平禹煤電二礦通風阻力測定與通風系統(tǒng)優(yōu)化分析報告文案

1、. . . . 1 / 57平禹煤電平禹煤電 XXXX 公司二礦公司二礦礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化分析報告礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化分析報告平禹煤電二礦平禹煤電二礦理工大學理工大學. . . . 2 / 57二二 O O 一三年三月一三年三月. . . . III / 57平禹煤電平禹煤電 XXXX 公司二礦公司二礦礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化分析報告礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化分析報告課題組主要成員課題組主要成員平禹煤電二礦：平禹煤電二礦：偉峰、偉峰、曉偉、要芳、田云濤、王占 旭、高陽、繼寧理工大學理工大學：侯三中 中偉 濤 郭洪斌. . . . IV / 57目目 錄錄0 引言 11 礦井概況 22 礦井通風阻力測定 32.1 測定

2、路線的選擇與測點布置 32.1.1 測定路線的選擇原則 32.1.2 測定路線的確定 32.1.3 測點布置 32.2 測定方法與儀器儀表 32.3 測定數據的整理與計算 42.3.1 井巷斷面尺寸計算 42.3.2 空氣密度計算 42.3.3 測點風速風量計算 52.3.4 測定段位壓差與礦井自然風壓計算 52.3.5 通風阻力計算 62.3.6 巷道風阻值計算 72.3.7 巷道摩擦阻力系數計算 72.3.8 測定結果整理計算表 83 通風阻力測定結果分析 93.1 阻力測定精度的評價 93.2 礦井通風阻力分布狀況 103.3 礦井等積孔與風阻 103.4 礦井風量分配 123.5 通風

3、阻力測定結論 123.6 存在問題與建議 134 通風系統(tǒng)優(yōu)化分析 14. . . . V / 574.1 礦井通風系統(tǒng)分析概述 144.2 礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設計的原則和指導思想 154.3 平禹二礦通風系統(tǒng)優(yōu)化技術路線 154.4 平禹二礦通風系統(tǒng)優(yōu)化 164.4.1 通風系統(tǒng)改造的必要性 164.4.2 對通風現(xiàn)狀與分支風量和風阻值測算結果的評價 174.5 南山風井風機掛網角度的確定 194.5.1 礦井通風網絡解算 194.6 二礦通風系統(tǒng)優(yōu)化結論 225 主要結論 23附件礦井通風阻力測算表 24附件礦井通風系統(tǒng)示意圖和網絡圖 41附件解網數據文件 45. . . . 1 / 570

4、 0 引言引言煤礦井下生產包括采煤、掘進、提升、運輸、通風、排水等多個生產環(huán)節(jié)，通風是整個生產環(huán)節(jié)中保障礦井安全生產的一個重要環(huán)節(jié)。眾所周知，受生產條件的制約，礦井井下自然災害嚴重，傷亡事故較多。而與時、準確地獲得和控制全礦井通風環(huán)境技術參數，則是實現(xiàn)安全生產和提高生產效率的重要保障。一個良好的礦井通風系統(tǒng)是保證礦井安全高效生產的前提與基礎。礦井通風系統(tǒng)是由通風機裝置、通風網路與各種通風設施等所組成的。而通風系統(tǒng)是否合理，與通風機裝置的性能與與之匹配的井下網路系統(tǒng)有著密切的關系。要保證礦井通風系統(tǒng)處于良好的運行狀態(tài)，就必須使礦井主要通風機在最佳工況點運行，就必須掌握全礦井井下通風網路中的各種通

5、風基礎技術參數。全礦井通風阻力指的是由井筒、巷道與通風構筑物構成的通風網路所產生的通風總阻力，它是衡量礦井通風能力的重要指標，影響礦井通風阻力大小的因素很多，有井巷斷面的大小、井巷支護狀況、通風距離的長短、井下分區(qū)網絡布置的合理性與風量調節(jié)方法的合理性等諸多因素。隨著礦井開采過程的變化，礦井通風阻力的大小和分布也會發(fā)生變化。因此，經常了解和掌握礦井通風阻力大小和分布狀況，是進行礦井通風科學管理、風量調節(jié)和通風設計的根本依據。所以， 規(guī)程第 119 條明確規(guī)定：新井投產新井投產前必須進行前必須進行 1 1 次礦井通風阻力測定，以后每次礦井通風阻力測定，以后每 3 3 年至少進行年至少進行 1 1

6、 次。礦井轉入新水平生產或次。礦井轉入新水平生產或改變一翼通風系統(tǒng)后，必須重新進行礦井通風阻力測定改變一翼通風系統(tǒng)后，必須重新進行礦井通風阻力測定。通過礦井通風阻力測定，可以達到下列目的：1).了解通風系統(tǒng)中阻力分布情況，發(fā)現(xiàn)通風阻力較大的區(qū)段和地點，了解礦井井巷的維護狀況，了解礦井通風能力與潛力，便于正確調節(jié)風量以滿足生產的需要，確保礦井通風系統(tǒng)經濟合理地運行；2).提供緊密結合礦井實際的井巷通風阻力系數和風阻值，使通風設計與計算更切合實際，使風量調節(jié)有可靠的依據；3).為調節(jié)風壓法控制火災提供必須的基礎資料，使這一方法的應用更合理、有效；4).為發(fā)生事故時制定災變處理計劃提供重要的基礎資料

