6)矿井部分区域漏风严重,有效风量率低。
3 白庄煤矿通风系统优化方案研究
3.1 整体优化改造方案研究
3.1.1 南风井通风系统优化方案研究
针对南风井井筒段风速超限、阻力高的问题,为有效降低南风井井筒段的风速和通风阻力,提高南风井通风系统的稳定性,提出了拆除南风井井筒的梯子间、施工并联回风井筒的优化方案,并对矿井通风系统改造前、拆除南风井井筒的梯子间、施工直径为2m、3.5m或4m的并联回风井筒等7组方案组合进行了通风网络解算。网络解算结果见表1。
3.1.2 主通风机的优化改造方案
南风井担负的-150水平、-430水平和3900采区需风量达7500m3/min,而南风井的BD-∏-8-NO.24型主通风机无法满足要求,通过主通风机选型计算,将南风井现有的BD-∏-8-NO.24型主通风机更换为BD-Ⅱ-8NO28型对旋轴流通风机。
-250北风井主通风机为G4-73-12NO25D型离心式通风机,已处于满负荷运行状态,南风井替换下来的BD-∏-8-NO.24型主通风机即可满足北风井通风系统的风量需求,决定安装到北风井运行使用。
3.1.3 通风布局优化
-430水平延深设计中,由-150南风井主通风机担负-430水平的通风问题,在-430水平开拓初期,南风井主通风机主要担负-250水平的通风问题,但是随着-430水平由开拓逐步转入生产水平,采掘头面不断增加,在-430水平西翼采区投产后,-430水平需风量增大,南风井通风系统的通风压力增大,南风井主通风机的通风能力已无法满足-430水平的风量增长需求。所以需要对通风布局进行调整,为此在-430水平施工了-430并联回风巷和与-250水平连通的-430回风暗立井,使-430水平西翼采区的大部分回风经回风暗立井由北风井排出,使-250北风井服务范围由-250水平延深至-430水平,剩余风量通过-430并联回风巷进入南风井,增大了-430水平的供风量,减小了矿井的通风阻力。
-250水平东翼的3700采区通风路线长,供风困难,通过施工-250东翼进风巷和-250东翼回风巷,与-250东大巷和-250东皮带巷形成“两进两回”的通风格局,增大了3700采区的供风量,减小了通风阻力,解决3700采区长距离供风困难问题。
3.2 局部区域优化降阻
在对南风井通风系统优化改造、主通风机优化改造和优化通风布局后,解决了对矿井通风系统安全高效运行影响最大的整体问题,在此基础上,对矿井通风系统局部高阻区域,采取了一系列局部优化降阻措施,以解决矿井通风系统存在的局部问题。
(1)施工-250东翼并联进风巷、-250东翼并联回风巷、施工3300并联回风巷,对3300、3700皮带巷进行扩修,降低进风段和回风段的通风阻力,解决3300、3700回风巷阻力大的问题;
(2)扩修改造-150水平3100回风上山,新掘-250轨道联络巷下山回风联络巷,与-150水平3200回风上山形成双巷回风系统,降低通风系统阻力。
(3)补掘-430并联进风巷,并施工-430并联回风巷,以降低-250大巷和-430皮带巷的通风阻力,提高通风能力,缓解-430水平的通风压力。
(4)为减小7400采区的通风阻力,扩修改造8401出口,并施工两个钻孔,沟通-150水平西翼总回风巷,扩修改造后做为-150水平西翼总回巷并联风道。
4 效果分析通过优化矿井通风布局,有效解决了-430水平西翼采区和-250水平东翼3700采区等区域通风阻力大、供风困难的问题,确保了采区风量的合理分配,提高了通风系统的稳定性;局部区域优化降阻措施的实施,有效降低了矿井通风系统的局部阻力,提高了通风系统的稳定性。
5 结论
(1)根据多水平高阻矿井的特殊实际,提出了多水平高阻矿井通风系统优化模式,具体的实施步骤为:通风系统现状综合分析优化单元划分优化方案拟定通风系统优化方案的优选优化效果评价优化效果的补充和完善构建安全高效的通风系统。
(2)根据多水平高阻矿井通风系统优化模式,对白庄煤矿进行了通风系统优化改造,有效解决了通风系统存在的主要问题,提高了通风系统的安全性和稳定性,同时在一定程度上改善了井下作业环境。
[关键词]煤矿 通风 安全
中图分类号:TD725 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)36-0306-01
1 煤矿通风的目的和任务
煤矿生产大多属于地下作业,自然条件比较复杂。地面空气在进入井下并流经各作业场所的过程中,将掺入有毒有害气体和矿尘等,成分逐渐发生变化。做好通风工作尤为重要。
(1)向井下作业地点连续输送新鲜空气,供给井下作业人员足够的氧呼吸;
(2)稀释并排除井下的有毒有害气体和矿尘;
(3)创造良好的井下气候条件与工作环境。
合理的通风不仅是预防瓦斯、粉尘等事故和治理高温热害,创造舒适工作环境的基本措施,也是控制、缩小、消灭灾害的重要手段。
2 通风系统的基本要求
无论选择何种通风系统,都要必须具有高的安全可靠性。其基本要求如下:
(1)通风系统简单,网络结构合理,能将足够的风量送往需风地点,通风效果好,风质好,有效风量率高;
(2)主要通风机性能与网络特性相匹配,主要通风机的可调性好、运转可靠、稳定性高、运转费用少;
(3)具有较高的防灾抗灾能力。不因通风不合理和不完善而导致灾害的发生,当发生灾害事故时,可以利用现有的通风系统对灾害进行控制和抢救,减小灾害损失,提高生产的恢复速度。
(4)有利于实现机械化和自动化,能适应煤炭生产的新技术、新工艺的推广和应用,提高生产系统的科技化程度。
3 加强通风安全管理
通风安全管理是动态管理。煤矿作业场所经常变化,不安全因素不可能完全预见,因此,在具体工作中应及时收集和处理各种信息,对生产环境的不安全因素进行分析,不断充实完善安全技术措施和管理制度,实现通风安全管理目标。
3.1 计划管理
通风安全管理应根据矿井的地质条件、安全和开采技术条件而具体采取安全措施。编制计划主要依据是国家安全生产方针、矿井生产计划、技术装备、技术水平及通风安全技术资料。在编制年度和月生产计划的同时,必须根据矿井的实际条件,编制保证安全生产的通风、防治瓦斯、防火、防尘和降温等工作计划。根据计划要求合理分配资金、人力、物力,认真贯彻落实,确保计划实现。每期计划执行中和结束时要进行检查、分析和总结,对安全隐患和计划存在的问题及时解决,并对下期计划进行全面安排,提出保证计划完成措施。如果计划在实施的过程中遇到地质条件变化、资金或设备不能落实,采取措施后仍不能解决时,可适当调整计划,但必须满足安全生产需要。
3.2 技术管理
技术文件和技术资料管理。图纸要齐全并能正确的反映实际情况。每个矿井必须有通风系统图、通风网络图、防尘管路布置图、瓦斯监控系统图,对于防火灌浆和瓦斯抽放系统的矿井,要有防火灌浆和瓦斯抽放管路系统图等。需要收集储存的数据有主要井巷的通风参数、煤层瓦斯含量、瓦斯相对涌出量、瓦斯绝对涌出量、瓦斯地质资料、煤层的自燃倾向性鉴定资料、自然发火期统计资料、煤层的最短自然发火期、主要通风机的性能曲线、局部通风机的型号及其性能参数。所有仪器应有说明书,建立技术档案。各种报表应存档,各类台帐健全,各种检查记录(通风设施检查记录、反风设施检查记录、瓦斯检查记录和瓦斯涌出异常检查记录等)齐全。制定符合本矿的风量计算方法,采掘工作面风量分配合理。定期进行主要通风机性能测定和矿井通风系统阻力测定,以获得主要通风机性能实测曲线和关键阻力路线的阻力分布等资料。
3.3 通风系统管理
井下一切通风设施,如风门、风窗、风桥、密闭墙、栅栏等必须有专人负责维修管理,使其保持完好状态。随工作面推进和迁移应及时进行通风系统调整和风量调节。在改变通风系统时应预先制定计划和安全技术措施,严格履行相关审批手续。
3.4 通风仪表管理
矿井必须配备足够的通风安全检查仪表,并定期进行校准和维修,确保完好率,下井仪器、传感器的合格率必须达到100%。?
