新泰市汶河矿业有限公司于1981年由枣庄煤炭规划设计院设计, 1985年3月正式投产, 设计生产能力为9万吨/年;技改后生产能力核定为15万吨/年。矿井为斜井多水平开拓方式, 中央并列式通风, 一进一回 (主斜井进风, 副斜井回风) 。由于井田南北长3300m, 东西宽不足600m, 矿井开采时间长, 通风线路长, 通风难度大。
(1) 矿井进回风巷道均为单巷, 为一对反斜井接主暗斜井串联进回风, 无并联巷道可以减小风阻R值, 造成通风阻力大。
(2) 矿井现有通风系统负压达到1700Pa, 等积孔0.904m2, 井巷摩擦风阻1.733N·S2/m8, 为大阻力矿井, 通风难易程度评价为难。
(3) 矿井井下有2个回采工作面, 3个掘进工作面, 10个硐室, 风量只能基本满足生产需求, 无富裕风量。
(4) 矿井副斜井回风巷兼作行人巷, 断面小 (6.02m2) 还安装有架空乘人装置和排水管路等, 造成风硐和副反斜井通风线路长度虽只占3.8%, 但通风阻力高达620.92Pa, 占全矿井通风阻力的32.2%。
(5) 主通风机为离心式, 电耗高, 且配备的电机功率不匹配, 不符合《规程》要求。
(6) 职工上下井全部行走在回风巷道内, 工作环境不好, 影响职工身心健康。
矿井现有通风系统存在风量不足, 进、回风巷道为单进单回, 巷道断面偏小, 存在高阻力井巷, 且今后进入深部井田开采, 进、回风距离更长, 通风阻力更大, 必须对通风系统进行改造, 以满足开采深部井田的风量需求、保证矿井生产安全。
(1) 目前矿井尚有可采储量370万吨, 服务年限17.6年。改造后的通风系统服务时间较长, 从长期生产的经济效益分析是可行的。
(2) 矿井供电、提升、排水等主要生产均能满足矿井年生产能力要求, 只对通风系统进行改造, 除立风井和更换风机需投资外, 补掘巷道主要沿煤巷掘进, 煤价款与工程款可持平, 改造工程费用较低, 从工程投资上是可行的。
(3) 新打立风井位于现有工广范围内, 不需另购地, 不增加道路、供电线路等设施, 不新增加压煤等, 从工业场地及对环境的影响分析是可行的。
(4) 改造工程量主要是井下巷道, 而井下各水平均已形成生产系统, 可分段施工, 新打立风井仅202m, 工程量不大, 且表土层仅几米厚, 无需特殊施工法, 施工方便、容易。
通风阻力实测结果表明, 风硐和副反斜井长度为280.5m, 占矿井进回风线路7346.5m的3.82%, 而阻力高达621.14Pa, 占全矿井通风阻力的32.2%, 为解决高阻力巷道的问题, 更换大风机的方案不可行, 一是原高阻力巷道仍然存在, 增加风量后, 阻力更高;二是原风机房面积小, 风硐口小, 大风机无法安装, 因此必须打回风井筒、施工风硐。
新打回风斜井, 垂高202.4m, 倾角25°, 井筒斜长479m。巷道净宽3.6m, 净高3.4m, 断面10.84m2, 通风阻力为h= (479×12.45×0.008×49.682) ÷10.843=92Pa, 原内硐风阻R值为0.192N·S2/m8, 增加风量后阻力h=0.192×49.682=473Pa, 需补建一条风硐, 长度50m。回风斜井工程费用:479 (m) ×6500 (元/m) =311万元, 凿井措施费100万元, 风硐50m工程费用:25万元, 合计工程费用436万元。该方案需重新调整工业广场布局, 影响地面生产建设。
在井田深部新打回风立井, 井筒直径3.5m, 井深521m, 缩短通风距离1560m, 减少通风阻力721.5Pa, 需投入井筒工程费779万元, 还需征地、筑路、敷设供电线路、协调工农关系等, 且现征地手续多, 施工难度大, 投资大;施工立风井后, 需留设保安煤柱, 压覆可采储量近35万吨。