7、；. . . . 2 / 575).為礦井通風自動化與礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化、改造提供基礎數據等。1 1 礦井概況礦井概況平禹煤電公司二礦位于市西南部鴻暢鎮(zhèn)玉皇山北麓，距市24 公里， 于1970 年 6 月開工建設，1971 年 5 月簡易投產。2004 年初加盟平煤集團后，根據上級指示，結合礦井實際，礦井生產系統(tǒng)進行了第三期改造，2006 年 3 月恢復生產。2006 年核定生產能力 30 萬噸/年。2012 年核定生產能力 81 萬噸/年。井田共布置 3 條斜井，其中 2 條進風井，1 條回風井。礦井采用斜井片盤開拓方式，普通炮掘綜掘，綜采工藝，走向長壁后退式采煤方法。礦井現(xiàn)開采五2煤層，礦井

8、共布置三個采區(qū)，即為二1準備區(qū)、三3采區(qū)、三2采區(qū)（密閉暫無生產） 。礦井通風方式為中央并列式，通風方法為抽出式；主井、皮帶井進風，副井回風，兩進一回通風系統(tǒng)。風井主扇為兩臺同樣型號、同等能力的軸流式通風機，擔負著整個礦井的供風任務，一臺運行，一臺備用。主要通風機為 BDK-24 型對旋軸流式通風機，風葉角度可調圍60到 00,工作風量圍(47-100)米/秒；配套電動機為 2185 千瓦，額定電流 362.3/208.6A，額定電壓 380/660v,于 2006 年 2 月掛網運行。主要通風機葉片現(xiàn)運行角度3，實際電流 500A，實際電壓 420V，主要通風機采用雙回路供電，供電系統(tǒng)可靠。

9、目前主要通風機在安全區(qū)域運行，穩(wěn)定可靠，工作效率 80%以上. . . . 3 / 572 2 礦井通風阻力測定礦井通風阻力測定2.12.1 測定路線的選擇與測點布置測定路線的選擇與測點布置2.1.12.1.1 測定路線的選擇原則測定路線的選擇原則1).有并聯(lián)風路中應選擇風量較大且通過回采工作面的主風流風路作為測定路線。2).擇路線較長且包含有較多井巷類型和支護形式的線路作為測定路線。3).擇沿主風流方向且便于測定工作順利進行的線路作為測定路線。2.1.22.1.2 測定路線的確定測定路線的確定根據本礦通風系統(tǒng)的具體情況，選擇的測定路線詳見附圖 1。2.1.32.1.3 測點布置測點布置根據礦

10、井通風阻力測定測點布置的一般原則，本次測定測點的具體布置情況，詳見附圖 1、附圖 2。附圖 1 平禹煤電二礦煤礦通風系統(tǒng)圖（2013.01）附圖 2 平禹煤電二礦煤礦通風網絡圖（2013.01）2.22.2 測定方法與儀器儀表測定方法與儀器儀表本次測定采用基點法，即用一臺精密氣壓計放在副斜井口，另一臺同型號的精密氣壓計在井下風路中的測點進行測定靜壓的方法。所用的儀器儀表有：BJ-1 型精密氣壓計 2 臺DHM-2 型通風干濕球溫度計 1 臺風表 1 塊秒表 1 塊皮尺 2 個. . . . 4 / 572.32.3 測定數據的整理與計算測定數據的整理與計算2.3.12.3.1 井巷斷面尺寸計算

11、井巷斷面尺寸計算梯形： S = HB (2.1)U = 4.16 (2.2)S半圓拱： )11. 0()39. 0(BHBBhBS(2.3)(2.4)SBHU84. 357. 12式中： S 井巷斷面積，m2；B 巷道寬度（梯形為平均寬，即上底加下底除以 2） ，m；H 巷道高度，m；U 巷道周長，m。2.3.22.3.2 空氣密度計算空氣密度計算= 0.003484（1-）(2.5)TPPPsat378. 0式中： 空氣密度，kg/m3；P空氣絕對靜壓，Pa；空氣相對濕度，%；Psat飽和水蒸氣分壓力，Pa；T絕對溫度，K,(T=273+td)；td干球溫度讀數，。2.3.32.3.3 測點

12、風速風量計算測點風速風量計算風表校正公式：. . . . 5 / 57 V真 = aV表 + b (2.6)式中：V真表測風速，m/s；V表表讀數，m/s；a，b常數。實際采用風表類型與校正公式為： 中速風表， V真=0.935V表+0.464 m/s井巷實際風速： V實 = kV真 (2.7)式中：V實實際風速，m/s；V真 表測風速，m/s；K 測風方法校正系數；(2.8)ScSK式中：S 實測斷面，m2；c 常數，正常取 0.4，巷中有皮帶時取 0.8。井巷風量： Q = V實S(2.9)式中：Q 井巷風量，m3/s。2.3.42.3.4 測定段位壓差與礦井自然風壓計算測定段位壓差與礦井

13、自然風壓計算測段 A-B 的位壓差計算： hZ (2.10)(2BABAZZg式中：hZ 兩測點的位壓差，Pa ；兩測點的標高，m；BAZZ ，兩測點的空氣密度，kg/m3 ；BA，g 重力加速度，取 9.8m/s2。礦井自然風壓計算： HN= = (hZ) (2.11)dzg. . . . 6 / 57式中：HN 礦井自然風壓，Pa。2.3.52.3.5 通風阻力計算通風阻力計算兩測點 A-B 間的通風阻力 h阻 AB為： h阻 AB=hS +hZ +hV(2.12)式中：h阻 AB兩測點 A-B 間的通風阻力，Pa； hS兩測點 A-B 間的靜壓差，Pa；hS =PA- PB +P(2.1

