平禹煤电二矿通风阻力测定与通风系统优化分析报告文案

1、. . . . 1 / 57平禹煤电平禹煤电 XXXX 公司二矿公司二矿矿井通风系统优化分析报告矿井通风系统优化分析报告平禹煤电二矿平禹煤电二矿理工大学理工大学. . . . 2 / 57二二 O O 一三年三月一三年三月. . . . III / 57平禹煤电平禹煤电 XXXX 公司二矿公司二矿矿井通风系统优化分析报告矿井通风系统优化分析报告课题组主要成员课题组主要成员平禹煤电二矿：平禹煤电二矿：伟峰、伟峰、晓伟、要芳、田云涛、王占 旭、高阳、继宁理工大学理工大学：侯三中 中伟 涛 郭洪斌. . . . IV / 57目目 录录0 引言 11 矿井概况 22 矿井通风阻力测定 32.1 测定

2、路线的选择与测点布置 32.1.1 测定路线的选择原则 32.1.2 测定路线的确定 32.1.3 测点布置 32.2 测定方法与仪器仪表 32.3 测定数据的整理与计算 42.3.1 井巷断面尺寸计算 42.3.2 空气密度计算 42.3.3 测点风速风量计算 52.3.4 测定段位压差与矿井自然风压计算 52.3.5 通风阻力计算 62.3.6 巷道风阻值计算 72.3.7 巷道摩擦阻力系数计算 72.3.8 测定结果整理计算表 83 通风阻力测定结果分析 93.1 阻力测定精度的评价 93.2 矿井通风阻力分布状况 103.3 矿井等积孔与风阻 103.4 矿井风量分配 123.5 通风

3、阻力测定结论 123.6 存在问题与建议 134 通风系统优化分析 14. . . . V / 574.1 矿井通风系统分析概述 144.2 矿井通风系统优化设计的原则和指导思想 154.3 平禹二矿通风系统优化技术路线 154.4 平禹二矿通风系统优化 164.4.1 通风系统改造的必要性 164.4.2 对通风现状与分支风量和风阻值测算结果的评价 174.5 南山风井风机挂网角度的确定 194.5.1 矿井通风网络解算 194.6 二矿通风系统优化结论 225 主要结论 23附件矿井通风阻力测算表 24附件矿井通风系统示意图和网络图 41附件解网数据文件 45. . . . 1 / 570

4、 0 引言引言煤矿井下生产包括采煤、掘进、提升、运输、通风、排水等多个生产环节，通风是整个生产环节中保障矿井安全生产的一个重要环节。众所周知，受生产条件的制约，矿井井下自然灾害严重，伤亡事故较多。而与时、准确地获得和控制全矿井通风环境技术参数，则是实现安全生产和提高生产效率的重要保障。一个良好的矿井通风系统是保证矿井安全高效生产的前提与基础。矿井通风系统是由通风机装置、通风网路与各种通风设施等所组成的。而通风系统是否合理，与通风机装置的性能与与之匹配的井下网路系统有着密切的关系。要保证矿井通风系统处于良好的运行状态，就必须使矿井主要通风机在最佳工况点运行，就必须掌握全矿井井下通风网路中的各种通

5、风基础技术参数。全矿井通风阻力指的是由井筒、巷道与通风构筑物构成的通风网路所产生的通风总阻力，它是衡量矿井通风能力的重要指标，影响矿井通风阻力大小的因素很多，有井巷断面的大小、井巷支护状况、通风距离的长短、井下分区网络布置的合理性与风量调节方法的合理性等诸多因素。随着矿井开采过程的变化，矿井通风阻力的大小和分布也会发生变化。因此，经常了解和掌握矿井通风阻力大小和分布状况，是进行矿井通风科学管理、风量调节和通风设计的根本依据。所以， 规程第 119 条明确规定：新井投产新井投产前必须进行前必须进行 1 1 次矿井通风阻力测定，以后每次矿井通风阻力测定，以后每 3 3 年至少进行年至少进行 1 1

6、 次。矿井转入新水平生产或次。矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定改变一翼通风系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定。通过矿井通风阻力测定，可以达到下列目的：1).了解通风系统中阻力分布情况，发现通风阻力较大的区段和地点，了解矿井井巷的维护状况，了解矿井通风能力与潜力，便于正确调节风量以满足生产的需要，确保矿井通风系统经济合理地运行；2).提供紧密结合矿井实际的井巷通风阻力系数和风阻值，使通风设计与计算更切合实际，使风量调节有可靠的依据；3).为调节风压法控制火灾提供必须的基础资料，使这一方法的应用更合理、有效；4).为发生事故时制定灾变处理计划提供重要的基础资料

7、；. . . . 2 / 575).为矿井通风自动化与矿井通风系统优化、改造提供基础数据等。1 1 矿井概况矿井概况平禹煤电公司二矿位于市西南部鸿畅镇玉皇山北麓，距市24 公里， 于1970 年 6 月开工建设，1971 年 5 月简易投产。2004 年初加盟平煤集团后，根据上级指示，结合矿井实际，矿井生产系统进行了第三期改造，2006 年 3 月恢复生产。2006 年核定生产能力 30 万吨/年。2012 年核定生产能力 81 万吨/年。井田共布置 3 条斜井，其中 2 条进风井，1 条回风井。矿井采用斜井片盘开拓方式，普通炮掘综掘，综采工艺，走向长壁后退式采煤方法。矿井现开采五2煤层，矿井

