浅谈煤矿建井中的通风设计

发表时间:2016/3/7   来源:《工程建设标准化》2015年10月供稿   作者:王伟
[导读] 中煤第五建设有限公司第三工程处 矿井通风设计是整个矿井中最为重要的环节,也是煤矿安全生产的有力保障.

(中煤第五建设有限公司第三工程处,江苏,221000)

【摘  要】煤矿建井中的通风会受很多因素的影响,在矿井通风设计之前要对各种影响因素进行全方位的考虑,同时还要结合煤矿生产的实际情况进行研究分析。矿井通风设计是整个矿井中最为重要的环节,也是煤矿安全生产的有力保障,矿井通风主要是依靠通风动力,将新鲜的空气带入井下,这项技术性工作操作起来是非常繁琐的,因此需要不断的优化技术水平,以提高其经济效益。本文主要以实例分析了煤矿建井中的通风设计。
【关键词】煤矿建井;内容;通风设计;

        当前,能源紧缺问题日益突出,为保障能源供应,不断加强煤矿开采力度及深度。在煤矿建井作业中,为确保井下作业安全性,需要设计完备可靠的矿井通风系统。
一、通风设计的基本内容
        1.煤矿建井中的通风设计的基本内容包括:确定矿井通风系统;矿井风量计算;矿井通风阻力计算;选择通风设备;概算矿井通风费用。
        2.通风设计的要求。煤矿建井中通风设计的要求是将新鲜的空气送到矿井下面的工作区域,给煤矿生产创造一个有利条件。此外,通风系统的结构是非常简单的,风流比较稳定,很方便管理,当有事故发生的时候,能够很快的控制住风流。
        3.矿井通风系统设计的总原则: 投产较快、出煤较多、安全可靠、技术经济指标合理等。
二、实例分析
        1.某井田东西长约5km, 南北宽约4.5km,面积约为19.38km2,矿井资源量79.37Mt,矿井设计生产能力0.45Mt/a。其中5#煤层煤厚0.78-5.62m,属较稳定煤层,为本井田主要可采煤层。该矿井属于低瓦斯矿井,但煤尘具有爆炸危险
        2.井田开拓方式。矿井工业场地位于井田北部新庄村西南约300m处。工业场地内开凿一对立井,即主、副立井。主立井提煤兼回风;副立井作辅助提升兼进风;两个井筒同时作为矿井安全出口。井底车场及硐室布置在5#煤层顶板岩石中,单水平开拓。运输大巷和总回风巷基本沿5#煤层走向布置。
        3.建井通风现状及存在问题。
        (1)目前煤矿有4 个掘进面,由局扇群实施掘进通风,其通风系统具有以下特点:第一,煤矿的通风方式为中央并列式,风流路线为折返型。与其他通风方式相比,建井掘进通风距离长,通风困难时期长,投产前首采区准备仍为建井通风困难时期。第二,掘进工作面多,建井期间需风量大。第三,煤矿井巷主要布置在岩石中,但局部见煤,有瓦斯涌出现象。
        (2)煤矿建井工程已进入中后期,从通风角度分析,已开始进入通风困难时期。当前,煤矿建井通风存在以下问题:第一,井下掘进工作面多,矿井污风主要依靠自然风压排出,因此部分风形成循环风;第二,夏天,矿井自然风压变小,井下总风量不足,通风系统紊乱;井下存在一台局部通风机向多个掘进面供风现象,违反了《煤矿安全规程》的有关规定;第三,局部瓦斯涌出,如停电,会出现瓦斯聚积,对安全威胁很大。
        4.建井期间中后期通风方案的确定。矿井建设时期,通风工作大致分成三阶段,即井筒掘进阶段通风;主井与副井贯通以后的通风;永久通风系统形成以后的通风。目前,董东煤矿已进入第二阶段,是通风最困难的时期。这段时期通风的特点是随着工程进展掘进头数目增多;连锁工程的单巷长距离通风,通风距离可达千米以上。
        (1)通风系统建立的原则。建井通风是由主风流与独头风流构成,建井通风网是一种按需分风为主的控制风网,制定和选择建井通风系统时,应遵循以下原则:第一,尽快形成主贯风流,并尽量扩大主风流范围,以增强建井通风的可靠性。第二,局扇位置应及时尽量前移,以缩短独头通风距离。第三,在巷道断面允许的条件下,在局部通风机合理的工作范围内,应尽量加大风筒直径,加强风筒漏风管理,以增加掘进工作面风量。第四,为了构成通风系统,必要时可开掘少量临时巷道。
        (2)主风流通风方案选择。第一,煤矿目前地面主要通风机不能投入运行,地面也不能摆放临时风机,掘进工作面主要通风方式只能依靠局部通风机直接供风。方案Ⅰ:主井进风,副井回风。方案Ⅱ:副井进风、主井回风。第二,方案Ⅱ中,水仓及变电所掘进面回风要通过+300水平石门,要在井底车场绕道安设多道风门,严重影响材料运输,同时运输车辆给通风设施的维护管理带来极大的困难,故选取方案Ⅰ。
        5.主系统形成前各阶段通风方案。依据矿井井巷施工排队,为保证施工进度,将分两个阶段进行通风系统布置和实施。