14、3)式中：PA，PBA,B 兩測點上儀器的讀數值，Pa；P儀器的基準與變檔差值校正，Pa； hV兩測點 A,B 間的速壓差，Pa；(2.14)2221BBAAvvvh式中：vA , vBA,B 兩測點斷面上的平均風速，m/s。主測路線上的礦井通風總阻力為： h阻測 =h阻 AB(2.15)式中：h阻測礦井通風總阻力，Pa。2.3.62.3.6 巷道風阻值計算巷道風阻值計算巷道風阻值由下式計算(2.16)2ABABABQhR式中：RAB巷道實測風阻值，NS2/m8； hAB實測巷道 AB 段的通風阻力，Pa； QAB通過巷道的平均風量，m3/s。2.3.72.3.7 巷道摩擦阻力系數計算巷道摩擦

15、阻力系數計算對于實測巷道的摩擦阻力系數由下式計算. . . . 7 / 57(2.17)LURS3式中：實測巷道的摩擦阻力系數，NS2/m4；S實測巷道的斷面積，m2；L實測巷道的長度，m；U實測巷道斷面的周長，m。同時為便于與同類巷道相互比較，以與為計算或設計后期通風系統(tǒng)，需要將實測的換算為標準狀態(tài)下的值，其換算公式如下所示：(2.18)2 . 1標式中：標標準狀態(tài)下(=1.2kg/m3)巷道的摩擦阻力系數，NS2/m4；實測巷道的摩擦阻力系數，NS2/m4；實測巷道的空氣密度，kg/m3；h阻 AB主測路線上各段間的通風阻力，Pa。2.3.82.3.8 測定結果整理計算表測定結果整理計算表

16、礦井通風阻力測定結果詳見附件中各表。附表 1精密氣壓計測壓數據表附表 2 空氣密度測算表附表 3 測點斷面尺寸與風速風量測算表附表 4礦井各段位壓與速壓測算表附表 5 礦井通風阻力測定匯總表3 3 通風阻力測定結果分析通風阻力測定結果分析3.13.1 阻力測定精度的評價阻力測定精度的評價主測路線實測礦井通風總阻力：h阻測 = h阻 AB(3.1)式中：h阻測實測礦井的通風阻力，Pa；. . . . 8 / 57 h阻 AB實測巷道 AB 段的通風阻力，Pa。主測路線實測阻力的相對誤差： (3.2)%100j測測 測j測Ihhhh本礦為抽出式通風，根據礦井通風阻力與風機裝置壓力關系，由風機房水柱

17、計讀數推算的礦井通風阻力h阻 j為： h阻 j = HS + HN = hS2 -hV2 +HN(3.3)式中：HS風機裝置靜壓，Pa；HN 礦井自然風壓，Pa；hS2風機房靜壓儀（U 型水柱計）讀數，Pa；hV2風峒中傳壓管處斷面上的速壓，Pa。平禹煤電二礦煤礦風機房 U 型水柱計讀數為 2600Pa。因此，由礦井通風阻力測定匯總表可得主測線路線的精度為：Pahh26123534.4321 PahV33)31. 7(22252. 122 PahhN513534.4321 PaHhhhNVSj251651-33260022 %8 . 3251626122516 jh從上述測定結果可以看出，主測

18、路線上阻力測定相對誤差小于 5%，故本次測定結果滿足礦井通風阻力測定和通風系統(tǒng)分析的精度要求，可以作為礦井通風系統(tǒng)改造、優(yōu)化和管理的依據。3.23.2 礦井通風阻力分布狀況礦井通風阻力分布狀況礦井通風阻力沿程分布狀況如圖 3-1 所示。礦井三段（進風段、用風段、回風段）通風阻力的百分比情況見表 3-1。礦井通風三段阻力分布情況 表 3-1. . . . 9 / 57區(qū)段點號劃分長度（m）阻力（Pa）占總阻力百分比（%）百米阻力值（Pa）進風段1-82072.54 633.45 24.25 30.56 用風段8-221702.34 1171.09 44.82 68.79 回風段22-343802

19、.24 808.05 30.93 21.25 合 計7577.12 2612.59 100.00 34.48 從阻力分布圖 3-1 和表 3-1 可以看出，平禹煤電二礦煤礦回風段阻力占總阻力的 30.93%，未超過 50%，進風段的阻力所占的百分比為 24.25%，用風段的阻力占總阻力的 44.82%，從這些數值上來看，礦井阻力分布基本合理。但總的說來，礦井通風系統(tǒng)主測路線的三段阻力偏高，根據實際情況和采掘布置形式，平禹煤電二礦的礦井三段阻力分布狀況基本合理。3.33.3 礦井等積孔與風阻礦井等積孔與風阻礦井等積孔計算公式：hQA19. 1(3.4)2QhR (3.5)式中：A礦井等積孔，m2

20、；Q礦井總回風量，m3/s；h礦井通風阻力，Pa。風井總回風量為Q70.22m3/s，其通風阻力h=2612Pa，則礦井等積孔與風阻值分別為：2 635. 1261222.7019. 1mA. . . . 10 / 57A-BL(m)h(Pa)0.00.0Lh%h1001-2641.2182.2641.2182.21-82072.54633.4524.2530.562-3208.965.3850.1247.58-221702.341171.0944.8268.793-4101.778.4951.8325.922-353802.24808.0530.9321.254-3119.269.11070

21、.9395.17577.122612.59100.0034.483-4183.368.11254.2463.24-598.032.51352.2495.75-6650.099.42002.2595.16-735.023.02037.3618.17-835.315.32072.5633.48-9120.6118.32193.2751.89-10203.189.12396.3840.910-1155.932.42452.2873.311-12204.665.02656.8938.412-13194.374.92851.11013.313-14200.0112.33051.11125.614-155