8、共布置三个采区，即为二1准备区、三3采区、三2采区（密闭暂无生产） 。矿井通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式；主井、皮带井进风，副井回风，两进一回通风系统。风井主扇为两台同样型号、同等能力的轴流式通风机，担负着整个矿井的供风任务，一台运行，一台备用。主要通风机为 BDK-24 型对旋轴流式通风机，风叶角度可调围60到 00,工作风量围(47-100)米/秒；配套电动机为 2185 千瓦，额定电流 362.3/208.6A，额定电压 380/660v,于 2006 年 2 月挂网运行。主要通风机叶片现运行角度3，实际电流 500A，实际电压 420V，主要通风机采用双回路供电，供电系统可靠。

9、目前主要通风机在安全区域运行，稳定可靠，工作效率 80%以上. . . . 3 / 572 2 矿井通风阻力测定矿井通风阻力测定2.12.1 测定路线的选择与测点布置测定路线的选择与测点布置2.1.12.1.1 测定路线的选择原则测定路线的选择原则1).有并联风路中应选择风量较大且通过回采工作面的主风流风路作为测定路线。2).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测定路线。3).择沿主风流方向且便于测定工作顺利进行的线路作为测定路线。2.1.22.1.2 测定路线的确定测定路线的确定根据本矿通风系统的具体情况，选择的测定路线详见附图 1。2.1.32.1.3 测点布置测点布置根据矿

10、井通风阻力测定测点布置的一般原则，本次测定测点的具体布置情况，详见附图 1、附图 2。附图 1 平禹煤电二矿煤矿通风系统图（2013.01）附图 2 平禹煤电二矿煤矿通风网络图（2013.01）2.22.2 测定方法与仪器仪表测定方法与仪器仪表本次测定采用基点法，即用一台精密气压计放在副斜井口，另一台同型号的精密气压计在井下风路中的测点进行测定静压的方法。所用的仪器仪表有：BJ-1 型精密气压计 2 台DHM-2 型通风干湿球温度计 1 台风表 1 块秒表 1 块皮尺 2 个. . . . 4 / 572.32.3 测定数据的整理与计算测定数据的整理与计算2.3.12.3.1 井巷断面尺寸计算

11、井巷断面尺寸计算梯形： S = HB (2.1)U = 4.16 (2.2)S半圆拱： )11. 0()39. 0(BHBBhBS(2.3)(2.4)SBHU84. 357. 12式中： S 井巷断面积，m2；B 巷道宽度（梯形为平均宽，即上底加下底除以 2） ，m；H 巷道高度，m；U 巷道周长，m。2.3.22.3.2 空气密度计算空气密度计算= 0.003484（1-）(2.5)TPPPsat378. 0式中： 空气密度，kg/m3；P空气绝对静压，Pa；空气相对湿度，%；Psat饱和水蒸气分压力，Pa；T绝对温度，K,(T=273+td)；td干球温度读数，。2.3.32.3.3 测点

12、风速风量计算测点风速风量计算风表校正公式：. . . . 5 / 57 V真 = aV表 + b (2.6)式中：V真表测风速，m/s；V表表读数，m/s；a，b常数。实际采用风表类型与校正公式为： 中速风表， V真=0.935V表+0.464 m/s井巷实际风速： V实 = kV真 (2.7)式中：V实实际风速，m/s；V真 表测风速，m/s；K 测风方法校正系数；(2.8)ScSK式中：S 实测断面，m2；c 常数，正常取 0.4，巷中有皮带时取 0.8。井巷风量： Q = V实S(2.9)式中：Q 井巷风量，m3/s。2.3.42.3.4 测定段位压差与矿井自然风压计算测定段位压差与矿井

13、自然风压计算测段 A-B 的位压差计算： hZ (2.10)(2BABAZZg式中：hZ 两测点的位压差，Pa ；两测点的标高，m；BAZZ ，两测点的空气密度，kg/m3 ；BA，g 重力加速度，取 9.8m/s2。矿井自然风压计算： HN= = (hZ) (2.11)dzg. . . . 6 / 57式中：HN 矿井自然风压，Pa。2.3.52.3.5 通风阻力计算通风阻力计算两测点 A-B 间的通风阻力 h阻 AB为： h阻 AB=hS +hZ +hV(2.12)式中：h阻 AB两测点 A-B 间的通风阻力，Pa； hS两测点 A-B 间的静压差，Pa；hS =PA- PB +P(2.1

14、3)式中：PA，PBA,B 两测点上仪器的读数值，Pa；P仪器的基准与变档差值校正，Pa； hV两测点 A,B 间的速压差，Pa；(2.14)2221BBAAvvvh式中：vA , vBA,B 两测点断面上的平均风速，m/s。主测路线上的矿井通风总阻力为： h阻测 =h阻 AB(2.15)式中：h阻测矿井通风总阻力，Pa。2.3.62.3.6 巷道风阻值计算巷道风阻值计算巷道风阻值由下式计算(2.16)2ABABABQhR式中：RAB巷道实测风阻值，NS2/m8； hAB实测巷道 AB 段的通风阻力，Pa； QAB通过巷道的平均风量，m3/s。2.3.72.3.7 巷道摩擦阻力系数计算巷道摩擦