4 煤矿通风系统优化措施
4.1 并联通风
根据并联网络风阻比串联小的理论,可在高阻力区段采取新掘巷道,或采用启封废旧巷道的方法实现并联通风。
4.2 开掘新井巷降阻增风
随着矿井生产的发展,通风线路会不断加长,而瓦斯量的增加,将导致所需风量和通风阻力的增加。当现有通风系统无法满足供风要求或者利用现有的通风系统不经济时,可考虑在边远采区增掘新的风井,以缩短风路、保证经济有效的供风。
4.3 改变通风网络结构,合理调配风机负担
对于生产矿井,当通风系统与矿井生产要求不匹配时,应合理调整生产布局,改变通风网络结构,合理调配风机负担、尽量发挥现有风道和风机的潜力、增设或减少风机等。以下是常见的几种不同情况:
(1)调整采掘布局,实现均衡生产
由于某种原因造成采掘工作面集中于某一翼、而另一翼需风较少时,习惯上是在风量过剩的一翼设风窗增阻,但这样一来,必然造成通风阻力增加,进风量减少;而对多风机工作的矿井,则会出现某通风系统能力过剩,而另外的通风系统能力严重不足的情况。遇到这类情况时,应根据具体条件,逐步调整采掘布局,实现两翼或各系统的均衡生产,以避免出现增阻调风或因调机出现不稳定运转的现象。
(2)调机负担范围,充分发挥现有风机能力
在多风机通风的系统改造过程中,如果采掘布置不合理造成各风井主要通风负担的生产区域需风量不能与通风能力平衡时,在不能调整生产布局的情况下,可通过调机的负担范围,充分发挥现有风机能力的方法,满足生产的要求。
(3)适时增减风机,改善矿井通风
生产矿井应随矿井生产情况的变化,适时增减工作风机的数量,使通风能力适应生产的需要,改善矿井通风。在生产发展,需风量增多,现有风机能力不能满足要求而换大能力风机又会造成矿井通风阻力过大、耗电太多的情况下,可以考虑增开风井、增加工作风机台数。
(4)扩大巷道断面和消除局部阻力
通风系统的高阻力区段 ,往往是巷道严重失修 、变形 、堵塞严重 ,或原设计断面积过小的区域。消除杂物、扩大巷道面积是降低阻力的有效措施。同时对拐弯多的区段和影响大的拐弯等局部地点 ,设法消除或将弯度变缓 ,以降低阻力。
总之,矿井通风系统由多个要素组成,各个要素之间存在着有机的联系,彼此相互影响。为使矿井通风系统整体最优,必须首先对通风系统运行现状进行分析,找出存在的问题,以寻求改进途径,为制定现有通风系统的科学管理方案和选择通风系统改造方案提供依据。合理地进行矿井通风系统改造,优化矿井通风系统,做好通风安全工作为煤矿的安全生产做贡献。
参考文献
[1] 曲宗波,王春耀.矿井通风系统优化[J].煤矿现代化,2006,(S1).
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关键词:矿井通风系统;综合评价;安全可靠性
中图分类号:TK284.8文献标识码: A
1 引言
通风系统是矿井安全作业的重要保障设施,其主要由通风井巷网络、通风动力及其装置、风流控制与监测设施等几部分组成。通风系统就是利用通风动力,向矿井底部提供丰富的心线空气,保证井下工作人员能够正常呼吸和生存,给作业人员提供劳动作业的环境;当井下出现危险事故时,也可以通过改变风量和风向,并配合相应的补救措施,控制险情的扩大化。由此可见,通风系统对于矿井正常作业的重要性。由于,通风系统工作时间长,作业环境差等因素,其组成部件容易出现故障。对于能否可靠的完成上述工作任务,主要取决于矿井通风系统正常运行可靠性进行评判。对于通风系统可靠性的综合评价,其目的是为了及时发现通风系统存在的安全隐患和险情,做好相应的改造和调整方案;同时,有助于优化通风系统的设计,可以提前编制事故防范和补救措施,有助于快速、有效的开展事故补救方案管理。
由于工作环境比较复杂,矿井统分系统可靠性评价是一个多因素、全方位的综合分析过程。加权平均法和总分法是比较常用的传统评价准则,但由于环境因素复杂多变,两种方法存在结果单一、评价界限分明、结果绝对化,容易漏掉一些重要信息。而采用模糊集合隶属函数能够定量的分析评价级别之间的界限。能够全面的对矿井通风系统正常运行的安全可靠性进行综合评价。
2 综合分析矿井通风系统评价指标
2.1 良好通风系统需满足的条件
矿井通风系统安全稳定的运行是确保煤矿安全稳定生产中一项极其关键的内容。随着我国工业不断快速的发展,煤矿的生产量需求也越来越大,然而当前的通风系统却不能满足社会对生产的需求。所以,对矿井通风系统进行相应的改造和优化是日常生产工作中至关重要的部分。因为矿井整个通风系统的好坏程度需要通过多项指标综合起来呈现的,因此需要对其中的重要因素进行综合评价,来保障通风系统的整体性能。其中,一个良好通风系统需满足的条件为:
(1)矿井的通风网络的结构应是多并联的连接网络,有效的防止了多串联的繁杂网络,这样主扇能够提高主扇的工作效率,降低总风阻值。
(2)实际的矿井总进风量应能够提高井下机电铜室和各采掘面所需要的总风量;
(3)矿井工作外部漏风量以及内部漏风量应尽量小,应满足相关规定的漏风值。
(4)矿井的整体有效风量率较高,能够达到规定值。因此,为了对上述条件进行综合的体现,本文提出一个能够对矿井通风系统的工作性能进行综合评价的指标,这里成为“通风指数”,用Q表示。
2.2 矿井通风系统指标综合评价的分析
(1)Q同矿井有效风量率成正比
相同条件下,矿井中的有效风量率越高,那么说明此矿井的整个通风系统越好。有效风量率是体现矿井内部漏风大小、通风管理好坏的指标。所以,矿井的有效风量率可表示为:有效总风量以及总进风量之间的比值。
(2)Q同矿井总进风比成正比
相同条件下,矿井中的总进风比越小,那么说明此矿井的整个通风系统越好。矿井总进风比是体现实际矿井通风能力的一项重要指标,也是实际矿井总进风量和进风量实际需求之间的比值。在实际矿井进风需求的计算过程中,应综合考虑有效风量率的影响。换而言之,实际矿井进风量需求应该是计算矿井所需风量和矿井有效风量率之间的比值。
(3)Q同回风总量比成正比
当对每个矿井的整个通风系统的性能进行评价的时候,就应该综合考虑这个比值的影响。也就是总回风比,值得是矿井的总回实际风量同主扇风量之间的比值。去离心式扇风机这一案例进行说明:在一个特定的转速条件下,扇风机能够出现一额定最佳风量。主扇风量表示相同转速条件下,在机器效率特性曲线上的取值最高点位置所代表的特性风压曲线点的通风风量情况,如图1所示。
