闫振宇 孙 健
(山西省晋神能源有限公司,山西 忻州 034000)
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。
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。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。
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:
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。
表1 风量分配计划表
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FBCDZNo-38/2×800,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。
矿井新主通风机试运转正常后,对主通风机进行了性能测试。两台风机分别从风叶角度-6°、-3°依次做了性能测试。其中在风叶角度为-6°时还做了40Hz、30Hz的性能测试。
等积孔:A=4.519458m2
矿井通风网络阻力系数:
矿井主通风机投用时通风网络特性曲线方程为:
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,其中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。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。
图1 1#主通风机-6°(40Hz)性能曲线图
图2 2#主通风机-6°(40Hz)性能曲线图
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,为矿井的水平延深工作提供了保障,为建设高产高效矿井打下了基础。高压变频调速控制系统的应用,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。同时,通过对风机的选型及运行参数的测算,积累了实践经验,为相似条件下通风系统技术改造提供了可借鉴的方案。