矿井通风系统优化设计
矿井通风系统优化设计（精选11篇）
矿井通风系统优化设计 第1篇
郑州鹤郑大峪沟鲁庄煤业有限公司位于巩义市鲁庄镇, 于1979年由鲁庄公社兴建, 1980年10月正式投产, 开采二1煤层, 生产能力为3万吨/年, 设竖井一对。通风方式为中央分列抽出式。后改名为巩义市鲁庄煤矿。2011年河南煤化集团对该矿进行了兼并重组, 成立了郑州鹤郑大峪沟鲁庄煤业有限公司, 核定生产能力为15万吨/年。开采二1煤层;矿井通风方法为抽出式。通风系统为主、副井进风, 回风井回风的中央分列式。
2 开采技术条件
鲁庄煤矿允许开采一1、一3、二1煤层, 计划首先开采二1煤层。矿井采用一斜两立混合开拓方式, 一水平标高+320m, 辅助水平标高+260m。开采方法为回采工作面采用走向长壁采煤法, 后退式开采, 全部陷落法管理顶板。回采结束应及时封闭采空区, 防止向采空区漏风。全矿井共划分2个采区, 西翼为12采区, 东翼为11采区。西翼12采区已采完, 现生产采区为11采区。
3 鲁庄煤矿矿井通风系统优化方案
3.1 立项背景及目的
《煤矿安全规程》和《煤矿井工开采通风技术条件》 (AQ1028-2006) 和国家安全生产监督管理总局令第58号令《煤矿矿长保护矿工生命安全七条规定》中有明确规定-必须确保通风系统可靠, 严禁无风、微风、循环风冒险作业。
矿井通风系统的稳定和合理是煤矿安全生产的保证, 因鲁庄煤矿全矿井采区无风、微风、盲巷、未封闭老巷道过多, 其中12采区暂无开采计划, 供风量需求不多, 为给11采区下段工作面提供足够风量, 保证11采区复工复产后风量足够, 必须对全矿井通风系统进行调整。
3.2 总体优化方案
矿井通风系统优化设计先要保证各用风地点有足够的新鲜空气;其次要有较强的矿井抗灾能力和较好的经济效益。遵循以下原则:1) 通风系统简单、稳定可靠、可调性强。2) 最佳通风。3) 有利于瓦斯及煤层自燃的防治。4) 力求经济通风。5) 符合《煤矿安全规程》。
3.3 矿井通风系统优化项目实施过程
3.3.1 调整前矿井通风路线:
主斜井进风11采区皮带下山121采区下部轨道下山11采区专用回风巷东翼回风巷。
主斜井进风主斜井变电所11采区上部轨道下山1102下顺槽1102上顺槽东翼回风巷。
副井底进风副井底泵房12采区皮带巷12采区轨道巷西翼回风巷。
3.3.2 调整后矿井通风路线:
主斜井进风11采区皮带下山11采区下部轨道下山东翼回风巷。
主斜井进风11采区皮带下山11采区专用回风巷东翼回风巷。
副井底进风副井底泵房12采区皮带巷12采区轨道巷西翼回风巷。
3.3.3 调整后地点变化情况
对11采区及12采区所有微风、无风、盲巷进行建筑密闭, 其中11采区11处临时密闭, 12采区6道永久密闭。1102上下顺槽进回风口进行永久密闭, 11采区第一、三联络巷进行永久密闭, 主斜井底增加永久风门墙及风门一道, 副井底改造风门墙及风门两道, 11采区专用回风巷上下口建筑栏杆两道, 副井底水仓建筑栏杆一道, 12采区变电所轨道下山向下5m处建筑栏杆一道, 12采区回风口建筑栏杆一道, 11采区水泵房建筑栏杆两道, 主斜井皮带巷管子道巷增设调节风窗一道, 12采区皮带下山建筑一道调节风窗, 东翼回风巷建筑两道永久密闭。
3.4 项目主要研究及试验内容和技术关键指标
该项目主要研究在调整一个地区的通风系统时要考虑到各个头面的用风需要和风流方向, 使该地区用风地点都能风量满足需要, 各个系统符合规定。通过调整后, 11采区专用回巷400m3/min, CH4:0.04%。11采区皮带下山900m3/min, CH4:0%。11采区上部轨道山560m3/min, CH4:0.06%。12采区皮带巷400m3/min, CH4:0.02%。主斜井变电所60m3/min, CH4:0。副井底泵房100m3/min, CH4:0%。
3.5 优化调整效果
通过这次通风系统调整, 解决了11采区微风、无风、盲巷多的问题及12采区供风量大的问题。在调整一个地区通风系统时, 考虑全面, 没有顾此失彼, 调整后使各个用风地点都能达到预期要求, 符合煤矿安全规程规定。
4 社会效益和经济效益
全矿井通风系统经过调整后, 通风系统阻力减少, 风量增加, 负压下降。通过优化、简化, 减少通风设备、系统阻力和网络, 确保了系统稳定、可靠。11采区形成了独立的回风系统, 能够正常施工, 12采区供风量相对减少, 通风安全状况进一步好转。为鲁庄煤矿的风量提供了安全保证。利于鲁庄煤矿的安全生产。
5 结论
本次通风系统优化调整有效的解决了矿井通风系统复杂、不稳定等问题。在充分利用己有巷道的基础上, 通过矿井通风系统的优化, 简化了通风系统, 矿井总风量增加, 完全满足各采面实际需风量, 提高了矿井有效风量, 通风阻力进一步降低, 消除了旧的通风系统存在的安全隐患, 保证了矿井的安全生产和长远发展。为以后复杂矿井通风系统存在的不稳定问题提供了技术指导。
摘要：随着鲁庄煤矿生产布局的变化, 矿井全矿井采区无风、微风、盲巷、未封闭老巷道过多, 通风系统复杂紊乱, 为保证矿井的安全生产必须对全矿井通风系统进行调整。本文介绍了鲁庄矿矿井的通风系统优化改造方案。
关键词：通风系统,调整优化,安全生产,效果分析
参考文献
[1]吴少学, 吴学明, 任炳华.汝箕沟煤矿通风系统优化改造[J].西北煤炭.2008 (03)
矿井通风系统优化设计 第2篇
通风设计与安全技术措施
编制人：杨海涛
2014年4月
改变矿井通风系统设计与安全技术措施
矿井概述
龙马矿业隶属于吉林省杉松岗矿业集团有限责任公司，座落于白山市靖宇县东兴乡马当村境内，行政划归靖宇县东兴乡管辖。
矿井地理座标为东经：126°59′24″～127°00′42″，北纬：42°26′46″～42°28′14″。
主要河流珠子河全长45km，在矿区下游2km汇入松花江。白山水库蓄水后，最高水位为416.5m。珠子河与松花江合成白山湖，珠子河流域面积95.5km2。靖宇水文站观测记录断面平均流速0.35m／s最大流速2m／s,最大流量244m3／s，最小流量0.1m3／s，珠子河流流经现生产矿区西及西北、北部，两岸形成陡峭的悬崖，每年的11月份开始水位下降至+406m左右。
地质构造简单，为瓦斯矿井，井田内批准开采煤层三层，即一号层、二号层、三号层，煤层自燃倾向性等级鉴定为Ⅲ级，属不易自燃煤层。发火期大于12个月。煤层没有爆炸性。
我矿准备队305上、下顺同时施工。305上顺掘进距离为365米，305下顺350米、开切眼上山100米。通风设计为采用正压通风，安设局部通风机，风机为系列化，可自动切换。局部通风机型号为FBD2X11，功率为2x11千瓦、风量410—230 m³/min。可满足掘进风量需要。矿井主通风机型号为FBCDZ№17.90×2，功率为2×90kw，矿井现在总入风量为2574m³/min，总回风量为2688 m³/min。我矿现采掘布置有206综采准备工作面、207综采面、305上顺掘进工作面、305下顺掘进工作面、306上顺掘进工作面、306下顺掘进工作面。
按采区设计方案，需要改变通风系统，为了保证矿井通风系统的平稳过渡，经矿班子研究决定成立以矿长为组长的改变矿井通风系统领导小组，并制定相应的安全技术措施，具体实施方案如下：
一、领导小组：
组
长：
周家会（矿长）
副组长：
张立波（总工程师）
王志刚（通风副总）
成员：
张文明（生产矿长）
尚士新（安全矿长）
于钦松（机电矿长）
翁晓春（技术副总）
杨海涛
郭立波
宋师良
赵福军
李
波
胡东坤
具体分工：
周家会对改变通风系统全面负责。
张立波对改变通风系统的现场指挥全面负责。
王志刚对改变通风系统现场具体施工全面负责。
张文明对现场调度工作全面负责。
于钦松对主通风机的安装供电系统，在线监测设备开安装。
尚士新对改变通风时通风机电系统的安全监察全面负责。
领导组下设办公室，办公室设在调度室，张文明兼任办公室主任，成员由区（队）干部、各职能科室人员组成。
二、改变系统原则：
1、保证全矿井所有工作面和峒室、变电所风量、风速、温度满足要求。
2、改变通风系统期间不出现通风死角，在计划外没有瓦斯超限
现象。
3、增加305上下顺掘进通风系统的隔离风门。
三、改变通风系统前的通风路线如下：
1、主井→305上顺局扇→+110m平巷→207入风上山→207下顺→207综采工作面→综采回风巷→回风上山→+247m回风平巷→回风斜井→地面。
4、附图1：改变通风系统前的通风路线
四、矿井改变通风系统前井下实际供风点风量分配情况如下：
1、生产布局：
206综采准备工作面、207综采工作面、305上顺工作面、305下顺工作面、306上顺工作面、306下顺工作面，主水泵房（中央变电所）。
2、实际风量
206综采准备工作面
风量562m³/min
207综采工作面
风量550m³/min
305上顺掘进工作面
风量256m³/min
306上顺掘进工作面
风量298m³/min
305下顺掘进工作面
风量288m³/min
306下顺掘进工作面
风量273m³/min
主水泵房（中央变电所）
