沙坪煤矿矿井通风系统优化实例的学习与分析

主风机运行参数测算(1)
主风机运行参数测算(2) 用描点法在风机的性能曲线图上绘出投用时期的网络特性曲线， 即得工况点 M。
通过对矿井通风系统进行网络结算并结合主通风机性能测试报告， 确定主通风机投运参数为： 主通风机风叶角度 -6°，控制频率 40Hz， 1# 主要通风机排风量为 225m3/s，风压 2040Pa，效率 82%； 2# 主要通风机排风量为 232m3/s，风压 2200Pa，效率 81%; 风阻为 0.04N•s²/m8，两台主通风机运行效率均在80% 以上，满 足矿井生产需求。
通过这次学习，我查阅了五六个矿山实例，了解他们 在通风系统优化方面的举措。从分析矿井通风阻力，到提 出几种不同的方案，再列出优缺点进行比较，并选出最终 的优化方案。每一步都与我们书中学到的知识密切相关。 从这个实例中，我学到了巷道降阻和风机选型的知识，在 对方案的审视过程中也有了自己的思考和对书中内容更深 的理解。
矿井总需风量计算：
根据井下采掘现状和年度采掘接续计划安排，水平延深期间井下 布置一个采煤工作面、一个备采工作面、一个备用工作面、四个掘进 工作面以及独立通风硐室和巷道等主要用风地点。 对矿井各采掘工作面及硐室等所需风量计算结果如表 1 所示。
矿井需风量： Q 总 =Q 需 K=11327×1.15=13026m3/min 式中：Q- 矿井所需风量，m3/min；K- 矿井富裕通风系统， K=1.15。 目前沙坪煤矿所用主风机FBCDZ-8- № 27/2×450，额定风量 5400~12000m³/min，小于矿井所需风量 13026m³/min，严重制约 了矿井的安全生产。
参考文献 1. 王楼煤矿智能通风系统优化 王斌 王永宝 孔超 相飞
DOI : 10 . 13347/j . cnki . mkaq . 2019 . 02 . 024
1. 沙坪煤矿通风系统技术改造实践 闫振宇 孙 健
文 献 标 识 码 B doi:10.3969/j.issn.1005-
2801.2019.01.037 1. 浅谈矿井通风阻力产生的原因及降低阻力的方法 杨加伟 ISSN1671-2900 CN 43-1347/TD
沙坪煤矿矿井通风系统优化 实例的学习与分析
采矿01班 ***
矿山的基本情况 和通风阻力方面的问题
Part 1
概述
沙坪煤矿核定生产能力 400 万 t/a，采用主斜井—副平硐综合开 拓方式，矿井通风方式为中央分列式，共有 8#、9#、10#、11#、 12#、13# 六层可采煤层。
目前正在回采 8# 煤层，已基本回采完毕，即将接续下部的 9# 煤 层。由于矿井下水平延深工程的开工，矿井掘进工作面数量由 2 个增 加到 4 个，供风距离延长，原有回风斜井无法满足矿井通风需求。 因此，对矿井通风系统进行技术改造，新建回风立井，有效解决 风量不足和系统不合理问题
矿井通风系统风阻与新主通风机性能曲线匹配图，如图 1、图 2 所示。
通风系统优化措施 的分析、评价与改进建议
Part 3
优化措施的优点 沙坪煤矿通过对通风系统进行技术改造，矿井风量由 12000m3/min
提升至 13860m3/min，矿井通风条件得到了改善，满足了采掘工作面的 通风需求，优化措施中还应用了高压变频调速控制系统，提升了设备技术 水平，使矿井通风系统更加稳定可靠，利于矿井节能减排。
• ② 减少局部阻力地点的风流速度及
巷道的粗糙程度，在巷道表面粗糙 的地方适当降低风流速度 • ③连接不同断面的巷道时，要把连
接的边缘做成斜线或圆弧形。巷道
拐弯时，转角越小越好。
改进的具体措施（4）
对于还未开挖的井巷工程，为通风顺畅应当考虑：
①减少摩擦阻力系数。矿井通风设计时尽量选用摩擦阻力系数较 小的支护方式，如锚喷、砌碹、锚杆等。施工时应尽量采用光面 爆破技术，尽可能使井巷壁面平整光滑。 ②选用周长小面积大的巷道断面，如立井井筒采用圆形断面，斜 井、石门、阶段平巷采用拱形断面。
优化措施的不足 存在的不足是，由于该矿山等积孔大，通风容易，因此文章中的方案
主要考虑工程量和成本因素，没有给出具体的降阻措施，也没有具体给出 通风系统的施工图纸，对两个方案没有详细的描述和优缺点的对比，直接 考虑供风总量的提升，没有考虑风量分配，降低局部阻力、正面阻力，也 没有分析矿井漏风等情况。
