姚桥煤矿通风系统缺陷与治理对策研究

2006/2/16 13:40:00

姚桥煤矿二期改扩建工程投产不久，东翼湖区供风异常困难，暴露出通风系统存在重大缺陷，究其原因何在？治理对策如何？

    1 姚桥煤矿通风系统存在缺陷原因分析

    1．1 通风系统历史情况简介

     姚桥煤矿是简易设计、简易投产的矿井，边生产、边扩建，通风系统存在诸多先天不足。在二期改扩建工程实施之前，矿井采用东——西两翼对角式通风方式，其中东风井（即现今的东一风井）位于井田中央边界，西风井位于井田西翼边界。两风井之间无调剂风量的专用回风道，为确保邻近东一风井的西五采区供风，姚桥煤矿补开掘通往西风井的西五回风道，第一次实施“东风西调”，平衡两风井主扇间的回风能力。

    为了扩大生产规模，并解决矿井东翼回风能力不足，二期改扩建工程在井田东翼边界湖区补凿一新东风井（即现今的东二风井），在井田中央补掘-650m新主副井，于是扩井通风方式演变成-400m和 -650m两对主副井进风，东二风井、东一风井和西风井三个风井回风的混合式通风。

    1998年二期工程投产之后，矿井风量较富裕，矿井年产量也逐年递增，由原120万吨，递增至2001年的330万吨。但是，到了2001年夏季，东翼湖区的东七上山采用供风出现严重困难。

    1．2 现行通风系统存在缺陷原因分析

    主要原因之一，东二风井主扇性能存在重大缺陷。

    1996年初东二风井主扇试运行时，曾发现主扇前导器叶片存在较多安装质量问题，经整改后投入运行。在1999年之前，由于矿井生产主要集中于中央采区，东二风井主扇一直呈低负荷运转局面，东二风井主扇能力富余。

    2000年之后，随着中央采区因高强度集中开采而迅速收缩。矿井生产重心转移至东翼湖区，即东二风井主扇服务范围之内，于是东二风井主扇回风任务迅速加重，也逐渐发现东二风井主扇性能大不于东一风井主扇。

    2001年4月下旬，对东二风井主扇性能进行鉴定，发现主扇系统仍存在诸多安装质量问题，风机性能曲线与理论曲线的差异进一步扩大，差异情况见表1。

    见表

    表1 东二风井主扇实际性能与理论性能差异

    主要原因之二，矿井单翼高强度高集中生产，破坏了三风井主扇之间自由安全经济匹配的局面，增加了公共段进风阻力。西风井总通风线路增长，约有10km多，增加西风井主扇回风阻力。

     自1996年11月之后，西三采区收缩完毕，矿井生产主要集中于中央采区和矿井东翼，于是，西风井主扇富闲；为充分利用西风井主扇现有能力，姚桥煤矿第二次实施“东风西调”，将原设计由东一风井主扇服务的中央采区的回风，绝大部分调往西风井回，以减轻东一风井主扇的回风重负。

    主要原因之三，位于矿井边缘的东七采区，只有一条回风道（东三回风下山）通东二风井，增加了东七采区的回风阻力，使原本回风能力有限的东二风井主扇雪上加霜。所以，东七采区回风困难的现象，在所难免；而且，这一现象，随着东翼湖区生产的进一步集中和东七下山采区的向深部延伸，将更趋严重。

    2 全方位“东风西调”战略对策工程实施

    1999年12月上旬，在通风系统调查和阻力测定的基础上，通过计算机模拟，制定出“东风西调”战略工程，并分三大步实施。

    第一步将西五——西三的-400m大巷改为回风道，降低西风井回风阻力，增大西风井回中央采区风量，减少东一风井回中央采区风量；

    第二步将3#、2#皮带巷和整个东回采区变为回风道；通过东七回风上山、3#、2#皮带巷和东回回风道，将东七采区下部风量调往东一风井回；

    第三步积极向矿领导建议在东三1^#、2^#皮带下山间补掘联络巷道，让东三1^#、2^#皮带下山变成回风道，增加东二风井回东七采区的风的能力。

    2．1 将西翼-400m大巷改为回风道，减少“东风西调”的回风阻力

    在1999年年产260万吨的情况下，当时全矿三台主扇已达满负荷运行，然而2000年计划生产能力超300万吨，在1999年12月中旬，将西翼-400m大巷改为回风道，减少“东风西调”回风阻力，第二次实施“东风西调”。

    通过这次简化通风系统，大大降低西风井回风阻力，给西风井和东一风井增加回风量500m³/min~600m³/min；堵内漏，增加有效风量300m³/min~400m³/min。