22、60.0128.93611.11254.515-16163.7108.63774.91363.116-17790.0109.44564.91472.517-18100.045.94664.91518.318-1945.057.54709.91575.919-11210.969.44920.81645.211-2074.729.04995.51674.320-21188.382.95183.81757.221-22175.947.45359.61804.522-2327.760.55387.41865.123-2425.139.15412.51904.224-25510.198.35922.62

23、002.525-2630.020.75952.62023.226-2775.030.86027.62054.027-2830.041.76057.62095.728-29101.856.86159.42152.629-30619.469.76778.82222.330-31200.283.06979.02305.331-3242.451.17021.52356.432-33420.888.37442.32444.733-3470.071.47512.32516.134-3564.896.47577.12612.635-121.02,612.60 05 50 00 01 10 00 00 01

24、15 50 00 02 20 00 00 02 25 50 00 03 30 00 00 00 08 85 50 01 10 07 71 11 13 35 52 22 20 03 37 72 21 19 93 32 24 45 52 22 28 85 51 13 36 61 11 14 45 56 65 54 47 71 10 04 49 99 95 55 53 36 60 05 54 41 13 35 59 95 53 36 60 05 58 86 67 77 79 97 70 02 21 17 75 51 12 2通風路線長度L（m)通風系統(tǒng)阻力（Pa)234345678910111213

25、14151617181921222311202425262728293031323334351進風段用風段回風段圖 3-1 礦井通風阻力沿程分布狀況圖822/ 52972. 022.702612mnsR由表 3-2 可知， 從礦井等積孔、礦井風阻值來看，平禹煤電二礦的礦井通風難易程度屬中等。表 3-2 礦井通風難易程度分級表礦井通風難易程度礦井總風阻Rm（Ns2.m-8）等積孔 A（m2）容 易2中 等0.3551.42012困 難1.4201. . . . 11 / 573.43.4 礦井風量分配礦井風量分配礦井風量分配參見表 3-2。礦井實測風量統(tǒng)計表 表 3-2項項 目目風量風量Q Q(

26、m(m3 3/s)/s)備備 注注 ( (Q Q m m3 3/s)/s)副/皮帶井總進66.79 總進 66.79 工作面風量17.50 33090 采面掘進面總風量13.52 個局部通風地點硐室與其他地點風量39風井總回風量70.22 風井風機排風 72從表 3-2 可以看出，礦井總進風量為 66.79m3/s，礦井總有效風量為 59m3/s，礦井部有效風量率為 88.35%。根據主井的總回風量與風井風機排風量，計算出平禹煤電二礦風井外部漏風率為 2.4%；煤礦安全規(guī)程規(guī)定：裝有通風機的井口必須封閉嚴密，外部漏風率在無提升設備時不得超過 5%，有提升設備時不得超過 15%?？偟膩碚f該礦的礦

27、井外部漏風率符合要求。3.53.5 通風阻力測定結論通風阻力測定結論1) 礦井阻力測定相對誤差為 3.8%，測定結果滿足礦井通風阻力測定和通風系統(tǒng)分析的精度要求，可以作為礦井通風系統(tǒng)改造、優(yōu)化和管理的依據。2) 平禹煤電二礦煤礦的礦井總阻力為 2612Pa，三段（進風段、用風段、回風段）通風阻力的占總阻力的百分比分別為 24.25%、44.82%、30.93%，三段阻力分布基本合理。3). 從礦井等積孔和風阻值來看，平禹煤電二礦煤礦的風井等積孔為 1.635m2，總風阻為 0.52972NS2/m8，礦井通風難易程度為中等。4). 礦井總進風量為 66.79m3/s，礦井總有效風量為 59m3

28、/s，礦井部有效風量率為 88.35%。5). 平禹煤電二礦煤礦的外部漏風率為 2.4%，符合煤礦安全規(guī)程規(guī)定。. . . . 12 / 573.63.6 存在問題與建議存在問題與建議1).礦井井下一部分巷道斷面較大、規(guī)整、直暢，利于通風，應繼續(xù)保持。2).由于礦山壓力的作用，33090 工作面上下巷道要與時整修，利于通風。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線路較長，礦井的負壓較高。因此，建議繼續(xù)對 33090 上下巷道、33 軌道下山、33 總回風、回風繞道等負壓較高的部分巷道進行擴修和清理，維護巷道整體面貌，降低礦井負壓到一定合理的水平，合理安排開拓與掘進

29、工作，保證巷道通風的暢通。4). 建議強化工人安全意識，個別地方堆積有雜物，影響了通風斷面，增大了通風阻力。. . . . 13 / 574 4 通風系統(tǒng)優(yōu)化分析通風系統(tǒng)優(yōu)化分析4.14.1 礦井通風系統(tǒng)分析概述礦井通風系統(tǒng)分析概述礦井通風系統(tǒng)分析是在充分掌握現(xiàn)場實際情況的基礎上進行的，分析的對象是實測、計算的數據，通過對數據的統(tǒng)計找出通風系統(tǒng)存在的問題，為通風系統(tǒng)的改造提供依據。在礦井通風系統(tǒng)設計時，因所有的用風地點要供應大小不同的風量，而各分支的風阻又大小各異，這就必然導致通風系統(tǒng)中各條通路上的通風阻力不等，但其中必有一條通路的通風總阻力最大，此條路線即是通風系統(tǒng)分析中的最大總阻力路線，其

