王臺鋪煤礦通風系統優化改造分析與研究

摘 要：王臺鋪煤礦為開采多年的老礦井，隨著礦井進一步開拓延伸，通風系統老化而不合理，不能適應礦井生產需求，主要通風機工作效率低下。王臺鋪煤礦根據自身特點及生產需求對礦井通風系統進行改造，使得礦井通風系統的合理性及穩定性得以提升，使主要通風機工況點更為經濟合理，為礦井安全生產提供了可靠保障。

關鍵詞：通風系統；主扇葉片角度；通風效率

中圖分類號：TD724 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）17-0171-02

1 礦井概述及通風現狀

①礦井概況。王臺鋪礦位于山西省晉城市城區北石店鄉，隸屬于山西晉城無煙煤礦業集團有限責任公司（簡稱晉城煤業集團），井田面積33.7 032 km2，可采煤層為3號、9號、15號煤層，目前3號煤層已經開采完畢，9號煤層資源即將枯竭，目前礦井主采十五號煤層。

②通風系統。王臺礦井通風方式為中央并列式，通風方法采用機械抽出式通風。礦井共有4個進風井筒和2個回風立井，2回風立井之間有風硐連通，共用一套主要通風機，主扇型號為2K56-№30型，電機額定功率為1000 kW，目前處于25°正常運轉；目前，礦井有2個生產水平即644水平和695水平，共有4個盤區XV一盤區、XV二盤區、九三盤區、九五盤區。礦井總進風量為7860m3/min，總排風量為8 360 m3/min，主要通風機為2K56-№30，額定功率為1 000 kW，實際功率為480 kW，礦井通風阻力為1 600 Pa，等級孔為4.2 m2，屬于低瓦斯礦井。

2 礦井通風系統需要改造的原因

王臺鋪煤礦是已生產了50多年的老礦井，礦井分層通風，存在通風流程遠，管理難度大，通風系統復雜，有效風量低等重大隱患，尤其是XV煤一盤區形成獨立通風系統、XV煤層通風系統全面調整后，礦井通風阻力分布發生了重大變化，重要通風機已經處于非合理工況點，效率低下；根據2010年生產銜接計劃，九三盤區將布置5～6個巷柱式工作面以回收九三盤區邊角煤柱，屆時礦井風量將不能滿足生產需求。因此急需改造礦井通風系統，提高礦井有效風量，同時改變礦井主要通風機工況點。

3 王臺礦井通風系統優化改造方案制定

根據王臺礦通風現狀并結合礦井生產銜接對風量需求，筆者制定了兩套通風系統優化改造方案。

方案1：維護或重先修建各盤區的通風設施，確保礦井通風系統穩定，以提高礦井有效風量；封閉九二盤區和九五南部盤區，（上述盤區為布置生產頭面），上述盤區風量調配至九三盤區，保持通風現狀的基礎上，控制九三盤區巷柱式工作面數量。

方案2：調整主要通風機葉片角度從25°調整為30°，改變主要通風機工況點，增加礦井風量，同時封閉九二盤區和九五南部盤區，提升礦井有效風量。

綜合分析上述兩種方案，一方面，礦井主要通風機工作效率低下，封閉九二盤區和九五南部盤區后，礦井通風阻力將進一步降低，可能導致主要通風機工作效率進一步下降，屆時主要通風機工作效率可能下降到低于60%，導致主扇軸承溫度進一步上升（主扇處于25°角運轉時出現過軸承升溫現象）；另一方面，若主要通風機仍然處于25°角運轉，可避免主扇葉片角度調整工程量，但礦井總風量將顯得非常緊張，勢必成為礦井發展的桎梏，同時也不能滿足礦井的安全生產，且礦井通風管理工作難度大。

通過以上比較分析，方案2更符合王臺鋪煤礦生產及發展的要求，因此王臺鋪煤礦決定調整先將主要通風機葉片角度調整為30°角式運轉，試運轉過程中，若主扇參數符合規定，且風量滿足生產需求，則主扇定位在30°角運轉；若不能滿足要求，則調整為35°角。

4 王臺鋪煤礦通風系統優化改造具體實施工程

①調整主要通風機葉片角度調整可行性論證：王臺礦井主要通風機葉片角度處于25°角運轉，礦井的總進風量為7 860 m3/min，總排風量為8 360 m3/min，負壓為1600 Pa，主扇效率為66%。根據2K56-№30型通風機h-q圖（如圖1所示），主扇所處工況點不是最經濟合理。

