专利名称：矿井多级机站通风技术系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地下矿山矿井通风技术，尤其是涉及一种多级机站通风系统技术，可广泛应用于地下矿山开采的矿井通风系统。
背景技术：
矿井多级机站通风技术是运用风压平衡原理对矿井通风系统实行均压通风，其基本特点是在保持各风路所需风量的前提下，通过对井下多机站多风机的设置及调控(风机的启停、风机运转转速)，实现各分支风路风压平衡，各漏风风路两个端点的风压相等，即夕卜部漏风点保持差压为零，内部漏风点保持风压相等。与大主扇通风系统相比，多级机站通风系统能使通风压力分布均匀、漏风量减少、有效风量率提高、通风能耗降低，且风流控制简单、风量调节灵活，能根据生产对通风的需 要开启或停止某些风机或某些机站，或采用变频调速器进行风机工况的调节，从而在满足生产需风的同时最大限度地节约通风能耗，降低通风费用。由于多级机站通风系统需要的机站与风机数量较多，而且各机站分布在整个通风网络的广大区域内，对矿井多级机站通风系统存在以下几个主要问题(1)机站的级数和位置的确定；(2)通风网络下通风阻力计算、风量分配；(3)风机选型；(4)多机站多风机的管理及井下通风监控。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的机站级数和位置确定、通风阻力计算、风量分配、风机选型以及多机站多风机管理难的问题，而提供一种可实现矿井各通风网络段的均压通风、风流控制及调节灵活、有效风量率高、通风效果预计性强、通风能耗低的矿井多级机站通风技术系统。为实现本发明的上述目的，本发明矿井多级机站通风技术系统，采用以下技术方案
本发明矿井多级机站通风技术系统包括主进风井、主进风巷、进风天井、回风天井、回风巷、主回风巷、主回风井，所述的主进风井与主进风巷相联通，进风天井通过其联巷与主进风巷相联通，回风天井通过其联巷与回风巷相联通；回风巷、主回风巷、主回风井顺序联通，在矿井的地表设置矿井地面总监控室。I)机站级数和位置确定
在矿井进风段的主进风巷设置I级机站，供给矿井新鲜风流，为主进风机站；在需风段的采区进风天井的联巷设置II级机站，为辅助进风机站；在需风段的回风天井的联巷设置III级机站，作为辅助回风机站；II级机站与III级机站主要对采区工作面风量起到辅助调节作用。在主回风巷设置IV级机站，为主回风机站，排出井下全部污风；所述的I IV级机站可并联设置同级机站、串联设置各级子机站，各级机站内可串、并联安装多台风机，串联风机数量最多2台，并联风机数量为I 3台；四级机站为典型的多级机站通风系统，多级O 3)机站串、并联接力形式布置，同级通风机站并联设置，不同级机站串联设置。机站位置的确定，一方面要考虑通风系统中压力分布状况利于控制矿井污风，同时也要考虑井下各系统间的互相影响和在生产管理上是否方便。2)通风网络下通风阻力计算、风量分配
利用多级机站通风网络解算软件，编制通风网络数据库，包括矿井井巷风阻数据、网络节点分支数据、风机参数数据、通风机站参数数据、自然风压数据，进行井巷摩擦阻力、局部阻力的通风阻力及风量分配计算，风量分配计算按照自然分风网计算，使得通风系统能耗最低。因为多级机站系统通风阻力计算量大，不仅需要计算最大阻力路线各路线的阻 力，而且要计算各级通风机站阻力。除计算摩擦阻力外，还要计算巷道拐弯、分流、汇合等局部阻力；在多级机站通风系统中，存在按需分风网、自然分风网和漏风风路。按需分风网各风路的风量应根据各作业点排烟、排尘的要求，通过风量的计算首先确定；自然分风网中各风路的风量则按巷道风阻进行风量自然分配解算求出；漏风风路的漏风量可根据经验进行估算。其中，按照自然分风网计算的风量使得通风系统能耗最低，利用多级机站通风网络解算软件进行自然分风网的风量分配计算。3)风机选型与风量调节
