楊莊煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造的分析與體會

1、    楊莊煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造的分析與體會    李曉霞摘要：分析了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的復(fù)雜性、穩(wěn)定性差的原因和其對礦井安全生產(chǎn)和其他方面管理帶來的不利因素，提出采用“收縮戰(zhàn)場，合理布局”的方式來提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的簡化、優(yōu)化和管理有一定的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：楊莊煤礦；通風(fēng)系統(tǒng)；穩(wěn)定性；改造：td724：a ：20956835（2014）08001702礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的一個關(guān)鍵組成部分，它對礦井的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益都起著重要的作用。但在實際生產(chǎn)過程中，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)常會遇到以下兩種情況：原有的通風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)常因為要適應(yīng)生產(chǎn)布局

2、的需要而被動作出調(diào)整，而這種調(diào)整往往很難有效兼顧全局，致使通風(fēng)系統(tǒng)的防災(zāi)、抗災(zāi)能力逐漸降低。礦井不斷被開采，井下必然會產(chǎn)生廢舊巷道，隨著時間的推移，大量廢舊巷道導(dǎo)致礦井的生產(chǎn)布局愈發(fā)散亂，通風(fēng)系統(tǒng)日趨復(fù)雜、通風(fēng)流程不斷延長、通風(fēng)阻力逐漸增大、漏風(fēng)量日漸攀升，礦井主要通風(fēng)機(jī)長期不在高效區(qū)域內(nèi)運行等問題，同時也導(dǎo)致通風(fēng)效率低下，造成了極大的電力浪費，加大了生產(chǎn)成本。鑒于此，如何使礦井通風(fēng)系統(tǒng)達(dá)到正規(guī)合理、穩(wěn)定可靠的要求，就成了許多煤礦所面臨的棘手問題。以下試圖通過對淮北礦業(yè)（集團(tuán)）楊莊煤礦簡化、優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行分析，來做一些有益的探索。楊莊煤礦通過采用“收縮戰(zhàn)場、合理布局”的方式來簡化、優(yōu)化礦

3、井通風(fēng)系統(tǒng)，不僅保證了井下安全，同時也取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。1楊莊煤礦的概況和背景楊莊煤礦投產(chǎn)于1966年，改建、擴(kuò)建后，年最大生產(chǎn)能力可達(dá)2.2×106 t，礦井的主采煤層系5#，6#煤層，系屬高瓦斯礦井。煤礦絕對瓦斯涌出量為36.58 m3/min，相對瓦斯涌出量為11.6 m3/t。煤層的自然發(fā)火等級屬于類（不易自燃），煤塵爆炸指數(shù)為17.74%18.71%.該礦井采用的是立井多水平開拓、上下開采的方式。目前，一水平業(yè)已報廢，二水平、三水平屬于生產(chǎn)水平，四水平則為開拓延伸水平。該礦井的通風(fēng)方式為抽出式，即中央邊界對角分區(qū)的通風(fēng)方式。礦井采用多風(fēng)井復(fù)雜通風(fēng)系統(tǒng)，新、老副井為進(jìn)風(fēng)井

4、，土型、東二和西二3個風(fēng)井是回風(fēng)井。目前，土型風(fēng)井系統(tǒng)資源已基本枯竭，采掘工作面主要布置在東二和西二2個風(fēng)井。在改造前，該礦井的風(fēng)門和封閉等通風(fēng)設(shè)施總計達(dá)400余的變化，t的變化如表3所示（其中，' =90是搖擺角）。表3負(fù)浮力變化引起的參數(shù)變化g/n /° /° t/n '/°766 83.605 3 79.314 5 765.095 232 7 6.394 7780 84.828 2 79.502 4 781.587 086 3 5.171 8796 84.889 8 79.712 7 797.460 318 1 5.110 2806 84.9

