苏二煤矿通风系统安全论证与对策措施
2016-11-07福建省华厦能源设计研究院
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苏二煤矿通风系统安全论证与对策措施
福建省华厦能源设计研究院
曹武文
该文通过分析福建煤电股份有限公司苏二煤矿通风系统的日常管理现状,周边矿井对该矿井通风系统的影响,以及通风系统的可靠性和难易程度,提出该矿在通风系统方面存在的问题及解决问题的具体对策措施。
煤矿 通风系统 安全论证 对策措施
福建煤电股份有限公司苏二煤矿始建于1989年,1992年建成投产,2010年进行通风系统改造,基本解决了周边小窑入侵对该矿通风系统破坏的问题,有效地维护矿井通风系统的稳定性和可靠性。该矿目前最低开采标高为-245m,通过分析该矿通风系统的现状,提出存在的问题和具体的对策措施。
1 矿井概况
1.1 位置与交通
苏二煤矿位于龙岩市以北,跨白沙镇南部和雁石镇北部的交界地带。地理坐标:东经117°10′12″~117°12′36″;北纬25°19′24″~25°21′48″。行政区划隶属龙岩市新罗区白沙镇管辖。
矿区西侧为龙漳公路,北至漳平38km,南距龙岩41km,至雁石火车站10km。车站设有苏邦矿区专用煤台,煤炭可由雁石装车经龙漳铁路输出,公路交通也十分方便。
1.2 矿井基本情况
苏二煤矿隶属于福建煤电股分有限公司,主管部门为福建省能源(集团)有限责任公司。矿井设计生产能力为21万吨/年,设计服务年限为22.1年。2011年10月20日,苏二煤矿白沙南井田受龙岩市大豪煤炭有限公司东方煤矿(原白沙南煤矿)井下突水影响,所有采区已经被淹,并停止生产,现生产井田为苏邦北井田,当前实际生产能力为14万吨。该矿证照齐全,企业具备合法经营资格。
1.3 矿井生产系统基本情况
矿井采用斜井开拓方式,硐口主要有+350m主井、+330m副井、+393m排矸斜井、+395m风井,各井口间安全距离均达200米以上。现有生产采区为四采区和八采区、九采区,具体情况如下:
(1)四采区。该采区开采范围为标高+70m~-110m,主要开采童子岩组一段38#、39#煤层和童子岩组三段的20#、22#、25#、27#、28#煤层,其标高-70m以上区域已采完,目前在-110m区段生产,开采童子岩组三段的20#、22#、25#、27#、28#煤层。
(2)八采区。该采区开采范围为标高-110m~-370m,开采童子岩组三段的20#、22#、25#、27#、28#煤层,现生产区段主要在-145m、-180m、-215m、-245m、-285m区段,最低标高在-285m区段开拓。
(3)九采区。该采区开采范围为标高-110m~-370m,开采煤层为童子岩组一段煤层,现生产区段主要在-180m、-215m、-245m区段,最低标高在-245m区段开拓。
1.4 矿井通风系统概况
福建煤电股份有限公司苏二煤矿采用机械抽出式通风方法,通风方式为中央边界式通风,各采区采用分区通风。矿井通过+350m主井、+393m排矸斜井、+330m副井进风,+395m风井回风。+395m风井主通风机房安装2台同功率、同型号的FBCDZ-NO.16型轴流式通风机(1台使用,1台备用),电机型号为YBFe315S-6,配备电机功率为2×75kW,通风机的叶片安装角为48°/40°,通风机的转速为980r/min。风机风量范围为1698~3768m3/min,风压范围702~2650Pa。
正规采煤工作面采用全负压通风,其他采煤工作面和掘进工作面均采用局部通风机通风,使用的导风筒采用阻燃性材料制作。矿井井下火工库、井下绞车房、变电所、水泵房等机房硐室等均有独立的通风系统。
苏二煤矿属瓦斯矿井,矿井于2015年7月进行瓦斯等级鉴定,绝对瓦斯涌出量为0.83m3/min,小于40m3/min;相对瓦斯涌出量为3.09m3/t,小于10m3/t;矿井绝对二氧化碳涌出量为1.72m3/min,相对二氧化碳涌出量为6.39m3/t,各采煤工作面的绝对瓦斯涌出量均小于5 m3/min,各掘进工作面的绝对瓦斯涌出量均小于3 m3/min,未发生过煤与瓦斯突出事故,鉴定结果为瓦斯矿井。
矿井可采煤层经福建省煤炭质量安全监督检验站鉴定,鉴定结果:无煤尘爆炸性危险,煤炭自燃倾向性为Ⅲ类,属不易自燃。矿井配有专职瓦斯检查员,按三班制巡回检测。矿井地温正常。
2 矿井通风系统安全论证
2.1 通风系统日常管理分析与论证
苏二煤矿按照《煤矿安全规程》等有关规范、标准要求,安排技术人员每旬做好全矿井风量测定工作,井下风量基本能按照采掘工作面和机电硐室的用风需求进行分配,井下安装有安全监控系统,风表、瓦检仪等通风检测仪器仪表能定期送有资质机构进行检定,风门、调节风门、密闭、栅栏等通风设施均能按要求设置,各类通风安全管理台账记录较齐全,通风系统日常管理工作较到位。
2.2周边煤矿对苏二煤矿通风系统的影响分析与论证
苏二煤矿于2010年进行通风系统改造,通过另掘+210m回风巷,由白沙南副斜井集中回风,更换白沙南主通风机,封堵外部漏风,解决了白沙南+30m以上和苏邦北+70m以上小窑入侵造成原有的通风系统受破坏问题,有效地维护矿井通风系统的稳定性和可靠性。