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矿井原通风系统概况
沙坪煤矿利用主斜井、副平峒及排水平峒三个井筒进风，利用回 风斜井回风，形成中央分列式通风方式。
矿井总进风 9348m3/min，总回风为 9540m3/min。 在回风斜井安装 FBCDZ-8- № 27/2×450 型防爆对旋轴流式通风 机两台实现机械抽出式通风，主通风机额定风压 3300~1060Pa，功 率 450kW×2，额定风量 5400~12000m³/min。 通风阻力 1800Pa，矿井等积孔 4.4m2，通风难易程度属容易。
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改进的具体措施（3） • 减少巷道长度。因为巷道的摩擦阻力与巷道长度成正比，所以在矿井 通风设计和通风系统管理时，在满足开拓开采的条件下，要尽量缩短 风路长度。及时封闭废弃的旧巷和采空区。
• 减小正面阻力的措施有：经常清除风门前后10米内的杂物、积水、淤 泥等，禁止在该范围内堆放材料、设备等。
• 降低局部风阻的措施有： • ①将回风巷截弯取直；
③使用并联风道通风。采用并联风道的矿井通风风阻可用以下公式表示
总 结
SUMMARY
Part 4
矿山的通风安全在矿山安全生产中占有重要的地位，有些矿 山更要求“以风定产”。因此，企业应当结合矿山的地质条件、 开采技术条件、安全因素和技术因素，编制矿井年度通风规划， 认真贯彻落实。当通风量无法供给矿山安全生产时，应当及时对 生产矿井通风系统进行改造，选择合理的通风方式。 矿井通风系统存在的主要问题有 ：风流停滞或反向、污风循 环、矿井供风量不足、风质不合格等。优化矿井通风系统，需要 通过对矿井的通风阻力调研、对矿井通风阻力大的现象进行分析， 并且有针对性地提出通风系统优化的方案。综合考虑安全可靠、 经济合理、技术可行的原则，筛选出更优的方案。
改进的具体措施（1） 结合所学知识，借鉴类似矿井实例，我认为应当在此优化方案的基础 上，分析降低摩擦阻力、局部阻力、正面阻力的具体措施。
对于已经开挖完成的部分，应当找出系统中阻力偏大的风段，用巷道 降阻的方法对其进行改造。例如，通过扩大回风大巷，增加断面，设置挡 风帘遮挡的方法来减小巷道巨变引起的局部阻力过大。
改造方案分析及风机选型
Part 2
沙坪煤矿共有 8#、9#、10#、11#、12#、13# 六层可采煤层， 目前正在回采 8# 煤层，考虑 9#、10#、11#、12# 煤层均为局部 可采，且煤层平均厚度为2m，无法达到 400 万 t/a 的矿井核定产能。
因此，下水平开采方案为一井两面 9# 与 13# 煤层配采，若采用 延深现有回风斜井至 13# 煤层、更换主风机的方案，则工程量大， 周期长，成本高，因此，研究决定新建回风立井。 经选型计算，矿井新安设主要通风机型号为FBCDZNo38/2×800，电机额定功率 2×800kW，额定风量 24600~13860m3/min，额定风压1500~4600Pa，能够满足矿井 生产需求。
• 将主要通风线路的高阻力段刷大。因为摩擦阻力与通风断面积的三次 方成反比，所以扩大巷道断面能大大降低摩擦阻力
改进的具体措施（2） • 由于矿井某些工作点配风量可能超出配风标准，造成浪费，同时有回 风流交汇现象，加上存在部分瓦斯，因此矿井存在安全隐患。
应当在降低局部阻力之后，结合之前所测的实际数据，对矿井工作面 和硐室所需风量进行定量分配。例如： ①要尽可能使矿井的总进风早分开，晚汇合； ②避免巷道风流过于集中，需要风量小的风段采取自然分风，掘进工 作面以及硐室按固定风量分配。 ③通过模拟计算合理分配风量，降低通风系统的总阻力。
矿井布置一个综采工作面、两个备用工作面、三个掘进工作面。
矿井总需风量计算：
根据井下采掘现状和年度采掘接续计划安排，水平延深期间井下 布置一个采煤工作面、一个备采工作面、一个备用工作面、四个掘进 工作面以及独立通风硐室和巷道等主要用风地点。
对矿井各采掘工作面及硐室等所需风量计算结果如表 1 所示。 矿井需风量： Q 总 =Q 需 K=11327×1.15=13026m3/min 式中：Q- 矿井所需风量，m3/min；K- 矿井富裕通风系统， K=1.15。