15、阻力系数计算对于实测巷道的摩擦阻力系数由下式计算. . . . 7 / 57(2.17)LURS3式中：实测巷道的摩擦阻力系数，NS2/m4；S实测巷道的断面积，m2；L实测巷道的长度，m；U实测巷道断面的周长，m。同时为便于与同类巷道相互比较，以与为计算或设计后期通风系统，需要将实测的换算为标准状态下的值，其换算公式如下所示：(2.18)2 . 1标式中：标标准状态下(=1.2kg/m3)巷道的摩擦阻力系数，NS2/m4；实测巷道的摩擦阻力系数，NS2/m4；实测巷道的空气密度，kg/m3；h阻 AB主测路线上各段间的通风阻力，Pa。2.3.82.3.8 测定结果整理计算表测定结果整理计算表

16、矿井通风阻力测定结果详见附件中各表。附表 1精密气压计测压数据表附表 2 空气密度测算表附表 3 测点断面尺寸与风速风量测算表附表 4矿井各段位压与速压测算表附表 5 矿井通风阻力测定汇总表3 3 通风阻力测定结果分析通风阻力测定结果分析3.13.1 阻力测定精度的评价阻力测定精度的评价主测路线实测矿井通风总阻力：h阻测 = h阻 AB(3.1)式中：h阻测实测矿井的通风阻力，Pa；. . . . 8 / 57 h阻 AB实测巷道 AB 段的通风阻力，Pa。主测路线实测阻力的相对误差： (3.2)%100j测测 测j测Ihhhh本矿为抽出式通风，根据矿井通风阻力与风机装置压力关系，由风机房水柱

17、计读数推算的矿井通风阻力h阻 j为： h阻 j = HS + HN = hS2 -hV2 +HN(3.3)式中：HS风机装置静压，Pa；HN 矿井自然风压，Pa；hS2风机房静压仪（U 型水柱计）读数，Pa；hV2风峒中传压管处断面上的速压，Pa。平禹煤电二矿煤矿风机房 U 型水柱计读数为 2600Pa。因此，由矿井通风阻力测定汇总表可得主测线路线的精度为：Pahh26123534.4321 PahV33)31. 7(22252. 122 PahhN513534.4321 PaHhhhNVSj251651-33260022 %8 . 3251626122516 jh从上述测定结果可以看出，主测

18、路线上阻力测定相对误差小于 5%，故本次测定结果满足矿井通风阻力测定和通风系统分析的精度要求，可以作为矿井通风系统改造、优化和管理的依据。3.23.2 矿井通风阻力分布状况矿井通风阻力分布状况矿井通风阻力沿程分布状况如图 3-1 所示。矿井三段（进风段、用风段、回风段）通风阻力的百分比情况见表 3-1。矿井通风三段阻力分布情况 表 3-1. . . . 9 / 57区段点号划分长度（m）阻力（Pa）占总阻力百分比（%）百米阻力值（Pa）进风段1-82072.54 633.45 24.25 30.56 用风段8-221702.34 1171.09 44.82 68.79 回风段22-343802

19、.24 808.05 30.93 21.25 合 计7577.12 2612.59 100.00 34.48 从阻力分布图 3-1 和表 3-1 可以看出，平禹煤电二矿煤矿回风段阻力占总阻力的 30.93%，未超过 50%，进风段的阻力所占的百分比为 24.25%，用风段的阻力占总阻力的 44.82%，从这些数值上来看，矿井阻力分布基本合理。但总的说来，矿井通风系统主测路线的三段阻力偏高，根据实际情况和采掘布置形式，平禹煤电二矿的矿井三段阻力分布状况基本合理。3.33.3 矿井等积孔与风阻矿井等积孔与风阻矿井等积孔计算公式：hQA19. 1(3.4)2QhR (3.5)式中：A矿井等积孔，m2

20、；Q矿井总回风量，m3/s；h矿井通风阻力，Pa。风井总回风量为Q70.22m3/s，其通风阻力h=2612Pa，则矿井等积孔与风阻值分别为：2 635. 1261222.7019. 1mA. . . . 10 / 57A-BL(m)h(Pa)0.00.0Lh%h1001-2641.2182.2641.2182.21-82072.54633.4524.2530.562-3208.965.3850.1247.58-221702.341171.0944.8268.793-4101.778.4951.8325.922-353802.24808.0530.9321.254-3119.269.11070

21、.9395.17577.122612.59100.0034.483-4183.368.11254.2463.24-598.032.51352.2495.75-6650.099.42002.2595.16-735.023.02037.3618.17-835.315.32072.5633.48-9120.6118.32193.2751.89-10203.189.12396.3840.910-1155.932.42452.2873.311-12204.665.02656.8938.412-13194.374.92851.11013.313-14200.0112.33051.11125.614-155

22、60.0128.93611.11254.515-16163.7108.63774.91363.116-17790.0109.44564.91472.517-18100.045.94664.91518.318-1945.057.54709.91575.919-11210.969.44920.81645.211-2074.729.04995.51674.320-21188.382.95183.81757.221-22175.947.45359.61804.522-2327.760.55387.41865.123-2425.139.15412.51904.224-25510.198.35922.62