目前周边相邻矿井主要有龙岩市新罗区白沙中学联办煤矿、龙岩市新罗区白沙镇南卓村石桥坑煤矿、龙岩市大豪煤炭有限公司东方煤矿(原白沙南煤矿)、福建煤电股份有限公司苏一煤矿等矿井(周边关系见图1),这些矿井基本已停产一年以上,周边矿井的开采活动对苏二煤矿通风系统造成的破坏影响较小。但矿井仍存在一定的外部漏风,矿井应安排技术人员定期巡查可能与其他矿井相通的巷道,及时封堵漏风点。
图1 苏二煤矿与周边矿井位置关系图
2.3 通风系统可靠性分析与论证
根据矿井提供的资料及现场测定的数据,+350m主井进风量为810m3/min,+330m副井进风量为313m3/min,+393m排矸斜井进风量为528m3/min,+395m风井回风量为1836m3/min,矿井有效风量率达89.9%。根据测定数据分析,井下仍然存在一定的外部漏风,外部漏风主要集中在±0m 回风巷、±0m~+210m通风上山、+210m 回风巷、+395m风井,另外+190m进风巷巷道有少量漏风。矿井应按规定每旬进行全矿井风量测定,定期巡查通风在用巷道,通过风量计算分析漏风区域及漏风量,及时对漏风区域补缺堵漏,以保证矿井通风系统的安全稳定运行。
同时,苏二煤矿开采水平较深,井下风流到达八、九采区-245m时已经过三道下山,井下通风设施较多,共有26个密闭和17组风门以及一些调节风门和栅栏等通风设施。在日常通风管理时应做好密闭及风门的严密性管理,主副下山之间联络巷风门应做好风门门框的包边及水沟挡风帘的设置,做好井下作业人员的培训教育,经过风门时不得同时打开两道风门,避免因风流短路而造成矿井下部用风点风量不足。
2.4 通风系统难易程度分析与论证
苏二煤矿于2013年8月委托福建省煤炭工业科学研究所进行矿井通风阻力测定,测定水平为-110m水平,通风阻力测定线路长度为5300米。根据《煤矿安全规程》(2011年版)第119条规定:“新井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定,以后每3年至少进行1次”,苏二煤矿应于2016年安排一次矿井通风阻力测定,为矿井的通风安全管理提供参考依据。
苏二煤矿2013年通风阻力测定线路为:+350m~+190m主斜井→ +190m~+70m主斜井→ +70m车场→ +70m 车场→ +70m~±0m轨道下山→ ±0m~-110m轨道下山→ -110m南大巷→-110m南大巷→-110m南大巷、-110m-22#N运巷→-110m-22#N采煤工作面→-70m-22#N 回风巷→-70m回风巷→-70m回风巷、-70m~±0m通风上山→ ±0m 回风巷→±0m~+210m通风上山、+210m 回风巷、+395m风井。
2013年通风阻力测定测定结果为:+350m主井进风量865.2m3/min,+395m风井回风量1956m3/min;矿井通风总阻力h=1431.65Pa,矿井自然风压62.35Pa,矿井等积孔A=1.025m2,该矿井通风难易程度为中等。
苏二煤矿主要生产采区为八采区和九采区,两个采区为并联通风,相对独立,能够在一定程度上减小矿井在用风段的通风阻力。但苏二煤矿目前最低开采标高为-245m,最大通风流程约5500米,较2013年测定时开采水平更低,通风阻力值更大。根据等积孔计算公式,在矿井风量基本不变的情况下,苏二煤矿通风阻力较2013年测定时有所增大,等积孔更接近1 m2,通风难易程度更趋近于困难。
2.5 角联风网分析与论证
角联分支一方面具有容易调节风向的有点,另一方面又有出现风流不稳定的可能性。特别是在发生火灾事故时,由于角联分支的风流反向可能使火灾烟流蔓延范围扩大。
从苏二煤矿的通风系统分析可知,苏二煤矿目前通风系统较完善,各生产采区采用相对独立的分区通风,井下存在的角联巷道较少,仅苏邦北主副斜井下部联络巷为角联巷道,对苏二煤矿通风系统稳定性影响有限。
3 对策措施
(1)矿井目前开采水平较深,井下通风设施较多,通风管理较困难,应做好通风设施的维护管理工作,合理分配井下风流,满足矿井下部各用风点的用风需求。
(2)矿井仍存在一定的外部漏风,应定期进行全矿井风量测定,及时对漏风区域补缺堵漏,以保证矿井通风系统的安全稳定运行。
(3)为了避免苏二煤矿通风难易程度由中等转向困难,建议矿井除了加强漏风区域的堵漏工作外,还应针对阻力主要产生的巷道±0m~+210m通风上山、+210m 回风巷、+395m风井断面适度扩刷并加强支护。在其他参数不变、通过风量一定时,井巷断面扩大33%时,通风阻力和能耗可减少一半。今后进行井下水平开采时,对于新开拓巷道建议综合考虑投资和长期节电所产生的经济效益,选用经济断面,通过适当地扩刷断面以减小巷道的摩擦阻力,降低风阻和能耗。因此对于服务年限较长的主要巷道,可以采用合适的经济的断面。同时,建议采用摩擦系数较小的支护形式,需要钢支护时应整齐支护,背好邦顶,以降低矿井通风阻力。
4 结束语
矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分,其运行现状合理与否对全矿井的安全生产及经济效益具有长期而重要的影响。本文通过分析矿井的通风日常安全管理、周边矿井对该矿井的影响、通风系统可靠性分析与论证、通风系统难易分析与论证,为进一步优化和调整矿井通风系统,提出合理可行的技术措施,实现了矿井通风的科学管理和安全管理。
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