摘要:針對通風系統中存在的問題,結合通風阻力測定,確定了對井下通風系統進行改造的重點,經多方案對比,選擇了投資少、易操作、效果好的立斜結合通風系統設計,經過對系統的改造,使礦井有「一進一回」改為「兩進一回」,提高了通風能力,系統徹底解決了礦井通風困難的問題。
關鍵詞:通風系統改造
新泰市汶河礦業****於2023年由棗莊煤炭規劃設計院設計,2023年3月正式投產,設計生產能力為9萬噸/年;技改後生產能力核定為15萬噸/年。礦井為斜井多水平開拓方式,**並列式通風,一進一回(主斜井進風,副斜井回風)。由於井田南北長3300m,東西寬不足600m,礦井開採時間長,通風線路長,通風難度大。
1 改造原因
(1)礦井進迴風巷道均為單巷,為一對反斜井接主暗斜井串聯進迴風,無併聯巷道可以減小風阻r值,造成通風阻力大。
(2)礦井現有通風系統負壓達到1700pa,等積孔0.904m2,井巷摩擦風阻1.733n·s2/m8,為大阻力礦井,通風難易程度評價為難。
(3)礦井井下有2個回採工作面,3個掘進工作面,10個硐室,風量只能基本滿足生產需求,無富裕風量。
(4)礦井副斜井回風巷兼作行人巷,斷面小(6.02m2)還安裝有架空乘人裝置和排水管路等,造成風硐和副反斜井通風線路長度雖只佔3.8%,但通風阻力高達620.
92pa,占全礦井通風阻力的32.2%。
(5)主通風機為離心式,電耗高,且配備的電機功率不匹配,不符合《規程》要求。
(6)職工上下井全部行走在回風巷道內,工作環境不好,影響職工身心健康。
2 改造必要性及可行性
2.1 通風系統改造的必要性
礦井現有通風系統存在風量不足,進、回風巷道為單進單回,巷道斷面偏小,存在高阻力井巷,且今後進入深部井田開採,進、回風距離更長,通風阻力更大,必須對通風系統進行改造,以滿足開採深部井田的風量需求、保證礦井生產安全。
2.2 通風系統改造的可行性
(1)目前礦井尚有可採儲量370萬噸,服務年限17.6年。改造後的通風系統服務時間較長,從長期生產的經濟效益分析是可行的。
(2)礦井供電、提公升、排水等主要生產均能滿足礦井年生產能力要求,只對通風系統進行改造,除立風井和更換風機需投資外,補掘巷道主要沿煤巷掘進,煤價款與工程款可持平,改造工程費用較低,從工程投資上是可行的。
(3)新打立風井位於現有工廣範圍內,不需另購地,不增加道路、供電線路等設施,不新增加壓煤等,從工業場地及對環境的影響分析是可行的。
(4)改造工程量主要是井下巷道,而井下各水平均已形成生產系統,可分段施工,新打立風井僅202m,工程量不大,且表土層僅幾公尺厚,無需特殊施工法,施工方便、容易。
3 改造方案選擇
通風阻力實測結果表明,風硐和副反斜井長度為280.5m,佔礦井進迴風線路7346.5m的3.
82%,而阻力高達621.14pa,占全礦井通風阻力的32.2%,為解決高阻力巷道的問題,更換大風機的方案不可行,一是原高阻力巷道仍然存在,增加風量後,阻力更高;二是原風機房面積小,風硐口小,大風機無法安裝,因此必須打回風井筒、施工風硐。
3.1 方案1
新打回風斜井,垂高202.4m,傾角25°,井筒斜長479m。巷道淨寬3.
6m,淨高3.4m,斷面10.84m2,通風阻力為h=(479×12.
45×0.008×49.682)÷10.
843=92pa,原內硐風阻r值為0.192n·s2/m8,增加風量後阻力h=0.192×49.
