青磁窑煤矿7#层行人、运输、通风系统优化设计改造研究
【摘 要】青磁窑煤矿现开采煤层为7#煤层和11#煤层,通风方法为抽出式,原矿井有两个回风斜井,其中的竹林寺回风井服务于本矿7#煤层,东山风井服务于本矿11#煤层,2011年2月20日竹林寺回风井井筒发生火灾事故现已暂时关闭,目前东山风井服务于全矿井,但该风井风量小,不能满足生产需求,需对东风井主扇进行更换,同时实施一系列的降阻工程,对矿井通风系统进行优化改造。其次,7#煤层主运输系统和辅助运输系统也存在重大安全隐患,结合矿井的实际情况,同时进行了一系列的优化改造工程。现优化改造工程已全部按计划实施到位,各系统趋于稳定和合理,矿井的抗灾能力大大增强。
【关键词】通风系统;主运输系统;辅助运输系统;优化设计;改造
0 引言
青磁窑煤矿位于大同煤田的东北边缘,井田面积10.8851平方公里,核定生产能力120万吨,批准开采侏罗纪2-2、3#、7-1、11-1、12-2、14-2共6层可采煤。共分为两个水平进行开采。一水平开采2#、3#、7#层,其中2#层、3#层已开采完毕,现已封闭;7#层南部煤层已开采完毕,北部煤层还未开采。二水平开采11-1、12-2、14-2煤层,利用上水平的两个车场,通过开拓四条暗斜井(材料、行人、皮带、回风暗斜井)的方式进行延深。开采方式按水平进行集中开采,各煤层中部重叠布置集中大巷,集中大巷的东、西两翼分盘区进行开采。矿井现11#为主采煤层,7#为配采煤层。
1 矿井通风系统
1.1 优化前矿井通风系统现状
井田内共有6个直通地面的井筒,有4个进风井,分别为:主井(箕斗井)、副井(罐笼井)、材料斜井和旧主斜井进风,2个回风井,分别为:东山风井服务于11#煤层,竹林寺风井服务于7#煤层。
东山风井风机型号:2K58-NO.24
功率: TD118/44-8 800kW YB630-8 315kW
排风:5274 m3/min
竹林寺风井风机型号:AGF606-1.92-1.12-2
功率:三相异步电动机 450kW
排风:4358 m3/min
矿井总进风量:9350 m3/min
总回风量:9632 m3/min
有效风量:9013 m3/min
有效风量率:96%
1.2 矿井通风系统存在问题
2011年2月20日竹林寺风井井筒2#层段密闭墙及周围的煤柱受2#层采空区火区燃爆及地压冲击垮落,导致井筒着火,临时封闭。东山风井服务全矿井的通风,这是造成矿井风量不足的主要原因。
(1)竹林寺风井出现问题,暂时关闭,总风量严重不足。
(2)东山风井主扇服务期到,需更换,准备更换为大功率主扇。
(3)东山风井井筒断面小,通风阻力大,需扩大断面。
(4)7#层集中回风大巷断面小,阻力大;尤其位于集中压力区200米长地段,巷道受压后,巷道断面不到4m2。
(5)7#层巷道断面小,整体阻力大,配风困难,需及时解决7#层的供风问题。
1.3 通风系统优化设计改造方案
本矿井7#层为薄煤层,地质储量为907.7万t,可采储量为305.8万t,占矿井总储量的16%。为了解放本矿井11#煤层的开采,必须加快本矿7#煤层的开采,2.20事故后竹林寺风井暂时关闭,矿井总风量严重不足,为保证矿井的供风量,针对东风井存在的问题,经研究决定,采取了以下措施:
(1)更换东风井主扇。主扇型号为FBCDZ-№30两台,电机功率为2×355kW,主扇预计最大排风量12000 m3/min。(该项目在半年前已启动,原因为原主扇服务期已到,此时主扇已加工完成,到货,立即组织人员进行更换。)
(2)实施一系列降阻工程:
①扩大原东山风井井筒断面。断面面积由原来的7.98m2,扩大到13.5m2,刷巷长度340m。
②将7#层集中皮带大巷南部改为7#层辅助回风大巷,并对该巷道进行维护,解决集中压力区回风断面小的问题,增加回风断面,降低通风阻力,由原来的两进一回变为两回一进。
2 矿井主运输系统
2.1 优化前主运输系统
7#层主运输路线:
工作面——盘区皮带大巷——7#层集中皮带大巷(3部皮带)——876煤仓(500m3)——箕斗井——地面
11#层主运输路线:
工作面——盘区皮带大巷——11#层集中皮带大巷(3部)——11-14#层缓冲煤仓(深30m,容量600m3)——爬坡皮带(14#-11#)——11#-7#层暗斜井皮带——876煤仓(500m3)——箕斗井——地面
2.2 主运输系统存在问题
(1)主提升箕斗井位于井田的南部,现7#、11#层作业区位于井田的北部,两层煤设立单独的主运输系统,运输线路长,环节多,占用设备多,运行费用高;
(2)系统中主煤仓容量小,只有500m3,不能满足生产需求;
(3)7#煤层没有缓冲煤仓,7#层开采受到极大限制;
(4)7#层集中皮带巷位于集中压力显现区,巷道受损严重,运输设备、作业人员的安全受到极大威胁,受损巷道受空间限制,无法进行有效维护,存在重大安全隐患。
2.3 主运输系统优化改造方案
