Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．４９０ 现代矿业 总第４９０期 Ｆｅｂｒｕａｒｙ．２０１０ ＭＯＲＤＥＮ ＭＩＮＩＮＧ ２０１０年２月第２期 刘东煤矿通风系统改造及方案优选 张园园 杨胜强 （中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室） 摘要：通过计算机模拟，找出通风系统存在的问题，提出五个改造方案，从技术可行性，通风 经济性，安全可靠性三个方面，根据模拟的结果对改造方案进行比较分析，选择出最优方案。 关键词：计算机模拟；断面优化；技术可行性；通风经济性；安全可靠性 中图分类号：ＴＤ７２４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７４－６０８２（２０１０）０２－０１３２－Ｏ２ １矿井概况 回风段的通风阻力较大原因在于西翼总回风上 刘东煤矿矿井新鲜风自混合井至一２６０轨道大 山。西翼回风上山巷道断面为７．６ｍ ，巷道失修，积 巷（石门），经副暗斜井分别进入７：煤一４３０ｍ辅助 水较多，有效通风断面较小，风阻较大，而且回风段 水平和１０煤一５００ｍ水平轨道大巷，自各采区上下 的风量也较大。一水平开采时通过西翼回风上山风 部车场经轨道上（下）口进入各区段工作面，污风由 量为３７．５３４４ｍ。／ｓ，到二水平延伸水平开采时，模拟 各区段回风巷进人各采区运输机回风上（下）山，分 通过西翼回风上山的风量为５６．０４００ｍ ／ｓ，随着生 别经７ 煤和１０煤，总回风经主暗斜井或由一２６０ｍ 产向深水平发展，瓦斯涌出量的增加，导致需风量的 回风石门由西翼回风上山经风井排出。西翼二水平 增加，西翼回风上山通过的风量将更大，回风上山的 通风期分别布置两个炮采工作面和八个掘进工作 阻力更大，现有风机完全不能满足要求，所以必须改 面。 造。 ２通风系统优化及存在问题分析 ３通风系统改造方案 ２．１通风系统存在问题 （１）扩巷方案。西翼总回风巷的巷道断面由 （１）通风总阻力过大。刘东煤矿通风期总阻力 ７．６ｍ 扩大为１２．７６ｍ ，巷高３．５ｍ，底宽４．２ｍ。 为２ ４５０．３６０３Ｐａ，困难时期总阻力为２ ４７８．４１１５Ｐａ。 （２）扩巷方案。西翼总回风巷的巷道断面由 目前使用的２Ｋ５８Ｎｏ２４风机，在叶片安装角为２９。、 ７．６ｍ 扩大为１０．６６ｍ ，巷高３ｍ，底宽４．２ｍ。 ３５。时风机运行效率最高，运行可靠，安装质量较好。 （３）卧底改造方案。把西翼总回风巷下降 风机在２９。运行时排风量６３．４—８１．６ｍ ／ｓ，风机静 ２．７ｍ，卧底巷道面积７．６ｍ ，巷道总断面１５．２ｍ ，巷 压为６０５—２１５１Ｐａ，电机功率为１７０．５ｋＷ，接近额定 道周长１５．８ｍ。（分两次下降，第一次下降１．５ｍ，观 功率；叶片安装角为３０。时，电机能力还能满足要 察巷道两帮及顶板受力情况，第二次下降１．２ｍ，巷 求，若再增大叶片安装角度，电机的能力难以满足要 道底板打锚杆）。 求：在安装角为３５。时，排风量７７．６—１０５．８ ｍ ／ｓ， （４）新拓并联巷道方案。如图１所示，开掘一 风机静压为１１０７—２３７１Ｐａ。由以上分析可知：在 条与西翼总回风上山并联的巷道（图中虚线表示的 ２Ｋ５８Ｎｏ２４风机可能的工况点调节范围内，难以满足 巷道），半圆拱型，长４００ｍ，高２．８ｍ，宽２．８ｍ，巷道 现在通风系统的要求。