图1
但是因为矿井中的总风阻是时刻变化着的,因此对通风风量有一定的影响,A’点不可能落到一般工况点上;将矿井的整体总风阻数值逐渐加大,这个时候工矿点A’将随之向上增值到B’位置,使得矿井的整个风压增高,但是风量出现降低的情况。
综上所述,可知总回风比值取1的时候,此时的工作效率是最高的,并且工矿点落到该点峰值点上;当比值比1小的情况下,其数值越小,工作效率就越低,那么主扇的工作效率就会明显降低,矿井的整个通风系统同时也会出现更大的问题,主扇的工作性能达不到最佳状态,不合理。所以,根据上述的分析不难看出,总回风比本身能够反映主扇的整个工作效率,同时它还被矿井通风阻力的情况影响着。因此,在矿井整个通风系统的综合评价系统中,总回风比是评价指标中不可或缺的重要单项之一,也就是动力和阻力互相制约,互相影响的因素。
(4)Q同矿井总漏风率成反比
相同状态下,矿井风流网路的顺畅情况受漏风的影响,漏风越厉害,风流网路就越繁杂,继而降低了矿井的有效风量率。不仅风流的实际分配和控制问题受到影响,而且一个矿井通风管理状态好坏也在一定程度上得到了反映。其计算公式如下:
(1)
从上述的计算公式来看,矿井空气重率改变没有考虑进去,计算不够精确。式子中的Q扇表示主扇的工作风量,它还是矿井的回风总量,一般情况下的测定位置为扇风机风碉内;Q效表示当有新鲜的风量流入时,能够进入各个用户的有效风量。矿井在没有漏风状态下,因为井下的工作压风在正常流通的时候会混入多种井下的有害气体,井下温度上升,从而使得井下气体膨胀,所以实际上回风量一般是进风量的1.15倍左右。所以,导致数值计算偏低。
对于上述的情况严重的矿井,用式子1的计算误差将更大。所以,在研究矿井通风情况受总漏风率的影响时,需对矿井外部漏风率以及矿井内部漏风率分别进行计算,即:
(2)
(3)
上述式子中,行人门、防爆门、距离地表周围的风碉与井筒壁的漏风指的就是外部总漏风量,能够通过风铜以下井简的总回风量以及风碉内测定的风量进行减法计算得到;内部总漏风量可通过有效风量以及总进风量得到;风铜内测风量就是代表主扇工作风量。综上可知,每一个漏风率都将对通风系统的可靠安全性和合理性有一定程度的影响。
3 结束语
通过综合模糊评价标准对矿井通风情况的判定方法,不仅简单易行,操作方便,同时其评价结果也能够保证其科学性和精确性。综合指标Q所代表的矿井通风指数可以比较真实全面的表示出矿井整个通风系统的好坏程度,从矿井全部通风网络到矿井主扇上的关键单项因素间的关系是相互影响,相互联通和制约的,因此,通过本文提出的这个综合指标来对各个矿井的整个通风系统的状况进行监测有非常重要的现实意义,更加全面的对各个矿井进行系统性的检测和评价,来保障矿井安全顺利的生产。
参考文献:
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本人根据多年的工作经验介绍了新疆焦煤集团一八九煤矿主要通风机风量过大的原因及其调整方法;通过风量调整,使矿井通风系统得到了优化,风机运行更加经济、合理 。
关键词 :主要通风机 风量调整矿井通风
中图分类号:TH43文献标识码: A
一、概况
矿井通风系统作为矿井生产系统的重要组成部分,对其基本要求是:“ 稳定、可靠、经济、合理、完善 ” 。为使矿井通风系统最优,必须对其现状进行分析,找出存在的问题,寻求 改进的技术途径,达到矿井通风科学管理的目的。
二、问题的提出
新疆焦煤集团一八九煤矿是2005年投产的新矿井,矿井通风方式为中央并列式、抽出式通风。即主、副井进风,风井回风。目前只有一个采区。该区域的设计生产能力为85万t/a,通风任务由风井风机承担。风井安装有2台 FBDCZ-№19抽出式对旋轴流通风机,功率185×2kw,风机厂家现场检验报告中风机静压实际值:1142~3286Pa,风量实际值:50.8~111.6m3/s。转速6 0 0r/min,风叶安装角度45°。(风叶角度可调范围20~45°),双级运转。自2013年两处采煤工作面回采后,矿井实际需要风量为5865m³/min,风量不足,不符合通风要求。为此,决定对东风井主要通风机的风量进行调整。
三、主要通风机风量调整方法的选择
按照现有的通风理论和BDK风机的结构性能,轴流式通风机风量的调整方法有3种。
(1)增大动轮叶片安装角度。由于风机的风叶片角度可调范围为20~45°,根据现主要通风情况,叶片角度已调至最大,不能满足增加风量要求。
(2)二级运转。该方法的选择依据是风机本身的结构特性、风机生产厂家提供的风机单级运行性能曲线,但矿井风机已调至二级,
(3)提高风机转速。安装高压变频调速器可以调机转速,并且使用方法简单、方便,调整的效果也较好。根据主要通风机实际情况,现已有变频调速器,根据通风机调频实测数据,每向上调整1Hz,风量增加250m³/min--350m³/min。根据矿井的需风量要求,需增加8000m³/min左右,需要调整3Hz,由45Hz调至48Hz。根据调整后的风量估算,风量大约为6050m³/min。
经过对比,选择了第3种方法。该方法简单易行。
四、实施效果
(1)经实测,风机调至48Hz运转后提供风量6152m³/min,通风阻力612.9Pa,达到了降低风机风量的目的。
(2)消除了通风系统内局部风量不足现象。该系统内部15111采煤工作面与16122采煤工作面同时回采期间风量分别为1100m³/min与1200m³/min。矿井富余风量为852m³/min。满足各方面要求。
五、结语
①充分利用风机实测数据,对调风方案的反复论证,是风机风量调整成功的关键;
②风机理论特性曲线和通过调节风机闸门测试的风机测试曲线与风机实际运行特性曲线存在一定的差异,实施风机风风量量调整时,应充分考虑到这一因素;
③调整之前,应编制应急预案;
④调整时,应抓住风机总风量是否达到要求这一主要矛盾;
⑤调整成功后,再对采区风量进行调整,达到按需分配风量的目的。
【关键词】 棱角对流式 衔接技术 通风系统