23、002.525-2630.020.75952.62023.226-2775.030.86027.62054.027-2830.041.76057.62095.728-29101.856.86159.42152.629-30619.469.76778.82222.330-31200.283.06979.02305.331-3242.451.17021.52356.432-33420.888.37442.32444.733-3470.071.47512.32516.134-3564.896.47577.12612.635-121.02,612.60 05 50 00 01 10 00 00 01

24、15 50 00 02 20 00 00 02 25 50 00 03 30 00 00 00 08 85 50 01 10 07 71 11 13 35 52 22 20 03 37 72 21 19 93 32 24 45 52 22 28 85 51 13 36 61 11 14 45 56 65 54 47 71 10 04 49 99 95 55 53 36 60 05 54 41 13 35 59 95 53 36 60 05 58 86 67 77 79 97 70 02 21 17 75 51 12 2通风路线长度L（m)通风系统阻力（Pa)234345678910111213

25、14151617181921222311202425262728293031323334351进风段用风段回风段图 3-1 矿井通风阻力沿程分布状况图822/ 52972. 022.702612mnsR由表 3-2 可知， 从矿井等积孔、矿井风阻值来看，平禹煤电二矿的矿井通风难易程度属中等。表 3-2 矿井通风难易程度分级表矿井通风难易程度矿井总风阻Rm（Ns2.m-8）等积孔 A（m2）容 易2中 等0.3551.42012困 难1.4201. . . . 11 / 573.43.4 矿井风量分配矿井风量分配矿井风量分配参见表 3-2。矿井实测风量统计表 表 3-2项项 目目风量风量Q Q(

26、m(m3 3/s)/s)备备 注注 ( (Q Q m m3 3/s)/s)副/皮带井总进66.79 总进 66.79 工作面风量17.50 33090 采面掘进面总风量13.52 个局部通风地点硐室与其他地点风量39风井总回风量70.22 风井风机排风 72从表 3-2 可以看出，矿井总进风量为 66.79m3/s，矿井总有效风量为 59m3/s，矿井部有效风量率为 88.35%。根据主井的总回风量与风井风机排风量，计算出平禹煤电二矿风井外部漏风率为 2.4%；煤矿安全规程规定：装有通风机的井口必须封闭严密，外部漏风率在无提升设备时不得超过 5%，有提升设备时不得超过 15%。总的来说该矿的矿

27、井外部漏风率符合要求。3.53.5 通风阻力测定结论通风阻力测定结论1) 矿井阻力测定相对误差为 3.8%，测定结果满足矿井通风阻力测定和通风系统分析的精度要求，可以作为矿井通风系统改造、优化和管理的依据。2) 平禹煤电二矿煤矿的矿井总阻力为 2612Pa，三段（进风段、用风段、回风段）通风阻力的占总阻力的百分比分别为 24.25%、44.82%、30.93%，三段阻力分布基本合理。3). 从矿井等积孔和风阻值来看，平禹煤电二矿煤矿的风井等积孔为 1.635m2，总风阻为 0.52972NS2/m8，矿井通风难易程度为中等。4). 矿井总进风量为 66.79m3/s，矿井总有效风量为 59m3

28、/s，矿井部有效风量率为 88.35%。5). 平禹煤电二矿煤矿的外部漏风率为 2.4%，符合煤矿安全规程规定。. . . . 12 / 573.63.6 存在问题与建议存在问题与建议1).矿井井下一部分巷道断面较大、规整、直畅，利于通风，应继续保持。2).由于矿山压力的作用，33090 工作面上下巷道要与时整修，利于通风。3).在主测线路上，整体巷道较规整，巷道维护较好，但是整个矿井的通风线路较长，矿井的负压较高。因此，建议继续对 33090 上下巷道、33 轨道下山、33 总回风、回风绕道等负压较高的部分巷道进行扩修和清理，维护巷道整体面貌，降低矿井负压到一定合理的水平，合理安排开拓与掘进

29、工作，保证巷道通风的畅通。4). 建议强化工人安全意识，个别地方堆积有杂物，影响了通风断面，增大了通风阻力。. . . . 13 / 574 4 通风系统优化分析通风系统优化分析4.14.1 矿井通风系统分析概述矿井通风系统分析概述矿井通风系统分析是在充分掌握现场实际情况的基础上进行的，分析的对象是实测、计算的数据，通过对数据的统计找出通风系统存在的问题，为通风系统的改造提供依据。在矿井通风系统设计时，因所有的用风地点要供应大小不同的风量，而各分支的风阻又大小各异，这就必然导致通风系统中各条通路上的通风阻力不等，但其中必有一条通路的通风总阻力最大，此条路线即是通风系统分析中的最大总阻力路线，其

30、总阻力是通风设计时选择主要通风机的一个重要技术参数。满足通风设计要求的风量的必要条件是，所选用的主要通风机的风压必需保证克服矿井通风系统的最大总阻力，并供应矿井所需的总风量。对于生产矿井的通风网络，每个主要通风机服务的系统中都有一条关键路线（原通风设计中的最大阻力路线） ，其阻力分布即反映了通风系统阻力的分布。了解矿井通风系统关键路线的位置与其阻力分布，不仅对合理使用主要通风机，而且对优化风量调节、指导合理安排采掘工作面与其配风、降低矿井通风系统阻力以与改善通风状况都具有重要意义。通风网络的阻力分析，是通过统计各风路的风阻、阻力、功耗分布状况，找出高风阻、高阻力、高功耗的区域和井巷。关键路线在