5、27 6 79.840 0 807.384 732 5 5.072 4826 85.001 6 80.085 5 827.241 426 5 4.998 4從表3中可以看出，隨著正浮力的增大，和呈上升趨勢，錨鏈對水下平臺的系泊力t也在逐漸增大，而搖擺角' 卻在明顯減小。由此可見，可以通過增加水下平臺的負(fù)浮力使水下平臺的系留更加穩(wěn)定。但是，隨著負(fù)浮力的增大，錨鏈所受的拉力也在同步增加，所以，通過增加水下平臺的負(fù)浮力來提高水下平臺的系留穩(wěn)定性時，一定要注意錨鏈可以承受的最大拉力。綜上所述，為了保證在水下系留狀態(tài)水下平臺具有穩(wěn)定的姿態(tài)，我們可以通過以下幾種方法實現(xiàn)：改變重心與浮心之間的距離。

6、重心、浮心之間的距離越大，水下平臺系留姿態(tài)的穩(wěn)定性就越好。增大正浮力。此方法也可以提高水下平臺系留姿態(tài)的穩(wěn)定性，但是，與正浮力同時增大的錨鏈系泊力t對錨鏈的要求也在相應(yīng)提高。此外，xt與xp的變化也會對水下平臺系留姿態(tài)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，本文在此不作研究。3結(jié)束語對單點水下系留平臺的系留方式作了深入分析、計算、研究，并對如何通過水下平臺衡重參數(shù)的改變來提高平臺系留姿態(tài)穩(wěn)定性作了計算證明，得出了切實、可行的方法和結(jié)論。目前，對水下系留平臺的動力學(xué)方法計算結(jié)果雖然可以滿足工程的要求，但是，其滿足程度也是相對準(zhǔn)靜定法而言的，其本身也存在一些還沒有解決的難題，需要作更深入的分析、研究。參考文獻(xiàn)1湯小霞.

7、波浪作用下錨泊系統(tǒng)動力響應(yīng)的數(shù)值模擬d.大連：大連理工大學(xué)，2006.2吳亞軍，雷江濤，王琿.基于遺傳算法的auv殼體環(huán)肋模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計j.魚雷技術(shù)，2006（3）.3杜度，張寧，馬騁，等.系泊系統(tǒng)的時域仿真及其非線性動力學(xué)特性分析j.船舶力學(xué)，2005（4）.編輯：白潔stability of single point mooring underwater platformding baojunabstract: the single-point mooring system of underwater platform gave way and remains static stabi

8、lity analysis, and thus affects the balance weight parameters discussed tethered to the platform stability. the method used to calculate the static equilibrium analysis of system stability remain underwater platform, a comprehensive understanding of the underwater platform features in terms of movem

9、ent and mooring forces, thus providing the theoretical basis for decision making underwater platform design and practical use. key words: single-point mooring; underwater platform; stability; static analysis道，且風(fēng)流路線較長，最大流程可達(dá)11 000 m?；仫L(fēng)巷道長4 000，且年久失修，通風(fēng)斷面嚴(yán)重不足。3個回風(fēng)井始終處于高阻運行狀態(tài)，特別是西二風(fēng)井，其最大負(fù)壓達(dá)到3 250 pa。3個

10、風(fēng)井共服務(wù)6個采區(qū)，用風(fēng)地點分散，通風(fēng)設(shè)施數(shù)量多，通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，通風(fēng)管理困難。因此，對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造是很有必要的。2通風(fēng)系統(tǒng)簡化、優(yōu)化的依據(jù)和方法實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的正規(guī)、合理，且實現(xiàn)主要通風(fēng)機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)運行，是搞好礦井通風(fēng)管理和實現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)的前提和基礎(chǔ)。鑒于楊莊煤礦的井巷工程和通風(fēng)設(shè)備已形成定局，本著投資少、效益高的目的，在現(xiàn)有礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡化和優(yōu)化成為必然的選擇。具體的簡化、優(yōu)化技術(shù)路線有以下三條：需要對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行一個比較全面的調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容主要包括通風(fēng)系統(tǒng)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，測定主要通風(fēng)機(jī)的性能數(shù)值、測定通風(fēng)阻力數(shù)值、測定井下風(fēng)量數(shù)值和對漏風(fēng)原因進(jìn)行分析。需要對礦井