风量120m³/min
矿井需风量为2347/m³/min，实际供风量为2560m³/min，有效风量为2489m³/min，矿井总回风风量为2655m³/min。
五、改变通风系统后的通风路线如下：
1、主井→305局扇→回风上山→付井→地面。
2、附图2：改变通风系统后的通风路线
六、矿井改变通风系统后的生产布局和井下风量情况：
1、生产布局：206综采准备工作面、207综采工作面、305上顺工作面、305上顺工作面、306上顺工作面、306下顺工作面、主水泵房（中央变电所）。
2、实际需风量：
206综采准备工作面
风量 568m³/min
207综采工作面
风量 566m³/min
305上顺掘进工作面
风量236m³/min 306上顺掘进工作面
风量 232m³/min 305下顺掘进工作面
风量 243m³/min 306下顺掘进工作面
风量248m³/min
主水泵房（中央变电所）
风量114m³/min
矿井需风量计为2207m³/min，风量不需要改变。
七、调整通风系统前的准备工作：
（1）、工作导向：
1、通整段必须严格按照措施施工，严把质量关。工程质量由通整段专人负责监督，不符合工程质量的必须重新施工。为了使工程进度有保障，避免施工地点的前后、急缓顺序不清，特对需要施工点进行编号。
2、需要做永久通风设施的地点有：
（1）305上顺联巷砌筑永久行人风门二道。
（2）305下顺联巷砌筑永久行人风门二道。
（3）305下顺副井上山砌筑永久风门二道。
3、需要拆除的永久风门有： 无
4、为了保障通风系统的正常运行和合理、简单、可靠，具体需要施工的通风设施必须按规程标准施工。
八、安全措施：
1、在未改变通风系统前由安检科、通整段、调度室对井下的所有通风设施进行一次彻底的检查，发现有不合格的通风设施立即组织人员处理，同时并对井下所有的通信设施、瓦斯监控设施进行检查，确保通信设施、瓦斯监控系统能正常运行。
2、井下所有的通风设施完工后必须由通风、安检联合验收合格后方可进行系统调整。
3、通整段加强系统调整前的瓦斯检查和管理工作，提前制定好措施。
4、在改变通风系统前必须指派专人（王福田 张洪顺）负责关闭305上顺联巷风门（徐爱国 王相波）负责关闭305下顺联巷风门，上下顺贯通后（徐爱国张洪顺）负责关闭305下顺副井上山风门，避免造成改变通风系统后井下风流短路。
5、改变通风系统后至少不少于2小时的试运行，试运行间机运段必须负责准确得记录主通风机的工作电压、电流、轴承温度等物理指标，当主通风机运转各项指标都符合规定指标后通知调度中心才能对井下送电。
6、系统调整期间，矿井下必须停止生产，通知调度室撤出井下所有人员，并在地面变电站切断井下一切动力电源，通风系统调整
后，首先要先对局扇进行观察是否有循环风，如发现出现风量不足，有循环风现象时，立即停止局扇、设好警戒。查明原因后，由瓦检员对局扇和开关附近瓦斯进行检查，只有当该地点瓦斯不超限符合规程规定方可开启风局扇。如掘进工作面需要排放瓦斯时，应注意事项：
1、排放瓦斯时，必须严格执行排放瓦斯“三联锁”制度，明确停电负责人，撤人警戒负责人和排放瓦斯负责人，严格按照三级排放的原则进行瓦斯排放。
2、采区向各地点送电时，只能送局扇的电源，且必须经检查被送电区域瓦斯在0.5%以下时方可进行。
3、排瓦斯前，必须切断排出的瓦斯流经区域的所有电源，撤出此 区域所有人员，并在各通道口设专人警戒。
4、局扇电源送电后，详细检查局扇20米范围内瓦斯在0.5%以下时，方可人工启动局扇。若发现风量不足时，必须采取措施，待风量充足后方可继续进行。
5、瓦斯排放时，必须采取风流短路的方法进行，由外到里逐段排放，确保瓦斯在全风压混合后瓦斯浓度在1.5%以下，采区回风混合在1%以下时进行，严禁“一风吹”。只有在巷道瓦斯稳定在1%以下时，待30分钟后排放瓦斯工作方可结束。
6、同一采区严禁多头同时排放瓦斯，应按照由外向里先进风后回风的顺序进行，一个采区严禁两台以上局扇同时排放瓦斯。
7、排瓦斯期间，严禁无关人员入井，严禁在井下进行与排瓦斯工作无关的工作。
8、系统调整时，必须有各级领导干部现场把关。
9、矿井通风系统调整后24小时内，各地点瓦斯检查工必须详细检查，注意通风瓦斯变化异常，有问题及时汇报、处理。
10、在井下调整系统期间，矿长必须在风机房现场指挥，主扇司机必须随时注意风机运行的各种参数变化，有问题及时汇报处理。
11、所有参加施工人员要加强个人自主保安，注意安全，安全高效的完成任务。
九：调整系统后的测试及计算
通风部门要进行全面测风和测定通风阻力、压力、矿井内、外部漏风率和等级孔的计算。必须保证矿井各项指标都符合 «规程»规定，有问题要及时汇报处理。
以上方案措施涉及的有关人员贯彻学习、落实、会审、签字后方可施工。
（附；改变通风系统前、后的通风示意图见附图1）。
通整段
矿井资源整合时期通风系统优化研究 第3篇
关键词：资源整合通风系统优化防治
一、课题背景
根据鲁政办发{2011}67号文件《山东省人民政府办公厅关于进一步加强矿山企业安全生产工作的意见》规定全面加强矿山企业安全管理，健全规章制度，提高矿山企业安全标准和技术水平；加大小矿山关闭力度，推进矿山企业兼并重组；坚持依法依规开采生产，加强安全监管和许可管理，强化矿山企业安全生产主体责任落实，保障矿山企业安全发展。
针对山东高佐矿业集团韩庄煤矿、高佐煤矿、建新煤矿在井田地域上的相邻及在开采煤层组的上下赋存关系的有利条件，同时考虑到小型矿井中后期开采在资源、储量方面的劣势，在充分分析三矿原有开拓系统的基础上，提出合并韩庄、高佐、建新煤矿三矿的剩余煤炭资源，以此保证长期稳定的矿井生产能力和必要的服务年限，使小型矿井能在长期稳定生产的同时取得良好的经济效益和长远的社会效益。
二、主要研究内容
根据高佐矿区现有高佐煤矿三矿合一的资源整合矿井特点。就通风网络复杂的资源整合矿井中安全可靠性进行评判，并对资源整合时期，通风系统中所面临的角联分支、自然风压、漏风等问题进行分析，利用FLUENT软件，通风阻力结算软件进行预测分析，提出资源整合最优方案。
1、对高佐煤矿合并矿井现有通风系统进行现场调研，对通风系统基础数据进行实地测定。
2、绘制当前矿井通风网络图，利用通风网络解算系统软件对现通风系统 测定数据及对进行网络解算，为后期通风系统的优化及预测提供依据。
3、对资源整合矿井的自然风压问题、漏风问题进行理论推导计算，并进行现场验证，利用通风网络解算软件及FLUENT软件对所提技术方案进行模拟分析，以验证其效果。
4、利用通风网络解算软件对矿井通风系统进行模拟计算并对计算结果进行分析，在避免影响矿井正常生产的前提下，提出能够有效减小矿井通风风阻、降低通风费用的通风系统优化技术方案。
5、对合并后韩庄矿区通风系统的安全可靠性进行研究，针对该区域通风系统特点提出其改造技术方案。
6、针对中小型矿井复杂通风网络阻力测定误差问题，提出了提高阻力测量数据的精度检验判别公式及利用日常通风报表参数修正的检验保护方案
7、对多矿井资源整合时期通风方式、通风系统的改变，提出了“整合自然风压”的概念；研究了整合自然风压的特点和预算规律，讨论整合自然风压将会对其通风路线上不稳定区域安全性的影响。
8、研究了矿井漏风的规律和特点，研究了漏风量在资源整合时期对通风系统安全稳定性的影响，提出了矿井漏风量的预算方法。
三、优化方案
由于是在原有三个区（韩庄煤矿、高佐煤矿、建新煤矿）矿井开拓开采部署的基础上进行的重组整合，在井口及工业广场的位置选择上主要考虑的因素是原高佐煤矿主副井筒、韩庄煤矿的主副井筒、建新煤矿的主副井筒及回风井筒和工业广场的布置以及工业广场对资源/储量的影响，同时兼顾联合开拓系统的通风、供电、提运、排水等主要生产系统的健全、可靠。目前，Ⅲ区有三个井筒：主、副井和风井，Ⅱ区有主立井、副斜井（回风井）两个井筒，Ⅰ区有主立井、副斜井（回风）两个井筒。根据现有三个矿井的井筒及工业广场布置以及井下贯通巷道布置情况，提出以下二种方案：
方案一：两进三回，两水平开拓
保留五个井筒，韩庄矿立井主提升，副井回风，建新矿双立井为辅助提升，混合立井进风，立风井回风，高佐矿立井作为回风井。如图65，66。
高佐矿与韩庄矿均为开采2、4、6煤层，且东西相邻，同时考虑到高佐煤矿的-85水平标高可能穿越高佐煤矿浅埋煤层露头处与地表有水力联系的煤岩系地层，井下巷道贯通以水平大巷为主，兼顾韩庄矿和高佐矿的开拓开采系统，巷道布置为韩庄矿东翼六层主副下山-150m、-230m标高处运输大巷、回风大巷沿六层煤和六煤底板与高佐矿-150m水平大巷、-230m水平大巷贯通。
韩庄矿主采2、4、6煤层，建新矿开采11、13、15煤层，两区域的井田边界大部分重合，两矿上下相邻（6煤层与11煤层间距80cm左右），井下巷道贯通以石门或反下山为主，由此巷道贯通方案为在建新矿1309运输巷标高-150m处以水平巷道的形式与韩庄矿主暗斜井标高-150m贯通；韩庄矿以-85水平向建新矿13层煤的-140水平（1308回风巷）掘进副暗斜井（反下山）。
方案二：三进两回，两水平开拓
保留5个井筒，建新矿混合立井主提升，立井进风，风井回风：韩庄矿区主井进风，副井关闭；高佐矿立井辅助提升，风井回风。如图67，68。
