煤矿通风系统优化设计分析
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摘要：通过对现有煤矿通风系统分析， 通风能力不足的问题，在对矿井通风系统进行了技术测定的基础上，提出了扩井通风系统优化改造方案，经方案比较确定最优方案并予以实施，其效果显著。降低了矿井通风能耗，通风系统稳定、可靠，为矿井安全生产提供了保障。
关键词：煤矿；通风系统；优化；设计
1.通风现状的技术测定与分析
1) 通风现状的技术测定。
为确定矿井通风系统最优方案，首先需要对矿井通风系统各用风地点及主要进回风巷的风量、阻力等参数进行技术测定，其次，测定主要通风机的性能测试。风网技术测定采用气压计法中的两测点同时测定法，具体操作，是在一条分支巷道的两端分别用两台气压计同时测试，进行读数，这就减少了气压波动、风门开启、矿车运行等各种因素的影响。阻力测定的主测路线原则包括：a）在所有并联风路中选择风量较大且通过回采工作面的主风流风路作为主测定路线。b) 选择路线较长且包含有较多井巷类型和支护形式的线路作为主测定路线。c) 选择沿主风流方向且便于测定工作顺利进行的线路作为主测定路线，对主要通风机的性能测试是在不影响矿井正常生产的情况下对备用通风机进行测试的。
2)通风系统优化模拟内容
对矿井通风系统进行计算机模拟工作，其中包括现状模拟和对其的应用预测模拟，前者模拟的目的在于将煤矿通风整个系统进行网络化和数字化调整。而对矿井系统的应用和预测模拟是在现状模拟基础上，也就是煤矿通风系统的网络化和数字化之后进行的。以此做为基础，对通风系统改造和调整的各种方案进行模拟，预测改造和调整的结果，最终确定最优改造和调整方案。本次对煤矿优化研究进行分别现状模拟与降阻方案的确定。由于矿井下实际情况复杂，在测定阻力时不可能采集到系统中的所有巷道的通风参数数据，所以矿井通风系统优化工作部分巷道通风阻力是采用实测值，通过计算机模拟，得到未测巷道的通风阻力。随后，通过计算机的不断模拟，最终达到全面真实反映井下巷道通风参数的实际情况，通过现状模拟，找出现行通风系统存在的问题，并提出相应的解决方法。矿井通风系统模拟实际是利用风机特性曲线、给定相关工作面的固定风量、巷道相关通风参数进行反复迭代计算，最终形成与井下情况相符的模拟数据。
2. 矿井通风系统优化改造方案
1) 矿井通风系统优化改造方案的提出。方案一，广场风井更换主要通风机;方案二，新打一副井;方案三，新建副井、西风井风机上调叶片安装角度到0°;方案四，新建副井、撤除中央风井、新风井风机上调叶片安装角度到6°。
2) 矿井通风系统优化改造方案的确定。各优化改造方案的解网分析:矿井通风系统改造方案确定后，对各方案进行网络解算、优化分析最优方案。方案一。广场风井风机能够满足所担负西翼采区的需风要求，该时期广场风井选用该风机合适。在满足掘进、硐室用风的情况下，因进风路线过长，进风困难，西风井风机、中央风井风机均不能满足所担负的采煤工作面的用风要求。此方案不可行。方案二。提出在井田走向中央- 650m 水平处新打一副井( R=6m，L=800m)，担负矿井进风，且缩短了行人、运料时间及经营费用。广场风井风机能够满足所担负西翼采区的需风要求，该时期广场风井选用该风机合适。在满足掘进、硐室用风的情况下，新打一副井后，西风井风机上调叶片安装角度至- 3°后，所担负的3101 工作面的风量基本满足要求，但风机在叶片安装角度为-3°时提供的风压太低， 致使30021工作面的风量不足。此方案不可行。方案三。广场风井风机能够满足所担负西翼采区的需风要求，该时期广场风井选用该风机合适。在满足掘进、硐室用风的情况下，新副井投运，西风井风机上调叶片安装角度至0°后，与中央风井风机所共担负的中央采区、中央采区的风量基本满足要求，此方案可行。方案四。广场风井风机能够满足所担负西翼采区的需风要求，因此，在该时期广场风井选用该风机合适。新打一副井后，西风井主要通风机叶片安装角度上调到6°时完全能够满足所担负的中央采区、中央采区的需风要求，而且西风井风机的电机功率亦可满足要求。此方案可行。2010年8月，矿井通风系统优化改造方案：经过对各方案进行分析解算，方案三、方案四均能满足矿井生产需风要求。从经济比较中可以看出，方案四有利于节省电费，此外撤除中央风井，减少了中央风井的经营管理费。
四个方案中，方案二及方案三的风机改造可布置的采掘工作面较多，具有相同的改造效果，方案一较少。方案一对矿井生产能力的限制最大，不利于矿井的稳产。方案二对主要通风机进行技术改造，需要与国外厂家联系生产特殊要求的主要通风机，生产周期长，难以保证按期交货。综合考虑，采用方案四风机改造方案，即对西风井现有2台风机进行更换，井下沿煤层与西翼胶带大巷平行新施工970m回风改造巷。
通过现场调查、井下测定和资料分析，得出徐庄矿通风系统现状的基本评价，矿井通风设施较齐全，通风管理水平较高，可靠性强，通风系统总体布局基本合理。矿井大部分巷道断面规整，有效通风断面大，通风能力较强。 从全矿阻力分布上看，新建煤矿通风系统的通风阻力主要集中在回风段。计算机解算软件模拟显示，优化方案实施后，能明显改善徐庄矿的通风状况，消除风速超限现象，通风通风阻力下降20% ，提高风量约1200 m3 /min，大大提高了徐庄矿通风系统的通风能力。
参考文献：
[1] 谭允祯著; 矿井通风系统管理技术理论[M]. 煤炭工业出版社, 1998
[2] 张永平;吴兵;李先章;, 刘家梁矿通风系统优化改造研究[J]. 煤炭工程 2010(05)
[3] 程根银;朱锴;祁明峰;张景钢;马玉姣;, 百善煤矿通风系统阻力测定及分析[J]. 中国安全科学学报 2009(02)
[4] 电子计算机设计矿井通风系统[J]. 煤矿安全 2010(02)
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