11、的通風(fēng)現(xiàn)狀進(jìn)行客觀、科學(xué)的分析，主要包括礦井的核定生產(chǎn)能力，礦井的采掘接替如何安排，礦井的通風(fēng)網(wǎng)路結(jié)構(gòu)是否合理，主要通風(fēng)巷道的斷面、長度和支護(hù)形式，最大阻力路線的分布范圍，通風(fēng)系統(tǒng)目前存在的問題。擬出幾個簡化、優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)的可行性方案，通過計算機(jī)模擬對比，選取最優(yōu)。3通風(fēng)系統(tǒng)簡化、優(yōu)化的實踐和效果3.1通風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀測定和分析楊莊煤礦通風(fēng)系統(tǒng)屬于多水平、多風(fēng)井的復(fù)雜通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)設(shè)施比較多，全礦通風(fēng)設(shè)施總計400余道，其中，風(fēng)門共計160道，擋風(fēng)墻共計240道。由于該通風(fēng)系統(tǒng)漏風(fēng)點較多，因此管理非常困難。土型風(fēng)井擔(dān)負(fù)著57和65兩個采區(qū)的通風(fēng)任務(wù)，因資源枯竭，這兩個采區(qū)都面臨報廢。57和65采

12、區(qū)報廢后，將出現(xiàn)通風(fēng)資源浪費現(xiàn)象。東二風(fēng)井分別擔(dān)負(fù)著61，51和63 3個采區(qū)的通風(fēng)任務(wù)，所需風(fēng)量較大，通風(fēng)比較困難。西二風(fēng)井只擔(dān)負(fù)著62采區(qū)的通風(fēng)任務(wù)，但該風(fēng)井后期需要擔(dān)負(fù)起2采區(qū)和城下煤柱的通風(fēng)任務(wù)，屆時將無法滿足生產(chǎn)所需要的風(fēng)量。57采區(qū)的人行上山回風(fēng)巷、63采區(qū)的人行上山回風(fēng)巷、611采區(qū)的軌道上山回風(fēng)巷和62采區(qū)的回風(fēng)上山回風(fēng)巷均已出現(xiàn)局部垮落、變形等情況，成為高風(fēng)阻段。3.2通風(fēng)系統(tǒng)簡化、優(yōu)化的實施通風(fēng)系統(tǒng)簡化、優(yōu)化的實施分為以下幾步：關(guān)閉、簡化不必要的生產(chǎn)系統(tǒng)。報廢65、57兩個采區(qū)，并拆除封閉，同時將原有的6個采區(qū)減少為4個，5 個采煤工作面減為4 個，21個掘進(jìn)工作面減為17

13、個，從而實現(xiàn)“收縮戰(zhàn)場，合理布局”。擴(kuò)修巷道，疏通網(wǎng)絡(luò)，降低礦井通風(fēng)阻力，保證通風(fēng)系統(tǒng)暢通。新建51采區(qū)輔助進(jìn)風(fēng)巷（220 m），修護(hù)52采區(qū)運輸上山回風(fēng)巷（1 100 m），采區(qū)水平東大巷（2 000 m）和57采區(qū)、62采區(qū)、63采區(qū)3個采區(qū)的回風(fēng)道（5 230 m）。簡化礦井的通風(fēng)系統(tǒng)，精簡礦井的通風(fēng)設(shè)施，從而提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。風(fēng)門從原先的160道減至96道，封閉（擋風(fēng)墻）由原有的240道減至160道。風(fēng)門和封閉總計減少了144道，與原先相比，減少了36%. 調(diào)整通風(fēng)負(fù)擔(dān)，合理安排通風(fēng)任務(wù)。63采區(qū)通風(fēng)任務(wù)原先由東二風(fēng)井擔(dān)負(fù)，通過新建井巷（360 m）和擴(kuò)修巷道（2 00