高佐矿与韩庄矿均为开采2、4、6煤层，且东西相邻，同时考虑到高佐煤矿的-85水平标高处可能穿越高佐煤矿浅埋煤层露头处与地表有水力联系的煤岩系地层，井下巷道贯通以水平大巷为主，兼顾韩庄矿和高佐矿的开拓开采系统，提出以下方案韩庄矿东翼六层主副下山-150m、-230m标高处运输大巷、回风大巷沿六层煤和六煤底板与高佐矿-150m水平大巷、-230m水平大巷贯通。
韩庄矿主采2、4煤层，建新矿开采11、13、15煤层，两区域的井田边界大部分重合，两矿上下相邻（6煤、6层与11煤层间距80cm左右），井下巷道贯通以石门或反下山为主，由此提出巷道贯通方案为在建新矿1309运输巷标高-150m处以水平巷道的形式与韩庄矿主暗斜井标高-150m贯通；韩庄矿以-85水平向建新矿13层煤的-140水平（1308回风巷）掘进副暗斜井（反下山）。
四、结论
1通过对资源整合现有矿井通风系统进行通风阻力测定，测定结果表明高佐集团资源整合矿井现存在矿井回风段通风阻力较大，阻力分布不合理；通风系统局部漏风较多；矿井通风路线较长，通风系统内部角联结构较多，自然风压影响大等问题。
2通过对矿井的漏风规律进行分析，得出矿井漏风风量、风压和漏风风阻的相互关系，并首次提出矿井漏风风阻系数概念，矿井漏风公式表明，同一漏风通道，漏风量越小，漏风风速越高，风流状态下对其阻力计算公式偏差越大；漏风速率跟压差成正比关系。
3利用网络结算软件对资源整合矿井优化与设计进行研究，提出了高佐三矿资源整合时期的优化方案，模拟效果表明方案技术可行，经济合理，安全可靠。
矿井通风阻力测定与通风系统优化 第4篇
煤矿开采过程中, 井下一些区域会积聚大量的瓦斯和一些有害气体及采煤过程中产生的煤尘, 严重影响井下工作人员的安全与正常作业。加强矿井通风和优化通风系统, 可以使井下有足够的新鲜空气, 满足人员对O2的需求;冲淡井下有毒有害气体和粉尘, 保证安全生产;调节井下气候, 创造良好的工作环境。但是, 优化矿井通风系统, 首先要对矿井通风阻力进行测定, 根据测定的基础数据, 建立一个三维通风动态仿真模拟系统, 通过改变该系统的一些参数来仿真井下实际情况, 分析与总结出优化井下通风系统的方法与措施[1]。
1 通风阻力测定
1.1 通风阻力测定的目的与意义
矿井通风阻力测定是生产矿井通风系统管理、改造的一项基础工作。《煤矿安全规程》第119条规定:“新井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定, 以后每3 a至少进行1次, 在矿井转入新水平或改变一翼通风系统后, 都必须重新进行矿井通风阻力测定。”其目的是了解通风阻力分布情况, 降低矿井总阻力;获取真实可靠的摩擦阻力系数, 为通风系统设计、改造及建立煤矿三维通风动态仿真模拟系统提供基础数据。因此, 测量数据的真实性和可靠性直接影响生产矿井通风系统设计、改造与管理决策的科学性和合理性, 也是建立一个准确、合格、符合实际的煤矿三维通风动态仿真模拟系统的基础。
1.2 通风阻力测定中存在的问题
目前大多数煤矿通过矿井通风阻力测定获取的矿井通风系统的基础数据存在一些问题, 主要是:a) 测定路线较少, 不能较为全面地反映全矿井的通风基础数据, 具有相对片面性;b) 未对测量数据随机误差进行平差处理, 随机误差较大, 导致数据可用性差;c) 矿井通风系统是不断变化的, 随着时间的推移, 旧巷道维护情况、新掘巷道的支护情况都会发生较大变化, 导致相关的通风基础数据变化较大, 不能真实反映当前实际情况。因此, 若以现有矿井通风阻力测定报告提供的数据, 很难建立一个符合实际情况的煤矿三维通风动态仿真模拟系统[2]。
1.3 煤矿三维通风动态仿真模拟系统的建立
针对上述情况建立一个准确、合格、符合实际情况的煤矿三维通风动态仿真模拟系统为目的, 对全矿通风系统进行全面综合分析, 科学合理地确定多条阻力测定路线及测点, 用先进的检测仪器, 对测点风速、压力、断面尺寸进行多次测量;对测量数据进行现场处理, 对存在较大误差的测点进行重新测量, 保证所有数据的可靠性, 进而对测量数据进行平差处理, 使测量数据的随机误差降到最低, 尽可能地还原测量数据的真实性。通过上述过程所获取的基础数据是可以满足通风系统安全管理要求, 并可以对通风系统进行设计、改造, 使我们建立一个准确、合格、符合实际的煤矿三维通风动态仿真模拟系统成为可能。
2 矿井通风系统优化
2.1 矿井通风系统优化的必要性
矿井通风系统随着生产不断延伸, 生产布局不断变化, 开采强度不断增大, 开采深度不断加深, 开采的地质条件也更复杂等问题在不断变化, 如果管理不善, 容易造成矿井通风系统混乱, 通风能力与生产能力不匹配, 风机老化, 效率低下, 矿井阻力增大, 能耗高, 经济效益低下等现象。因此需要对矿井通风系统进行优化, 调整通风设施, 降低矿井总阻力, 增大风量, 使风机运行在较高效率区间, 甚至在现有通风系统基础上开掘新的进、回风巷道以达到降阻增效的目的。通风系统优化还包括对通风系统的长期、短期规划方案从经济性、技术性、安全性三个方面进行分析比较, 选择最优方案, 从而提高矿井效益, 降低通风费用, 提高通风系统安全性和稳定性[3]。
2.2 矿井通风优化技术的内容
矿井通风系统优化技术是以一个准确、合格、符合实际的煤矿三维通风动态仿真模拟系统为基础, 对矿井通风系统进行优化分析。
2.2.1 对通风困难矿井进行降阻增效
对矿井通风系统进行全面分析, 找出设置不合理的通风构筑物, 如风门、风窗、密闭等, 提出设置合理通风构筑物的建议, 并对调整后的系统进行模拟分析, 对调整前、后通风系统从技术、经济、安全等方面进行比较分析, 使调整后的通风系统最终能达到降低功耗, 提高效益的目的。
2.2.2 对需要进行改造的矿井通风系统进行改造方案的对比分析
由于处于新、老采区交替时期, 老采区回采工作逐步撤出, 新采区继续延伸, 不断开掘新巷道, 通风系统将发生很大变化, 也会提出多种不同的通风系统改造方案, 我们将针对不同的改造方案, 利用煤矿三维通风仿真模拟系统对其进行通风系统的仿真模拟, 从技术、经济、安全方面对方案进行分析评价, 以便了解各方案技术上是否可行、经济上是否最省、安全性是否最高, 从中选定最佳改造方案, 达到方案优选的目的。
2.2.3 对矿井通风系统中远期规划进行分析评价
煤矿的安全、有序开采需要有一个统筹考虑各方面因素的中长远规划方案, 而规划方案是否合理则需要进行全面的分析评价, 利用煤矿三维通风动态仿真模拟系统, 对规划方案时期的矿井通风系统从技术、经济、安全三方面进行分析, 对矿井通风系统的通风能力、风机能力、矿井通风费用、井巷开拓费用、通风系统的抗灾变能力及风流控制能力等作出相应的评价, 为煤矿决策人员合理确定中长期规划方案提供科学依据。
2.2.4 对已有巷道 新掘巷道进行巷道断面优选
可对现有巷道的通风经济性进行分析评价, 在考虑巷道的通风量、能耗损失、维护费用、服务年限及资金的时间价值后, 提出巷道的综合成本与通风费用的关系, 并确定经济断面;对新掘巷道的工程成本、通风费用、服务年限及风机折旧成本及通风能力进行综合分析、定量评价, 提出新掘巷道的经济断面, 从而对通风系统内关键巷道进行优化设计和改造。
2.2.5 对井下事故进行定量模拟分析
可基于“非稳态算法”对井下火灾及火灾对通风系统产生的影响进行定量分析, 可对爆破除烟和瓦斯突出进行动态扩散模拟分析。根据煤矿安全评价报告及煤矿重点危险源管理评估报告, 对可能发生火灾及粉尘、有害气体大量涌出的位置进行动态模拟, 定性、定量分析灾害发生对矿井通风系统的影响, 并辅助制定井下火灾时期矿井调风措施, 提出相应的应急救援措施、避灾路线及合理设置避灾硐室的位置。
2.2.6 对矿井通风系统进行反风模拟分析评价
对不同通风时期的通风方案进行反风模拟, 对各个时期的通风系统安全性进行定量评价, 提出应急避灾路线、合理设置避灾硐室位置, 是煤矿安全生产的重要保障。
2.2.7 对高温 高湿矿井进行降温 除湿技术方案的分析评价
通过分析矿井内热源 (包括设备、煤炭自燃、炸药爆破) 的分布、功率及井下围岩的相关热参数, 模拟矿井各巷道的温度情况, 通过模拟结果定量分析高温巷道, 采取相应措施, 如改变设备的放置位置、增加降温制冷设备, 增大通风量, 并对解决方案从技术、经济、安全三方面考虑, 提出科学合理的降温、除湿技术方案。
3 结语
矿井通风系统优化分析, 解决了矿山企业对通风系统改造、规划方案及各种技术方案的不确定性问题, 由以往的凭经验决策改为依靠科技进行科学决策, 是且安全生产的重要保障。特别是矿井三维通风动态仿真模拟系统的建立, 可为企业提供一个技术可行、经济合理、安全可靠的技术方案, 提高了煤矿企业的效益, 为企业安全生产提供了可靠的技术保障。
参考文献
[1]马福喜, 李金水.昌汉沟煤矿通风系统改造的实践[J].中国煤炭工业, 2008 (11) :22-23.
[2]王鸿雷.常村煤矿通风系统改造方案分析[J].中州煤炭, 2008 (03) :45.