31、矿井中的位置并不是一成不变的，它随着生产布局变化、需风量的变化和网络结构与其某些分支的通风参数变化而变动。井巷通风总阻力是选择矿井主要通风机的参数之一，为了经济合理、不致因主要通风机的风压过大造成瓦斯和自然发火难以管理，以与避免主要通风机选型太大使购置、运输、安装、维修等费用加大，须控制总阻力不能太大（一般不超过 3000 Pa，特大井型例外） ，必要时应采取降阻措施。本次优化主要是对平禹二矿的通风系统最大阻力路线上巷道的阻力、风量、风阻分布情况进行分析，为整个通风系统的分析与优化改造提供依据。. . . . 14 / 574.24.2 矿井通风系统优化设计的原则和指导思想矿井通风系统优化设计

32、的原则和指导思想通风系统方案设计总的原则是要保证所提方案安全可靠、技术可行，同时兼顾经济合理。设计时主要影响的因素较多，但要抓住主要作用的因素来进行综合分析，这样才有可能拟定出比较合理的若干方案，从而运用有关理论、方法进行优化选择。根据平禹二矿的实际情况，本次优化主要是更换的主要通风机满足矿井生产的需风要求，即最终验证矿井更换 FBCDZ-8-30/2500 风机后，是否具有较高的通风能力，有足够的风量满足用风需求。在通风系统方案设计时主要遵循的原则有以下几个方面：(1). 提高通风系统的稳定性，使得用风地点风量满足要求和风流方向保持不变。(2). 充分利用现有的井巷和通风设备，极发挥其潜力并

33、进行调整。(3). 尽量减少开拓工程和基本建设项目。(4). 根据生产实际，合理安排采掘部署，均衡生产，充分发挥各个系统的通风能力。(5). 尽量减少外部漏风和部漏风，以提高有效风量率。(6). 改善矿井通风状况、创造良好的劳动卫生条件，为安全生产、不断改善和创造安全舒适的劳动环境、保护劳动者的身体健康提供保障。(7). 在改善矿井通风效果的基础上，尽可能节约能耗，以提高本矿经济效益并为支援国家建设做出贡献。(8).在阻力较点，应设法采区降阻措施，以减少通风阻力，使通风系统合理化。矿井通风系统优化改造和设计室一项复杂的技术工作，他不仅要考虑当前矿井的生产情况、通风网络情况、通风设施情况，还要考

34、虑到规划期间，甚至是更长远时期矿井的各种情况与其变化。因此，通风系统优化方案拟定的指导思想是：针对现实，着眼长远，以增强矿井的抗灾能力，确保安全生产，并能收到长远的经济效益。4.34.3 平禹二矿通风系统优化技术路线平禹二矿通风系统优化技术路线矿井通风系统的优化是通风方式、通风方法、通风网络和调节方法所涉与的各种参数的合理的组合。. . . . 15 / 57结合平禹二矿的实际生产部署情况，确定本次通风系统优化设计的技术路线为：测定矿井通风系统阻力；确定矿井通风网络分支风阻，编制矿井通风网络图，结合矿井主通风机的运行性能曲线，利用通风网络解算软件对通风网路进行模拟解算，分析更换FBCDZ-8-

35、30/2500 轴流式风机后矿井的通风状态，验证矿井更换风机后，是否具有较高的通风能力，有足够的风量满足用风需求。 。矿井通风系统优化方案设计优化技术路线如图 4-1 所示。根据矿井的开拓、开采方式与矿井通风方式，确定通风系统改造目标现有通风系统调查：风量分配状况、漏风状况、阻力测定、风机鉴定资料整理与分析查明通风系统存在的问题拟定矿井通风系统优化设计方案模拟和优化通风网络，预测更换风机后井下通风网络的风量图 4-1 矿井通风系统优化方案设计优化技术路线4.44.4 平禹二矿通风系统优化平禹二矿通风系统优化4.4.14.4.1 通风系统改造的必要性通风系统改造的必要性目前平禹二矿矿井通风方式为

36、中央并列式，通风方法为抽出式；主井、皮带井进风，. . . . 16 / 57副井回风，两进一回通风系统。风井主扇为两台同样型号、同等能力的轴流式通风机，担负着整个矿井的供风任务，一台运行，一台备用。主要通风机为 BDK-24 型对旋轴流式通风机，风叶角度可调围60到 00,工作风量围(47-100)米/秒；配套电动机为2185 千瓦，额定电流 362.3/208.6A，额定电压 380/660v,于 2006 年 2 月挂网运行。主要通风机叶片现运行角度3，实际电流 500A，实际电压 420V，主要通风机采用双回路供电，供电系统可靠。目前主要通风机在安全区域运行，稳定可靠，工作效率 80%

37、以上。2012 年 11 月实测矿井总进风量 4050 m3/min，总回风量 4210 m3/min，有效风量3719 m3/min，有效风量率 89%；矿井等积孔 1.65m2，矿井负压 2550Pa。目前矿井开采的 52煤储量已经所剩无几，目前三2和三3采区的接替非常紧，已经不能满足矿井的正常生产需要，矿井迫切需要向下延伸对下一个煤层二1煤层进行开拓准备。随着矿井开采围扩大、开采深度增加、开采强度增大，通风线路越来越长，瓦斯涌出量越来越大，需风量亦随之增大，而且用风地点越来越多，矿井的负压也随之增大，现有的风机不能满足矿井正常通风的需风量，矿井的通风系统也不能满足通风技术条件。为了确保矿