682=473pa,需補建一條風硐,長度50m。回風斜井工程費用:479(m)×6500(元/m)=311萬元,鑿井措施費100萬元,風硐50m工程費用:
25萬元,合計工程費用436萬元。該方案需重新調整工業廣場布局,影響地面生產建設。
3.2 方案2
在井田深部新打回風立井,井筒直徑3.5m,井深521m,縮短通風距離1560m,減少通風阻力721.5pa,需投入井筒工程費779萬元,還需徵地、築路、敷設供電線路、協調工農關係等,且現徵地手續多,施工難度大,投資大;施工立風井後,需留設保安煤柱,壓覆可採儲量近35萬噸。
3.3 方案3
在工廣內部新打回風立井,選擇在工廣西側空閒之地布置立風井、風道和風機房,充分利用現有井下通風系統,縮短前組煤400m,減少原回風斜井和風硐通風阻力521pa,並且縮短第二段回風暗斜井、+36m井底車場共計縮短回風距離520m,減少通風阻力150pa;地面建設不影響現有工業廣場布局,不影響生產,方便施工,不購地;工程投資費用302.4萬元。
方案比較:最後確定在工廣內新打回風立井,同時對井下部分巷道進行擴修,以滿足通風需要。
4 系統改造
4.1 補掘新行人進風暗斜井
在副暗斜井東側40m處從+36m～-450m水平新掘輔助進風暗斜井,沿十三層煤頂板掘進,並安裝架空乘人器公升降人員,全長1760m,設計為矩形斷面s=2.6×2.2=5.
72m2。
4.2 改變回風路徑,縮短通風距離
將原前組煤回風經四層回風上山向北繞行西-300m～-195m水平上山、至二水平副暗斜井、副反斜井至地面通風線路改為前組煤必為經-300m水平後組11層石門至三水平回風暗斜井至地面,可縮短回風距離400m。
4.3 擴大回風巷斷面
將長度500m的二水平回風暗斜井斷面由現在的5.72m2擴大至8m2,減小通風阻力,風速滿足《規程》要求。
4.4 施工回風井
新打回風立井縮短第二段回風暗斜井、+36m井底車場共計縮短回風距離520m,立井直徑為3.5m,風硐布置為2.5×2.
5m2,長度按35m,α=0.007,p=10m,s=6.25m2,q=49.
68m3/s,計算出風硐阻力為:,加上其它區域性通風阻力估算為100pa,較之改造前621.14pa,降低521pa。
4.5 更換主通風機
淘汰原離心式風機,選用fbcdz-6-№18b型防爆對旋軸流式風機。
4.6 改造礦井行人系統
在新補掘的行人進風暗斜井內安裝架空乘人裝置。
礦井通風系統改造立風井工程於2023年8月至2023年9月5日施工完畢。井下工程自2023年10月開始經過近三年的時間先後完成了
二、三水付井1760m施工、一水平副反斜井公升級改造任務,至2023年11月2日通風改造全部完成,12月1日礦井委託山東公信安全科技****進行了通風阻力測定。
5 改造後效果
改造前,礦井通風方式為**並列式,一進一回,主井進風,付井回風,主提風機兩台為4-72-11-№20b型風機,分別配備90kw和95kw電動機,實際進風量為1980m3/min,礦井總回風量2070m3/min,有效風量率86%。礦井等級孔0.904m2。
改造後,礦井實現了兩進一回,主、付井進風,回風井回風,經山東公信安全科技****實際測定礦井總進風量為2648.5m3/min(增加668.5m3/min),總回風量為2736.
6m3/min(增加666.6m3/min),全系統計算阻力值為1139pa,全系統測定阻力值為1182.2pa(降低負壓517.
8pa),等積孔為1.61m2(增加0.706m2),礦井通風難易程度為中等。
通風系統的改造,提高了通風能力,職工上下井全部行走在進風風流中,改善了井下通風狀況和職工工作環境,降低了職工勞動強度,滿足了礦井安全生產的需要,通風系統優化達到了設計要求,取得了良好的效果。
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