矿井通风系统选择探析 第5篇
关键词：矿井；通风系统；选择
中图分类号：TD725 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）8-0145-02
众所周知，在煤炭生产过程中，为了更好地进行生产，保证生产过程的顺利进行和煤矿生产人员的安全，必须进行矿井通风。在一定意义上可以说，矿井通风是是煤矿安全高效生产的关键因素之一。在对矿井设计之初，就必须对矿井的通风系统给予足够的重视和考虑，科学合理的矿井通风系统是矿井顺利进行生产的前提条件。
那么，矿井的通风系统应该如何选择，在对矿井通风系统进行选择的过程中，哪些因素是必须予以主要考虑的，这些问题值得我们去深入分析和研究，基于此，本文就从矿井通风系统选择主要考虑的因素出发，并对这些因素进行分析，在此基础上，深入探讨和分析矿井的各种通风系统的适用条件以及各自的优势和不足，以期在这一领域有所探索。
1 影响矿井通风系统选择的主要因素
影响矿井通风系统选择的具体因素很多，但如果我们对这些因素进行深入细致的分析，加以综合归纳提炼，其主要的因素不外乎有自然因素和经济因素两大方面，正是这两大方面影响了矿井通风系统的选择。
在这两大因素之中，自然因素占据了先导和前提性位置，其影响了矿井的建设和通风系统的选择，经济因素制约着矿井通风系统的选择，毕竟，煤矿企业作为营利性的实体，有着成本的考虑因素在内。
1.1 自然因素
自然因素是客观存在的，后期无法避免和选择的，只能面对已有的自然条件和相关情况，发挥后期的技术和管理优势，积极应对自然因素。就矿井通风系统的选择而言，在地下的煤层的存在状态是什么样的，煤层的埋藏深度，冲积层厚度，矿井瓦斯等级，煤层爆炸性，煤层自然发火性，矿井地形条件等都属于矿井的自然因素，这些因素是矿井通风系统选择所首要考虑的因素。不同的自然条件，必然决定不同的矿井通风系统选择。
1.2 经济因素
上文已经论述，煤矿作为生产单位，必然有着成本的考虑，在矿井通风系统选择方面，也是如此。如果一个矿井的井巷工程量大，通风运营费比较高，设备运转、维修和管理条件要求高，那么通风系统的选择就可能成本较大，给煤矿带来成本上的压力。另外，还要根据开采技术条件，要考虑灌浆、注水以及瓦斯抽放等要求，这些不同的因素，就会直接影响成本的高低。作为煤矿的决策者，可能就要考虑相应的经济成本和因素。
2 矿井通风系统的选择和优缺点
世界上没有完美无缺的事物，每一个事物在具有其独特的优点同时，必然存在着不足。矿井通风系统亦是如此，现实之中，矿井通风系统主要有中央并列式、中央分列式、对角式、混合式、分区式，每一种通风方式对自然因素和经济因素都有相应的要求，具体到某一矿井，要考虑到其具体的因素。每一种通风系统，也都有其优势和不足。
2.1 中央并列式通风系统
所谓中央并列式，顾名思义，就是指出风井与进风井大致并列于井田中央的通风系统。中央并列式的通风系统主要适用于煤层倾角较大，走向不长（一般小于4 km左右），且自然发火不严重的矿井，这种矿井在投产初期暂未设置边界安全出口。中央并列式的矿井通风系统优势和不足主要有。
①该种通风系统由于矿井的走向都不长，所以初期投资少，而且矿井的采区生产集中，在管理上比较方便。②中央并列式通风系统节省风井工业场地，所以占地比较少，这种通风系统要比在井田内打边界风井压煤少的多，节省了相应的成本。③中央并列式通风系统由于进出风井之间的漏风较大，风路较长，在实际应用过程中可能产生较大的阻力。④这种通风系统由于距离工业场地比较近，所以会产生较大的噪音，对周围的声音环境有一定的影响。
2.2 中央分列式通风系统
这种矿井通风方式与中央并列式的通风系统有所不同，这种通风系统的进风井与出风井是分列的，其大致位于煤矿井田走向的中央位置，而且沿井田倾斜方向有一定的距离，两个风井场地分列的通风系统。这种通风系统主要适用于煤层的倾角比较小，且矿井走不是很长的矿井。其优点和不足主要有以下几个方面。
①由于中央分列式的通风系统的进风井与出风井分别建立，且沿井田倾斜方向有一定的距离，这种设计和安排在安全性上要比中央并列式的好，增加了安全的系数。②中央分列式通风系统的矿井里通风阻力较小，而且内部漏风少，这在很大程度上有利于对瓦斯，一旦发生了自然发火的情况，也比较有利于及时有效的管理。③由于中央分列式通风系统两个通风井是分别建立的，所以其产生了噪音也就相对较少，工业场地噪音影响也就比较低。④中央分列式通风系统的不足之处就是在矿井建设过程中要多一个风井场地，这就可能造成压煤较多的现象。
2.3 分区式通风系统
分区式通风系统主要指进风井大致位于井田走向的中央，在采区开掘回风井，并分别安设通风机分区抽出，各分区有独立的进回风系统。
这种通风系统主要适用于煤层距离地表不深，或因地表高低起伏间距离较大，开凿浅部的总回风道难度较高的矿井情况。一般情况下，在开采第一水平的煤层时，可以采用这种分区回风方式的通风系统。
在矿井走向比较长，多煤层开采，高温矿井的情况之下，亦有采用此方式的必要。此外，对有瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出的矿井应采用分区通风系统，除适用于上述条件外，还适用于高瓦斯矿井和具备一定条件的大型矿井。
2.4 混合式通风系统
所谓混合式通风系统，是指进风井与出风井由三个以上井筒按中央式与对角式的方式组成一个整体的系统混合组成，既有中央式的特点，也有对角式的特征的通风系统。
混合式的通风系统之中，又可以分为中央分列与对角混合式，中央并列与对角混合以及中央并列与中央分列混合等具体的通风系统。从本质上而言，混合式通风系统是前几种通风系统的糅合和发展，混合式通风系统主要适用于矿井走向距离很长以及老矿井的改扩建和深部开采，多煤层多井筒的矿井以及大型矿井井田面积大，产量大或采用分区开拓的矿井。
总而言之，通过上文论述，我们可以知道，一个矿井的通风系统选择要结合矿井实际情况，根据该矿井的地质报告，并参照相邻矿井实际资料和通风系统选择的经验教训，考虑本矿井的瓦斯状况，煤尘无爆炸危险及煤层自燃发火倾向。同时结合矿井开拓布置和首采区位置等，对通风系统进行科学合理的选择。
参考文献：
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[2] 刘永辉.矿井通风系统的可靠性[J].煤炭技术，2009，（4）.
[3] 林晓飞.矿井通风系统优化调节研究[J].安全与环境学报，2006，（S1）.
矿井通风系统的优化与分析 第6篇
矿井通风系统的主要作用就是利用通风设备向矿井下的各个需用风地点提供足够的空气, 稀释空气中的有害矿尘, 保证井下生产的环境安全, 如若发生事故, 合理的通风设备可以有效地控制风流大小与方向, 防止危害的扩大。矿井的通风系统作为生产安全的基础保障, 近年来矿井的装备水平也得到了迅速提高, 其内部系统更是有了很大的优化。但是, 由于目前依旧有大量的已经开采了多年的老矿井, 其系统极其复杂, 矿井在日常的生产中由于抗灾能力不足, 甚至会由于事故的扰动从而形成严重的风流紊乱。再者, 通风系统并非一个简单的系统, 因此其稳定性对于矿井的安全生产有着很大的影响, 因此技术人员在通风系统设计前需要实地了解矿井的情况, 根据预先的判断和分析合理分布通风系统, 提高矿井内部系统的合理性, 以便能够保证通风系统有足够的抗震能力。
1 矿井通风系统特点
矿井通风系统作为一个复杂的系统, 具有以下几个特点:
1) 系统的动态性。矿井的通风系统并非是一成不变的, 因为它会随矿井生产的进行不断改变位置。随着矿井采掘的工作不断进行, 通风系统的网络结构以及参数都会随机变化。
2) 系统的复杂性。矿井内的通风系统主要是由多个网络分支组成的。例如大型矿井, 其网络分支多达600条以上, 网络节点则是500个以上。通风设备多达上百个, 这样一个复杂、变化、非稳定的通风动态系统直接确定了通风系统的不稳定性。
2 矿井通风系统分析以及问题现状
矿井通风系统分析对象主要是实测与计算的数据, 通过数据统计找出隐含的系统问题, 为通风系统的优化提供相应的依据。在设计通风矿井系统的时候, 因为在矿井内部的各个通风点所需风量不一, 常导致通风系统内部的通风阻力不一, 但在矿井中的其中一条路的总阻力是最大的即最大总阻力的路线, 总阻力作为通风设计的重要参数之一, 矿井所选用的通风机风压必须能够克服最大总阻力, 这样才能够保证系统作业时所需要的风量得到满足。充分了解通风系统的关键路线位置, 合理地使用通风机, 能够很好地优化风量, 降低矿井内通风的阻力, 改善井内作业风况。但需注意, 通风矿井内的关键路线并非一成不变, 它会随着矿井的生产布局、需风量等变化而动, 因此设计员在设计通风系统时应根据矿井的实际情况进行路线分布[1]。而就目前而言, 矿井通风问题已日益突出, 甚至成为了影响矿井安全生产的关键。因为矿井通风系统的动态性直接决定了其在开采过程中是不断变化的。因此, 许多新矿井在初期由于生产量并未达到设计水平, 因此其通风的阻力也比较小, 而如果通风系统一味地按照设计参数投入运行, 会由于阻力小风量大的原因导致资源的浪费。当投产之后, 矿井通风系统会不断发生变化, 如果通风阻力实际值小于设计参数值时, 风量则会偏小导致通风困难;相反则会导致能源浪费。矿井通风系统的分析优化亟需提高。
