山西高考理综试题.doc
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1、附件:城郊煤矿东风井主要通风机更换方案及安全技术措施第一章 东风井新主要通风机联网方案及工况确定第一节 东风井新主要通风机联网方案一、概况城郊煤矿委托国龙建设集团安装一公司施工,将于2012年4月新风机到货后开始拆除东风井现有主要通风机(湘潭平安电气集团生产的BD8No28型抽出式轴流通风机),更换为南阳防爆集团生产的FBCDZ30型抽出式轴流通风机。施工顺序:先更换A风机,旧风机拆除至新风机安装(包括电控部分)结束,需要28天,新风机试运转需要8天。新A风机试运转正常后,同样的方法更换B风机,共计需要72天。二、新A风机不挂网试运行预计2012年5月上旬,新A风机安装完毕,地面不挂网试运行。
2、先采用通风机单级试运行方式(即风机的前级和后级)进行,确认风机前后级均无问题后,最后再采用双级整体试运行。1、首先采用新A风机A-1#电机(前级,靠近风道一侧)、风机叶片角度初始为0变频试运行,电机运行频率拟定在25Hz为基准点,然后根据风量向上每5Hz为一档调整运行频率,直到50Hz工频为止。同理,对新A风机A-2#电机(后级,靠近扩散塔侧)进行试运行。2、当新A风机两级电机均试运行确认无问题后,将双级均投入进行整体测试。风机叶片角度在0,电机运行频率以25Hz为基准点,逐步向上每5Hz为一档进行调节,直到满足矿井所需模拟风量。3、当新A风机A-1#电机(前级)运行在0,运行频率在2545H
3、z时,则表明单电机满足矿井通风需求,即按此工况挂网运行;若在此期间不能满足矿井所需风量,改为+3进行工况调试。最终确定风机叶片运行角度和运行频率。4、在新A风机测试时,利用风道检修门开度(观察孔开度用100mm宽10mm钢板来调节)来调节风机的进风量和风阻,每次观察孔关度为100mm(观察孔初始为全部开启状态),直到观察孔完全关闭。5、在风机试运行过程中,新A风机需根据井下实测风量来回切换运行、调节风叶角度和调节运行频率等工作,直到井下风量满足通风需要且风机运行频率在25Hz45Hz之间时,风机最终确定为最佳运行状态。 三、风机挂网试运行在新A风机空载试运行成功后,进行新A风机挂网试运行。挂网
4、试运行期间,应密切观察风机的电流、电压、负压、电机轴承温度、绕组温度等参数的变化情况,如有异常,应立即向矿调度室汇报,按应急措施进行处理。第二节 东风井新主要通风机工况确定一、东风井系统风量计算(一)采煤工作面风量计算(以2502工作面为例)1、按照瓦斯涌出量计算:Q采=100q采KCH4其中:Q采采煤工作面需风量,m3/minq采回采工作面瓦斯的平均绝对涌出量,根据城郊煤矿2010年瓦斯等级鉴定结果取0.80m3/min; KCH4采面瓦斯涌出不均衡通风系数,即该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比,取1.6。代入数据得:Q采=1000.801.6=128(m3/min)2、按工作面气象
5、条件计算Q采=Q基本K采高K采面长K温其中 Q采采煤工作面需风量,m3/min;Q基本不同采煤方式工作面所需的基本风量,m3/min;Q基本=60工作控顶距工作面实际采高70%适宜风速(不小于1.0m/s);K采高回采工作面采高调整系数,取1.1;K采面长回采工作面长度调整系数,取1.3;K温回采工作面温度与对应风速调整系数,取1.25;代入数据得:Q基本=604.1142.4170%1.0=416m3/minQ采=4161.11.31.25=744(m3/min)3、按回采工作面最多同时作业人数计算Q采=4N其中:Q采采煤工作面需风量,m3/min;N工作面最多人员,取47人(班内最多出勤4