38、井正常的安全生产，应立即对通风系统进行改造，通风系统改造的方案是：在矿井井田的中部以南位置新建南山风井断面：19.6m3/min，井筒深度:699.7m，更换新的大功率的风机（初步定为 FBCDZ-8-30/2500 轴流式风机） ，新风井建成安装后，现有的回风立井进行封闭，矿井的副井、副提升井、皮带井三个斜井进风，南山风井回风，三进一回通风系统。新风机更换后无论是风量还是矿井的负压应该完全能够满足矿井的生产需要，但更换风机后风机角度如何确定，需要进一步网络解算来确定。为此，课题组于 2013 年 1 月份对矿井进行了全面的阻力测定，并以测定数据为基础对后期通风系统进行了通风网络预测，针对系统

39、预计存在的问题进行了分析并提出了调整优化方案。4.4.24.4.2 对通风现状与分支风量和风阻值测算结果的评价对通风现状与分支风量和风阻值测算结果的评价为了解矿井通风系统的现状，全面掌握矿井通风阻力分布情况，以便进行通风系统. . . . 17 / 57调整、改善矿井通风条件、提高通风质量，保证矿井安全生产。根据矿井通风阻力测定的基本参数，对通风系统现状进行计算机模拟，检验通风阻力测定结果的可靠性。现状模拟的误差控制主要通过以下方法进行控制：1). 以最大阻力路线上的工作面风量为约束条件，其相对误差控制在 5%以下。2). 主要通风机的工况点的相对误差控制在 5%以下。3). 主要井巷的风量误

40、差一般控制在 5%以下。根据平禹二矿当前通风网络(见附图 2)和通风阻力测定风阻值、目前运行风机的特性曲线，对当前通风系统的现状进行网络解算，详细结果见附表解网数据文件py2k001。平禹二矿主要通风机工况对照表见表 4-1，平禹二矿主要巷道风量对照表见表 4-2。表 4-1 平禹二矿主要通风机工况对照表风机地点工况参数实测值网络解算结果备注风压(Pa)26002630.59风井风量(m3/min)72.072.86表 4-2 平禹二矿主要地点通过风量对照表主要地点实测风量(m3/s)解算风量(m3/s)备注副提升井39.0642.78皮带斜井29.7328.34大倾角皮带下山62.6264.

41、12三2运输大巷7.338.0三3运输大巷42.2642.62三 3 皮带下山39.7436.6233092 采煤工作面17.5019.62由表 4-1 和表 4-2 与附表解网数据文件附件 （py2k001）可以看出，主要通风机工况和各分支实测风量值、实测阻力值与网络解算数据结果基本一致，满足误差控制围，这说明通风阻力测定结果可靠，满足网络分析的要求，可以作为矿井通风系统优化、改造和管理的依据。. . . . 18 / 574.54.5 南山风井风机挂网角度的确定南山风井风机挂网角度的确定目前，平禹二矿共有三个采区，当前情况矿井风量比较紧的情况下在三3采区布置了一个采煤工作面，两个掘进工作面

42、，共有三个独立的机电硐室需要配风；三2采区目前没有生产仅提供少量风量确保正常通风需要；在二1采区布置了一个掘进工作面，共有三个独立的机电硐室需要配风；系统改造后在三3采区布置一个采煤工作面，三个掘进工作面，共有 6 个独立的机电硐室需要配风；三2采区布置一个采煤工作面，一个掘进工作面，共有 3 个独立的机电硐室需要配风；在二1采区布置了四个掘进工作面，共有三个独立的机电硐室需要配风。需要增开六个掘进工作面和 6 个独立的通风硐室，结合更换新风机性能测试参数数据，更换风机后新的南山风机应该能满足系统改造后矿井的需要风量。4.5.14.5.1 矿井通风网络解算矿井通风网络解算4.5.1.1 该时期

43、采掘部署矿井系统改造后该时期在三3采区布置一个采煤工作面，三个掘进工作面，共有 6个独立的机电硐室需要配风；三2采区布置一个采煤工作面，一个掘进工作面，共有 3个独立的机电硐室需要配风；在二1采区布置了四个掘进工作面，共有三个独立的机电硐室需要配风。各用风地点需风量见表 4-3 所示。4.5.1.2 确定该时期需风量与通风阻力首先将各用风地点按需风量固定风量，解算出在满足该时期用风地点要求时所需总风量与通风阻力，进而确定通风机满足需风要求时的所需风压，见表 4-4。表 4-4 满足用风要求时各风井需排风量与通风阻力风机名称需排 风量(m3/s)通风阻力(Pa)自然风压(Pa)所需 风压(Pa)