3 矿井通风系统的优化
3.1 矿井通风系统的优化原则
在分析通风系统后对矿井通风系统的改造与优化又是一项极为复杂的工作。技术人员不仅要充分考虑矿井的生产状况、井内的通风和网路情况, 还要考虑到在未来的生产期内预计会发生的情况。正是因为设计通风系统时所需考虑的因素过多, 为了能够拟出正确的优化方案, 工作人员在设计系统方案时必须要遵循以下几项基本原则[2]:
1) 最大限度地利用井内的井巷以及各种通风设备。
2) 根据矿井的生产实际情况以及各系统的通风能力合理地安排采掘。
3) 尽量按照起初的设计方案, 减少基本项目的开拓。
4) 对于阻力较大的地点应尽量采取降阻措施以便减少通风阻力, 使得通风系统能够合理化。
5) 保持通风系统的稳定性, 尽量减少漏风的情况, 提高有效风量率。
3.2 矿井通风系统的优化措施
矿井通风系统的优化主要是通过各种有效参数的组合进行方案设计, 该参数的研究内容主要有通风方法、通风方式、调节方法、通风网络。
3.3 优化矿井通风系统阻力
降低矿井通风的阻力对于优化通风系统有着极为重要的意义。因此可以通过四个主要措施降低通风阻力, 保证矿井的安全生产:
1) 利用并联的风路阻力小于串联风路阻力的原理, 通过实际测定通风阻力或是利用网络模拟的方法, 找出矿井通风系统的高阻力地段, 新掘井巷以便并联通风, 从而降低通风阻力。
2) 缩短通风的线路长度。在矿井中往往由于通风线路过长, 导致瓦斯不断涌出, 阻力与需风量同时增加导致通风系统无法满足生产需求。技术人员可通过在边远的采区开掘新的井巷, 从而缩短通风的线路, 保证供风量。
3) 合理调配优化通风设备。当通风系统与生产能力不协调时, 技术人员应首先对生产布局进行调整, 在通风网络适当改变的基础上合理调配通风设备, 尽量发挥通风设备以及巷道的作用。
4) 减小局部通风阻力。由于矿井中的通风阻力往往集中在两三个高阻力的地段, 在找出高阻力后可以适当地扩大巷道断面的面积;尽量使井巷的壁面能够光滑平整, 从而减小摩擦的阻力。
3.4 优化矿井通风网络
矿井通风系统网络主要由矿井内的风流流经的各个工作面所构成。通常, 风道的交点被称为节点, 节点之间的风道被称为分支, 两条或以上的分支形成回路。通风系统网络正是由这些节点、分支、回路所组成。而通风网络的优化也正是从这些方面入手。矿井通风网络实际上是通风系统的数学表示, 因为其是矿井的风流路线与相关的参数的合理组合。而风流在风路当中流动时又遵循了风压的平衡定律以及阻力定律, 其中任意一条风流的分支的风量很可能会通过多条分支的调节设施发生变化, 因此满足通风需求的调解方案也是多种多样的。例如风的阻力大小可以按照分支的阻力定律进行计算, 当分支阻力位于分母的时候, 风阻取无穷大值。
3.5 其他通风系统优化措施
1) 矿井的通风须采取分区, 不能将设备集中在一个矿区内。
2) 通风系统应尽量简化, 及时将不用的巷道进行封闭。
3) 主要的通风设备均应装上反风的装置, 使得扇风机能够在一定的时间内改变风流的方向。
4 结语
矿井通风系统作为一个复杂的动态系统, 其对矿井的生产安全影响甚大。通风系统即服务于生产系统同时又制约着它, 因此, 矿井通风系统的好坏会直接影响矿井的经济效益与生产安全。在实际的生产过程当中, 许多矿井事故的发生往往是由于矿井通风系统不够完善引起的, 因为不合理的通风系统直接影响了矿井的抗灾能力, 从而导致人力物力的损失以及经济效益的损失。为了有效地确保矿井的经济效益以及生产安全, 提高矿井的抗灾能力, 工作人员应随时对通风系统进行检查分析, 及时发现并解决问题, 优化系统使得矿井的通风系统时刻保持最佳的工作状态。
摘要：矿井的通风系统作为矿井安全生产的重要组成部分, 其主要作用就是为各个矿井提供足够的风量以便能够冲淡有害矿尘, 保持矿井内气候的最佳状态。矿井通风系统的好坏会直接影响到矿井整体生产系统的经济效益与生产安全。文章主要对矿井通风系统的结构、安全、功能等方面进行分析研究, 以便及时发现并解决通风系统所存在的问题。
关键词：矿井通风系统,系统分析,优化
参考文献
矿井404西盘区通风系统优化 第7篇
关键词：通风系统,优化,改造,有效风量率
1 矿井404西盘区概况
404西盘区风量由主扇负担, 其型号为KZS-NO.24, 轮叶角度30度。盘区风井排风量4811 m3/min, 主扇负压为1750Pa。盘区主要用风地点为:8409工作面, 风量960m3/min;8401备采面, 风量850m3/min;2403、5403、2411、5411、2407、5407各调节配风及盘区尾巷、变电所、水仓和各调节处的用风。
2 通风系统存在的问题及原因分析
矿井通风系统优化, 是从通风系统分析开始到给出最优矿井通风系统为止的一系列工作的总称。可主要分为两个层次的内容, 一是对矿井通风系统方案的优化, 即在各拟定的系统设计或改造方案之间选择最优通风系统, 包括通风井巷断面最优化、矿井通风压力最优化;二是矿井通风系统调节最优化, 包括矿井通风网络和主要通风机的调节最优化, 使矿井通风系统达到和保持最佳的运行状态。404西盘区采用“两进一回”的三巷布置方式, 即404西皮带、轨道为进风巷, 404西-2为回风巷。该盘区现只剩下8409、8401两个工作面, 没有其它可采工作面。404东盘区完全封闭后, 其主要用风地点就只剩两个回采工作面。以风流稳定可靠, 风量分配合理为前提, 急需对该盘区进行系统优化, 减少盘区用风地点。
盘区通风系统优化, 为减少通风阻力, 增加有效风量。现有通风系统呈现出通风网络复杂, 通风路线较长, 通风阻力大等诸多问题。本着通风系统简单、合理、可靠, 需要缩短通风路线、降低阻力、减少用风地点、降低管理难度, 需要对通风系统优化改造。如何在分析现有通风系统的合理性, 找出存在问题并进行研究的同时, 提出矿井最佳的通风系统方案, 以便提前做好系统调整的准备工作。
3 通风系统优化目的
通过404西盘区通风系统简化设计, 及时封闭8407、8403工作面及部分漏风巷道, 主要设计达到已下几个目的:
(1) 减少漏风通道, 提高盘区有效风量率。现8407工作面防火墙已完全封闭、8403工作面防火里墙已封口, 而其绕道回风量大, 浪费严重。及时对停采工作面及皮回联巷或调节封闭后, 能明显节约1000m3/min左右的风量。等到完全封闭后, 再进行分量分配, 达到提高盘区有效风量率的目的。
(2) 合理配风, 调整主扇角度, 降低主扇负压, 使主扇达到最大效益化。
(3) 通过优化设计, 减少通风设施构筑数量, 完成通风系统调整。
(4) 简化通风线路, 降低盘区通风阻力。通过对404西盘区系统优化后, 预计盘区计划风量为3000 m3/min, 可以调整回风井风量至3500 m3/min左右, 负压降至1400pa左右。
4 可行性研究
(1) 404西盘区运输系统完善, 各个需要封闭处的物料都能够及时的到位, 在与矿上协调的情况下, 能够科学合理的安排各项封闭工作。通过编制相关安全技术组织措施, 能够保证各项工程安全顺利的进行。
(2) 404西盘区通风系统简化后, 将安排时间, 对主扇进行角度调整, 降低主扇排风量及主扇负压。
5 矿井通风系统改造方案
(1) 8403工作面的正常封闭。
(2) 8407工作面的正常封闭。
(3) 将2411巷过溜调节处皮回联巷按正常封闭组织实施。
(4) 将5411巷调节改为正反风门。
(5) 最后, 各处完全封闭后进行风量调整, 调整主扇角度, 对全盘区进行风量测定及合理分配。404西盘区简化工作全部完成。
6 结论
通过对404西盘区工作面及一些巷道及时进行封闭, 盘区计划风量为3000m3/min, 可以调整回风井风量至3500 m3/min左右, 负压降至1400pa左右。预计主扇实测功率从309.17Kw降至250Kw左右。对404西盘区通风系统简化改造, 达到以下效果:
(1) 通过及时封闭不再使用的皮回联巷, 能够有效的减少盘区漏风通道, 从而提高了盘区的有效风量率。
(2) 完善通风设施, 使用通风系统更趋于稳定, 提高盘区抗灾能力。
(3) 更加合理配风, 调整主扇角度, 降低了主扇负压, 使主扇达到最佳工况点, 且实现经济运行。
(4) 通过对井下增阻设施全部降阻等技术应用, 达到优化通风系统。
(5) 科学合理的简化了通风线路, 减少了“一通三防”日常管理工作, 更重要的是降低盘区通风阻力。
(6) 使通风网络结构更为合理、风量充足, 通风系统安全可靠, 有效解决了矿井的用风问题, 从而保证矿井的高产、稳产。
事实证明, 该项目技术比较成熟, 系统优化改造的重点, 鉴于此, 本矿将确定完成项目, 是一项既有现实意义又有长远意义的重要工作, 该项目的完成必将促进本矿的安全生产, 提高通风系统的合理性和可靠性, 提高矿井生产能力, 具有对同类型矿井有广泛的推广和借鉴价值, 给矿井带来良好的经济效益。
参考文献
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[5]吴中立.矿井通风与安全[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1989.