多级机站通风系统安装的风机所负担的风压较低，选用中低压轴流风机；多级机站通风系统对风机运转的稳定性要求较高，选用没有明显驼峰区的风机；对于需风量固定的通风机站使用I台风机，需风量变化较大的机站采用2 3台风机并联；多风机台并联采用同型号、同尺寸、同转数的风机联合运转，有利于保持运转的稳定性。对于特定的矿井来说，在满足设计的条件下，尽量减少风机类型与型号，以利互换使用，方便维修与管理。目前，国产风机中可供选用的有K和FS系列，其中K系列风机使用较多，在效率和稳定性上基本上能满足设计要求。根据风机频率与风机转速、风机风量、风机功率关系，通过调节风机频率以改变风机转速，达到改变风机排风量及风机能耗；采用变频调速器电机转速可从O — N r/min (N为风机额定最高转速)任意调控，从而达到改变机站的排风量和系统风压的目的，利于通风系统的调节与控制，因此在机站内风机安装时可根据实际需要配置变频调速装置。4)多机站多风机的管理及井下通风监控
由于多级机站通风系统的风机数量多，而且分布在井下的广大区域内，所以存在着风机控制和管理难的问题。为了充分发挥多级机站通风系统的优越性，在矿井地表设置的矿井地面总监控室中建有多级机站远程集中监控系统和井下大气环境在线监测系统，实现多级机站风机的远程启动、停止、变频调速(风机配套变频器)、反转控制及电机电流电压、轴承温度、功率因素等风机运行状态参数监测，可对机站风机风量、风压、井下大气环境如矿井空气温湿度、含氧量、有毒有害气体等通风参数在线实时动态监测。多级机站远程集中监控系统应考虑风量调节和发生事故时的反风要求。本发明矿井多级机站通风技术系统采用以上技术方案后具有以下积极效果
Cl)强化系统风流控制，降低通风能耗
大主扇通风时，按设计手册规定通风系统的内部漏风系数为I. 3 I. 5，外部漏风系数为I. I I. 2，即主扇的风量约为需风量的I. 4 I. 8倍。实践证明多级机站通风系统设计的内部漏风系数可取I. 2 I. 25，外部漏风系数为I. O I. 1，即最大的机站的风机风量为需风量的I. 2 I. 38倍。根据风量与风机功率关系,减少漏风一项可使通风功率减少37% 55%。当风流在网络中按井巷风阻大小自然分配时，其通风压力最小。当矿井为多井口多风机通风时或风机设于井下采区时各并联机站的风机风压应该相当且等于自然分风时的风压，其通风功率才最省。采用多级机站通风系统，可平衡分区风压，代替调节风窗调节系统风流，通风系统更加节能。2)简化机站的结构形式，且便于系统风量调节
在多级机站通风系统中，大都采用单级的节能风机，叶轮与电机直接联结，并可反向运行。因此可以省去单一大主扇系统的反风道、双弯曲风硐、扩散塔等，而上述通风装置的通风阻力占全矿阻力很大比例。采用节能风机后，可简化机站结构，降低通风阻力。多级机站 系统则由于每个机站可以由几台风机并联工作或采用变频控制，就有可能根据生产作业要求，开动不同的风机数或对风机实现变频调速来调节供风量。3)通风效果预计性强
多级机站通风网络解算软件不仅能进行通风阻力计算及风量分配，而且能预见通风设计的效果，分析矿井当前通风系统的状况，找出通风薄弱环节及通风能耗最大的区段。当矿井通风系统有局部变化(如巷道的开凿或封闭)或采用局部调节措施(如开、停风机或增减阻力)时，可进行通风网络模拟解算，预见其通风效果。4)多级机站通风系统在线监测监控
建立多级机站的远程集中控制及通风监测系统，可实现井下多级机站风机的远程启动、停止、变频调速(风机配套变频器)、反转控制及电机电流电压、轴承温度、功率因素等风机运行状态参数监测，可对机站风机风量、风压、井下大气环境如矿井空气温湿度、含氧量、有毒有害气体等通风参数在线实时动态监测。
图I为本发明矿井多级机站通风技术系统的四级机站通风系统示意图。图I中标记为1- I级机站；2- II级机站；3- III级机站；4- IV级机站；5_主进风井；6-主回风井；7-主进风巷；8_回风巷；9-主回风巷；10-进风天井；11_回风天井，12-矿井地面总监控室。
具体实施例方式为进一步描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明矿井多级机站通风技术系统做进一步详细描述。在图I所示的本发明矿井多级机站通风技术系统的四级机站通风系统示意图中，矿井通风系统在主进风巷7设置I级机站1，在进风天井10的联巷设置II机站2，在回风天井11的联巷设置III级机站3，在主回风巷9设置IV级机站4，在矿井地面设置矿井地面总监控室12。在图I中所示三个中段从上至下分别表示为一中段、二中段、三中段。地表新鲜风流沿主进风井5下到二中段、三中段。