30、總阻力是通風設計時選擇主要通風機的一個重要技術參數。滿足通風設計要求的風量的必要條件是，所選用的主要通風機的風壓必需保證克服礦井通風系統(tǒng)的最大總阻力，并供應礦井所需的總風量。對于生產礦井的通風網絡，每個主要通風機服務的系統(tǒng)中都有一條關鍵路線（原通風設計中的最大阻力路線） ，其阻力分布即反映了通風系統(tǒng)阻力的分布。了解礦井通風系統(tǒng)關鍵路線的位置與其阻力分布，不僅對合理使用主要通風機，而且對優(yōu)化風量調節(jié)、指導合理安排采掘工作面與其配風、降低礦井通風系統(tǒng)阻力以與改善通風狀況都具有重要意義。通風網絡的阻力分析，是通過統(tǒng)計各風路的風阻、阻力、功耗分布狀況，找出高風阻、高阻力、高功耗的區(qū)域和井巷。關鍵路線在

31、礦井中的位置并不是一成不變的，它隨著生產布局變化、需風量的變化和網絡結構與其某些分支的通風參數變化而變動。井巷通風總阻力是選擇礦井主要通風機的參數之一，為了經濟合理、不致因主要通風機的風壓過大造成瓦斯和自然發(fā)火難以管理，以與避免主要通風機選型太大使購置、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） ，必要時應采取降阻措施。本次優(yōu)化主要是對平禹二礦的通風系統(tǒng)最大阻力路線上巷道的阻力、風量、風阻分布情況進行分析，為整個通風系統(tǒng)的分析與優(yōu)化改造提供依據。. . . . 14 / 574.24.2 礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設計的原則和指導思想礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設計

32、的原則和指導思想通風系統(tǒng)方案設計總的原則是要保證所提方案安全可靠、技術可行，同時兼顧經濟合理。設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，從而運用有關理論、方法進行優(yōu)化選擇。根據平禹二礦的實際情況，本次優(yōu)化主要是更換的主要通風機滿足礦井生產的需風要求，即最終驗證礦井更換 FBCDZ-8-30/2500 風機后，是否具有較高的通風能力，有足夠的風量滿足用風需求。在通風系統(tǒng)方案設計時主要遵循的原則有以下幾個方面：(1). 提高通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使得用風地點風量滿足要求和風流方向保持不變。(2). 充分利用現(xiàn)有的井巷和通風設備，極發(fā)揮其潛力并

33、進行調整。(3). 盡量減少開拓工程和基本建設項目。(4). 根據生產實際，合理安排采掘部署，均衡生產，充分發(fā)揮各個系統(tǒng)的通風能力。(5). 盡量減少外部漏風和部漏風，以提高有效風量率。(6). 改善礦井通風狀況、創(chuàng)造良好的勞動衛(wèi)生條件，為安全生產、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). 在改善礦井通風效果的基礎上，盡可能節(jié)約能耗，以提高本礦經濟效益并為支援國家建設做出貢獻。(8).在阻力較點，應設法采區(qū)降阻措施，以減少通風阻力，使通風系統(tǒng)合理化。礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化改造和設計室一項復雜的技術工作，他不僅要考慮當前礦井的生產情況、通風網絡情況、通風設施情況，還要考

34、慮到規(guī)劃期間，甚至是更長遠時期礦井的各種情況與其變化。因此，通風系統(tǒng)優(yōu)化方案擬定的指導思想是：針對現(xiàn)實，著眼長遠，以增強礦井的抗災能力，確保安全生產，并能收到長遠的經濟效益。4.34.3 平禹二礦通風系統(tǒng)優(yōu)化技術路線平禹二礦通風系統(tǒng)優(yōu)化技術路線礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)化是通風方式、通風方法、通風網絡和調節(jié)方法所涉與的各種參數的合理的組合。. . . . 15 / 57結合平禹二礦的實際生產部署情況，確定本次通風系統(tǒng)優(yōu)化設計的技術路線為：測定礦井通風系統(tǒng)阻力；確定礦井通風網絡分支風阻，編制礦井通風網絡圖，結合礦井主通風機的運行性能曲線，利用通風網絡解算軟件對通風網路進行模擬解算，分析更換FBCDZ-8-

35、30/2500 軸流式風機后礦井的通風狀態(tài)，驗證礦井更換風機后，是否具有較高的通風能力，有足夠的風量滿足用風需求。 。礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化方案設計優(yōu)化技術路線如圖 4-1 所示。根據礦井的開拓、開采方式與礦井通風方式，確定通風系統(tǒng)改造目標現(xiàn)有通風系統(tǒng)調查：風量分配狀況、漏風狀況、阻力測定、風機鑒定資料整理與分析查明通風系統(tǒng)存在的問題擬定礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設計方案模擬和優(yōu)化通風網絡，預測更換風機后井下通風網絡的風量圖 4-1 礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化方案設計優(yōu)化技術路線4.44.4 平禹二礦通風系統(tǒng)優(yōu)化平禹二礦通風系統(tǒng)優(yōu)化4.4.14.4.1 通風系統(tǒng)改造的必要性通風系統(tǒng)改造的必要性目前平禹二礦礦井通風方式為

36、中央并列式，通風方法為抽出式；主井、皮帶井進風，. . . . 16 / 57副井回風，兩進一回通風系統(tǒng)。風井主扇為兩臺同樣型號、同等能力的軸流式通風機，擔負著整個礦井的供風任務，一臺運行，一臺備用。主要通風機為 BDK-24 型對旋軸流式通風機，風葉角度可調圍60到 00,工作風量圍(47-100)米/秒；配套電動機為2185 千瓦，額定電流 362.3/208.6A，額定電壓 380/660v,于 2006 年 2 月掛網運行。主要通風機葉片現(xiàn)運行角度3，實際電流 500A，實際電壓 420V，主要通風機采用雙回路供電，供電系統(tǒng)可靠。目前主要通風機在安全區(qū)域運行，穩(wěn)定可靠，工作效率 80%