复杂条件下矿井通风系统优化研究 第8篇
1 矿井通风系统概况
平顶山天安煤业股份有限公司十三矿 (简称“平煤十三矿”) 设计生产能力180万t/a, 现已达到200万t。矿井东西走向为15 km, 宽1.3~5 km, 煤岩厚度750 m, 煤层层位76层, 分123采区。平煤十三矿采用立井开拓, 分区通风, 其中东风井服务于己一采区, 西风井服务于己二采区。西风井开采二1 (己组) 薄煤层主要有煤层9号、10号两个, 以及一个二2 (丙组) 厚煤层12号, 而其通风能力仅满足一个工作面, 无法满足后期煤层同时开采的需要。
为了能够保证通风系统的最优化, 需要对矿井通风系统中存在的一些缺陷进行分析, 并提出相应的改进方法。
2 矿井通风系统的缺陷
平煤十三矿开采地质构造条件复杂, 采掘期间发生过三次突出, 突出孔洞呈口小腔大的梨形、倒瓶形以及其他分岔形等。一旦发生突出, 抛出的煤岩瞬间会堵塞巷道, 阻断风流, 破坏通风系统[2]。因此, 突出是煤矿严重的自然灾害。随着采掘向深部发展, 煤与瓦斯突出已成为制约该矿安全生产最主要的因素。在目前, 平煤十三矿矿井通风系统的缺陷主要有以下几方面。
1) 无法满足未来发展的需求。一些矿井的煤层较多, 在后续阶段会同时进行开采作业, 而在通风系统上, 其通风能力仅仅满足一个工作面, 对于矿井未来的发展, 在需风量上将会大大增加, 而以目前的现状, 矿井的通风系统难以满足未来发展的需求。以平煤十三矿风井为例, 平煤十三矿采用立井开拓, 分区通风, 其中东风井服务于己一采区, 西风井服务于己二采区, 其中西风井通风能力仅满足一个工作面, 无法满足后期煤层同时开采的需要。
2) 主通风设备的缺陷。矿井在主通风设备上存在一系列的缺陷, 比如铜衬托脱铆。另外, 一些通风系统的主扇叶片存在受损以及腐蚀严重的情况, 因此每年都需要对主扇叶片进行维护和更换, 这也使得生产单位需要引进大量的维护费用。
3 复杂条件下矿井通风系统的优化
3.1 方案的提出和选择分析
针对上述存在的一系列缺陷, 平煤十三矿从三个方面对矿井通风系统进行优化:第一是在原有的通风系统基础上进行扩容, 从而增加进风量, 或者是探索新的进风途径。第二是在原来的情况下将回风能力加强, 或者扩展出新的回风道路。第三是对通风系统的相关参数进行重新调整和优化, 从而加强矿井的通风效果。结合上面的3个改进要求, 制定出以下两种优化方案。
1) 对风井的改造。东风井在原有基础上将风筒延长, 并对风道、主扇相关设备等进行安装和修剪, 同时材料斜井作为薄煤层9号的专用运料通道以及进风通道。回风斜井的断面面积也在原来的面积上进行扩大, 由原来的6 m2增加到15 m2以上。
2) 材料斜井的改造。在进风井上, 不做任何改动, 材料斜井则延长到薄煤层9号, 并和总回风井连接, 作为回风井使用, 在地面设置相应的机房、防爆门以及风硐等设备, 同时为西风井二1 (己组) 煤层9号进行通风。西风井同时也对厚煤层12号以及薄煤层2号进行进风。
上述两种方案, 第二种方案在施工难度上明显低于第一种方案, 在工程量上则相对较大, 施工时间较长, 影响了矿井的生产工作, 资金的投入也较大。经过分析, 选择第一种优化方案进行改造。
3.2 方案参数的设计和优化
3.2.1 采掘工作面的分布以及风量需求的计算
在矿井的实际生产过程中, 通风存在容易和困难两个阶段, 容易的阶段是指目前的生产通风能力符合现阶段生产以及薄煤层开采阻力的要求, 通风需求量较小。而困难阶段则是指在后期的生产工作中, 要求通风系统能够满足多个煤层开采的通风阻力需求。经过分析和计算, 在通风容易的阶段, 对于厚煤层12号的通风需求量需要满足1 740 m3/min, 而薄煤层9号则需要满足3 780 m3/min;而在通风困难的阶段, 厚煤层12号的通风需求量为4 690 m3/min, 薄煤层9号则为3 480 m3/min。
3.2.2 风阻的计算以及解算
在通风容易阶段, 最大通风阻力的风流路线如下:从副井开始, 到薄煤层9号副井、9号材料井、9号集中轨道巷、9号盘区巷, 之后再到8224工作面, 然后到盘区回风巷、风硐, 最后到回风井。
而在通风困难的阶段, 最大通风阻力的风流路线如下:从副井出发, 之后到厚煤层12号盘区巷、8224工作面, 然后到12号盘区回风巷、总回风巷、风硐, 最后到回风井。
在通风摩擦阻力的计算上, 结合通风两个阶段, 对各个区段的井巷摩擦阻力进行计算, 得出在通风容易的阶段, 最大阻力区段的摩擦阻力为2 203.0 Pa。在通风困难的阶段, 最大阻力区段的摩擦阻力的计算结果为2 662.7 Pa。
风硐在通风阻力的要求上, 一般数值为100~200 Pa, 优于二1 (己组) 风井在改造后风道加长, 因此风硐的最大通风阻力选择200 Pa。然而, 由于在四季, 自然风压存在差异性, 加上对影响阻力的分析, 因此选择200 Pa。
在对通风阻力进行计算时, 在容易通风的阶段, 通风阻力的计算公式为
即1 9091.15-200=1 995 Pa。
在通风困难的阶段, 通风阻力计算公式为
即为2 3081.15+200=2 854 Pa。
因外部漏风的影响, 通风器的排风量Q排相比矿井总风量Q要大, 则Q排=k外Q。其中k外为外部漏风系数, 在抽出式通风以及风井不存在提升任务的情况下, 一般选择1.10以及1.05。
4结论
结合实际二1 (己组) 情况, 选择合适的主扇作为通风配套设备, 结合十三矿当地的大气压以及温度, 选择特性曲线300为通风容易阶段的解算, 400则为通风困难阶段的解算, 改造后的矿井, 在通风容易阶段的风量总需求为8 141 m3/min, 通风阻力为1 989.4 Pa;在通风困难的阶段的风量总需求则为9 916 m3/min, 通风阻力为2 851.8 Pa。在风速上, 两个阶段的通风风速经验算符合相关要求。
参考文献:
Research on Optimizing Ventilating System of Mine under Complicated
Conditions
Zhu Peng-chao
(Pingdingshan Tian’an Coal Industry Co., Ltd, Xuchang 461700 China)
Abstract:Taking the thirteenth mine of Pingdingshan Tian’an Coal Industry Co., Ltd for an example, the paper was introduced general situation of ventilating system, and pointed out existing faults of the system.Finally, the paper was put for-
参考文献
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矿井通风三维可视化系统及优化 第9篇
矿井通风系统是煤矿生产系统中最重要的内容, 矿井通风的目的就是把新鲜风流送到井下, 把污风冲刷到矿井外面。通风系统是保证煤矿正常生产的核心组成部分, 也是保证人员生命安全的前提。为了保证煤矿安全、高效的生产和提高煤矿的经济效益, 所以通风的管理和通风的优化是煤矿管理人员必须关注问题。目前已有很多专家学者利用优化算法, 来优化通风网络, 来此解决矿井通风优化问题, 并取得了一定成果。
通过对矿井通风风网的模拟和优化, 可对提高矿井安全管理和能够时时对矿井的通风进行监测和分析。故开发此系统来实现对矿井通风的科学安全的管理和优化。
1 矿井三维仿真框架
实现矿井的三维仿真, 根据矿井的地质勘探数据、矿井开拓设计以及钻孔数据, 其中因为钻孔数据不是连续的, 它是以离散的形式存在的, 所以我们必须对这类数据进行数值分析, 即对其进行拉格朗日迭代。来生成有效的连续数据, 这是三维仿真地测重要的数据基础。
因为矿井中巷道和硐室太过于繁多, 所以系统采用分组的形式对其进行数据的管理, 这样有利于三维矿井的实现。首先建立三维空间数据模型, 我们把开拓巷道、准备巷道、回采巷道分别储存在三个不同空间数据库中进行输入和输出, 再把这些巷道及硐室的属性数据储存在非空间数据库中, 进行有效的读入和读出。
在以三维模拟为基础, 对矿井通风进行有效的矿井通风优化。为了解决巷道风量的时时显示和风网结算问题, 在三维仿真模拟的基础上还建立了优化模型。这些为了矿井的仿真和优化系统提供了基本框架。系统的基本框架如图1。
2 矿井三维数据库模型
2.1 三维数据空间属性模型
在三维空间数据模型中, 巷道、硐室以及通风参数是其基本构成。通过三维空间属性模型的建立可对矿井风网起到时时监测的目的。因为在矿井生产过程中, 会不断有新巷道的掘成和新的回采面的形成, 以及废弃巷道不在进行通风等问题, 所以风网的参数是时时变化的, 即它是以动态的形式存在的。
首先, 对巷道的断面进行模拟, 巷道断面一般可分成, 梯形断面、半圆拱断面、矩形断面等。其次在对巷道的整体进行模拟。
2.2 三维数据非空间属性模型
非空间属性模型, 主要目的就对系统收集到了一系列通风网络参数, 通过建立的优化模型进行一系列的转化, 以达到优化的目的。原始数据包括, 巷道的空间位置属性、通风参数属性、风机特性曲线等。将这些数据通过优化模型的计算, 来达到通风优化的目的, 最后通过处理, 再对通风系统进行分析和三维可视化显示。
将上述的空间属性和非空间属性数据, 都储存在数据库中, 这样既能有效的调用数据又能方便的管理数据。空间属性参数中包括巷道的位置, 工作面的位置属性参数, 一般我们将巷道看成由节点和弧段构成的, 然后在对其节点进行编号, 每个ID编号对应一个巷道名称再把巷道的数据以链表的形式存储起来。非空间数据属性包括巷道的规格属性和风量、风机特性风阻、风压等属性。
优化模型的建立
3.1 Hardy-Cross迭代模型
对于风网分析采用模型Hardy-Cross迭代法。风网风压平衡方程:
节点风量方程:
联立方程组为非线性方程组, 设拟线性风阻为:
迭代方程为:
Q0j—初j设分支风量, m3/s;
aij—关联矩阵的i行j列元素;
Rj—j分支风阻, kg·s2/m3;
Pi—i节点风压, Pa;
Hfj、Hej—j分支通风动力、位差, Pa。
3.2离散反馈型神经网络模型
离散型反馈型神经网络 (DHNN) , 所有结点都是计算单元, 同时也可接受输入, 并向外界输出。
DHNN的工作过程主要分为两个阶段:第一个阶段是学习期, 此时各计算单元状态不变, 各连线上的权值可通过学习来修改;第二阶段是工作期, 此时各连接权固定, 计算单元状态变化, 以达到某种稳定状态。
从作用效果看, 反馈网络按对能量函数的极小点的利用来分类有两种:第一类是能量函数的所有极小点都起作用, 这一类主要用作各种联想存储器;第二类只利用全局极小点, 它主要用于求解最优化问题。
离散型反馈网络的拓扑结构, 如图2所示。
(1) 网络的状态
DHNN网中的每个神经元都有相同的功能, 其输出称为状态, 用xj表示。
所有神经元状态的集合就构成了反馈网络状态:
X=[x1, x2, …, xn]T
反馈网络的输入就是网络的状态初始值, 表示为:
X (0) =[x1 (0) , x2 (0) , …, xn (0) ]T
反馈网络在外界输入激发下, 从初始状态进入动态演变过程, 变化规律为:
xj=f (netj) , j=1, 2, …, n.