在工广内部新打回风立井, 选择在工广西侧空闲之地布置立风井、风道和风机房, 充分利用现有井下通风系统, 缩短前组煤400m, 减少原回风斜井和风硐通风阻力521Pa, 并且缩短第二段回风暗斜井、+36m井底车场共计缩短回风距离520m, 减少通风阻力150Pa;地面建设不影响现有工业广场布局, 不影响生产, 方便施工, 不购地;工程投资费用302.4万元。
方案比较:最后确定在工广内新打回风立井, 同时对井下部分巷道进行扩修, 以满足通风需要。
在副暗斜井东侧40m处从+36m~-450m水平新掘辅助进风暗斜井, 沿十三层煤顶板掘进, 并安装架空乘人器升降人员, 全长1760m, 设计为矩形断面S=2.6×2.2=5.72m2。
将原前组煤回风经四层回风上山向北绕行西-300m~-195m水平上山、至二水平副暗斜井、副反斜井至地面通风线路改为前组煤必为经-300m水平后组11层石门至三水平回风暗斜井至地面, 可缩短回风距离400m。
将长度500m的二水平回风暗斜井断面由现在的5.72m2扩大至8m2, 减小通风阻力, 风速满足《规程》要求。
新打回风立井缩短第二段回风暗斜井、+36m井底车场共计缩短回风距离520m, 立井直径为3.5m, 风硐布置为2.5×2.5m2, 长度按35m, α=0.007, P=10m, S=6.25m2, Q=4 9.6 8 m3/s, 计算出风硐阻力为:, 加上其它局部通风阻力估算为100Pa, 较之改造前621.14Pa, 降低521Pa。
淘汰原离心式风机, 选用FBCDZ-6-№18B型防爆对旋轴流式风机。
在新补掘的行人进风暗斜井内安装架空乘人装置。
矿井通风系统改造立风井工程于2008年8月至2009年9月5日施工完毕。井下工程自2008年10月开始经过近三年的时间先后完成了二、三水付井1760m施工、一水平副反斜井升级改造任务, 至2010年11月2日通风改造全部完成, 12月1日矿井委托山东公信安全科技有限公司进行了通风阻力测定。
改造前, 矿井通风方式为中央并列式, 一进一回, 主井进风, 付井回风, 主提风机两台为4-72-11-№20B型风机, 分别配备9 0 k W和9 5 k W电动机, 实际进风量为1980m3/min, 矿井总回风量2070m3/min, 有效风量率86%。矿井等级孔0.904m2。改造后, 矿井实现了两进一回, 主、付井进风, 回风井回风, 经山东公信安全科技有限公司实际测定矿井总进风量为2648.5m3/min (增加668.5m3/min) , 总回风量为2736.6m3/min (增加666.6m3/min) , 全系统计算阻力值为1139Pa, 全系统测定阻力值为1182.2Pa (降低负压517.8Pa) , 等积孔为1.61m2 (增加0706m2) , 矿井通风难易程度为中等。
通风系统的改造, 提高了通风能力, 职工上下井全部行走在进风风流中, 改善了井下通风状况和职工工作环境, 降低了职工劳动强度, 满足了矿井安全生产的需要通风系统优化达到了设计要求, 取得了良好的效果。
摘要：针对通风系统中存在的问题, 结合通风阻力测定, 确定了对井下通风系统进行改造的重点, 经多方案对比, 选择了投资少、易操作、效果好的立斜结合通风系统设计, 经过对系统的改造, 使矿井有“一进一回”改为“两进一回”, 提高了通风能力, 系统彻底解决了矿井通风困难的问题。
关键词：通风系统,改造
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