37、以上。2012 年 11 月實測礦井總進風量 4050 m3/min，總回風量 4210 m3/min，有效風量3719 m3/min，有效風量率 89%；礦井等積孔 1.65m2，礦井負壓 2550Pa。目前礦井開采的 52煤儲量已經所剩無幾，目前三2和三3采區(qū)的接替非常緊，已經不能滿足礦井的正常生產需要，礦井迫切需要向下延伸對下一個煤層二1煤層進行開拓準備。隨著礦井開采圍擴大、開采深度增加、開采強度增大，通風線路越來越長，瓦斯涌出量越來越大，需風量亦隨之增大，而且用風地點越來越多，礦井的負壓也隨之增大，現(xiàn)有的風機不能滿足礦井正常通風的需風量，礦井的通風系統(tǒng)也不能滿足通風技術條件。為了確保礦

38、井正常的安全生產，應立即對通風系統(tǒng)進行改造，通風系統(tǒng)改造的方案是：在礦井井田的中部以南位置新建南山風井斷面：19.6m3/min，井筒深度:699.7m，更換新的大功率的風機（初步定為 FBCDZ-8-30/2500 軸流式風機） ，新風井建成安裝后，現(xiàn)有的回風立井進行封閉，礦井的副井、副提升井、皮帶井三個斜井進風，南山風井回風，三進一回通風系統(tǒng)。新風機更換后無論是風量還是礦井的負壓應該完全能夠滿足礦井的生產需要，但更換風機后風機角度如何確定，需要進一步網絡解算來確定。為此，課題組于 2013 年 1 月份對礦井進行了全面的阻力測定，并以測定數據為基礎對后期通風系統(tǒng)進行了通風網絡預測，針對系統(tǒng)

39、預計存在的問題進行了分析并提出了調整優(yōu)化方案。4.4.24.4.2 對通風現(xiàn)狀與分支風量和風阻值測算結果的評價對通風現(xiàn)狀與分支風量和風阻值測算結果的評價為了解礦井通風系統(tǒng)的現(xiàn)狀，全面掌握礦井通風阻力分布情況，以便進行通風系統(tǒng). . . . 17 / 57調整、改善礦井通風條件、提高通風質量，保證礦井安全生產。根據礦井通風阻力測定的基本參數，對通風系統(tǒng)現(xiàn)狀進行計算機模擬，檢驗通風阻力測定結果的可靠性。現(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量為約束條件，其相對誤差控制在 5%以下。2). 主要通風機的工況點的相對誤差控制在 5%以下。3). 主要井巷的風量誤

40、差一般控制在 5%以下。根據平禹二礦當前通風網絡(見附圖 2)和通風阻力測定風阻值、目前運行風機的特性曲線，對當前通風系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行網絡解算，詳細結果見附表解網數據文件py2k001。平禹二礦主要通風機工況對照表見表 4-1，平禹二礦主要巷道風量對照表見表 4-2。表 4-1 平禹二礦主要通風機工況對照表風機地點工況參數實測值網絡解算結果備注風壓(Pa)26002630.59風井風量(m3/min)72.072.86表 4-2 平禹二礦主要地點通過風量對照表主要地點實測風量(m3/s)解算風量(m3/s)備注副提升井39.0642.78皮帶斜井29.7328.34大傾角皮帶下山62.6264.

41、12三2運輸大巷7.338.0三3運輸大巷42.2642.62三 3 皮帶下山39.7436.6233092 采煤工作面17.5019.62由表 4-1 和表 4-2 與附表解網數據文件附件 （py2k001）可以看出，主要通風機工況和各分支實測風量值、實測阻力值與網絡解算數據結果基本一致，滿足誤差控制圍，這說明通風阻力測定結果可靠，滿足網絡分析的要求，可以作為礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化、改造和管理的依據。. . . . 18 / 574.54.5 南山風井風機掛網角度的確定南山風井風機掛網角度的確定目前，平禹二礦共有三個采區(qū)，當前情況礦井風量比較緊的情況下在三3采區(qū)布置了一個采煤工作面，兩個掘進工作面

42、，共有三個獨立的機電硐室需要配風；三2采區(qū)目前沒有生產僅提供少量風量確保正常通風需要；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；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；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；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。需要增開六個掘進工作面和 6 個獨立的通風硐室，結合更換新風機性能測試參數數據，更換風機后新的南山風機應該能滿足系統(tǒng)改造后礦井的需要風量。4.5.14.5.1 礦井通風網絡解算礦井通風網絡解算4.5.1.1 該時期

43、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；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；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。各用風地點需風量見表 4-3 所示。4.5.1.2 確定該時期需風量與通風阻力首先將各用風地點按需風量固定風量，解算出在滿足該時期用風地點要求時所需總風量與通風阻力，進而確定通風機滿足需風要求時的所需風壓，見表 4-4。表 4-4 滿足用風要求時各風井需排風量與通風阻力風機名稱需排 風量(m3/s)通風阻力(Pa)自然風壓(Pa)所需 風壓(Pa)