现如今我国处于工业发展中阶段,对矿产资源需求量进入一个高峰期,矿产资源的供需矛盾更加凸显,矿产资源已面临耗尽的局面,采场外部建设良好,赋予设备简单的采矿机床基本已安装完成,但以后采场面临海拔低、熔岩温度高,排水难度大等难题,通风系统、扇区安装程序将会更加困难和复杂。所以,在优化通风系统时,应遵循安全可靠,建筑安装费、通风器材费最低和便于操作运输的原则,增加通风量。做到设备布局规划简单,技术与经济统一管理的局面。
1 某矿井区通风环境概述
某矿井区通风为轴承插拔样式,通风系统分为扇区式通风系统和集压限流式通风系统,矿井的回风量为43000m3/h,有效瓦斯排出量为28349m3/h(其中抽出量2202m3/h,回流量26147m3/h)。目前采矿区有四个排气口:主排气口、副排气口、斜式排气口,立式排气口。五个回风纵井。其中某回风纵井实现全面分区通风,矿井工作环境采用悬浮离地一次性采用垂直自然高度划落式机械化采矿方法,采用X环绕四周型的通风方式;挖掘工作面采用多平行面连采、连挖工艺,平行面采用横向间距20m,纵向间距17m贯通一体全封闭压缩模式结构。
2 该矿山通风系统现状及问题分析
该矿山通风系统采用棱角对流式通风,扩大了原有的覆盖面积,扇区部分位于排风口下侧220米左右,加大风速排流量,但在开采过程中,施工难度的加大,开采作业也发生相应的变化,对矿井开采深度有了进一步的延伸,致使矿井需要的风量与阻力发生较大的转变,从现状分析以及测定的结果来看主要由以下几个问题存在。
(1)接地排选用的位置不合理。应采用挂壁式接地排,与汇接线对齐用扣式纽带捆绞,安放在距扇区位置东偏南45°角大约60米的位置,此矿井的安装位置阻碍风的对流速度,达不到主井位置区的范围,造成设备散热系统损耗、负载平衡加大以及灰尘等杂质不易排出排风管道。
(2)矿井散风量大。从评测结果分析来看,该矿井的低端底层有效通风率为21.32%,拐弯点处的散风现象十分严重,根据当地部门的调查结果来看,最主要因素:①井下散热系统的散热能力达不到符合实际生产需要,导致风流量减缓。②当前矿井区地下260米中段,主要处于矿石的运输位置路线,其他中段位置作业时,产出的砂石及废料都通过副井放置到主井排风区范围内,最后通过风流量加大对设备动力系统的调节排除井口表面,所以要每隔一定距离设置预留多个溜井,以便砂石杂质直接从溜井口位置排除,减少矿井散风量。③矿井作业同时进行,造成作业面集中力度小,且大部分老化的管道不能立即封闭,以至于风流量大幅度减少。④现在大部分矿山采用的是HR直接爆破采矿法,所以矿井路段中除了主干道外,大部分支路基本未设置风流量调控措施,导致相当部分管路内的风直接从其它排风管道内被排走,造成不必要浪费。
(3)通风系统设备硬件不够齐全、控制能力达不到标准和维护周期间隔过长,以致风流量发生紊乱、管路漏风程度大,风速断流现象严重,所以,风速在路过主副井的位置时大部分流向上井管口,其中在倾斜管路容易发生回风现象,在-280m主井井口流入的风流量沿斜角坡道和副井井口直行路段通风汇聚十分困难,风流杂乱。其中风流量发生短路,相互配合不合理的原因主要表现在矿井路段多,并且同时进行开采、挖运、回填,在深度段内供应风流量达不到要求标准,不能满足生产设备动力需要,在中上部管道段内风流量短路严重,实际所需风量减少,无法满足设计规划中的需求。
(4)实际风量效率低,管路中段风流量漏风明显,开采场地通风设施差,实际获得矿井有效的风量效率为31.83%,造成有效风效率低的主要原因是各个路由段内存在少许的溜井口和排气管道口,未设置一些必要的通风建筑标石,以及未做到对管井口维护管理的职责,与此同时,施工地点的扇区与配套设施的调节不到位也是对开采场地供应风量的不足、开采场地与外界通风条件不符合标准及实际有效通风率低的主要因素。
(5)风速达标率低,实际测量的仅为22.31%,和80%的标准要求相差甚远,其最主要因素已开采完的中段和未开采的场地没有及时的包封,大部分风流量从已经结束的中段上部进入到溜井口和回风口道内,降低了工作面的风流速度,井下挖掘工作采用的是高气压涡旋式通风,需要的供风量为2.12-3.68m3/s,风量远远不足。
(6)局部地带污风再生。每个管井口3-4米处留有溜井口与上下通道贯通的部位,中段位置污风情况严重,在施工时中段管道面的污风直接排到进风口中,致使进风口的空气受到污染,施工作业难度的加大,中段多路施工作业同时进行,而主要在实平路面,溜井距施工地点较远,少部分地区面坍塌,当出现这种情况时,应采用安装地表扇区做抽风检测试验,靠主扇区自行形成的压缩拱桥贯穿通风,风流所经过的路程长,中途贯穿的风流量大,致使污风纵连现象严重,降低风流量系统循环效率。
(7)回风中段阻风率大。由于-150m总回风中段积水深达0.2m,回风中段截面积减小,增大阻风效率,与此同时,在测量标准结果中发现在-250m中段3#回风井与总贯通通路之间以及总回风路段存有裂痕现象,回风中段堵塞严重,部分要道受风面积不到原有面积的五分之二,导致回风中段阻力加大,风流无法汇至指定地点。
3 该矿通风系统仿真及优化研究
3.1 矿井通风系统的按需调整
不管是现在新建的矿井还是原来已有的矿井通风系统的改良,每次都是按照风力的风量由外向里吹,同时对风量进行调节。在逐步形成寺河矿井通风系统的情况下,进行矿井通风系统仿真。最终经过反复不断地大量试验,使风流量与矿井地区的最大风阻力保持平衡,依次进行按需调节分配,在进行合理化的调节时首先要基于功率消耗量最小原则,按照各个节点间的驱动原理对风量进行分配,利用寺河矿井通风仿真系统操作平台对寺河矿区的所有矿井进行全方位的模拟试验,经过在最后的反复调试下,终于形成了比较完善的寺河矿井通风仿真系统。
3.2 矿井通风系统风流量的分配方案
寺河矿井仿真通风系统是一个用来模拟通风通风系统构成的多元器件,集成了思科、华为、大唐、中兴等多家通信企业仿真系统,在华为仿真系统组成中,数字中继器是二层交换机与数字中继线间的接口设备。并且不需要馈电、振铃、2/5线转换和编译码功能。当采用主从或互控设备同步时,设备接口必须能从接受信号中恢复时钟提取和同步信号即数字中继的主要功能是时钟的提取、码型变换、帧同步和复帧同步等。数字中继的功能框图如图所示。当采用数字中继设备时,若设备在生产中发生不规则变动时就会引起通风设备系统相应参数的变化。通风网络也算是通风系统仿真系统中的核心组成部分,利用强大仿真系统的解算能力能够有效地解决矿井的通风问题。