DHNN网的转移函数常采用符号函数:
式中净输入为:
对于DHNN网, 一般有wii=0, wij=wji
反馈网络稳定时每个神经元的状态都不再改变, 此时的稳定状态就是网络的输出, 表示为:
网络的同步工作方式
网络的同步工作方式是一种并行方式, 所有神经元同时调整状态, 即
4 系统的实现
煤矿通风安全的管理和通风的优化是煤矿安全生产的前提要务。系统在Windows XP环境下和借助C#语言来实现系统的功能, 在用Access 2000来解决对数据的处理问题。计算机运行该系统, 之后输入该矿的基本信息以后, 分析和优化矿井的通风系统, 之后再借助专家系统, 最后得到最优的通风优化方案。实现了通风系统可视化、自动化, 从而减少了人员的负担, 提高了工作效率, 进而提高矿井生产的产量量和水平。
5 结论
(1) 系统运用三维可视化技术以及建立的迭代模型和DHNN模型, 再结合矿井通风的具体原则, 建立了通风网络可视化管理和矿井通风优化。实现了通风参数的动态时时显示, 比较真实地反映了实际通风的状况。解决了矿井通风优化问题, 科学、有效的选出最优方案。
(2) 以C#与语言为工具, 结合数据库技术, 建立了矿井通风的空间属性和非空间属性模型。
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矿井通风系统改造的四大问题及对策 第10篇
福建省天湖山能源公司的前身是天湖山矿务局，地处闽南三角州，公司共辖四对生产矿井，最早的建于1956年，最迟的建于1995年。煤层赋存条件复杂，煤层产状极为不稳定，地质构造十分复杂。公司建矿四十多年来，最早的矿井进行了4次通风系统改造，最迟的矿井也进行了1次改造。改造的实践告诉人们，在煤矿生产建设中，虽然在矿井设计时已考虑了生产后期(即通风困难时期)的通风问题，但往往因设计时依据的地质资料与现场实际的出入、生产计划的变更，特别是周边小煤井的无序开采等诸多因素的干扰，使得预定的后期通风计划难以实施，于是许多矿井在生产后期便采取实施通风系统改造来解决。本文以天湖岩矿的通风系统改造为例，对其通风系统改造过程中的新思路，新做法以及出现的一些失误加以总结、分析，希望能为同行们提供一点参考。
2 问题与对策
2.1 问题之一：通风系统是否要进行改造，如何改造才能使有限资源达到优化配置。
2.1.1 天湖岩矿的生产状况
根据天湖岩矿最新的地质储量年报，目前尚有可采储量50万吨，矿井设计年生产能力为4万吨，因煤层较薄，原煤回采率为50%左右，矿井的服务年限还有6年。因该煤矿原煤回采难度大，成本一直居高不下，造成赢利困难。
显然，对这样的矿井，再花巨资进行通风系统改造从经济上和企业效益上是不合算的。但职工的再就业压力使决策层进退两难。
2.1.2 天湖岩矿的通风现状
(1) 通风系统方面：平洞上山转下山开采后，通风系统的回风道过长过多过杂，风门漏风量剧增(无效风量约占总进风量35%)。上部周边小煤的无序开采，使矿井总长约2km的回风巷遭受严重破坏，使得回风巷外部漏风率高达60%以上，且破坏仍在继续，维护相当困难，通风系统已基本处于瘫痪状态；
(2) 局部通风方面：由于地质构造复杂，煤层赋存极不稳定，长期以来基本上是属于边探、边掘、边采的情况，难以形成较为周全的通风布局，大多是利用现成的一些废巷与上下水平的采煤贯通点加以改造之后进行通风，造成进风、回风较为紊乱，下山水平进、回风压差不明显，风量少且不稳定，局部串联通风严重。
根据国家2001年煤矿安全生产专项整顿工作和福建省实施方案，特别是2001版《煤矿安全规程》明确规定，生产矿井必须具有较为完善的通风系统，否则必须关停整顿。不立即进行通风系统改造，这显然是属于关井对象。
2.1.3 解决办法
天湖山能源实业有限公司目前有矿井四对，高山地形。天湖岩矿处于最上部，主平峒标高+805水平，准备水平为+775水平，主平洞+825及以上水平仅剩几个回收煤柱的零星作业点。经过几十年的开采，公司其它矿井也都在往深部移，出现了各矿井在原划定的井田边界上的一些未采部分。公司领导十分重视，在煤炭资源逐渐枯竭的今天，加大了对该区段的探矿力度，随着地质资料的进一步明确，认定该区域有较高的开采价值，并从大局出发，打破原井田边界的块段划分法，并提出新建两个采区“新村一采区和含春二采区”由天湖岩矿与含春矿就近联合开采的构想，预计四年后可完成采区基建并投产，上部由天湖岩矿就近先下山开采，下部由含春矿以后就近上山开采，预计生产能力为6万吨，服务年限30年。由含春矿+565主平峒和+710辅助平峒进风，回风系统由上部天湖岩矿目前的下山通风系统+含春矿二采和新一采区回风平巷+825总回风平巷、+825～+875总回风上山、+875总回风巷+风硐、抽风机构成完善的通风系统的战略部署。
经全面的分析论证，一致认为这个方案可行，并于2001年决定立即进行通风系统改造，是时要求新系统既要考虑目前天湖岩矿的安全生产需要，也必须能满足下部两下新采区联合开采的需要。
2.1.4 分析
采取新建采区而不是新建矿井，并采取分水平由现成的矿井进行联合开采的办法，这是个创新性较强的思路，其优点有：
(1) 采取联合开采的形式，只是在已有的矿井内就近新建了两个采区而已，其规模比新建矿井要节省投资近三分之二。
(2) 扩大了天湖岩矿的生产能力、延长了矿井服务年限。
(3) 一并解决了天湖岩矿、含二、新一采区的通风安全难题，通风系统改造投资更趋于合理与优化。
2.2 问题之二：如何制定出所有可能的改造方案，并通过技术、安全、经济等方面的比较、筛选出最优方案。对于通风系统改造这是个理论与实践交替进行，反复验证的过程。
2.2.1 天湖岩矿通风系统改造扔复杂性
一是七十年代采用的是边建矿边采煤的模式，加上+825以上水平本矿的采空区，特别是小煤井的破坏十分严重，很难找到一条较为理想的总回风巷和地面回风井。
二是需风情况较为复杂，初期是天湖岩矿独立用风，需要的风量较小，中期是天湖岩矿与下部联合开采共同用风，需要的风量较大，后期是天湖岩矿停产，只有下部联合开采用风，其间风量差别较大。
2.2.2 对策
2.2.2.1收集尽可能多的与矿井通风安全相关的技术、管理(特别是“一通三防”)方面的资料。
2.2.2.2 收集矿井的各种自然条件资料作为参考(包括交通位置、地形地貌、地质构造、煤层赋存、井下温度、水文地质情况、气象等)。如天湖岩矿井田属地温正常区，从本矿历年开采情况表明，采掘工作面和机电洞室温度均低于规程规定，无热害危险；矿区内无大的地表水体，由于相对高差大，地表水、地下水排泄条件良好，因此本区无洪水危害。
2.2.2.3 详细了解矿井瓦斯、煤尘及煤的自燃情况：根据本矿进仍至本矿区三十多年的开采资料，没有发生过瓦斯突出、瓦斯爆炸事故及其它通风事故。煤尘亦无自燃发火和爆炸倾向，本矿历年来的井下气体检测数据表明，在矿井的各个用风点从未发生瓦斯浓度超限的现象。因此只要通风良好，瓦斯危害就不大。
2.2.2.4 搜集所有已掘巷道的开拓开采平图。因矿井开采时间较长，一些矿井往往为简化图纸，把一些已打上密闭或栅栏的旧巷从图纸上省去。因此，在制订方案时一定要在包括所有已开拓开采巷道的平面图上进行，本着经济合理地充分利用已有的井巷及设备，设计出安全可靠、先进合理、施工期短的最佳方案。
2.2.2.5 各矿井对周边小煤井均进行过普查，采用最新最全面的普查图纸作为制订方案的参考依据。原则是远离小煤作业区，回风系统尽量往深部移。
2.2.2.6 风井位置的交通情况，水文地质情况也不能忽视，这关系到几吨重风机的运输与安装问题和日后风机及装备的安全管理问题。
2.2.2.7 综合考虑上述因素，天湖岩矿初选改造方案五个，经实地考察之后，精选2个方案再加以全面比较。方案一：利用+834小煤废井筒作回风井；方案二：在+975标高处有一个原本矿临时出风井峒，利用其作为回风井。经过反复对两个方案的技术性、安全性、经济性和可行性进行比较，最后选定方案二，投资量预计为60万元左右。
2.2.2.8 方案最终的选定原则：一是必须对初步选定的方案进行实地勘察，确立可行性，并核定工程量；二是主导思想应把回风系统往矿井的深部移，往矿井的中央移，以确保回风巷尽可能少受小煤井的再次破坏。
2.3 问题之三：改造中一项较大的投资就是风机及其装置的选取与安装，是继续使用原有的旧风机还是另行购置先进的新风机，值得全面考虑。
2.3.1 风量需求。天湖岩矿最大用风量为8.15m3/s，新村一采区与含春二采区在通风容易时期实际需风量之和为25m3/s，在通风困难时期的实际需风量之和为28.75m3/s，因联合开采进行到困难时期时，天湖岩矿已结束生产即不再用风，所以总设计用风量应为33.15m3/s。
2.3.1.2 矿井负压计算。因天湖岩矿的总回风道计划与新设计的“含春二采区和新村一采区”联合开采时共用，本矿井的服务年限仅有8年，矿井通风处在与下部联合开采时的容易期内，采用增阴调节法对各用风点的回风道处对各用风点加以调节，使风量分配达理想的效果。根据下部联合开采的测算数据：矿井通风容易时期要求负压达627.30Pa，困难时期的负压880.15Pa，(此数据由福建煤炭设计院在《天湖山矿区新村与含春井田联合开采设计说明书》中提供，困难时期同)。
2.3.1.3 通风设备选型。根据上述计算的风量值和负压值，原风机4-72-11№16B虽仍能适用，但机械老化，耗电多，安全性差，搬迁等辅助费用高，所以考虑新置风机。通过对市场的了解、充分结合风机技术的进步，选用改进型BD-11型弯掠组合正交型隔爆对旋轴流式通风机，可较好地担负起该矿井下各个时期的安全通风。此风机一个最大的特点是采用两台相互独立，叶片角度相反，旋转方向相反的风扇对轴串接而成，高能高效。实践表明，在天湖岩矿开采期间，下部联合开采未与上部总回风贯通之前，通过对风机实际工况点的分析情况来看，采取只开其中独立的一节来通风应该是合理而可行的。