44、更换后南山风井风机FBCDZ-8-30/2500139.342830.2251.02881.22由表 4-4 可以看出，满足该时期用风要求时，新更换南山风井风机需排风量比目前. . . . 19 / 57风机排风量增加 4040.4m3/min，但需提供风压增加为 2881.22Pa，比现在风机负压增加251Pa，主要因为三3采区的风量增加了 550m3/min，新增一个掘进头都位于 33090 采面相对方向，为通风路线比较远的地方；结合主要通风机性能测定数据可知，要使南山风井风机满足此时用风需要，需将新南山风机角度调为 25。表 4-3 该时期主要用风地点需风量区域区域主要用风地点主要用风地

45、点需风量（需风量（m m3 3/min/min）备注备注3309033090 采煤工作面采煤工作面120012003308033080 风巷掘进面风巷掘进面4504503303033030 风巷掘进面风巷掘进面4504503303033030 机巷掘进面机巷掘进面450450三三3 3采区机电硐室采区机电硐室300300三三3 3采区采区三三3 3采区其他用风采区其他用风3003003203032030 采煤工作面采煤工作面12001200三三2 2掘进工作面掘进工作面450450三三2 2采区机电硐室采区机电硐室300300三三2 2采区采区三三2 2采区其他用风采区其他用风300300二二

46、1 1采区四个掘进工作面采区四个掘进工作面18001800二二1 1采区机电硐室采区机电硐室300300二二1 1采区采区二二1 1采区其他用风采区其他用风300300其他其他450450合计合计825082504.5.1.3 将南山风井的新风机角度调为 25通风网络解算（1 1）解算条件）解算条件根据 2013 年元月矿井阻力测定的各项实测数据与主要通风机性能测试数据，根据. . . . 20 / 57此时期部署进行解网分析。风井风机状况为：南山风井新风机为 FBCDZ-8-30/2500型轴流式风机，外部漏风率 3.3%，叶片安装角 25；掘进工作面、硐室按需固定风量、回采工作面根据风阻值

47、自然分风，进行挂网解算。（2 2）解算结果）解算结果在满足硐室、掘进面用风的条件下，风机工况、矿井主要地点的风量见表4-5 二矿风井主要通风机运行工况表和表4-6 二矿风井主要通风机运行工况表主要地点通过风量表 , 解算结果见附件 （py2k003） 。表 4-5 二矿主要通风机运行工况表解算数据解算数据风机名称风机名称叶片安装角叶片安装角风量风量(m(m3 3/s)/s)风压风压(Pa)(Pa)备备 注注新南山风井风机25140.312688.96表 4-6 二矿主要地点通过风量表主要地点所需风量(m3/s)解算风量(m3/s)备注副提升井50.75皮带斜井35.67大倾角皮带下山59.15

48、三2运输大巷32.035.0732030 采煤工作面20.023.07三3运输大巷55.054.6133090 采煤工作面20.018.11三3皮带下山49.550.61二1反斜皮带下山24.06二1反斜轨道下山15.94（3 3）结果分析与结论）结果分析与结论可以看出，此时期南山风井的新风机角度调为 25，各用风地点风量满足,但是矿井的负压还是有些偏高，矿井阻力较大的巷道有三3运输大巷、三3皮带下山、三3轨道下山、33090 采煤工作面机巷、33090 采煤工作面风巷、33090 采煤工作面，建议挂网前应对这些巷道进行整修，清理巷道中的堆积物，对巷道变形地方进行扩修，确保矿井的通风顺畅，减少

49、巷道的局部阻力损失。. . . . 21 / 574.64.6 二矿通风系统优化结论二矿通风系统优化结论根据 2013 年元月矿井实测阻力数据，结合后期生产规划部署，进行通风系统优化分析，得出如下结论：1）根据实际测定巷道风阻值和主要通风机的特性曲线，对当前通风网路进行了解算，解算 的主要巷道 的风量与 实际风量比较 吻合 ，通风网路中各分支的风阻值的测算结果是可靠的，可以作为矿井通风系统改造、优化和管理的依据；2）针对南山风井挂网时期采掘部署进行了网络解算，得到了矿井主要通风机满足井下供风需要时的需风量与负压，即风机负压为 2881.22Pa，需排风 139.34m3/s；根据主要通风机性能

50、测定数据可知，要使南山风井 新运行 FBCDZ-8-30/2500 型轴流式风机满足此时用风需要，需将新更换的南山风井新风机 角度调为 25。3）将南山风井新 风机 角度调为 25进行了通风网络解算，此时风机负压为2688.96Pa，需排风 140.31m3/s。. . . . 22 / 575 5 主要结论主要结论通过对矿井的全面的通风技术测定、通风系统分析和网络解算，得出了矿井通风系统优化方案，其主要结论如下：1) 矿井阻力测定相对误差为 3.8%，测定结果满足矿井通风阻力测定和通风系统分析的精度要求，可以作为矿井通风系统改造、优化和管理的依据。2) 平禹煤电二矿煤矿的矿井总阻力为 261

51、2Pa，三段（进风段、用风段、回风段）通风阻力的占总阻力的百分比分别为 24.25%、44.82%、30.93%，三段阻力分布基本合理。3). 从矿井等积孔和风阻值来看，平禹煤电二矿煤矿的风井等积孔为 1.635m2，总风阻为 0.52972NS2/m8，矿井通风难易程度为中等。4). 矿井总进风量为 66.79m3/s，矿井总有效风量为 59m3/s，矿井部有效风量率为88.35%。5). 平禹煤电二矿煤矿的 外部漏风率为2.4%，符合煤矿安全规程 规定。6）针对南山风井挂网时期采掘部署进行了网络解算，得到了矿井主要通风机满足井下供风需要时的需风量与负压，即风机负压为 2881.22Pa，需