根据此次项目的调查结果和测定标准,对现有通风系统的缺陷,提出以下几项实施优化方案。
(1)各个中段扇区内安装辅助风墙,做好安全防护工作,有效提高该中段内辅助扇区循环系统的再生效率。(2)施工采用扇区局部通风,抽风式扇区应按设计要求和风筒相一致,把外层风流送到施工指定定点,利于污风排出通气管道,保持主控管道清洁干燥。(3)对施工作业进行布置规划,运用前进式布置方式,在空间结构上保持中段作业超过前段施工部署规划周期,减少污染范围。(4)推动对通风建物的管理能力,随时做好需风作业点的调整,使通风量满足实际需要的安排。
4 结语
通风系统是一个不断演进变化的过程,即便在好的设计也不能一次成型,适应网络变化需要的情形,及时不断对各个操作节点进行调整(例如风机插拔线接触良好情况,设备门框开启扇角的大小及安装位置的选择等)是对通风系统正常运行的一个保障。减少阻力和风漏,同时采场也要有一批技术先进、对工作负责和善于管理知识性人才团队,以便实现一个符合当今安全生产实际需要的通风系统。
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可快捷准确而直观地解算复杂通风网络。本文通过对冀中能源邯郸矿业集团某煤矿通风阻力的测定与分析,运用计算机网络解算技术,论证了改造方案的可行性与安全性,为今后的通风系统改造提供了科学依据。
关键词:阻力测定 网络解算 系统优化
1 矿井通风现状
冀中能源邯郸矿业集团某煤矿分两个水平开采,矿井通风方式为分区对角抽出式。一、二水平的每个采区均有回风井,一、二水平由隔离风门隔离。一水平由四号立井、东斜井进风,五一回风井和淮河沟风井回风;二水平主要由马项立井和强皮斜井进风,北风井回风。
五一风井配备主、备扇各一台,型号均为BDK65-6
-NO.20轴流抽出式风机,配备电机额定功率均为2×220kW;淮河沟风井配备主、备扇各一台,型号均为BDK65-6-NO.20轴流抽出式风机,配备电机额定功率均为2×200kW;北风井配备主、备扇各一台,型号均为BDK65-6-NO.20轴流抽出式风机,配备电机额定功率均为2×220kW。
该矿为多风井通风系统,通风线路长、通风阻力大。当有新的采区布置和生产时,通风线路的进一步加长、矿井需风量的进一步增加,会导致矿井通风总阻力的增大,给矿井安全生产带来极大的安全隐患。因此,进行通风系统的改造是十分有必要的。
2 改造方案的提出
通风系统改造方案:一是在合适位置新建回风井,缩短通风线路,降低矿井通风阻力;二是改变通风线路,降低通风阻力要求;三是对巷道进行扩修,加大通风断面,降低矿井通风阻力。根据矿井实际生产情况,改变通风线路和扩修巷道均不可取。故选择新建回风井方案。
2.1 南翼改造方案
矿井南翼将淮河沟回风井改为进风井,在一采区上山下部另建一新回风立井,二水平南翼采区分别从淮河沟风井至南翼一采下山和马项副井至南翼大巷进风,到采区后通过南翼副巷至新建回风井回风。
2.2 北翼改造方案
矿井北翼将北风井改为进风井,在马项副井东北约850m处另建一新回风井,三采区分别从马项副井和强皮斜井进风后经北翼大巷到达三采后经回风石门由北风井回风。四采区从马项副井进风,经东大巷到达四采皮带下山,后经工作面到四采轨道下山,经回风石门由北风井回风。
3 对改造方案的论证
3.1 阻力测定与网络解算
阻力测定是多风井复杂通风系统网络解算的基础,关系到解算结果的真实、可靠及有效性。
本次通风阻力测定采用精密气压计逐点测定法,测点按照要求,选择风量大、有代表性的巷道,沿风流方向依次编号,并记录相关数据。再依据矿井目前的通风系统,绘制出通风系统网络图,以便进行网络解算。阻力测定数据及解算结果见表1。
表1 通风阻力测定数据及解算结果
根据解算结果,在三个风井的各自通风系统中选择一条最大通风阻力线路,计算其通风阻力大小。
五一风井最大通风总阻力为3764.88Pa,实际值为3780Pa。
淮河沟风井最大通风总阻力为2480.65Pa,实际值2450Pa。
北风井最大通风总阻力为:3306.84Pa,实际值为3200Pa。
计算结果和实际值相近,可见,测试数据包括风阻、风量等可以作为进一步分析的依据。
3.2 论证改造方案
对于多风井复杂通风网络系统,实际是多台主扇联合运转的通风过程,利用专门设计编制的程序进行网络解算得到的结果是符合实际的,误差是最小的。
依据通风系统改造方案,绘制矿井改造后的通风系统网络图,参考阻力测定获得的巷道风阻值、摩擦阻力系数等参数,进行网络解算,解算结果如表2所示。
根据以上解算结果,在通风系统改造之后,矿井南翼通风困难时期的最大通风总阻力为1901.12Pa,较改造前降低了548.88Pa;矿井北翼通风困难最大通风总阻力为2633.12Pa,较改造前降低了566.88Pa;五一风井通风困难时期最大通风总阻力为1240.34Pa,较改造之前降低了2524.54Pa。
4 结论
通过阻力测定,加强了对该煤矿井下通风系统运行情况的了解;提出的改造方案在网络解算的帮助下对于解决目前矿井通风线路长、通风阻力大等通风问题,效果明显,安全可行,能达到国家安全标准的要求。为今后该煤矿的通风管理提供了科学依据。
参考文献:
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【关键词】通风系统;通风阻力;主扇风机
1 概述
1.1 企业地理交通位置
佛子冲矿区位于岑溪县诚谏乡与苍梧县接壤处,矿区距苍梧县城51km,距梧州市58km,南距岑溪市64km,距岑溪至广东罗定二级公路43km,均有公路相通,交通较为方便。
1.2 企业概况
佛子冲铅锌矿始建于1978年,1985年建成投产,矿山采选规模为600t/d。矿山主要开采04~32号勘探线间各工业矿体,采用260m主平硐―多级盲斜井开拓运输通风系统,浅孔留矿法采矿。矿山生产、生活设施配套完善。
