矿井压风自救系统优化设计

矿井压风自救系统优化设计

王

维，张京泉，张驰

（新汶矿业集团公司协庄煤矿，山东新泰271221）

摘

要

该文介绍了国家相关部门要求的煤矿井下安全避险“六大系统”的概念及要求，重点分析了矿井的现有状况，详细地叙述了实施“六大系统”的方案及方法，具有一定的推广价值。关键词

矿井

压风

自救系统

优化改造

中图分类号TD77+

4

文献标识码

A

*收稿日期：2012－02－09

作者简介：王维（1972－），男，硕士研究生，高级工程师，现任协庄煤矿机电矿长，从事机电技术管理及研究工作。

1课题提出

根据国家安全监管总局、国家煤矿安监局关于建

设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知要求：煤矿企业必须在按照《煤矿安全规程》要求建立压风系统的基础之上，按照所有采掘作业地点在灾变期间能够提供压风供气的要求，进一步建设完善压风自救系统。协庄煤矿根据矿井压风自救系统建设要求及本矿压风系统用风需要，进行了详细的设计计算，并设计管路敷设路线及管路选择。首先对照标准要求进行了内部自检，并根据自检情况制定了压风自救系统优化改造的实施方案，并严格按照压风自救系统方案进行实施，目前已对主要供风设备、供风管路进行了优化改造。同时引进使用了一套ZYJ （C ）型矿井压风自救装置，目前该装置运行正常，为矿井压风自救系统的全面推广奠定了基础。2技术优化实施方案

2．1

压风系统供风需要计算

设计原始数据：矿井一般正常保持16个掘进工作面，使用风动机械情况见表1。

表1采掘风动机械每班使用统计表

设备名称型号每班使用台数同时使用系数工作压力（MPa ）每分钟用气量（m 3）

喷浆机PZ －5B 90．50．455

风动钻岩机气腿式凿

岩机7665

280．80．53风镐

8

0．8

0．55MPa

1

2．2选择压风机台数

2．2．1计算矿井所需的总供风量

Q =a 1ˑa 2ˑy ∑ni ˑqi ˑki

=1．2ˑ1．1ˑ1．02ˑ（9ˑ0．5ˑ5+28ˑ0．8ˑ3+8ˑ0．8ˑ1）

=129．4m 3/min

式中：a 1－沿管道全长的漏风系数，取1．2；

a 2－风动机器磨损后耗气量增加系数，取1．1；y －海拔高度修正系数，取1．02；ni －在一个工作班内，同型号风动机具台数；qi －一台风动机具的耗气量，m 3/min ；ki －同型号风动机的同时工作台数。2．2．2估算空压机必须的出口压力

P =Phg +∑ΔP +1ʃΔPH ˑ0．1

=5．0+1．96+1+0．001028=796kPa

式中：Phg －风动工具的额定压力ˑ0．1MPa ；

∑ΔP －输气管路各部分压力损失之和，

kPa ；∑ΔP =λˑL ˑ0．1/1000

=0．4ˑ4800ˑ0．1/1000=196kPa

ΔPH =H ρg 0．1/100000=1028ˑ1ˑ0．1/100000

=0．001028

式中：ρg =1；

H －压缩机与风动机的高度差178+850=1028m 。

2．2．3选择空压机的台数

依据Q 和P 的计算值，查压缩机产品样本可知，可以选用ML250型空压机3台。

N =Q /q =129．4/43．9=2．95取N =3台考虑到矿井以后的进一步延伸，压风管路的继续

延长，以及现实情况，选用ML250型3台、

SA250A 型1台备用。

经设计计算后，确定副立井压风机房，压风能力能够满足矿压风系统需要，故撤除－300m 七采及

－850m 二采压风机房压风机。3

对照标准进行系统自查制定整改方案

首先根据“六大系统”建设完善基本规范要求对

矿压风系统进行了自查，

主要存在的问题为－300m 水平东大巷及－850m 西大巷压风管路管径为Φ108mm ，

不符合“压风自救系统的管路规格，应按矿井需风量、供风距离、阻力损失等参数计算确定，但主管路直径≥100mm ，采掘工作面管路直径≥50mm ”的要求。由于协庄煤矿不属于煤与瓦斯突出矿井的实际情况，因此按照文件要求不需要安设压风自救装置。但该矿仍引进使用了一套ZYJ （C ）型矿井压风自救装置，旨在通过该自救装置的使用为今后积累该方面（下转第175页）