6、3人,交接班与流动人员,共计4人);代入数据得:Q采=447=188(m3/min)4、按炸药量计算Q采=25A其中Q采采煤工作面需风量,m3/min;A一次爆破炸药最大用量,取20kg,;代入数据得:Q采=2520=500 m3/min5、按风速进行验算600.25SQ采604.0S其中Q采采煤工作面需风量,m3/min;S工作面平均断面积,经测量计算得7.58 m2; 代入数据得:600.257.58Q采604.07.58 即114 m3/min Q采0.25m/s(2)最小控顶距下的最大风速:Vmax=Q/Smin式中:Smin工作面最小有效通风断面,经测量计算得5.66m2(3.514
7、2.30.75.66,0.7为有效断面系数)。代入数据得:Vmax=(74460)5.662.19(m/s)4m/s根据计算结果,工作面最大风速和最小风速都满足要求,并最终确定工作面的配风量为744m3/min。2902工作面轨道顺槽及胶带顺槽掘进期间瓦斯涌出量相对较大,因此2902工作面计划配风量为1000 m3/min。(二)备采工作面需风量备采工作面应满足按瓦斯、二氧化碳、气温等规定计算的风量,且最少不得低于采煤工作面实际需要风量的50%。备采工作面按采煤工作面实际需要风量的0.5倍来进行计算。Q备Q采/2 =0.5744=372m3/min。根据城郊煤矿“一通三防”管理制度要求,备采工
8、作面配风量取400 m3/min。(三)煤巷综掘工作面需要风量计算(以2903胶带顺槽为例)1、按实际送风长度确定漏风率:P漏=11-(L/100)c=11-(1839100)1.0% =1.225其中:按实际送风长度(1893m)确定漏风率,百米漏风率取1.0%。P漏-漏风率L-最长供风距离c-百米漏风率,取1.0%2、按瓦斯涌出量计算Q掘=100k掘通q掘=10021.134=227m3/min式中:Q-掘进风量,m3/min k-瓦斯涌出不均衡风量系数,一般取1.52(2902胶带顺槽瓦斯异常,k取2)q-绝对瓦斯涌出量,取1.134 m3/min(4月1日至8日城郊煤矿安全监控日报表中
9、2902胶带顺槽瓦斯涌出记录最大值计算)3、按炸药量计算掘进工作面实际需要的风量:Q掘=0.465(AbS2L2P漏2C碳)1/3t=0.465(13.6950.110.08230021.22520.02%)1/325=65m3/min其中:Q掘-掘进工作面所需风量,m3/minA-次爆破炸药最大用量,13.695kgb-1kg炸药产生的CO当量,煤巷爆破取0.1m3/kgS-巷道断面积,10.08m2L-巷道通风长度,300mP漏-漏风系数,1.225C碳-巷道内CO浓度的允许值,C碳=0.02%4、按工作面同时工作的最多人数计算:Q掘=4N=421=84m3/min其中:Q掘掘进工作面所需
10、风量,m3/min N工作面最多同时作业人数,21人 5、按风速验算(1)最低风速验算:Q掘15S=1510.08=152m3/min(2)最高风速验算:Q掘240S=24010.08=2418m3/min其中:Q掘掘进工作面所需风量,m3/minS-掘进巷道平均断面积,取10.08m6、由工作面实际用风量来确定风机的实际工作风量:根据计算取最大值,工作面所需风量(迎头)为227m3/min,局部通风机的工作风量:Q局=P漏Q掘=1.225227m3/min=278m3/min其中:Q局局部通风机工作风量,m3/minP漏漏风系数为1.225 Q掘掘进工作面所需风量 选择FBD5.6/222k
11、W型局部通风机,功率为222kW,风量为490290m3/min,风筒选择600mm胶质抗静电、阻燃风筒,能够满足要求。7、按局部通风机实际吸风量计算:Q掘煤=Q扇吸I掘+600.25S=3501+600.2510.8=502m3/min其中:Q掘煤-煤巷掘进工作面所需风量,m3/min Q扇吸-局部通风机实际吸入风量,350m3/minI掘 -掘进工作面同时通风的局部通风机台数,1台S -安设局部通风机的巷道断面积,10.8m2根据以上计算取最大值,2902胶带顺槽所需风量为502m3/min。(四)岩巷炮掘工作面需要风量计算(以-800m水平东翼轨道大巷为例)1、漏风系数P漏 =11-(L