52、排风139.34m3/s；根据主要通风机性能测定数据可知，要使南山风井 新运行FBCDZ-8-30/2500 型轴流式风机满足此时用风需要，需将新更换的南山风井新风机 角度调为 25。7）将南山风井新 风机 角度调为 25进行了通风网络解算，此时风机负压为 2688.96Pa，需排风 140.31m3/s。7).南山风井新新 风机 的挂网，会对几个采区风量造成一定的影响，由于井下巷道风阻的变化可能会造成部分巷道的风量分配不均衡，为了确保矿井的安全生产建议矿方在挂网时与时测量三2采区、三3采区、二1采区各主要用风地点风量，以便风量不足时与时调风。8).南山新 风机 的挂网后，风机负压偏高，建议对

53、通风阻力损失较大的三3运输大巷、三2运输大巷、三3采区皮带下山、三3采区轨道下山输大巷、三3轨道大巷、 33090 机巷、 33090 风巷等巷道进行仔细检查对于部分巷道变形的地方与时进行刷巷降阻，以降低南山风井新风机负压。7）该风机叶片安装角度共有 20、25、30、35、40、45五组可调角度，在矿井不同通风时期，可根据矿井需风要求，调整叶片安装角度。. . . . 23 / 57附件附件矿井通风阻力测算表矿井通风阻力测算表表表 1 1 精密气压计测压数据表精密气压计测压数据表表 1 精密气压计测压数据表A 仪器（基准）18#B 仪器 10#时间测点读数备注测点读数备注备注2013.01.

54、14 15：15 0 档 0 标高 18# P绝=-0.3mbar；15:2512皮带井口1215:3514副井口1-416:152-8180 档-30001-3316:203-1071-416:35428912316:45378012216:40411361216:35511171-617:056745标高 0-0.5116517:107674111217:158660116817:2091142116517:25101470114117:30111752115117:4012-528负 3000 档0118617:4513-210 档-3000117018:0014-182117018:2

55、515-323118318:4516-966116819:2517-997118619:3518-1080114919:4519-1122116320:10111000负 3000 档01157. . . . 24 / 57表 1 精密气压计测压数据表A 仪器（基准）18#B 仪器 10#时间测点读数备注测点读数备注备注2013.01.14 15：15 0 档 0 标高 18# P绝=-0.3mbar；20:2020 642 1138 20:4521166 1 163 21:1022 -391 1186 21:2523-603 117021:3524 -725 117522:1525-729

56、1183 22:2526 -762 1168 22:3527-771 1163 22:4528 -815 1174 0:3529-621 标高-0。501167 0:4030 546 0 档+3000 1171 0:4531-167 标高00。51171 0:5032 -365 1177 0:5533-1958 1 176 1:0034 940 负 3000 档01166 1:053570 接前：0 档 0 标高 1156 -1980 接后：0.5 标高U 形管读数：2600传感：2.5522:5542982 1135 23:0043985 1141 23:1544420 0 档-3000 1

57、146 23:2045390 1163 . . . . 25 / 57表 1 精密气压计测压数据表A 仪器（基准）18#B 仪器 10#时间测点读数备注测点读数备注备注2013.01.14 15：15 0 档 0 标高 18# P绝=-0.3mbar；23:2546142 1157 23:304743 1138 23:3548190 1163 23:4549165 1186 23:5027“875 负 3000 档01167 0:00351130 1174 0:05361165 1167 0:10391120 1171 0:20401125 1171 0:2541750 1177 29 520

58、 1176 . . . . 26 / 57表表 2 2 空气密度测算表空气密度测算表表 2 空气密度测算表原始记录测点td ()tw ()P(Pa)t()(%)Psat(Pa)(kg/m3)备 注19.0 8.4 99970 0.6 92.62 11481.2295 皮带井28.6 8.0 102177 0.6 92.34 11171.2587 38.0 7.8 102859 0.2 97.33 10721.2697 410.0 9.4 103228 0.6 92.75 12281.2649 3 10.4 6.8 103720 3.6 58.74 12611.2710 4 12.8 9.8 1

59、04096 3.0 67.96 14791.2637 5 12.8 6.8 104085 6.0 38.84 14791.2655 6 16.0 14.0 104042 2.0 80.44 18141.2470 7 15.4 13.2 104024 2.2 78.11 17481.2498 8 15.4 13.0 103954 2.4 76.19 17481.2491 9 17.6 16.0 104439 1.6 84.66 20121.2438 10 20.4 18.0 104791 2.4 79.08 23971.2352 11 21.0 20.0 105063 1.0 91.21 248

60、61.2342 12 23.0 20.0 105748 3.0 75.72 28091.2346 13 20.8 19.8 106271 1.0 91.11 24571.2495 14 21.2 20.0 106110 1.2 89.50 25171.2459 . . . . 27 / 5715 23.0 22.6 105956 0.4 96.62 28091.2344 16 24.0 23.2 105328 0.8 93.44 29841.2226 17 21.2 21.0 105279 0.2 98.21 25171.2350 18 20.0 21.0 105233 -1.0 109.36