1.2.1 矿山开拓运输系统现状
佛子冲铅锌矿现建有260m主平硐――溜井――盲斜井开拓运输系统。
主平硐全长2670m,其中平硐口至015号勘探线2000m长为双轨断面,掘进净断面9.19m2,015号勘探线往南670m长为单轨断面,掘进净断面5.85m2。
260m中段以下矿床采用位于04号勘探线和013号勘探线的两条盲斜井开拓,开拓最深标高已至138m水平。
1.2.2 138m中段以下开拓运输系统
根据矿山对其深部201矿体的设计:138m中段以上仍沿用矿山现有开拓运输系统,138m中段以下采用第二级盲斜井开拓,即:
(1)主井:主斜井由138m开掘至-50m中段,倾角32°,斜长404m。掘进断面11.24m2。主要作用是提升矿石和废石。
(2)副井:副井(盲斜井)由138m中段开掘至-50m中段,其倾角25°,斜长445m,掘进断面11.24m2。副井担负开采深部矿体时人员、材料、设备提升任务。
(3)中段标高划分及中段运输平巷的布置:中段高度一般定为50m,共划分为五个中段,即-50m、0m、50m、100m、138m。中段运输平巷一般沿脉布置于矿体下盘,巷道净断面为5.52m2。中段运输平巷连接主、副井(盲斜井),形成深部矿体开拓运输系统。
(4)总回风天井:总回风天井由-50m开掘至138m中段,长217m,净断面4.8m2。总回风天井与中段运输平巷、盲斜井一起构成对角式通风系统。
1.3 方案实施的目标和任务及原则
由于开采深度较深,矿井通风线路增长,阻力增大,现有的通风设施难以满足深部开采的通风要求,故矿山需对矿井通风系统进行技改优化,以改善矿山职工的生产环境,确保安全生产。方案实施的原则是充分利用矿山现有通风条件,尽可能少增加设备及土建工程,以节省建设费用,并严格执行国家法定法规,坚持劳动安全、工业卫生“三同时”的规定,执行节约能源的规定。
2 矿井通风方案
2.1 矿山通风系统现状
矿山现采用单翼对角抽出式通风系统,新鲜风流从260m主平硐进风,经013号勘探线附近的盲斜井至220m、180m、138m中段各工作面,污风由采场回风天井汇集上中段回风平巷(专用回风天井),再经0号勘探线附近的北回风井抽排出地表。
435m北回风井井口安装ZK60-4№18轴流式主扇通风机一台,其风量范围Q=23~70m3/s,全压范围H=686~2450Pa,配JR-125-6型电动机,电压380V,功率130kW。
2.2 本方案确定的矿井通风方式和通风系统
2.2.1 通风设计原则
充分利用现有通风系统,采用机械通风;风量分配满足生产需要,内外部漏风小;通风构筑物和风流调节设施少。
2.2.2 矿井通风工作制度
矿井采用每天24小时连续通风工作制度。
2.2.3 矿井通风总风量
根据井下回采、采切、开拓、生探及各类硐室的工作面数和各工作面排尘风量(排尘风速)要求,计算出矿井通风总风量为58.21m3/s。
2.2.4 通风系统简述
本项目针对矿山北区深部矿床的开采进行通风系统技改优化,根据矿体赋存特点及开采条件和现有通风系统的布局,确定采用对角抽出式通风系统。通过比较以下两种通风方案,选择合适的通风系统。
(1)方案一:260m平巷进风,435m北回风井回风
参照现有通风系统的布局,新鲜风流从260m主平硐进入,经018号勘探线附近的盲斜井至138m中段,再经138m主斜井分送至100m~-50m各中段工作面,污风从采场回风天井排到上中段回风平巷纳入总回风系统,用主扇风机将污风经0号勘探线附近的北回风井抽排出地表。
根据矿山实际情况,435m~260m的回风竖井漏风严重(有旧巷道和采空区与之相通),故主扇风机安装在井下260m平巷总回风斜井井底处。矿山北区深部开采通风系统方案一示意图见下图1。
图1 矿山北区深部开采通风系统方案一示意图
经计算,该方案通风网路通风阻力最大达到3917Pa。
(2)方案二:380m斜井进风,435m北回风井回风
新鲜风流从380m专用进风井、多级盲斜井进入,经中段运输平巷分送至100m~-50m各中段工作面,污风从采场回风天井排到上中段回风平巷纳入总回风系统,用主扇风机将污风经0号勘探线附近的北回风井抽排出地表。矿山北区深部开采通风系统方案二示意图见下图2。
图2 矿山北区深部开采通风系统方案二示意图
经计算,该方案通风网路通风阻力最大达到2536Pa。
(3)结论:比较两个方案,所需风量相同,但方案二的通风网路通风阻力仅为方案一的65%,因此本设计选择方案二。
2.2.5 局部通风及其它通风设施
(1)局部通风:所有不能利用贯穿风流通风作业点,均采用局扇进行局部通风,将污风就近纳入回风系统中。
(2)其它通风设施:在138m中段副斜井附近等地设风门,调节分配风流至各需风工作面和避免污风污染主斜井。另在-50m中段设一调节风门,调节一部分风流给水泵房,变电硐室及装卸硐室,如通风系统示意图所示。
2.3 矿井通风设备选型
2.3.1 风机的计算风量及阻力
矿井通风总风量为58.21m3/s,通风装置漏风系数为1.1,故风机的计算风量为64.03m3/s。矿井通风总阻力为2536a,加上通风装置阻力、消声装置阻力、扩散器动力损失后得到的风机的计算阻力为2766Pa。
2.3.2 通风方式
通风方式:采用直联传动、对角抽出式通风系统,新鲜风流从380m专用进风井进风,435m北回风井回风。风机工矿调整是通过风机叶片角度进行调整,以满足采矿初、末期所需的风量和风压要求。
2.3.3 设备选型
经选型设计计算,主扇风机选用一台DK-II-6-№18型矿井轴流通风机(风量:55~90m3/s,静压:1000~2800Pa,配用2×Y315L2-6型电动机),即可满足矿井通风要求。该风机配备有反风装置,可满足矿井反风需要。
3 矿井通风改进措施
(1)鉴于435m~260m的回风竖井漏风严重,主通风机房设在井下260m平巷总回风斜井井底处。通风装置出口设置扩散器,扩散器末端使用铁皮圆筒直接接通至435m回风竖井井口地表,以避免漏风。
(2)核查通风网路,使用风门合理分风,并根据实际生产状况关闭某些不必要使用的巷道线路,减少漏风。