本矿井下主运输为皮带运输,7#、11#层分别设置主运输皮带,矿井存在皮带多,管理难度大,运输线路长的缺点,且中间没有缓冲煤仓,都是皮带直接搭接运输,若一步皮带出现故障,整个运输系统系统就处于瘫痪状态。增设煤仓、减少皮带数量是运输系统优化关键。经过研究,结合7#层运输系统想避开压力区的想法,确定在7#层的北部建设一座煤仓,7#层的煤可全部进入煤仓,煤仓的下口位于11#层的主皮带上,由11#层主运输皮带运出。
7#-11#漏煤眼为圆形立式煤仓,煤仓深73m,直径为4m,其容积为1400m3,净断面19.625m2,下口安装K4给煤机,使7#层的煤经7#—11#层漏煤眼漏在11#层集中皮带上。这样主运输系统有了缓冲,同时减少3部皮带(总长2300m),也避开了集中压力区,运输系统得到优化。
3 矿井辅助运输系统
3.1 优化前辅助运输系统路线
7#辅助运输路线:材料斜井——930井底车场(2#层)——107暗斜井——876井底车场(7#层)——7#层集中轨道大巷——盘区轨道大巷——工作面
11#辅助运输路线:材料斜井——930井底车场(2#层)——2#-11#层轨道暗斜井——11#层集中轨道大巷——盘区轨道大巷——工作面
备注:
(1)材料斜井:地面—2#层930车场,坡度21.5度,断面13.08M3、斜长600米,提升绞车型号JK-2.5/30E单滚筒提升机,井筒内铺设30KG/M单轨,一坡三挡装置齐全。
(2)930车场为水平车场,辅助运输采用蓄电池电机车运输。
(3)107暗斜井为2#—7#层,坡度25度,斜长150米,提升绞车为55调度绞车,不符合相关规定,若作为提升暗斜井必须更换提升绞车。
(4)集中轨道巷运输:7#层利用调度绞车运输、11#层采用蓄电池电机车运输。盘区和工作面顺槽巷运输采用调度绞车牵引运输。
3.2 辅助运输系统存在问题
7#层辅助运输存在问题多,需亟待解决:
(1)7#层集中轨道巷,是开采7#层北部煤层的唯一通道,多次因矿压显现造成巷道地鼓、片帮严重、支护损坏,但该巷道存在重大安全隐患。
(2)107暗斜井(2#-7#层)巷道状况差,配置提升设备不符合规定,存在重大安全隐患。
(3)7#层轨道巷受压力区影响,底鼓严重,轨道倾斜,维修工程量大,调度绞车占用多,运输困难。
3.3 辅助运输系统优化方案
矿井辅助运输系统较为复杂,7#层、11#层辅助运输系统都是独立的系统。7#层为旧系统,巷道都是煤层巷道,巷道起伏大、断面小、不规则、动用的调度绞车多、运输困难,尤其现矿井机械化程度高,采掘设备体积大,该系统已不适应矿井目前的需求。同时该系统经过集中压力区,在使用过程中,人员及设备的安全受到极大的威胁,必须进行优化改造。11#层运输系统为新建系统,巷道设计为水平巷道,断面大,运输采用蓄电池电机车牵引运输,人员可乘坐平巷人车,运输安全简单。为此,决定在井田的北部,施工一个暗斜井,由该暗斜井联通7#北部采区至11#层水平大巷,解决7#层辅助运输问题,该暗斜井完工后,7#层旧的辅助运输系统停止使用,也避开了压力区,解决了系统存在的大隐患。
(1)7#—11#层轨道暗斜井参数:
7#-11#材料暗斜井全长205.585米,坡度23°44′22″,半圆拱断面,净断面12.13m2,下部车场及绕道全长82.55米,与11#层集中轨道巷相通,净断面12.13m2,7#层上部车场及甩车场全长80米,与7#层集中轨道巷相通,净断面12.13m2。暗斜井铺设30kg/m道轨并安装2.5米提升绞车。其详细规格、支护方式见图。
(2)行人系统设计改造方案
新开拓的7#—11#层材料暗斜井设计安装摘挂式猴车,既解决了7#煤层北部采场的下料问题,也解决了行人问题,新7#层辅助运输系统路线为:
地面——罐笼井——2#层井底车场—— 2#——11#层猴车暗斜井——11#层集中轨道大巷——7#—11#材料暗斜井——7#层集中轨道大巷(北部新掘轨道大巷)——盘区轨道大巷——工作面
C、该暗斜井也是矿井通风降阻工程的一部分。
经过通风网络解算,新开拓7#—11#层材料暗斜井,可以把11#层的风通过该暗斜井引到7#层,增加7#层的总风量。
目前系统已全部按计划优化改造完成,矿井总进风量达到9600 m3/min,通风基本满足矿井生产的需求。主运输系统优化改造得到员工的认可,系统的抗灾能力得到加强,运输系统简化,运输能力加大,7#层综采工作面能连续进行作业,产能得到释放。辅助运输减少40部调度绞车。
4 结论
4.1 彻底甩开7#层集中应力区,提高了矿井抗灾能力,创造了不可估算的安全效益;
4.2 缩短了运输路线,减少皮带运输的各项损耗,省去了原来的两部皮带运输,创造了经济效益;
4.3 优化了通风系统,原来的7#层集中皮带大巷南部作为回风巷使用,由原来的二进一回变为二进二回。解决了矿井7#北部煤层开采由于风量不足而制约生产接替紧张局面。
【参考文献】
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[6]刘永辉.矿井通风系统的可靠性[J].煤炭技术,2009(04):120-122.
[责任编辑:曹明明]
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