44、更換后南山風井風機FBCDZ-8-30/2500139.342830.2251.02881.22由表 4-4 可以看出，滿足該時期用風要求時，新更換南山風井風機需排風量比目前. . . . 19 / 57風機排風量增加 4040.4m3/min，但需提供風壓增加為 2881.22Pa，比現(xiàn)在風機負壓增加251Pa，主要因為三3采區(qū)的風量增加了 550m3/min，新增一個掘進頭都位于 33090 采面相對方向，為通風路線比較遠的地方；結合主要通風機性能測定數據可知，要使南山風井風機滿足此時用風需要，需將新南山風機角度調為 25。表 4-3 該時期主要用風地點需風量區(qū)域區(qū)域主要用風地點主要用風地

45、點需風量（需風量（m m3 3/min/min）備注備注3309033090 采煤工作面采煤工作面120012003308033080 風巷掘進面風巷掘進面4504503303033030 風巷掘進面風巷掘進面4504503303033030 機巷掘進面機巷掘進面450450三三3 3采區(qū)機電硐室采區(qū)機電硐室300300三三3 3采區(qū)采區(qū)三三3 3采區(qū)其他用風采區(qū)其他用風3003003203032030 采煤工作面采煤工作面12001200三三2 2掘進工作面掘進工作面450450三三2 2采區(qū)機電硐室采區(qū)機電硐室300300三三2 2采區(qū)采區(qū)三三2 2采區(qū)其他用風采區(qū)其他用風300300二二

46、1 1采區(qū)四個掘進工作面采區(qū)四個掘進工作面18001800二二1 1采區(qū)機電硐室采區(qū)機電硐室300300二二1 1采區(qū)采區(qū)二二1 1采區(qū)其他用風采區(qū)其他用風300300其他其他450450合計合計825082504.5.1.3 將南山風井的新風機角度調為 25通風網絡解算（1 1）解算條件）解算條件根據 2013 年元月礦井阻力測定的各項實測數據與主要通風機性能測試數據，根據. . . . 20 / 57此時期部署進行解網分析。風井風機狀況為：南山風井新風機為 FBCDZ-8-30/2500型軸流式風機，外部漏風率 3.3%，葉片安裝角 25；掘進工作面、硐室按需固定風量、回采工作面根據風阻值

47、自然分風，進行掛網解算。（2 2）解算結果）解算結果在滿足硐室、掘進面用風的條件下，風機工況、礦井主要地點的風量見表4-5 二礦風井主要通風機運行工況表和表4-6 二礦風井主要通風機運行工況表主要地點通過風量表 , 解算結果見附件 （py2k003） 。表 4-5 二礦主要通風機運行工況表解算數據解算數據風機名稱風機名稱葉片安裝角葉片安裝角風量風量(m(m3 3/s)/s)風壓風壓(Pa)(Pa)備備 注注新南山風井風機25140.312688.96表 4-6 二礦主要地點通過風量表主要地點所需風量(m3/s)解算風量(m3/s)備注副提升井50.75皮帶斜井35.67大傾角皮帶下山59.15

48、三2運輸大巷32.035.0732030 采煤工作面20.023.07三3運輸大巷55.054.6133090 采煤工作面20.018.11三3皮帶下山49.550.61二1反斜皮帶下山24.06二1反斜軌道下山15.94（3 3）結果分析與結論）結果分析與結論可以看出，此時期南山風井的新風機角度調為 25，各用風地點風量滿足,但是礦井的負壓還是有些偏高，礦井阻力較大的巷道有三3運輸大巷、三3皮帶下山、三3軌道下山、33090 采煤工作面機巷、33090 采煤工作面風巷、33090 采煤工作面，建議掛網前應對這些巷道進行整修，清理巷道中的堆積物，對巷道變形地方進行擴修，確保礦井的通風順暢，減少

49、巷道的局部阻力損失。. . . . 21 / 574.64.6 二礦通風系統(tǒng)優(yōu)化結論二礦通風系統(tǒng)優(yōu)化結論根據 2013 年元月礦井實測阻力數據，結合后期生產規(guī)劃部署，進行通風系統(tǒng)優(yōu)化分析，得出如下結論：1）根據實際測定巷道風阻值和主要通風機的特性曲線，對當前通風網路進行了解算，解算 的主要巷道 的風量與 實際風量比較 吻合 ，通風網路中各分支的風阻值的測算結果是可靠的，可以作為礦井通風系統(tǒng)改造、優(yōu)化和管理的依據；2）針對南山風井掛網時期采掘部署進行了網絡解算，得到了礦井主要通風機滿足井下供風需要時的需風量與負壓，即風機負壓為 2881.22Pa，需排風 139.34m3/s；根據主要通風機性能

50、測定數據可知，要使南山風井 新運行 FBCDZ-8-30/2500 型軸流式風機滿足此時用風需要，需將新更換的南山風井新風機 角度調為 25。3）將南山風井新 風機 角度調為 25進行了通風網絡解算，此時風機負壓為2688.96Pa，需排風 140.31m3/s。. . . . 22 / 575 5 主要結論主要結論通過對礦井的全面的通風技術測定、通風系統(tǒng)分析和網絡解算，得出了礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化方案，其主要結論如下：1) 礦井阻力測定相對誤差為 3.8%，測定結果滿足礦井通風阻力測定和通風系統(tǒng)分析的精度要求，可以作為礦井通風系統(tǒng)改造、優(yōu)化和管理的依據。2) 平禹煤電二礦煤礦的礦井總阻力為 261

51、2Pa，三段（進風段、用風段、回風段）通風阻力的占總阻力的百分比分別為 24.25%、44.82%、30.93%，三段阻力分布基本合理。3). 從礦井等積孔和風阻值來看，平禹煤電二礦煤礦的風井等積孔為 1.635m2，總風阻為 0.52972NS2/m8，礦井通風難易程度為中等。4). 礦井總進風量為 66.79m3/s，礦井總有效風量為 59m3/s，礦井部有效風量率為88.35%。5). 平禹煤電二礦煤礦的 外部漏風率為2.4%，符合煤礦安全規(guī)程 規(guī)定。6）針對南山風井掛網時期采掘部署進行了網絡解算，得到了礦井主要通風機滿足井下供風需要時的需風量與負壓，即風機負壓為 2881.22Pa，需