若继续向深部开采，通风线 断面为７．６ｍ 。 路更长，总阻力更大，必须进行通风系统改造。 （２）进风区、用风区、回风区通风阻力比例分别 为１９．５６％、１３．２７％、６７．７１％，明显看出三个区段 通风阻力分布不合理，回风段阻力比例过大。 ２．２回风段通风阻力分析 张园园 杨胜强：刘东煤矿通风系统改造及方案优选 ２０１０年２月第２期 （５）煤仓改造方案。①如图２所示，从西二煤 ４．１技术可行性分析 仓到南巷煤仓开拓一条与西总回风并联的巷道（图 ４．１．１风机分析（见表１） 中虚线表示的巷道）回风用，巷道半圆拱型，高 表１风机工况 ２．８ｍ，宽２．８ｍ，长７７０ｍ；②把西翼总回风巷下降２．７ ｍ，卧底巷道面积７．６ｍ ，巷道总断面１５．２ｍ ，巷道 周长１５．８ｍ。（分两次下降，第一次下降１．５ｍ，观察 巷道两帮及顶板受力情况，第二次下降１．２ｍ，巷道 底板打锚杆）。 根据风机检验报告，２Ｋ５８Ｎｏ２４风机在安装角为 ２９。时，排风量为６３．４～８１．６ｍ ／ｓ，风机静压６０５～ ２１５１Ｐａ，以上五种改造方案的工况点均在风机能够 满足的范围之内。五种方案工况点对应风机静压效 率都高于７０％。 方案一到方案五的工况风压分别是最高风压的 ８８．９６％、９０．８％、８８．６６％、８７．８６％、８７．４７％，只有 方案二的最高工况风压超过最高风压，处于不稳定 区域，存在安全隐患。其它四种方案相比较，方案五 的工况点不仅处于经济稳定的区域，且风压最低，风 量最大，所以方案五最优，方案四次之。 图２煤仓改造方案示意图 ４．１．２矿井等积孔 ４方案优选 方案一到方案五的等积孔分别为：１．９１７、 从技术可行性，通风经济性，安全可靠性三个方 １．８７７、１．９２５、１．９４１、１．９４９，通风难易程度均为中 面，根据改造后的通风系统模拟结果，对五种方案进 等，从各种方案等积孔大小比较来看，方案五通风效 行比较分析，从而选择最优方案。 果最好，方案四次之。 ４．１．３通风阻力对比分析（见表２） 表２通风阻力对比 由表２可以看出方案五通风总阻力最小，进风 表３ ４０ａ五种方案最终经济比较 区，用风区，回风区的通风阻力分布更加合理，方案 四次之。 方案 薯 舞 雾 ４．２经济合理性分析 利用净现值法的净现值进行比较，其表达式为： ｎ ＮＰＶ＝∑（ＣＩ—ＣＯ） （１＋ｉ ）‘。， 式中， 为现金流入；ＣＯ为现金流出； 。为社会折 ４．３安全可靠性分析 现率；（ＣＩ—ＣＯ） （１＋ ） 为年净现金流量。 方案一和方案二为扩巷方案，巷道扩大和修复 从表３可以看出，４０ａ服务年限内，方案四总的 比较困难，巷道围岩受到破坏，变形严重，维护和施 经济效益比方案一多２７０．３３１万元，比方案二多 工安全得不到保证，爆破时，炮眼布置和爆破岩体都 ２５６．９４１万元，比方案三多４７万元，比方案五多 无法有效控制。方案三巷道下降２．７ｍ后，拱顶和 ６２１．６２万元，所以方案四总的经济效益远远高于其 两帮受力不平衡，在开挖的过程中拱顶存在下沉的 它几种方案。 安全隐患，改造后，巷道总断面分别为１５．２ｍ。，维护 １ ３３ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．４９０ Ｆｅｂｒｕａｒｙ．２０１０ 现代矿业 Ｍ０ＲＤＥＮ ＭＩＮＩＮＧ 总第４９０期 ２０１０年２月第２期 非煤地下矿山矿井通风技术的探讨 王乃斌 （铜冠有色金属池州有限责任公司黄山岭铅锌矿） 摘要：根据多年从事地下矿山的工作实践，对国内非煤地下矿山矿井的通风技术状况、特点、 作用、发展阶段进行了总结和分析，并提出了矿井通风的改进方向。 