经二、三中段的主进风巷7设置的I级机站I作用，分别进入二、三中段沿脉主运输巷、各穿脉，新鲜风流经II机站2沿进风天井10至各作业地点、区域与分层，清洗工作面后的污风沿回风天井11在III级机站3作用下进入回风巷8汇至主回风巷9，矿井污风在IV级机站4的作用下沿主回风井6排出地表，I IV级机站串、并联接力作用进行井下通风。其 中I级机站I可设置在地表进风口，也可设井下进风段；II机站2与III级机站3主要依据井下生产与漏风情况而定；IV级机站4可设置地表出风口，也可设井下回风段。子一级O 4)的机站依据子一级的通风路线和子一级的漏风点而定。为了加强多级机站通风系统的管理，在矿井地表建立矿井地面总监控室12，对井下多机站多风机进行远程集中控制，实现井下通风系统实时动态监测监控。
权利要求
1.一种矿井多级机站通风技术系统，包括王进风井(5)、王进风巷(7)、进风天井(10)、回风天井(11)、回风巷(8)、主回风巷(9)、主回风井(6)，所述的主进风井(5)与主进风巷(7)相联通，进风天井(10)通过其联巷与主进风巷(7)相联通，回风天井(11)通过其联巷与回风巷(8)相联通；回风巷(8)、主回风巷(9)、主回风井(6)顺序联通，在矿井的地表设置矿井地面总监控室(12)，其特征在于采用以下技术方案 1)机站级数和位置确定 在矿井进风段的主进风巷(7)设置I级机站(1)，为主进风机站；在需风段的采区进风天井(10)的联巷设置II级机站(2)，为辅助进风机站；在需风段的回风天井(11)的联巷设置III级机站(3)，作为辅助回风机站；在主回风巷(9)设置IV级机站(4)，为主回风机站；所述的I IV级机站可并联设置同级机站、串联设置各级子机站，各级机站内可串、并联安装多台风机，串联风机数量最多2台，并联风机数量为I 3台； 2)通风网络下通风阻力计算、风量分配 利用多级机站通风网络解算软件，编制通风网络数据库，包括矿井井巷风阻数据、网络节点分支数据、风机参数数据、通风机站参数数据、自然风压数据，进行井巷摩擦阻力、局部阻力的通风阻力及风量分配计算，风量分配计算按照自然分风网计算，使得通风系统能耗最低； 3)风机选型与风量调节 多级机站通风系统安装的风机选用中低压轴流风机且没有明显驼峰区的风机；对于需风量固定的机站使用I台风机，需风量变化较大的机站采用2 3台风机并联；多台风机并联的采用同型号、同尺寸、同转数的风机联合运转； 根据风机频率与风机转速、风机风量、风机功率关系，通过调节风机频率以改变风机转速，达到改变风机排风量及风机能耗；采用变频调速器电机转速可从O — N r/min任意调控，其中N为风机额定最高转速； 4)建立多级机站远程集中监控系统和井下大气环境在线监测系统 在矿井地表设置的矿井地面总监控室(12)中建有多级机站远程集中监控系统和井下大气环境在线监测系统，并与井下机站、风机及通风环境相联系。
2.如权利要求I所述的矿井多级机站通风技术系统，其特征在于所述的多级机站远程集中监控系统可实现对井下多级机站风机启停进行远程控制、风机变频调速以及系统反风，对风机运行状态、风机风量风压、电机轴承温度、功率因素等参数实时监测；所述的井下大气环境在线监测系统对井下通风环境包括空气温湿度、风速、风压、有毒有害气体的实时在线监测。
全文摘要
本发明公布了一种矿井多级机站通风技术系统,在主进风巷设置Ⅰ级机站(1)，在进风天井联巷设置Ⅱ机站(2)，在回风天井联巷设置Ⅲ级机站(3)，在主回风巷设置Ⅳ级机站(4),多级(≥3)机站串、并联接力形式布置，同级通风机站并联设置，不同级机站串联设置，通风机站内可串、并联多台风机；确定机站级数和位置；风机选型与风量调节；在矿井地表设置了矿井地面总监控室(12)，建立多级机站远程集中监控系统和井下大气环境在线监测系统。可实现矿井各通风网络段的均压通风，减少漏风，对井下多级机站风机启停进行远程控制、风机变频调速以及系统反风，对风机运行状态、风机风量风压、电机轴承温度、功率因素等参数实时监测，对井下通风环境实时在线监测。
文档编号E21F1/00GK102889092SQ201210420179
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者吴冷峻, 陈宜华, 贾安民, 周伟, 黄寿元, 居伟伟, 贾敏涛, 蔡建华 申请人:中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司