12、100)P100=11-(1100100)0.01 =1.12其中:P漏漏风系数。P100百米风筒漏风率,取0.01; L掘进巷道实际送风长度,取1100m;2、按瓦斯涌出量计算Q掘=100q掘K掘通=1000.252.5=63其中:Q掘掘进工作面所需风量,m3/min;q掘掘进工作面回风流中瓦斯的平均绝对涌出量,根据2010年度瓦斯等级鉴定结果,取0.25m3/min;K掘通瓦斯涌出不均衡通风系数,取2.5;3、按掘进工作面最多同时作业人数计算Q掘=4N=417=68m3/min其中:Q掘掘进工作面所需风量,m3/min; N工作面最多同时作业人数,17人。4、按炸药量计算(使用水胶炸药)Q
13、掘=0.465(AbS2L2P漏2C碳)1/3t =0.465(30.690.0410.912110021.1220.0002)1/325 =166m3/min 其中:Q掘掘进工作面所需风量,m3/min; A一次爆破炸药最大用量,30.69kg; b1kg炸药产生的CO当量,岩巷爆破取40L/kg(0.04m/); S巷道断面积,10.91m2; L巷道通风长度,1100m; P漏漏风系数,风筒始、末端风量之比,取1.12; C碳巷道内CO浓度的允许值,C碳=0.02%; t爆破后稀释炮烟的通风时间,取25min。5、按风速进行验算(1)岩巷掘进最低风量Q岩掘600.15S =910.91=
14、99m3/min(2)岩巷掘进最高风量Q岩掘604S=24010.91=2619m3/min其中:Q岩掘岩巷掘进工作面所需风量,m3/minS掘进巷道的平均断面积,10.91m26、风机选型根据计算取最大值,岩巷掘进工作面所需风量(迎头)为166 m3/min,局部通风机的工作风量:Q局=P漏Q掘=1.12166 =186m3/min其中:Q局局部通风机工作风量,m3/minP漏漏风系数为1.12;Q掘掘进工作面所需风量(迎头)。按风机工作风量计算值选择风机,根据以上计算,选用2BKJNo5.6/211型隔爆对旋式通风机,功率为211kW,其吸风量为200380m3/min。7、按局部通风机实
15、际吸风量计算Q掘岩=Q扇吸I掘+600.15S = 3001+600.1514.2=428m3/min 其中:Q掘岩岩巷掘进工作面所需风量,m3/min;Q扇吸局部通风机实际吸入风量,取300m3/min;I掘 掘进工作面同时通风的局部通风机台数,取1;S 安设局部通风机的巷道断面积,14.2m2。根据以上计算取最大值,-800m水平东翼轨道大巷所需风量为428m3/min。(五)机电设备硐室需要风量计算井下硐室需要风量,按矿井各个独立通风硐室实际需要风量的总和来计算:Q硐=Q硐1+ Q硐2+ Q硐n (m3/min)式中 Q硐所有独立通风硐室需要风量,m3/min;Q硐1、Q硐2、Q硐3、Q
16、硐n不同独立通风硐室需要风量,m3/min。(1)井下爆炸材料库需风量计算井下爆炸材料库配风必须保证每小时4次换气量:Q库=4V/60 =4120060 =80(m3/min)式中 Q库井下爆炸材料库需要风量,m3/min;V 井下爆炸材料库的体积,1200m3。(2)井下变电所、绞车房需要风量计算变电所、绞车房应根据硐室内设备的降温要求进行配风。选取硐室风量,须保证机电硐室温度不超过30。Qb=6080 m3/min取Qb=80m3/min(3)泵房风量计算-800m水平东翼泵房7台710kW的水泵,因水量较小,每天只开一台泵,且开泵时间只有34小时。=118(m3/min) 式中 Q机机电
17、硐室需要风量,m3/min;W机电硐室中运转电机总功率,kW;机电硐室发热系数,泵房取0.020.04,取=0.02;空气密度,一般取1.2kg/m3;Cp空气的定压比热,一般取1.0006kJ/kgK;t机电硐室进、回风流温度差,取6。十一采区泵房需要风量按-800m水平东翼泵房配风,取118 m3/min东南翼泵房安装7台1250kW的水泵,因水量较小,每天只开一台泵,且开泵时间只有34小时。=208(m3/min)(4)电机车充电硐室风量一般取100200m3/min,取Qc=100 m3/min能够满足氢气不超过0.5%的需要。(5)东翼一部胶带机头硐室断面较大,煤仓内有瓦斯涌出,根据