关键词：非煤矿山；矿井通风；多级机站 中图分类号：ＴＤ７２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７４－６０８２（２０１０）０２－０１３４－０２ 非煤地下矿山的开采活动（如爆破、出矿等）， 必然会产生粉尘、潮气、爆破冲击波等职业危害现 象，致使矿井内的空气含有一氧化碳、二氧化碳、一 氧化硫、二氧化氮、硫化氢、氨气、沼气等有害气体， （１）在我国的非煤地下矿山中，采用统一通风 系统较多，全矿一个系统，具有人排风比较集中、使 用的通风设备也较少、便于集中管理等优点，适应开 采范围不大、采掘顺序正规、生产工作集中、控制设 施好、管理水平高的非煤矿山，特别是深井开采的非 煤矿山。 （２）分区通风系统将一个矿井分成若干个 的通风区域，具有风路短、阻力小、漏风少、费用低、 危害人们的健康。为此，在非煤地下矿山开采过程 中建立了矿井通风系统，以改善非煤地下矿山的开 采环境。 １矿井通风技术 矿井通风系统是指向井下各作业地点供给新鲜 空气，排出污浊空气的通风网络、通风动力和通风控 制设施的总称。随着非煤地下矿山科技的进步和发 展，矿井通风技术也经历了以下几个发展阶段。 网络简单、风流易于控制、有利于减少风流串联和合 理分配风量等优点，适合在一些矿体埋藏较浅且分 散的非煤矿山或在矿井开采浅部矿体时期使用。 传统的矿山通风系统在２０世纪８Ｏ年代以前是 我国非煤矿山使用的主要通风方式，为我国非煤矿 山开采起到了巨大的作用，但的矿井通风系统 （不管是统一通风系统、分区通风系统），由于集中 改造前获净收益５０．７３７万元，巷道服务年限为 ４０ａ，获净收益３ ６１１．４８万元。 ６结论 １．１传统的矿井通风系统 传统的矿山通风系统是指大主扇通风系统，该 系统包括统一通风系统、分区通风系统。 不容易。方案四为新掘工序，巷道断面为７．６ｍ ，维 护方便，而且可以继续使用原有巷道回风，不影响生 产。方案五存在方案三相同的安全隐患。 ５最优方案确定 通过方案优选，确定了通风系统方案，并应用于 综合以上的分析：确定方案四新拓７．６ｍ 并联 巷道为最终方案。根据通风系统现状模拟结果，选 择风机型号为：２Ｋ６０．５ Ｎｏ１８，风机静压４９１～ 刘东煤矿，取得了非常好的效果，也为类似矿井的优 化设计提供借鉴作用。 参考文献： ４９５０Ｐａ，排风量２０～９０ｍ ／ｓ，通风困难时期风机运 行的工况为５７ｍ ／ｓ，２ ４７８Ｐａ，电机输出功率为 ２６１ｋＷ，一台２Ｋ６０．５Ｎｏ１８风机价格为１５０万元。矿 井每年需要的通风电费为２２８．６３６０万元；改造后电 机输出功率为１５５．２５ｋＷ，每年的通风电费为 １３５．９９９万元，每年节电９２．６３７万元，第一年改造比 王乃斌（１９６７一），男，，副矿长，工程师，２４７１００安徽省 池州市。 １３４ ［１］ 张园园，杨胜强等．新光集团淮北刘东煤矿通风系统改造优化 分析及计算机模拟研究报告［Ｒ］．中国矿业大学，２００８． ［２］ 谭允祯．矿井通风系统优化设计［Ｍ］．北京：冶金工业出版社， １９９２． ［３］ 李湖生．矿井按需分风优化调节的研究进展［Ｍ］．北京：冶金 工业出版社．１９９７． ［４］ 孙英．近十年我国金属矿山通风系统的技术改造［Ｊ］．金属 矿山，１９９４（５）． （收稿日期２００９－１０－２７）
