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兰花集团东峰煤矿

发布时间:2016-04-11来源:本站原创作者:众信通点击:

通风系统建模时间:2016年4月11日

导读:山西省兰花集团东峰煤矿有限公司位于山西省高平市,其三维可视化通风模型是基于VENTSIM软件平台构建的三维可视化系统。通过ventsim的仿真,发现该矿井总阻力偏大、负压偏高,并提出了相应的问题解决方案和建议。Ventsim的使用对于东峰煤矿的实际通风安全提供了帮助。

一、东峰煤矿通风现状

1、矿井基本情况介绍

a.东峰煤矿井田共有三个井筒和一个安全出口,其中主斜井、副斜井两个井筒进风,良户回风立井一个井筒回风;

b.现阶段工作面:生产工作面——3101采煤工作面

                备采工作面——3112备采工作面

                掘进工作面——北回风大巷、北运输大巷、3G02回风顺槽、3109机电硐室

2、矿井通风系统简单分析

a.通风方法:

 机械抽出式,良户回风井主通风机型号:FBCDZ-10-No28D;

 工作面采用单U后退式通风系统。

b.井下巷道布置:

 胶带大巷、轨道大巷2条主要进风巷道,回风大巷1条(分别为北回风大巷、西回风大巷、回风上山、总回风巷)。

二、三维可视化矿井通风模拟系统重建

1、测量方法及部分巷道真实数据

井下巷道压力测量,采用基点法。首先在井口同时设定三台仪器的基准压力,并记录三台仪器之间的误差,然后下井时将一台仪器留在井口(基点)监测大气压变化并自行记录,另两台仪器在井下测量各点压力,最后通过基点静压校正两测点的绝对静压。

针对井筒,我们进行了多次测量,求取平均值。 

以下为部分巷道测量真实数据,如有误差,敬请见谅

注:红色带括号数据为负值,由仪器本身精度及缺少部分真实标高造成。

2、重新建模

通过通风部门紧密协助我们得到了最新的通风系统图、采掘工程平面图、一些基础性资料和原有模型。在这些资料的基础上,我们对全矿井进行了实际测量,采集到大量真实数据,发现原有模型存在诸多问题,实际上无法实现真正的仿真模拟效果,通风管理人员也无法使用模型解决矿井通风问题,进一步指导生产实践。我们需要重新建立模型,来实现矿井通风三维可视化模拟仿真系统的应用。

a.以下为部分原有模型和重建模型对比(主要井筒摩擦阻力系数)

原有模型

重建模型

原有模型中主通风机

重建模型中主通风机

在原有模型中主通风机固定风量,严重影响了通风网络解算,无法模拟主通风机实际运行工况点。

b.模型赋值,把井下实测数据输入模型(部分)



c.落实主要调节设施两侧压力,模型相应位置加设调节设施

  


d.确定主通风机运行工况点,落实扩散塔面积,描绘风机(主通风机,局部通风机)特性曲线

e.录入风机库,在风路实际位置添加风机。

  

3、模型准确性

4、良户回风立井通风机运行现状(2#主通风机)

  


模型工况:                                实际工况

         Q=6875.4m³/min                            Q=6792m³/min

         H=2102.2Pa                                H=2150Pa

         P=392.1kw                                 P=399.0kw

5、小结

经过以上对比可以看出,矿井主要进回风井与实际风量偏差不大,主通风机风量及负压等整体误差率<5%,与实际情况基本吻合,可以满足生产需要,能够准确的进行模拟和预测。更多详细情况可参考模型东峰2015.5.20.vsm   

三、矿井通风系统存在问题浅析

1、风速超限

  


  


    

总回风大巷部分地点风速超过8m/s,超

出了《煤矿安全规程》主要进(回)风

巷风速不得超过8m/s的规定。








2、从用风地点与回风位置关系来看

图中绿色为进风路线,红色为回风路线,二采区回风路线较长。

3、风机房水柱计





左图为良户回风立井的水柱计:

a.抽出式通风的矿井:

    h(负)= h(负)+h速 

    即┃全压┃< ┃负压┃ ,图中全压与负压相反;

b.而抽出式通风的矿井没有正压,所以图中的正压应为速压。











4、主扇风机问题




右图为2#主通风机检验报告,从表中可知2#主通风机运行角度为40°/ 35°,我们把此角度描入风机库,变频调节后,风机工况点与实际情况不相符。




5、小结

井下巷道布置主要进风大巷有两,回风大巷只有一条,风量集中,部分地点风速超限;经过我们实测发现,回风巷道断面并不是最优断面,尤其是总回风大巷,实际有效断面偏小,矿井总阻力偏大,负压偏高的重要原因风机性能测试报告中的特性曲线无法反映主通风机真实工况点。

四、东峰矿井通风系统优化方案

  






回风大巷断面偏小,建议扩巷,达到最优经济断面。

通过Ventsim的经济模拟可以找到以下巷道需要扩刷。

根据风路的唯一编号可以看出这些巷道多为回风大巷。








以风路编号450(总回风大巷)为例:

  1、 以上巷道全部扩刷后

扩刷前风机运行工况

扩刷后风机运行工况

风量增加:663m³/min

负压降:433Pa

功率下降:36kw

2、在保证矿井用风的前提下,可以下调频率

频率下调前

频率下调后

负压下降:708Pa

轴功率减少:126kw

按¥0.5/kw,矿井有效工作日330日/年计算,年节省电费:49万元。

3、小结

经以上分析,矿井总回风巷道担负着全矿井的回风任务,风量较大,风流路线长,断面偏小,造成矿井总阻力偏大,负压偏高。

建议扩刷回风大巷断面,降低负压,同时下调电机频率,在保证矿井当前用风量的前提下,矿井服务年限按10年考虑,可节省490万元。

五、总结

模型重建,贵矿仿真系统的应用得以落实,这将为通风技术管理人员带来调风工作上的便利,同时更加利于对矿井通风系统进行研究(二采区新开拓巷道断面的最优选择,综合分析今后二采区进风井回风井井筒的最优直径,模拟矿井通风设备选型及今后主通风机联合运转问题)。