        (1)第一阶段。共布置7个掘进工作面(其中2个备用),分别是中央水仓2 个(1个备用)、变电所1个、轨道巷1个、胶带巷1个、材料库回风道1个、火药库1个(备用)。各掘进工作面通过柔性风筒采用压入式通风,通风系统布置见图1,风量计算及设备选型(见表1)。第一阶段完成施工的主要巷道是井底水仓(内)、水泵房和中央变电所,材料库回风道与胶带上仓斜巷沟通,轨道巷向501 采区方向掘进,胶带巷主要向主井井筒方向掘进,同时施工的一条通风措施巷,沟通爆破材料库回风道与胶带巷(见图1)。

        (2)第二阶段。共布置7 个掘进工作面(其中2个备用),分别是中央水仓1 个、轨道巷1 个、皮带巷1 个、胶带巷2 个(1个备用)、总回风2 个(1个备用)。各掘进工作面通过柔性风筒采用压入式通风。第二阶段完成施工的主要巷道是井底水仓(外)、总回风巷、胶带巷,保证井下永久通风系统形成。
        (3)风量计算依据。掘进工作面通风的主要目的是:排出炮烟、稀释瓦斯、排出矿尘和供给井下人员呼吸,选其中的最大值作为掘进工作面需风量,并对选取的风量值进行风速校核,满足《规程》要求。经计算得Q=200m3/min。
        6.总结:针对煤矿建井期间井巷施工实际,将该矿建井期间主通风系统形成前的通风工作分两个阶段,每个阶段各布置5个掘进工作面,实行独立通风,满足掘进期间风量的需求,保证建井工作的顺利进行。建议加快主井井筒装备、永久井架、井口房及风硐、防爆门施工,使永久通风系统尽快形成,尽快启用主扇,缩短通风过度阶段的时间。
三、未来发展趋势展望
        目前,随着煤矿能源需求量不断增加,为满足正常需求,煤矿矿井开发深度扩大,为满足深层次采矿需求,矿井通风系统在发展中,应当体现出大型化趋势。虽然当前煤矿作业中,井巷通风设置数量降低,但仍存在着一定数量煤矿采取分区式通风方式,引起了煤矿通风系统整体复杂性,为其管理与控制带来了较大困难,其未来应整合设计,淘汰落后的通风方式。在科学技术发展推动下,煤矿作业速度与效率不断提高,尤其是现代化机械设备的应用,提高了其作业效率,为满足作业需求,需要对煤矿通风系统运行能力进行重新评估与设置,通过改造与调整,确保通风系统运行满足安全性要求。
        矿井通风设计是在进行矿井开拓、开采设计的同时,依据矿井的自然条件及生产技术条件,确定矿井通风系统、供风量、通风阻力和矿井主要通风设备的工作。其最根本的目标是设计稳定可靠、长期安全、技术前沿和成本节约的矿井通风系统。
参考文献:
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[2]赵江.浅谈煤矿矿井通风系统的设计、应用与发展[J].机电信息,2013(36):129,131.
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[4]程健维.矿井通风系统安全可靠性与预警机制及其动力学研究[D].中国矿业大学,2012.

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