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阳泰集团伏岩煤业

发布时间:2015-08-08来源:本站原创作者:众信通点击:

通风系统建模时间:2015年8月28日

导读:山西省阳城阳泰集团伏岩煤业有限公司位于山西省晋城市,主要从事原煤开采。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,通过系统仿真和重建模型,发现了一些通风问题,并给予了相应的解决方案,对实际生产起到了一定的帮助作用。

一、通风现状

1、矿井基本情况介绍

a.伏岩煤业井田共有四个井筒,其中主斜井、副斜井、进风立井三个井筒进风,回风立井回风;

b.通风方法为机械抽出式

  回风立井主通风机型号:FBCDZ No26 

  配用电机功率为350KW×2

  现阶段工作面: 

  采煤工作面——3106采煤工作面

  备采工作面——3103下分层备采工作面

  掘进工作面——3201上分层运输顺槽B段、二采辅助回风巷联络巷、3201上分层进风顺槽、3201上分层运输顺槽、二采辅助回风大巷、底板瓦斯抽放巷、3202运输顺槽

二、三维可视化矿井通风模拟系统修正

1、测量方法及部分巷道真实数据

井下巷道压力测量,采用气压计法。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: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。

以上只是部分数据,详细请查阅,《通风阻力测定报告》。

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)

进、回风立井修正前

进、回风立井修正后

风机修正前

风机修正后

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.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

d.录入风机库,在风路实际位置添加风机

3、模型准确性

4、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=9224m³/min                      Q=9151m³/min

        H=2559Pa                        H=2530Pa

        P=539.2kw                       P=520.7kw

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伏岩2015.8.28.vsm

三、矿井通风系统存在问题浅析

1、负压偏高

矿井实际风量在5000—10000的范围内,负压应该小于2500 Pa,而矿井真实负压为2530 Pa(下图),负压偏高。

2、进风立井阻力偏大

下图可以看出进风立井摩擦阻力系数为0.0424N ·s2/m4 (实测值),根据以往经验该值偏大。由于井口有防爆井盖,可能对进风立井的真实摩擦阻力系数有一定影响。建议去掉(抬高)防爆井盖,降低井口局部阻力,增大进风量。后续我们进一步测量,获取更真实的数据。

3、小结

从进风量来看,进风立井进风最多;从全矿井位置来看,进风立井距工作面和主要用风地点最近;缩短主要进风路线长度以降低矿井负压。本次实测过程中发现:进风立井的摩擦阻力系数偏大,井口有防爆井盖,井底有效断面不规整。建议去掉防爆井盖,扩刷井底巷道,以减少损失。

四、矿井通风系统优化构想 

1、调节通风构筑物

通风构筑物是矿井通风系统中必不可少的风流调控设施,也对整个矿井总阻力影响最大,合理安设调节通风构筑物,做到节能减排,是矿井通风技术管理的一项重要任务。通过研究发现,整体调节一些设施后,整个风网全压会有很大的变化。

a.需要调节设施的6个地方

                                    二采区胶带大巷(轨道皮带20—21号联络巷之间)

                                    二采区轨道大巷(二采区20—19号联络巷之间)

                                    3102上分层运输顺槽

                                    3106运输顺槽

3106进风顺槽 

3103下分层运输顺槽

b.经过调节设施优化后,风机工况点对比

优化前

优化后

        风量增加:953m³/min                    

        负压减少:482Pa  

c.通过下调频率使风机处于所需工况点   

优化前风机运行工况

优化后风机运行工况

        负压降低:829Pa

        功率下降:158kw

2、扩刷部分巷道

a.扩刷部分巷道,使巷道成为最优断面,减少损失。以模型中唯一编号为849的巷道为例

b.通过软件中的经济性模拟,我们找出需要优化的巷道,如图


针对这些巷道,再次进行择优选择,选出以下巷道建议扩巷:849、1212、1182(巷道唯一编号)

c.以模型中唯一编号为849的巷道为例,来研究一下扩刷巷道的必要性

唯一编号849的当前尺寸为1.9m×4.1m。由上图可以看出当为4.5m之后曲线才会平缓,对风网影响才会减小;当前尺寸还处于“上坡”区,因此扩刷巷道是很有必要的。

d.经过扩巷优化后,进风立井进风量对比

优化前

优化后

        风量增加438m³/min

3、经过以上两步优化后,下调频率,使风机处于所需工况点

1>.通风机运行现状

2>.通过调节设施优化后

3>.在调节设施优化基础上进行扩巷优化

        通过2>优化后,与1>相比:

        负压降低:829Pa

        功率下降:158kw

        通过3>优化后,与2>相比:

        负压降低:76Pa

        功率下降:16kw

        通过3>优化后,与1>相比:

        负压降低:905Pa

        功率下降:174kw


        按0.9元/kw,矿井有效工作日330日/年计算年节省电费:124万元

4、小结

矿井在当前风量下,负压为2530Pa偏高。建议调节通风构筑物,扩刷巷道,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1240万元。