    调整前后情况西风井主扇对比如下表2

    见表

    表2 1999年年底通风系统调整前后情况西风井主扇对比

    2．2 将东翼-650Mhc 带大巷和整个东四采区改为回风道，将东翼湖区的东七采区的回风部分调往东一风井回走。

    由于矿井生产绝大部分即将集中于东翼湖区，既东二风井主扇服务范围之内，产量为240万吨左右，是全矿井产量的80%，然而东二风井扇性能存在严重的缺陷，与理论性能相差甚远，只能维持矿井产量的60%~70%，严重制约着矿井生产的可持续发展。

    但是东一风井和西风井主扇能务富裕，经研究决定全方位实施“东风西调”方案，最大限度地利用在籍巷道、充分挖掘生产潜力，即：

    （1）控制东一风井回中央采区风量，让中央采区回风90%以上由西风井回走。

    （2）将东四采区全部变成回风巷；

    （3）将东七采区回风分为两路，一路上行回至东二风井；另一路下行，由-650m皮带大巷回至东四采区风道，最后回到东一风风井；

    在2001年8月上旬进行具体实施。调整前后三风井主扇运行参数对比如表3

    见表

    表3 2001年8月份/7月分三风井主扇运行参数对比表

    2．3 补掘8516运煤通道，将东三1#、2#皮带下山沟通回风，降低东七采区回风阻力，增加东二风井回东七采区的风的能力。

    2001年11月份，8516运煤通道贯通并形成系统，将东三1#和2#皮带下山沟通，使得东七采区皮带上山和东七回风上山能同时回风，大大减少东七采区回阻力，增加东七采区风量。2001年11月份与10月份三风井主扇运行参数对比见表4。

    见表

    表4 2001年11月份与10月份三风井主扇运行参数对比表

    3 2005~2010年姚桥矿通风系统发展状况预测

    根据姚桥矿2005~2010年生产发展计划，在合理布局采掘工作面的基础上，确定矿井通风系统各风井系统所担负的通风任务如下：

    （1）东二风井系统主要担负东三、新东四、东七和东六采区的通风任务，将布置2个综放面、2个配采面和2个备用面，10个煤巷掘进头。

    （2）东一风井系统主要担负-400、-650中央炸药库回风和东五1个炮采面等用风。

    （3）西风井系统主要担负-650中央采区和西九准备采区的通风任务。届时将有1个主采面、1个备用面和2个煤巷掘进头、4个开拓的岩巷掘进头等。

    3．1 通风系统调整方案优化选择

    针对2005~2010年姚桥矿前后期生产系统的规划和目前姚桥煤矿经济实力，提出下列两个通风方案。

    方案一：维持现有主扇风机系统不变，通过重新安装整改东二风井主扇系统，提高东二风井主扇性能；在井下适当位置增补巷道，更有效地实施“东风西调”，提高东一风井主扇回风潜力。

    方案二：更换东二风井和西风井主扇，增大其回风能力，彻底根治现行通风系统的所有顽疾。

     该方案又分两步实施，即：前期，东一风井主扇系统维持现状；后期，东一风井主扇停用，东一风井改做进风井用，东二风井系统担负整个东部的回风；中央采区和西部等的回风均由西风井担负。其中，东二风井风机选GAF25―12.5―1型轴流风机，转速1000rpm；西风井改用原东二风井风机，转速改为 580rpm。两方案优缺点对比见表5。

    见表

    表5 通风系统调整案优缺点对比表

    根据上述方案对比，可对看出方案二明显优于方案一。

    3．2 未来通风系统运行状况计算机模拟

    按照前后时期拟定的矿井通风方案，分别用计算机进行通风网路计算，两个时期方案的主要通风机运转情况如表6所示。

    见表

    表6 方案二前期矿井通风网络解算风机运行参数表

    注：前后时期东二风井风机均选GAF25－12.5－1型，转速1000rpm；西风井机也是由480rpm改为580rpm。

    4 结束语

     姚桥矿通风网路复杂、角联分支多。矿井通风系统调整应从简化系统，减少角联支路数，风流易于控制，和提高矿井应变能力、提高多风机联合运转的稳定性和经济性方面出发，并兼顾生产销售，并鉴于西风井主扇能力不足和已到服务年限的状况，以及西风井通风线路长、通风网络老化，再增加通风能力已不现实的局面，因此应调整矿井生产布局，加快对西部的开发，以延长东二风井通风系统的服务年限。同时应加强东一与东二风井回风系统、东一与西风井回系统的结合部的通风设施管理，减少多风机联合运转的相互影响，必要时的监控，防止出现风机不稳定运行，确保全矿井通风的稳定性。

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