矿井通风系统运行频率的优化应用.pdf
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1、总第2 15 期2023年第10 期工程技术摘要:随着矿井节能增效工作的不断推进,矿井通风系统的优化也势在必行。在保持首阳山井下通风线路不发生改变、通风设备不更换的前提下,利用调整风机频率和扇叶角度对系统进行了优化。最终在煤炭生产的低谷时期,在保证安全高效的前提下实现了通风能力的可调可控,提高了风量利用率。关键词:井下通风;风机降频;风量优化中图分类号:TD720引言矿井主通风机全日处于无休运行状态,具有功率大、能耗高的问题,据统计,通风机的耗电量占到全矿井的2 0%,部分通风困难矿井甚至达到30%,通风系统的能耗更是占到整个矿井的2 4.4%40.5%1-2 。当矿井进人生产淡季后,随着生产
2、效率的下降,巷道的需风量随之降低,通常将会调整通风设备的供风量。传统的调风方式包括风门的控制、风桥的构造等,但都需要一定施工周期,效率低下且费用较高3。当前经过诸多专家学者的研究,采用变频调速可以实现主通风机的合理优化,达到了一定的节能效果。但该方法常见于矿井生产初期通风能力大于生产能力时使用,具有一定的局限性。因此,研究一种适合矿井全寿命周期的主通风机变频控制技术,对于提高矿井经济效益,保障安全生产具有重要意义4。1全矿井风量分配首阳山煤矿为正常生产矿井,3号煤层考虑服务年限和设备投资情况,也采用综采放顶煤采煤法;9号煤层为薄煤层,采用综采一次采全高采煤法。按照该矿的采掘计划布置,现井下主要
3、用风地点由原来的两采四掘变为现在的两采一备一掘【两个回采工作面(310 1工作面、9 10 1工作面)、一个备用工作面(310 2)、一个掘进工作面(310 3运输顺槽)1。风量富余较多,现在又进入冬季,为更合理地进行风量分配,现通过调整主要通风机的频率来调整井下全矿井风量。为确保主要通风机调整顺利完成,特制定此全矿井风量调整安全技术措施。根据本矿现采掘计划及巷道布置,井下主要用风地点为:两个回采工作面(310 1工作面、9 10 1工作面)一个备用工作面(310 2 工作面)和一个掘进工作面(310 3运输顺槽),此外还包括有主水泵房、煤采区变电所等碉室和15 0 2 采区大巷和各行人巷。2
4、各用风地点配风量计算计算采掘工作面、巷道所需风量的大小有多种依收稿日期:2 0 2 2-11-0 9作者简介:梁福兵,男,19 8 0 年出生,毕业于东北大学,本科,高级工程师,现从事煤矿技术管理相关工作。山西化工Shanxi Chemical Industry矿井通风系统运行频率的优化应用梁福兵,常晶(山西长治联盛首阳山煤业有限公司,山西长治0 46 0 0 0)文献标识码:A据和计算方式,通常以瓦斯浓度、现场人数、气象条件为依据,选取数值最大的计算结果为该巷道的安全需风量。2.1 按瓦斯涌出量计算配风量式(1)式中Q采为采掘工作面实际需风量,m/min;q为工作面的平均绝对瓦斯涌出量,根据
5、近期瓦斯记录表显示,3101回风顺槽瓦斯涌出量为0.17 m/min、9 10 1工作面瓦斯涌出量为0.11m/min;K为瓦斯涌出不均衡系数,工作面正常生产时连续观测1个月后取值1.6。经计算,Q310i=34m/min,Q9101i=22m/min。2.2按工作面最多人数计算式(2)式中:N为工作面同时工作最多人数,采煤工作面按50人取值;4为每人应供给的最小风量,m/min。经计算,两个采煤工作面均为2 0 0 m/min。2.3按气象条件计算式(3)Q 采=6 0 7 0%Vct Sen K.式中:Va为工作面的风速,m/s,V3101、V 310 2 与Vo10i取值1.5m/s;S
6、c为采煤工作面的平均有效断面积,按最大和最小空顶有效断面的平均值计算,S3101与S3103取8.6m、S9 10 r 取3.8 5 m;Kchi为采煤工作面采高调整系数,310 1工作面,取值1.2,9 10 1工作面取值1;K为采煤工作面长度调整系数,310 1工作面和9 10 1工作面都取值1.0。经以上计算,Q3101 采=6 5 0 m/min,Q910i=243m/mino2.4按风速进行验算经过不同维度对需风量的计算后,取最大值,即Q310i=650m/min,Q9101=243m/min,随后对该需风量进行验算。验算最小风量式(4):Q60 0.25Lmxh 70%.式中:Lm
7、x为采煤工作面最大控顶距,310 1工作面与9101工作面取4.7 m;h为煤层高度,310 1工作面取Total 215No.10,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.10.067文章编号:10 0 4-7 0 5 0(2 0 2 3)10-0 16 0-0 3Q 采=12 5 qK.Q 采=4N.(1)(2)(3)(4)2023年第10 期2.4 m,9101 工作面1.5 m。故 Q310l600.25(4.7 2.4 0.7)=118.5 m/min,Q9101=60 0.25 4.94=74.1 m/min,符合要求。2)验算最大风量式(5):Q604.