(3)考虑增加风源,即核查矿井是否有其它合适的进风口,适当增加进风口。
[关键词]深井;通风技术;要求;现状;难点;措施
中图分类号:TD72 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)27-0014-01
一、深井通风的技术现状
经过几代人的不断探索和技术经验总结,我国深井通风技术一直在发展创新,取得的主要成果包括:研发了通风设备的性能检测装置和检测方法,检测并改良了通风设备的运行性能,达到了快速、精确、安全地监测通风机性能的目标。另外,还研发了科学计算法和深井作业的模拟软件,为自动测绘深井通风图形和突发事件急救方案的选择提供了便利,起到了辅助决策的重要作用。
二、深井通风技术难点
2.1 深井降温技术尚未成熟
由于浅层矿藏逐渐开采殆尽,深井开掘深度不断增加,深井越深岩层温度就越高,加上机械做工的放热和空气压缩等原因,使深井工作人员不断受到高温侵害。在高温环境中工作,对工作人员的身体有很大危害,也大大降低了工作效率,提高了火灾、爆炸等事故发生的机率。因此,深井降温技术的研发迫在眉睫。
2.2 深井环境难以控制
随着开采深度不断增加,有效控制深井环境成为众多技术人员必须解决的问题。控制深井环境是开采工作的重要环节,但常规手段都无法及时实现井下通风,这对开采投资与经营效益造成了不利影响。虽然国家在早年间已经研发了井下环境管理系统,将一系列复杂的通风作业计算简化成了计算机操作,但深井挖掘越来越深,井下环境的控制难度与通风难度就越来越来大,如何提高对井下环境的控制成了深井通风技术攻坚的一大难点。
2.3 通风量与风流难以控制
控制或调节风流的通风设备难以在输风井中设置,当风流抵达需风段前,只能通过进风井随机分配,部分风流没有到达需风段就直接流入了回风口,剩下的风流虽然进入了需风段,但多数作业环境较为恶劣,许多需风段得到的风量不足,并且风量无法按照实际情况进行调整。
三、深井通风技术改进措施
3.1 提高通风能力,保障通风量
在采矿作业进行时,要时常检查通风量与通风阻力,确保漏风率和有效风量在控制标准之内。矿井的检查工作必须按固定计划进行,每三年检测一次通风阻力,每五年检测一次通风量,确保深井的通风系统能正常运作。深井的供风量与需风量的比值应该在1.1-1.5之间,根据实际情况,深井的全面测风要每十天进行一次,测风后要将测风处的数据记录填写在工作表格中,根据测风结果来进行风量调节。
3.2 确保通风结构和风流的平稳
确保通风结构和风流的平稳,要尽量排除干扰因素,在各采区建立独立的通风系统和回风区;在多台通风机联合供风时,各分系统的通风阻力要尽可能保持一致。通常情况下,公共风井的风阻应小于最低风阻系统的25%,以此确保多台通风机在运转时不会相互影响,实现良好的联合供风。
3.3 调整主风机扇叶角度
轴流式扇风机以及离心式通风机是最常见的两种通风机,当下,国内采矿企业主要使用的是轴流式通风机,通风机的动轮叶片角度不同会对轴流式通风机的特性曲线产生不同影响,因此可以通过调整主风机的扇叶角度对通风机的风量、风压进行控制。
案例
1矿井概况与通风系统现状
某矿井分3个水平,采用联合开拓方式同时生产。矿井分水平利用分组大巷进行上、下山开采;采煤工作面采用走向长壁后退式采煤方法,全部陷落法管理顶板;采面实行跳采布置,回采工艺为综采及炮采。矿井有9个井筒,有戊七、北一和北二共3个进风井;有3组主要通风机做联合抽出式运转。深井通风方法为抽出式,通风方式为多进风井、多回风井混合抽出式通风。
2深井通风系统存在的问题
2.1深井通风阻力分布状况
为了清晰地了解各采区通风阻力沿程分布状况,特别在1个水平选取3条主要通风线路,测出巷道各区段的阻力,得到各采区三段通风阻力的百分比情况,如表1。
3矿井通风系统改造方案
由于戊七风机使用时期较长、设备老化等原因致使戊七风井漏风非常严重,计划将戊七风井停用,将一水平戊三采区、戊七采区统一合并为二水平戊一残采采区,北一风井风机担负其用风;但北一风井风机为离心式风机,其立闸门高度已提至最高,能力没有再提高的余地,北一风机能否满足一水平及二水平各采区用风需要,两风机所必须满足的通风条件,如表2所示。
3.1通风系统方案分析结果
1)北一风机担负一水平及二水平各采区用风,风机不能满足其担负系统需风要求,一水平戊三采区及二水平丁戊三采区风量不足;北二风井风机可以满足其担负系统需风要求。
2)更换北一风井风机,北一风井风机可以满足其担负系统需风要求,但风机负压较高(3866.1Pa);北二风井风机可以满足其担负系统需风要求。
3)由以上两种方案的结果可以看出,停用戊七风机,让北一风机担负一水平及二水平各采区用风,不更换北一风机,现有风机不能满足一水平及二水平各采区用风需求;更换风机可以满足一水平及二水平各采区,但风机负压偏高。
3.2方案确定
根据矿井采掘接替安排,矿井主要生产区域集中在二水平,由北一通风系统担负。目前可以先将二水平戊三采区回风由北二系统担负,北一主要通风机更换后,将二水平戊三采区挂回北一系统。同时,根据矿井采掘接替规划,适时将三水平戊一采区风量挂入北一系统。在后期,待生产重心向深部转移,北三风井投运后,到时二水平戊一采区已采闭,二水平戊二采区已处于残采阶段,一水平、二水平各采区需风量将大大减小,再将戊七主要通风机停运,将一水平挂入北一通风系统。
为了矿井安全、高效的生产,必须确保井下的风流稳定、可靠,各用风地点的风量足够。在追求经济合理的前提条件下,深井的通风系统优化改造应尽量减少通风系统工程量以达到减少通风的人力、物力的目的。
四、结束语
综上所述,深井通风状况是否良好直接关系到开采工作的安全与效率,设计通风技术的研究与现代化深井开采作业有不可分割的联系。因此,必须加快通风技术的研究脚步,积极进行通风技术攻坚,根据我国深井通风现状,改进深井通风技术。作为技术人员,必须确保通风系统运作顺畅,保证通风系统有足够的通风能力,严格对通风设备进行定期检查,才能提高深井作业的安全与效率,进而增加企业的经济收益。
参考文献
[1] 任增玉.矿井通风技术及通风系统优化设计探讨[J].黑龙江科技信息,2010,12:47.
