2013 年第 6 期 中州煤炭 总第 210 期 基于矿井通风网络分析程序的通风系统布置 ( 焦作煤业集团 赵固( 新乡) 能源有限责任公司，河南 辉县 453634) 李家彪 摘要:赵固一矿主要通风机工作风量 12 494 m3 / min，风压达 2 918 Pa，接近《煤矿井工开采通风技术条件》要 求的 2 940 Pa，矿井几乎无富余风量。随着开拓距离的不断增大，通风距离越来越长，风压会越来越大，风量 将越来越小，矿井供风难度不断增加。采用矿井通风网络分析程序进行了网络解算，对风量过大的工作面进 行了合理的控风，满足了矿井安全生产需要。 关键词:网络解算; 摩擦阻力系数; 风量控制; 矿井通风 中图分类号:TD722 文章编号:1003 － 0506(2013)06 － 0112 － 03 文献标志码:A Ventilation System Arrangement Based on Mine Ventilation Network Analysis Program ( ( Zhaogu ) Xinxiang Energy Co． ， Ltd． Li Jiabiao ， Jiaozuo Coal Group Co． ， Ltd． ， Huixian 453634 ， China ) Abstract : Currently ， the air volume of the main fan is 12 494 m3 per minute ， and the wind pressure is up to 2 918 Pa ， ， which are close to the demands of " Ventilation Technical Conditions of Mining in Coal Mine" the mine could not have redundant wind quantity． With the continuous extension of the coal mining ， the ventilation distance is getting longer and longer well as the amount of wind will be getting smaller the difficulty of mine air supply is increasing out through the usage of the mine ventilation network analysis program ， reasonable air control was also implemented on working face with ， ， the air pressure will be increasing as ， too． Network calculation was carried large air volume． The application of these measures have meet the needs of the mine safety production． Keywords network calculation frictional resistance coefficient air volume control mine ventilation : ; ; ; ］ 1 由于矿井生产布局和生产条件的变化，需要及 时对通风系统进行调整，以满足矿井安全生产的需 。为了选出最优调整方案，必须进行通风网络 要［ 解算，进行风压、风量测定，取得网络中各分支的风 压和风量值。矿井通风网络分析程序可用于解决生 产矿井通风机风压、风量状况预测和矿井通风系统 改造方案的比较计算。 1 矿井概况 赵固一矿为立井单水平盘区开拓。井筒位于井 ，车场水平标高 － 525 田中深部，井口标高 + 83. 8 m m。工业场地内有 3 个立井，分别为主井、副井和中 ，为 央风井。主井净直径 5. 0 m 进风井; 中央风井净直径 5. 2 m ，为专用回风井。矿 井通风方式设计初期为中央并列式，后期逐步过渡 ，副井净直径 6. 8 m 收稿日期: 2013 － 01 － 23 作者简介: 李家彪( 河南理工大学，现从事“一通三防”工作。 1982— ) ，男，河南新乡人，硕士， 2011 年毕业于 ·211· 为两翼对角式。 ，风压 600 ～ 4 300 Pa 矿井通风方法为抽出式，目前通风方式为中央 并列式，主、副井进风，中央风井回风。中央风井安 设 2 台 GAF26. 6-14-1 型轴流式主要通风机，风 量 ， 2008 年 11 月 100 ～ 400 m3 / s 投入运行。2008 年 11 月，矿井主要通风机系统性 能经检验，鉴定结果为合格。目前，矿井主要通风机 ( 工频) ，风机工作风量 12 494 m3 / min ， 运行角度 0 ， 工作风压 2 918 Pa。矿井总回风量 12 314 m3 / min ， ，有效风量率 89. 53% 矿井有效风量 11 156 m3 / min ，矿井相对瓦斯 矿井绝对瓦斯涌出量 19. 70 m3 / min 涌出量 4. 36 m3 / t ，矿井等积孔 5. 04 m2 。 2 通风系统存在问题 ， 目前，矿井主通风机工作风量 12 494 m3 / min ，接近《煤矿井工开采通风技术条 风压达 2 918 Pa ，矿井几乎无富余风量。随着开 件》要求的 2 940 Pa 拓工程的增加，通风距离越来越长，通风阻力随之增 大，预计中央风井难以满足 2014 年以后矿井安全生 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