8、Lmin h 70%.式中:Lmin为采煤工作面最小控顶距,3个工作面取4.1 m;h取值同上。故 Q310160 4(4.1 2.4 0.7)=1 656 m/min,Q9101604 4.3=1 032m/min,都符合要求。2.5备用工作面3102备用工作面按310 1综采工作面风量的50%配风,计算为32 5 m/min。2.63103运输顺槽掘进及其他碉室需风量计算目前矿井留有一个掘进顺槽,按该工作面的最低风速计算风量式(6)进行配风:Q 掘=0.2 5 6 0 S.式中:Q掘为掘进工作面实际需风量,S为掘进工作面巷道断面积,m,取8.5 m。经计算,Q掘为12 8 m/min。因此
9、按照工作面最大需风量,选用局部通风机型号为FBDNo6.0/215,吸风量为2 2 0 37 0 m/min,满足需要;该掘进工作面需风量为12 8 m/min,配风量为2 2 0 m/min。符合煤矿安全规程规程规定。因此判断该掘进工作面需风量为12 8 m/min,配风量为2 2 0 m/min,满足实际要求。其他碉室包括采取轨道避难碉室、主水泵房、9#煤采区变电所、顺槽联络巷等共计12 处,总需风量达到 1 6 2 0 m/min。2.7总风量矿井总需风量计算式(7):Q矿=(ZQ采+ZQ掘+ZQ其他)K.式中:ZQ采为310 1、9 10 1工作面、310 2 备用工作面实际需要风量之
10、和为,计算得16 2 5 m/min;Z Q 掘为3103运输顺槽掘进工作面,2 2 0 m/min;Z Q 其他为其他用风巷道实际需要风量的总和16 2 0 m/min;K矿通为矿井通风系数,取1.17。经计算全矿井总需风量为4 054 m/min。3主通风机概况及风量分配我矿现使用FBCDZ-No22/2160型抽出对旋轴流式通风机,正常生产时运行主要参数:抽出风量4635m/min(77.25m/s),一级电机功率6 0.3kW,二级电机功率2 2.4kW,电机频率46 Hz,负压110 0 Pa,可以满足全矿井的配风要求。根据主要通风机说明书及性能特性曲线图1,判断目前使用的电机频率是
11、该叶片角度运行的较小频率,调小该叶片角度下的电机频率,风量将会增大。经梁福兵,等:矿井通风系统运行频率的优化应用(5)2.590.625002.5677区2241.32.00015001 0005005060708090100110120130140150160170180图1通风性能曲线图和相关技术鉴定中心及厂家技术人员进行核定后,根据核定结果进行主要通风机电机频率进行调整。按照每旬测风报表的全矿井有效风量率最小值(9 4%)(6)进行主要通风机吸风量计算为:Q主风机回=Q矿/9 4%=4 054:94%=4 313 m/min4风量调整步骤及安全措施4.1 风量调整步骤风量的调整将按照以下
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