【关键词】主通风机;供电系统;升级改造
1、矿井概况
鹤煤公司六矿始建于1958年,1964年投产,矿井开拓方式为立井多水平上下山开拓,目前主要采掘活动在二水平(-300m标高),正在开拓延伸三水平,现核定生产能力为130万吨/年。矿井通风系统采用两翼对角抽出式通风方式,现有小庄风井和东风井2个回风井。其中东风井位于矿工业广场的东北部汪琉涧村,距离矿区1700km,该风井主通风机担负矿井东翼采区和北翼采区的通风任务,现安装2台AGF606-2.442-1.2-2型轴流式风机,通风机配套电机功率2×1600kW,高压供电方式是从位于矿内工业广场的鹤煤公司供电处大湖变电站架设2趟6KV(线路截面LGJ-70)架空线路输送到风井变电所,由变电所馈出向风机房供电。
2、升级改造原因
2.1用电负荷大幅度增加
鹤煤六矿为鹤煤公司煤与瓦斯突出最为严重的矿井之一,因矿井2013年创建全国瓦斯治理“示范矿井”所需,将在东风井新建一座瓦斯抽放泵站,站内安装2台2BEC-72型抽放泵(一用一备),配套电机功率630kW;同时配套安装5台600GF-Wd型、600kW低浓度瓦斯发电机组,瓦斯发电站运行模式为高压6KV并网运行。再加上原有风井注浆站、水泵房等低压负荷,东风井变电所今后将要承担的用电负荷(最大有功功率)为2242KW。
2.2现有条件所限制
现为东风井主通风机及其它用电设备提供的高压供电线路是在矿井1996年改扩建时架设,起初没有考虑到将来增加用电负荷所需,架设的线路截面为LGJ-70型,供电能力仅能满足现有机电设备运转所需;但东风井远离矿区,其附近没有鹤煤公司供电处高压变电站,无法采用就近取电源的方法为新增加的用电负荷进行单独供电,仍必须从矿内工业广场的大湖变电站向东风机提供高压电源。
3、供电系统改造方案
经统计计算,现有向东风井供电的2趟高压架空线路供电容量已不能满足新增设备供电所需,本着经济合理,即能满足新增负荷用电所需,同时又能够提高整个风井供电安全可靠性的原则对现有供电系统进行升级改造工作。为此通过对现有供电系统现状进行分析,提出了以下3种改造方案,并对改造方案的经济性、安全可靠性进行分析比较,确定最终经济合理的供电方案。
方案Ⅰ:保持现有东风井供电系统不变,另行从矿内工业广场的大湖变电站单独架设两趟高压供电线路,直接进入东风井瓦斯抽放泵房,实现瓦斯泵房的双回路独立供电。但如果再单独为新增加的用电负荷架设两趟独立的供电回路,线径选用LGJ-70mm2,新架设两趟架空线路整体施工预算成本在110万左右,将要涉及到大量的资金投入和面临沿途施工占用附近农村耕地、工农关系协调等一系列问题。总体投入成本较高,与鹤煤公司提出的有效应对当前复杂严峻的经济形势,减少成本投入的管理理念相违背,不能成为最佳改造方案。
方案Ⅱ:对东风井现向主通风机供电的两趟高压供电线路在原基础上进行升级改造,拆除LGJ-70mm2型线路,全部更换为JKLGYJ-185mm2架空供电线路,并对东风井现有的变电所进行扩容升级,增加高低压开关柜等配电设备,满足所有用电负荷所需。但因原架空线路架设时间较早,电杆全部为混凝土杆,且跨度较大,如同时更换为JKLGYJ-185mm2供电线路,其大弯矩杆、终端杆、中间杆强度和跨度不能满足新铺架高压线路所需,必须拆除另行铺设新线路,几乎等同新架设两趟线路,改造预算费用在150万左右;同时在施工期间必须停止东风井主通风机的一个回路,无法实现主通风机双回路供电状态,且架设线路施工周期在两个月以上,如此长的时间内主通风机处于单回路供电状态,对于高瓦斯矿井来说,一旦使用的另一回路发生线路故障,短时间内无法恢复,将导致矿井东翼和北翼采区长时间停风事故发生,对矿井造成灾难性后果。为此该改造方案不但成本相对有所增加,同时对主通风机的安全运转造成了极大的威胁,不能满足通风安全所需。
方案Ⅲ:保持现有东风井高压供电系统不变,另行从大湖变电站架设一趟高压供电回路,线径选为JKLGYJ-185mm2型导线,待新架设的一趟线路施工完毕后,对变电所进行扩容升级,供电回路进行合理调整,重新分配负荷。即让新架设的回路成为风井主通风机和瓦斯抽放泵房的共用回路,原有变电所的一趟回路直接进入瓦斯泵房成为瓦斯泵的另一个回路。如此调整后,主通风机、瓦斯泵均实现双回路供电,而且东风井整体供电实现了三回路环形供电模式;正常情况下,瓦斯抽放泵和瓦斯发电站并网运行同时采用从大湖变电站直接馈出的LGJ-70mm2高压回路运行,达到瓦斯泵房和风机房相互独立且互为备用的目的。当该线路出现意外故障、线路检修等情况时,启用风机和瓦斯抽放泵的共用回路,即新架设的JKLGYJ-185mm2供电线路,确保所有用电设备正常运转。采用此供电模式,新增一趟高压供电回路即可,不但满足了所有新增用电负荷的供电所需,同时减少了占用周边农村耕地补偿费用、有效节约线路架设费用等一系列问题,整体改造资金在70万左右。
4、供电系统优化效果
通过以上三种方案的比较,矿最终决定采用方案Ⅲ实施东风井供电系统进行优化改造,并于2012年12月20日改造完毕,为全国瓦斯治理“示范矿井”的创建项目顺利实施提供了有力的保障。
东风井供电系统优化改造后,由原来的双回路供电实现了三回路环形供电模式,使矿井通风系统和瓦斯抽采系统的抗灾能力、供电安全性和可靠性均得到了较大的提高。同时有效缩短了施工改造周期,节约了大量的改造费用等支出,整体取得了较好的实施效果。
5、结语