2.3.2 对策
天湖岩矿通风系统改造对风量、负压在前后期的需求情况：
2.3.2.1 依据《煤矿安全规程》要求进行矿井的需风量计算：天湖岩矿保持目前的生产规模，最大需风量为8.15m3/s。新村一采区与含春二采区的基建任务由下部水平的另一矿井含春矿实施。5年后的投产初期，新村一采区与含春二采区实际需风量之和为25m3/s，投产后期的实际需风量之和为28.75m3/s，因联合开采进行到投产后期时，原天湖岩矿将不再生产用风，所以总设计用风量最大为33.15m3/s。
2.3.2.2 矿井通风负压计算：原天湖岩矿满足通风的矿井负压为256.7Pa，其服务年限还有8年，通风处在与下部联合开采的容易期内。根据新村一采区与含春二采区的联合设计负压测算数据：矿井通风容易时期要求负压达627.30Pa，困难时期的负压为880.15Pa。由于天湖岩矿最长通风线路明显较下部两个采区要短的多，可采用增阻调节法，使风量分配达理想的效果。
2.3.2.3 主通风机的选用、试运转和评价情况
(1) 综上所述，天湖岩矿选用BD-Ⅱ-6-№13轴流式抽风机。该抽风机电机功率2×30kW，出厂性能特性为静压71Pa至880Pa，风量(28.75～36.75)m3/s，叶片安装角度可根据需要进行调节，选择最佳工况点，以最大限度地提高风机效益。
(2) 天湖岩矿主通风机在安装调试完毕后，在厂家的协同下共同对风机进行了试运转操作，第一次启动便成功，电流、电压、功率均正常，风量稳定。
(3) BD-Ⅱ-6-№13型风机在天湖岩矿运行半年时间的安全性评价
a.该风机运行半年时间未出现任何故障。
b.该风机采用电机与叶轮直联的形式，把电机裹在叶轮的芯部，结构紧凑，运转平稳，摒弃了一般轴流主通风机的长轴转动，可消除传动装置易于损坏变形的现象，使维护更方便。
c.选用隔爆型电动机，电机安装在风机风筒中的隔流腔仙，隔流腔具有一定的密封性能，保证电机与风机流道中含有瓦斯的气体相互隔绝，隔流腔中有偏管与大气相通，使新鲜空气不断进入，流过电机使电机散热后流出，并使腔内空气在风机运行时保持正压状态。
d.该机可以直接通过风机反转来实现反风，并且能满足反风要，不必另设反风道，可以减少外部漏风，有反风速度快的优点。
e.当空气流入第一级叶轮获得能量后并经第二级叶轮排出，第二级叶轮兼备着普通轴流风机中静叶的功能，在获得整直圆周方向速度分量的同进，增加气流的能量，从而达一到普通轴流式风机不能达到的高效率、高风压。
f.该风机的叶片采用的是弯掠组合正交在维扭曲技术，改善了风机风叶与气流的接触面，从而提高了性能参数(与其它类型风机比效率提高6%，噪音降低了11dB)。
g.两级风机既可联合也可独立运行，有较大的灵活性，从特性曲线上看与两台性能相同的鼓风机串联使用有点类似，但较好地提高了性能。
(4)BD-Ⅱ-6-№13型风在天湖岩矿运行半年来的经济性评价
a.主通风机的三分之二安装在风峒内，只有扩散塔在外面，通过电览，由两个轻巧的控制柜控制其运行，不需要专人值班。具体做法是通过电缆把控制柜移到150m外的压风机房。由压风机司机兼任抽风机司机，可省安期投资6万元和两个工人工资2.5万元/年。
b.两级风机分开独立运行，在通风初期，只要满足天湖岩矿的生产用风需要就可以，因此实际只要开启一级风机就够用了，一年可省电费：15.767万元。
c.风机可直接反风，不需要外设反风道，前期投资可节约3万元。
d.该风机一个最大的缺点是一旦电机烧坏，难以在短时间内换好，因此一定要做好备用的准备。
矿井通风系统优化设计 第11篇
矿井进行通风系统优化是矿井技术改造的重要内容之一。目前主要是从通风系统的内部和外部两个方面进行优化,内部优化研究方面取得了可喜的成果,外部优化问题的研究还有待深入。本文结合实际着重进行了通风系统外部优化的研究工作。目前矿井通风系统外部优化方法中主要有模糊综合评价、基于粗糙集的神经网络法等,上述方法有些具有较大的主观性,有些过于复杂。可拓学是我国学者蔡文教授于20世纪80年代创立的,其理论支撑为物元和可拓集合[1]。可拓学的研究对象是现实世界中的矛盾问题,它研究处理矛盾问题的规律和方法[2]。因为通风系统方案的确定并不能把所有因素都表示出来,利用不完备的因素表示事物所处的状态,描述事物的的发展趋势即是可拓数学研究的不相容问题,所以文章应用可拓学理论,建立多指标参数方案优选模型,以期更加客观、便捷的解决通风系统最佳方案确定的问题。
1 可拓优选模型
1.1 可拓优选模型建立的数学基础
模型建立的数学基础是可拓学理论,它以物元为基本元,建立物元模型,以物元可拓为依据,应用物元变换法化矛盾问题为相容问题[3]。
1.1.1 物元
事物的名称N,特征C,关于特征的量值V组成有序的三元数组R=(N,C,V),则R简称为物元,N、C、V称为物元的三要素。物元变换是解决矛盾问题的基本工具[4]。
1.1.2 可拓集合
设论域为U,若有任意一元素u,u∈U,有
1.2 可拓优选模型的建立
第一步:确定基本评价物元
N表示评价因素,ci表示评价指标,vi表表示量化的评价指标值。
第二步:确定经典域物元
Noj表示通风系统分为j个等级,ci(i=1,2,,n)表示通风系统等级Noj的特征,voji表示Noj关于ci所规定的取值范围。
第三步:确定评价的节域物元
P表示通风等级的全体,vpi表示P关于ci所取得量值的范围。
第四步:最优方案的确定
(1)计算各个方案的综合关联度
①计算各个指标关于评价因素的关联度
其中,
②确定指标ci的权重αi,
③确定评价因素的权重ωi,
S表示评价方案。
(2)最优方案的确定
各个方案等级为:Kj0(S)=maxKj(S)(j0=1,2,j),则方案等级为j0。方案合格度:Kj0(S)>0方案合格,Kj0(S)<0方案不合格淘汰,Kj0(S)=0有待决策者进行抉择。方案优度:对于合格方案,Kj0(S)最大者为最优方案。
2 可拓优选模型的应用分析
2.1 确定评价指标体系
刘东煤矿位于安徽省淮北市沟渠镇境内,井田面积约18.6km2,矿井采用立井主石门分水平开拓方式,中央分列式通风。课题[7]通过分析刘东煤矿通风系统存在的问题,在理论分析[5,6,7]与现场实际生产相结合的基础上提出五种适合于刘东煤矿实际情况的通风系统改造方案。方案一:扩巷方案1;方案二:扩巷方案2;方案三:卧底改造方案;方案四:新拓并联巷道方案;方案五:煤仓改造方案同时进行卧底改造。通过计算机模拟对提出的5种通风方案进行技术分析,以保证其合理性。最后参考已有的各种通风系统可靠性、方案优选指标体系、综合评价体系[8,9]等前人研究的成果上,提出一套新的矿井通风系统改造方案优选指标体系,根据计算机模拟,每种方案各个指标评价值的确定见表1。
2.2 建立各方案的评价物元
根据现场分析,影响方案优选的因素有3个,分别为技术可行性、经济合理性、安全可靠性。根据表1中各评价指标值,由式(1)确定方案一技术可行性因素的评价物元为:
同理可建立方案一的经济合理性和安全可靠性因素的评价物元;方案二到方案五的评价物元亦按照式(1)和表1的数据建立。
2.3 确定各评价方案的经典域物元
参考《煤矿安全规程》、《矿井通风质量标准及检查评定办法》以及刘东煤矿的通风系统实际情况,把通风系统分成5个等级。根据式(2),则技术可行性第1等级的经典域物元为:
技术可行性其它等级的经典域物元,经济合理性、安全可靠性各个等级的经典域物元略。
2.4 确定各评价方案的节域物元
根据刘东煤矿实际通风状及各个指标的分级标准及式(3),确定各评价方案的节域物元,这里以方案一技术可行性因素为例,建立节域物元。
2.5 确定最优方案
根据式(4)、(5)、(6)确定各个方案的隶属度函数见表2。
由表2数据以及方案合格度和优度的定义可知:方案二不合格,方案四为最优方案。根据计算机模拟亦知,方案二的最高风压超过刘东煤矿风机最高风压的90%,处于不稳定区域,存在安全隐患。所以方案二淘汰。实际上,方案四为新掘工序,巷道断面为7.6 m2,维护和安全方面都要容易得多。只有方案四进行通风系统改造的同时,可以继续使用原有巷道回风,不会影响生产。方案四在短期内可能没有其它几种方案经济效益明显,但在40年服务年限内,总的经济效益最高。方案四总的经济效益比方案一总的经济效益多270.331万元,比方案二总的经济效益多256.941万元,比方案三总的经济效益多47万元,比方案五总的经济效益多621.62万元。从以上分析可知优选模型优选出的方案与实际相符,进一步验证了建立的优选模型具有实际应用的价值。
3 结论
(1)介绍了可拓方案优选模型建立的步骤,并对刘东煤矿通风系统改造中实际提出的五种方案进行优选,确定方案四为最优方案。确定的最优方案已经应用于矿井实际,不但原有矿井存在的问题得到改善,且获得了很大的经济效益。
(2)应用可拓学方法来评价通风系统,就是把其定性性质转换成更容易描述的“替代物”来进行定量评价。可拓评价方法利用了关联函数可以取负值的特点,使评价方法能较全面地分析对象属于集合的程度。
(3)优选模型简单明了,可操作性强,易于掌握,优选中所采用的数据易于获取,数据处理工作量小。采用优选指标有比较明确的评价标准,为通风系统外部优化提供一种新的方法。
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矿井通风系统优化设计
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