2013 年第 6 期 产需要。 李家彪:基于矿井通风网络分析程序的通风系统布置 总第 210 期 表 3 解算数据与实测数据对比 3 网络解算条件及参数选取 3. 1 通风网络解算的通风量应满足的条件 ) 月单产指标。布置 2 个工作面，每个工作 1 ) 月 单 进 指 标。岩 巷 掘 进 45 m 2 ，巷道掘进 300 m。 ) 生产能力。满足矿井规定生产能力( 3 ，煤 巷 掘 进 600 万 面产量 20 万 t。 200 m ( ) 的需要。 t / a 3. 2 巷道参数选取 依据 2008 年和 2012 年赵固一矿通风阻力测定 报告，选取各类型巷道的摩擦阻力系数见表 1。 表 1 选取的各类型巷道摩擦阻力系数 巷道类型 断面形状 支护方式 胶带大巷 回风大巷 轨道大巷 半圆拱 三心拱 三心拱 工作面胶带运输巷 矩形 工作面切眼 矩形 工作面轨道运输巷 矩形 总回风巷 半圆拱 U 钢喷 U 钢喷 U 钢喷 锚网索 锚网索 锚网索 U 钢喷 α / ( N·s2·m － 4 ) 0. 180 720 0. 025 145 0. 036 700 0. 080 230 0. 201 950 0. 049 650 0. 020 870 ( ( ( ( 3. 3 网络解算步骤 3. 3. 1 生产部署 面、5 个掘进工作面。 2 作面。 3. 3. 2 网络解算条件 ) 东翼。布置 1 个回采工作面、1 个备用工作 1 ) 西翼。布置 1 个回采工作面和 7 个掘进工 当前中央风井运行的风机为 1 #( 北台) 风机，风 ，风量 180 m3 / s。 ，转速 机实时监控数据为风压 2 900 Pa 当前主要通风机的特性见表 2。风叶角度 0 985 r / min ，使用频率 50 Hz。 表 2 主要通风机特性 风压 / Pa 风量 / ( m3·s － 1 ) 3 680 3 360 3 050 2 660 2 230 1 690 150 170 180 190 200 210 3. 3. 3 网络解算结果 按照通风区测定的各硐室、各掘进工作面、备用 工作面风量以及风门漏风量，在满足上述用风需求 的条件下，对目前通风网络进行自然分风解算。解 算结果见表 3。 风机工况 项目 风压 / Pa 解算工况 2 913 实际工况 2 900 ( 风量 / m3·s － 1 ) 184. 85 180. 00 主要用风地点风量 / ( m3·s － 1 ) 地点 解算 实测 12041 采面 10. 25 11001 采面 21. 39 10. 83 20. 50 由表 3 可 知，解 算 数 据 与 实 测 数 据 误 差 在 ，能满足工程需要，巷道摩擦系数与巷 0. 4% ～ 5. 4% 道参数符合实际情况，可以作为下一步解算依据。 4 现场运用 4. 1 生产部署及需风量 ( 1 ; 备用工作面需风量为 600 m3 / min ) 东翼。布置 1 个回采工作面、1 个备用工作 面 、5 个 掘 进 工 作 面 。回 采 工 作 面 需 风 量 为1 200 ; 东翼轨 m3 / min ; 东翼回风大 道大巷掘进工作面需风量 320 m3 / min ; 东翼胶带大巷 巷掘进工作面需风量为 320 m3 / min ; 回风巷掘进工作面 掘进工作面需风量 320 m3 / min ; 胶带运输巷掘进工作面需风量 需风量 350 m3 / min 350 m3 / min。 ( ) 西翼。回采工作面需风量 1 200 m3 / min 2 翼轨道大巷掘进工作面需风量 450 m3 / min 风大巷掘进工作面需风量 450 m3 / min 巷掘进工作面需风量 450 m3 / min。 4. 2 网络解算条件 ; 西 ; 西翼回 ; 西翼胶带大 仍按照风机在风叶角度为 0、985 r / min 的特性 曲线进行解算( 表 2 4. 3 网络解算分析 ) 。 ( ( 2 1 ; 东翼工作面风量 752 m3 / min ) 西翼回采面风量富余，东翼回采面风量不 ，比其需风量 足。西翼工作面风量达 1 876 m3 / min ，比 富余 676 m3 / min 其需风量少 448 m3 / min。这一情况是由于东翼通 风距离增加和西翼分风增大、用风量减小造成的。 ) 考虑对西翼工作面控风，以增大东翼工作 ，东翼 面风量。控风后西翼工作面风量 948 m3 / min ， 工作面风量 943 m3 / min。此时风机负压 3 611 Pa ，风压已达到该曲线最高风压的 风量 154. 31 m3 / s ，可能进入不稳定运行状态，故该法不可取。 98. 1% ) 若不控制西翼风量，而将风叶角度由 0 降 ( 3 ，则解算得到风机负压为 3 076 Pa、风量为 至 － 5° ，东翼风量 164. 82 m3 / s 为 511 m3 / min ，西翼风量为 1 665 m3 / min ，东翼工作面风量不足。 ( 4 ) 若将风叶角度由 0 降至 － 5°并且对西翼控 ·311· 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