入运行，对全矿所有下井人员配备了人员定位识别卡。定位卡使用寿命远低于国家标准，漏卡率较高，设备故障较多，定位覆盖范围暂时未到采煤面、掘进迎头。

3安全避险六大系统设计、完善与修改

3．1监测监控系统

选用1套KJ76N型矿井安全监测及生产监测、监控系统，以及各主要生产环节的自动控制系统，并通过矿井局域网实现联网。井下环境监测还另设一套KSS －200束管监测系统。避难硐室、可移动式救生舱内、外部设瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧气、温度、湿度传感器各1个。避难硐室、救生舱内的分站采用专用信号电缆直接由避难硐室、救生舱连接至井底车场井下光端机后分线盒。

3．2人员定位系统

采用KJF82A型矿用作业人员定位考勤系统。该系统由地面中心站、数据传输通道、井下数据监测分站、人员定位器射频卡等组成。

3．3紧急避险系统

根据矿井生产实际情况及井下工作人员分布，设计布置在－600m水平上部与（后期在下部）各布置永久避难硐室1个，按服务80人布置。在一采区上部布置永久避难硐室，按服务60人布置。在二、三采区各布置1个避难硐室，按服务60人布置。在－415m水平东翼一采布置1个永久避难硐室，按服务60人布置。在一采区顺槽中配备可移动式救生舱2台能容纳20人。

3．4压风自救系统

井下压风管道接入避难硐室，为硐室提供应急供风，供风管路沿底板直埋敷设进入硐室，设专用接口和供水阀门。

3．5供水施救系统

井下消防洒水给水管道接入避难硐室，为硐室提供应急供水，供水管路沿底板直埋敷设进入硐室，设专用接口和供水阀门。

3．6通信联络系统

井下避难硐室、救生舱、井下主排水泵房、调度站、采掘工作面等地点设有直通矿调度室的直通电话，能在灾变期间及时通知人员撤离和实现与避险人员通话。

4煤矿井下安全避险六大系统设计的几点建议

（1）设计中注重提高煤矿井下安全避险六大系统的实用性。煤矿井下安全避险六大系统设计要坚持与煤矿安全实际需要相结合，重点是建设完善好采掘工作面的煤矿井下安全避险六大系统；统筹考虑、合理规划，优化选择先进适用技术装备，切实提高矿井的安全保障能力。

（上接第173页）的使用经验。

3．1更换副立井压风机房三台螺杆压风机

矿副立井压风机房内原有有四台压风机，服务于整个矿井，原压风机房内1#、3#、4#压风机由于使用年限较长，效率较低，不适合矿井深部开采的要求，为此经统一平衡后，将该三台压风机全部更换为上海英格索兰生产的ML250型螺杆压风机，该型号压风机标准排气量为43．9m3/min（原压风机标准排气量43．9m3/ min），具备供风量大、效率高、噪音低、操作维护简单的的特点。

3．2更换不合规定的压风管路

组织人员对两个水平大巷的管路进行了更换，全部更换为Φ159mm涂塑钢管。该管路外形美观、管径及供风量均满足压风自救系统的要求。尤其是－850m水平西大巷，采用了架空敷设方式，将管路全部起高至架空线以上（原有管路距离底板1．8m），管路不再侵占人行道，避免了巷道因底鼓变形对管路的影响，同时优化了现场运输环境，为今后的大巷运输提速打下了基础。

3．3引进并使用矿井压风自救装置

ZYJ（C）型自救装置内装六个呼吸面罩联成一组，装在不锈钢的箱体内，组成一个井下自救系统，并由地面泵房供气。该装置有恒定的送风量，有手动稳定的调压装置，另外还有积水排水的装置，当发生事故时，工人只需把呼吸面罩戴在嘴上，打开带有一手柄的开关，压风就可通过减压阀，经减压、三级过滤、消噪后，空气无异味适合人的呼吸；呼吸面罩是由一根4m多长的弹簧管相连，避难人员戴着面罩可坐可站，身体可以随意活动。

4经济、社会效益

（1）压风自救系统的建设并完善，是协庄煤矿紧急避险“六大系统”的组成部分。该系统的建立是坚持以人为本、安全发展理念的重要体现，是有效降低事故危害程度、防范遏制重特大事故的综合防治措施，是完善煤矿安全技术保障体系的重要内容。同时压风自救装置的引进使用为矿井今后应用同类装置提供了宝贵经验。

（2）压风自救系统的设计优化，减少了该矿两处压风机房的使用，可以将压风机撤除，目前－300m七采压风机已经撤除，－850m二采压风机已经停用，撤除的压风机可以继续在其他地点使用，无需购置新的压风设备，节约了大量的资金占用。