18、稀释瓦斯及降温需要,取160 m3/min。(六)井下其它通风行人巷道需要风量计算井下其它通风行人巷道需要风量,按满足巷道最低风速(0.15m/s)来计算:Q它=0.1560S它 =90(m3/min)式中 S它其他通风行人巷道断面积,按巷道宽度3.6m的直墙半圆拱断面计算,S它=10m2。二、目前矿井东风井系统运行状况(一)东翼采掘布置情况目前东风井担负东翼及南翼各采掘工作面及硐室的供风任务,1个采煤工作面,1个准备工作面,3个煤巷掘进工作面,4个岩巷开拓工作面,机电设备硐室13个(-800m水平东翼泵房、-800m水平东翼暗斜井中部变电所、-800m水平东翼充电硐室、三采区绞车房、东南翼泵
19、房、东南翼变电所、东翼1#变电所、东翼充电硐室、东翼火药库、中央变电所、东翼一部胶带机头硐室、东翼一部胶带机尾硐室、南翼1#变电所),其它通风行人巷道14个。东风井系统目前需要风量:Q1=(Q采+Q备+Q掘+Q硐+Q它)K通=(744+400+5023+4284+1326+9014)1.2=8337.6m3/min(138.96 m3/s)目前需要风量8337.6 m3/min。(二)东风井主要通风机工况及矿井东风井系统风阻计算目前东风井A、B主要通风机均采用工频运行,扇叶角度为-5。根据2012年1月24日实测数据显示,东风井A风机运行时,风硐内外压差为2950Pa,风机进风口风量为8413
20、m3/min,能够满足供风需要。东风井系统风阻:R=h实/Q实2=2950/(8413/60)2=0.1500 ( ns2/m8)等积孔3.07(m2)三、东风井新风机工况确定(一)近期东翼采掘布置及需要风量计算东风井新风机投入运转后,仍将担负东翼及南翼各采掘工作面及硐室的供风任务,近期采掘布置情况如下:1个采煤工作面(2902),1个备采工作面(2502),4个煤巷掘进工作面(2505切眼联巷、2703胶带顺槽、2703轨道顺槽、2903胶带顺槽),4个岩巷开拓工作面(-800m水平东翼轨道巷及反掘工作面、-800m水平南翼轨道巷、南翼行人暗斜井),机电设备硐室13个(-800m水平东翼泵房
21、、-800m水平东翼暗斜井中部变电所、-800m水平东翼充电硐室、三采区绞车房、东南翼泵房、东南翼变电所、东翼1#变电所、东翼充电硐室、东翼火药库、中央变电所、东翼一部胶带机头硐室、东翼一部胶带机尾硐室、南翼1#变电所),其它通风行人巷道14个。近期东风井系统需要风量:Q2=(Q采+Q备+Q掘+Q硐+Q它)K通=(1000+400+5024+4284+1326+9014)1.2=9247.2m3/min(154.12 m3/s)近期东风井系统需要风量9247.2m3/min。(二)东风井新风机工况确定1、东风井系统通风阻力(根据目前东风井系统风阻)计算:h=R*2=0.1500*154.122
22、=3563 Pa2、东风井风机排风量计算:排=1.052=1.05*9247.2=9709.56(m3/min)=161.83 m3/s。3、东风井主要通风机排风量161.83 m3/s,东风井系统通风阻力3563Pa,根据东风井新风机性能曲线,确定新风机工况点:扇叶角度为0(对旋工频运行)。第三节 东风井主要通风机更换方案一、概述主要工程有原风机砖混扩散塔拆除、风机拆除、风机电控系统拆除、风机监控系统拆除,原风机基础破除;新风机基础开挖打设、轨道铺设、风机安装、变频柜及高压进线柜安装、监控系统安装、整个系统调试运行等。二、设备布置方案 由图所示:风机位置不动(基础需重做),砖混扩散塔拆除,原
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