當主要通風機處于25°角工礦點運轉時，根據：

R=h/q2

式中：R為礦井風阻系數，0.0825（2009礦井通風阻力測定實測數據）；h為礦井通風阻力，Pa；q為礦井總量，m3/s。

由圖1可知，風機處于25°角運轉時，礦井總排風量為132 m3/s，阻力為1 620 Pa。2K56-№30型通風機特顯曲線，從理論上推斷如果主要通風機從25°角調整為30°角運轉后，礦井風量及負壓變化量：礦井總排風量將增加2 160 m3/min，為10 080 m3/min，礦井阻力將增加為1946 Pa，屆時礦井主要通風機工況點將更經濟合理。

②調整后實際情況：王臺鋪礦別與5月底和6月中旬將礦井1#主扇和2#主扇葉片角度調整到30°角，調整后礦井通風參數變化如下：礦井實際總風量增由8360m3/min增加到10 050 m3/min，負壓由1 600 Pa增加到2 050 Pa，主扇效率由66%上升至73%，主扇軸承溫度都處于正常范圍內，較預測結果的基本相符，且工況點將處于合理區域。

5 其他相關附屬工程

①對九二盤區和九五盤區南部實施封閉，九二盤區保留火藥庫通風系統，分別在在回風巷、皮帶巷和695大巷適當地點修建永久密閉墻；九五盤區保留200 m3水倉系統，在回風巷和皮帶巷適應地點修建通風設施。封閉后共節余了700 m3/min的風量，增加了礦井有效風量；且九二和九五兩盤區密閉墻總數量從封閉前的21道減少為5道，極大地減少了上述兩盤區的“一通三防”管理工作難度。

②采用降阻調風法調節各盤區風量，主要通風機葉片角度調整后，為是礦井各個盤區風量符合生產的需求，王臺礦對各盤區風量進行了調節，在調節風量過程中，采用了降阻調風法，即在檢修班作業時間內，將各個盤區總回風口調節窗開啟到最大狀態，而后縮小配實際風量大于盤區需風量的盤區總回的調節窗，直至各盤區實際風量符合生產需求為止。通過降阻調節各盤區風量，使礦井總通風阻力減小了150 Pa，降低了礦井通風難度。

6 通風系統改造后的安全效益及經濟效益

6.1 通風系統改造的綜合安全效益

通過上述一系列的優化改造工程實施后，礦井通風系統合理性得到了極大的提高，主要表現在如下幾個方面：

①王臺總風量增加了約1 700 m3/min，滿足了九三盤區布置5個巷柱式工作面的供風需求，且礦井的安全生產得到了保障，實現了以風定產的要求。

②礦井主要通風機效率有調整前的66%升高到調整后的73%，使礦井主要通風機處于合理、經濟工礦點，提高了礦井通風效率。

③優化了礦井通風系統后，減小了礦井通風系統管理難度，節省了通風管理人力需求，同時提高了礦井通風管理工作的可靠性。

6.2 通風系統改造后的經濟效益

①調整主要通風機葉片角度增加風量后，九三盤區可以多布置4個巷柱式工作面，巷柱式工作面年產原煤按4萬t計算，每t煤按照600元計算，則每年礦井經營總量將增加4×4×10 000×600=9 600萬元。

②通過降阻調整通風系統及刷大回風通道斷面，礦井總阻力降低了350 Pa，調整后礦井總回風量為168m3/s，則可節省主扇功耗量為：350×168 m3/s=70 kW，主扇效率為73%計算，主扇功耗可降低:70 kW/92%=80.5 kW，每年可節省電量為80.5×1000×360×24=657504kW·h，若每千瓦時電計價0.5元，則每年可以節省電費695 520×0.5=347 760 元。

綜合上述，隨著礦井進一步開拓延伸，通風系統老化而不合理，不能適應礦井生產需求，主要通風機工作效率低下、礦井風量不能滿足生產需求等一系列問題不可避免，礦井通風工作者需要根據本礦自身特點及生產需求調整礦井通風系統，王臺礦通風系統優化改造后，提升了礦井通風系統的合理性及穩定性，使主要通風機工況點更為經濟合理，為礦井安全生產提供了可靠保障，且經濟效益顯著。

參考文獻：

[1] 胡耀祖，邢文彥，張忠海.東海煤礦通風系統優化改造[J].礦業快報，2006，(6).