14、0 m），將其調(diào)整為由土型風(fēng)井來擔(dān)負(fù)通風(fēng)任務(wù)，從而解決了東二風(fēng)井通風(fēng)能力較為緊張的問題，同時也解決了土型風(fēng)井通風(fēng)資源嚴(yán)重浪費的問題。3.3改造西部通風(fēng)系統(tǒng)方案一：啟用原西一風(fēng)井。方案二：建造新西風(fēng)井，關(guān)閉西二風(fēng)井。新西風(fēng)井回風(fēng)道井巷工程252 m，井筒231 m。利用計算機(jī)進(jìn)行模擬試驗，方案一中，風(fēng)機(jī)初選工況點數(shù)值q為72.5 m/s，h為4 116 pa，最大通風(fēng)流程為13 554 m；而方案二中，風(fēng)機(jī)初選工況點數(shù)值q為80. 19 m/s，h為2 601 pa，最大通風(fēng)流程為11 216 m。通過比較經(jīng)濟(jì)技術(shù)可知，方案二的風(fēng)機(jī)初選工況點中q值大于方案一，h值和最大通風(fēng)流程均小于方案一，因此

15、，方案二通風(fēng)效果比方案一要好，最終選擇方案二，即建造新西風(fēng)井，關(guān)閉西二風(fēng)井。3.4通風(fēng)系統(tǒng)最終簡化、優(yōu)化效果改造前后的效果主要體現(xiàn)在以下幾方面：改造前，有效風(fēng)量率為87.5%；改造后，有效風(fēng)量率提高至89.7%，漏風(fēng)量明顯的降低。改造前，土型風(fēng)井的負(fù)壓為2 750 pa；改造后，土型風(fēng)井的負(fù)壓下降至2 350 pa，年用電量降低，每年可節(jié)省電費支出14. 74萬元。改造后，東二風(fēng)井年用電量降低，每年可節(jié)省電費支出17. 51 萬元。經(jīng)過改造，西部通風(fēng)系統(tǒng)在滿足62采區(qū)通風(fēng)任務(wù)的同時，還有效擔(dān)負(fù)起2采區(qū)和城下煤柱的通風(fēng)任務(wù)，實現(xiàn)了通風(fēng)資源的優(yōu)化配置。不僅如此，同方案一比較，方案二大大降低了通風(fēng)系

16、統(tǒng)的年用電量，每年節(jié)省電費支出66. 93萬元。從整體運行效果來看，改造后，整個礦井的通風(fēng)設(shè)施大為減少，通風(fēng)流程大大縮短，通風(fēng)阻力明顯降低，所有測定數(shù)據(jù)均達(dá)到了預(yù)期值。由此可見，改造后整個通風(fēng)系統(tǒng)正規(guī)、合理，而且運行可靠、穩(wěn)定、高效、節(jié)能，滿足安全生產(chǎn)的實際需要。4總結(jié)和體會結(jié)合楊莊煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的簡化和優(yōu)化實際案例可知，簡化、優(yōu)化的目的、原則和方法概括起來就是“收縮戰(zhàn)場、合理布局”。通過簡化、優(yōu)化礦井的通風(fēng)系統(tǒng)，大大提升了礦井的防災(zāi)和抗災(zāi)能力，整個礦井通風(fēng)系統(tǒng)正規(guī)合理、穩(wěn)定可靠，并能將生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益這兩者有效地統(tǒng)一起來。當(dāng)前，我國很多老礦存在著同楊莊煤礦一樣的問題。另外，一些新礦新設(shè)備

17、和新技術(shù)的運用在大大提高生產(chǎn)效率的同時，也逐漸出現(xiàn)了同楊莊煤礦一樣的問題，因此，楊莊煤礦的改造經(jīng)驗具有一定的普適性。同時，分析和總結(jié)楊莊煤礦的礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造經(jīng)驗，對我國礦井通風(fēng)系統(tǒng)效能的整體提升有著不可或缺的作用。參考文獻(xiàn)1黃元平.礦井通風(fēng)m.徐州：中國礦業(yè)學(xué)院出版社，1986.2吳中立.礦井通風(fēng)與安全m.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1989.3俞啟香.礦井瓦斯防治m.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1992.編輯：劉曉芳analysis and experience of yangzhuang mine ventilation system transformationli xiaoxiaabstract: the complexity of the causes of poor stability and unfavorable factors for mine safety and other aspects of management to bring the mine ventilation system, proposed a“shrink battlefield