52、排風139.34m3/s；根據主要通風機性能測定數據可知，要使南山風井 新運行FBCDZ-8-30/2500 型軸流式風機滿足此時用風需要，需將新更換的南山風井新風機 角度調為 25。7）將南山風井新 風機 角度調為 25進行了通風網絡解算，此時風機負壓為 2688.96Pa，需排風 140.31m3/s。7).南山風井新新 風機 的掛網，會對幾個采區(qū)風量造成一定的影響，由于井下巷道風阻的變化可能會造成部分巷道的風量分配不均衡，為了確保礦井的安全生產建議礦方在掛網時與時測量三2采區(qū)、三3采區(qū)、二1采區(qū)各主要用風地點風量，以便風量不足時與時調風。8).南山新 風機 的掛網后，風機負壓偏高，建議對

53、通風阻力損失較大的三3運輸大巷、三2運輸大巷、三3采區(qū)皮帶下山、三3采區(qū)軌道下山輸大巷、三3軌道大巷、 33090 機巷、 33090 風巷等巷道進行仔細檢查對于部分巷道變形的地方與時進行刷巷降阻，以降低南山風井新風機負壓。7）該風機葉片安裝角度共有 20、25、30、35、40、45五組可調角度，在礦井不同通風時期，可根據礦井需風要求，調整葉片安裝角度。. . . . 23 / 57附件附件礦井通風阻力測算表礦井通風阻力測算表表表 1 1 精密氣壓計測壓數據表精密氣壓計測壓數據表表 1 精密氣壓計測壓數據表A 儀器（基準）18#B 儀器 10#時間測點讀數備注測點讀數備注備注2013.01.

54、14 15：15 0 檔 0 標高 18# P絕=-0.3mbar；15:2512皮帶井口1215:3514副井口1-416:152-8180 檔-30001-3316:203-1071-416:35428912316:45378012216:40411361216:35511171-617:056745標高 0-0.5116517:107674111217:158660116817:2091142116517:25101470114117:30111752115117:4012-528負 3000 檔0118617:4513-210 檔-3000117018:0014-182117018:2

55、515-323118318:4516-966116819:2517-997118619:3518-1080114919:4519-1122116320:10111000負 3000 檔01157. . . . 24 / 57表 1 精密氣壓計測壓數據表A 儀器（基準）18#B 儀器 10#時間測點讀數備注測點讀數備注備注2013.01.14 15：15 0 檔 0 標高 18# P絕=-0.3mbar；20:2020 642 1138 20:4521166 1 163 21:1022 -391 1186 21:2523-603 117021:3524 -725 117522:1525-729

56、1183 22:2526 -762 1168 22:3527-771 1163 22:4528 -815 1174 0:3529-621 標高-0。501167 0:4030 546 0 檔+3000 1171 0:4531-167 標高00。51171 0:5032 -365 1177 0:5533-1958 1 176 1:0034 940 負 3000 檔01166 1:053570 接前：0 檔 0 標高 1156 -1980 接后：0.5 標高U 形管讀數：2600傳感：2.5522:5542982 1135 23:0043985 1141 23:1544420 0 檔-3000 1

57、146 23:2045390 1163 . . . . 25 / 57表 1 精密氣壓計測壓數據表A 儀器（基準）18#B 儀器 10#時間測點讀數備注測點讀數備注備注2013.01.14 15：15 0 檔 0 標高 18# P絕=-0.3mbar；23:2546142 1157 23:304743 1138 23:3548190 1163 23:4549165 1186 23:5027“875 負 3000 檔01167 0:00351130 1174 0:05361165 1167 0:10391120 1171 0:20401125 1171 0:2541750 1177 29 520

58、 1176 . . . . 26 / 57表表 2 2 空氣密度測算表空氣密度測算表表 2 空氣密度測算表原始記錄測點td ()tw ()P(Pa)t()(%)Psat(Pa)(kg/m3)備 注19.0 8.4 99970 0.6 92.62 11481.2295 皮帶井28.6 8.0 102177 0.6 92.34 11171.2587 38.0 7.8 102859 0.2 97.33 10721.2697 410.0 9.4 103228 0.6 92.75 12281.2649 3 10.4 6.8 103720 3.6 58.74 12611.2710 4 12.8 9.8 1

59、04096 3.0 67.96 14791.2637 5 12.8 6.8 104085 6.0 38.84 14791.2655 6 16.0 14.0 104042 2.0 80.44 18141.2470 7 15.4 13.2 104024 2.2 78.11 17481.2498 8 15.4 13.0 103954 2.4 76.19 17481.2491 9 17.6 16.0 104439 1.6 84.66 20121.2438 10 20.4 18.0 104791 2.4 79.08 23971.2352 11 21.0 20.0 105063 1.0 91.21 248

60、61.2342 12 23.0 20.0 105748 3.0 75.72 28091.2346 13 20.8 19.8 106271 1.0 91.11 24571.2495 14 21.2 20.0 106110 1.2 89.50 25171.2459 . . . . 27 / 5715 23.0 22.6 105956 0.4 96.62 28091.2344 16 24.0 23.2 105328 0.8 93.44 29841.2226 17 21.2 21.0 105279 0.2 98.21 25171.2350 18 20.0 21.0 105233 -1.0 109.36