2013 年第 6 期 风，则解算风机负压 3 263 Pa、风量 149 m3 / s 和东翼工作面风量均达到 790 m3 / min。 ( 5 ) 若将风叶角度由 0 升至 5° ，则解算得到风 ，西翼风量 2 176 机负压 4 201 Pa、风量 177. 4 m3 / s ，东翼风量 1 076 m3 / min。此时，风机负压几 m3 / min 乎处于最高负压，可能进入不稳定运行状态，所以该 方法不可取。若将风叶角度由 0 升至 5° 并且对西 翼控风，则造成风压继续增大，使风机进入不稳定运 行状态，所以也不可取。 风机调整角度及采取控风措施解算结果见表 中州煤炭 ，西翼 足生产的需要。 总第 210 期 5 效果分析 随着工作面不断交替变化，需要及时对通风系 统进行调整，通过网络解算分析得知，只有在风叶角 度为 － 5°并控制西翼工作面的风量时，东翼才能满 足生产时风量的需求，其他角度风压过高不可行或 者是风量不足不可行。对比现场测定的风量和网络 解算 结 果，解 算 数 据 与 实 测 数 据 误 差 在 0. 4% ～ 5. 4% ，能够满足工程需要。 ( 1 ) 成功的网络解算可为通风系统布置提供可 靠依据。 ( 2 ) 进行网络解算时，若分支风量较大，要进行 原因分析，应联系实际找出误差出现的真实原因，从 而采取有效措施，准确调节参数并重新进行网络解 算，得出合理正确的结果。 ) 风量调节时，也需要根据矿方提供的数据 报表和井下实际情况进行合理调整，盲目改动不会 得出正确结论［ ］ 2 3 ( 。 参考文献: ［ ］ 赵建华． 矿井通风阻力测定网络化数据库平台设计［ ］ 1 J ． 现代 矿业， 2009 ( ) : 7 110-111． ］ ］ 王祥春，邢云峰． 通风阻力测定网络解算过程中误差分析［ ［ J ． 2 陕西煤炭， 2008 ( ) : 4 4-5． ( 责任编辑: 刘光雨 ) 4。 表 4 风机调整角度及采取控风措施解算结果 6 结论 风机负 压 / Pa 风机风量 / m3·s － 1) ( 西翼风量 / m3·min － 1) ( 东翼风量 / m3·min － 1) ( 解算 结论 解算 条件 风叶 0° 3 447 166. 82 1 876 风叶角度 0 控西翼风量 3 611 风叶角度 － 5° 3 076 风叶角度 － 5° 控西翼风量 3 263 154. 31 948 164. 82 1 665 149. 00 790 风叶角度 5° 4 201 177. 40 2 176 1 076 752 943 511 790 风压过高 不可行 风压过高 不可行 风量不足 不可行 可行 风压过高 不可行 4. 4 网络解算结论 按照上述生产部署和网络解算条件，在首先满 足掘进用风和硐室用风的前提下，进行自然分风网 ，风量为 166. 82 络解算可知，通风机风压为 3 447 Pa ，风压已达该曲线最高风压的 93. 7% 。风压过 m3 / s 高，不可行。 综上所述，只有在风叶角度为 － 5° 并控制西翼 工作面的风量时，满足生产的需要，其他角度时不满 櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥 ( 上接第 108 页) 瓦斯，受埋管抽采的影响，在采 空区内部 30 m 处形成瓦斯积聚回风隅角，瓦斯浓度 在 30% 以上。这就很好地验证了采空区埋管抽采 方法，降低了回采工作面上隅角瓦斯浓度，从而截留 采空区涌向上隅角的瓦斯。 ) 在 3202 第二回风巷内敷设支管，支管可以 定，保证了工作面的安全生产。 回收再利用，节省了管路费用。 参考文献: 3 ( 5 结语 ( ( 2 1 ) 通过 3202 采空区瓦斯浓度变化规律分析， 采空区埋管间的间距为 30 m 时抽采效果较好，埋管 抽采浓度在 30% 以上。 ) 工作面回采期间，利用地面瓦斯抽采泵站 抽采，抽采泵到支管口的平均低负压在 0. 005 MPa ， ，工作面平均瓦斯抽采 纯瓦斯抽采量约 7. 5 m3 / min 率在 50% 以上，符合《煤矿瓦斯抽采基本指标》的规 ·411· ［ ］ 蔡勇． 高瓦斯回采工作面瓦斯治理实践［ ］ ． 煤炭技术， 1 J 2009 ( ) : 4 115． ］ 王兵建，陶占宇，李军，等． 上隅角埋管抽放前后采空区瓦斯运 ［ 2 ］ 移规律研究［ ． 煤炭科学技术， J 2012 ( 9 ) : 32-35． ［ ］ 孟铁中，杨树军． 官地矿 28408 工作面埋管瓦斯抽采技术［ ］ 3 J ． 煤炭科学技术， 2011 ( ) : S1 45-47． ］ 李宗翔，王继仁，周西华． 采空区开区移动瓦斯抽放数值模拟 ［ 4 ］ ［ ． 中国矿业大学学报， J 2004 ( ， 33 74-78． ) : 1 ( 责任编辑: 刘光雨) 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net