不連溝煤礦主通風機改造技術實踐

摘 要： 不連溝煤礦主通風機改造項目采用不停電不停風不停產技術，逐臺更換，為了確保礦井在改造期間安全、穩定運行，特編制了單風機運行安全技術措施、主通風機更換施工安全技術措施、更換主通風機專項應急預案等，為同類礦井主通風機改造提供了借鑒經驗。

關鍵詞：主通風機 不停風 改造技術

中圖分類號：TD441 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）06-0284-02

一、概述

不連溝礦井位于內蒙古自治區鄂爾多斯市準格爾旗準格爾煤田最北部，井田面積33.2114km2，2011年正式投生，設計生產規模10.0Mt/a，采用主斜井、副斜井和進風立井入風，回風立井回風，總入、回風量為180m3/s，通風方式中央分列式，通風方法采用機械抽出式。2012年產能重新核定為15.0Mt/a，根據生產接續情況，礦井風量需求將達到210m3/s左右。目前使用的FBCDZ-8-№32/2×355kW型風機實際最大供風量200m3/s，工作面搬家用風緊張時，需要暫停1～2個掘進工作才能滿足用風點風量要求。因此，在不改變井巷現狀的條件下，為提高礦井主通風機安全系數，更換現有主通風機，以滿足礦井通風需求。

二、改造前通風系統狀況

1.通風系統主要技術指標

不連溝礦井通風系統為混合式通風系統，通風方法為抽出式。入風井為主斜井、副斜井、進風立井，回風井為回風立井，主斜井入風量30m3/s，副斜井入風量90m3/s，進風立井入風量60m3/s，回風立井回風180m3/s。如保持更換通風機后井巷斷面不變，進風井筒合計入風量最大值為449.2m3/s，回風井筒回風量最大值為226.4 m3/s，回風立井的回風能力制約了礦井總風量，更換通風機后，礦井總風量不能超過226.4 m3/s。在礦井主工業場地內建有主斜井、副斜井，風井工業場地內建有回風立井和進風立井。

2.主通風機主要技術參數

風井工業廣場安裝了兩臺FBCDZ-8-№32/2×355kW型防爆對旋軸流式通風機兩臺，一臺工作，一臺備用。配備電機型號為YBF560-8，功率為2×355kW，電機轉速740r/min，供電電壓10KV，風機額定風量100-208m3/s，實際最大供風量為198.8m3/s，負壓為2055.5Pa，風機運轉良好。

3.礦井風量情況

按照生產接續計劃，根據《煤礦通風能力核定標準》提供的風量計算公式，按各采掘工作面、硐室及其他用風巷道等用風地點分別進行計算，礦井總風量應保證各個用風地點的可靠供風。

Q總≥（∑Q采+∑Q掘+ ∑Q硐+∑Q備+∑Q其他）×K礦通（ m3/min）

式中：Q總—礦井需風量，m3/min；

Q采—采煤工作面實際需風量，m3/min；

Q掘—掘進工作面實際需風量，m3/min；

Q硐—硐室實際需風量，m3/min；

Q備—備用工作面實際需風量，m3/min；

Q其他—其它用風巷道實際需風量，m3/min；

K礦通—礦井通風系數，（抽出式取1.2）。

3.1礦井總風量

根據生產接續計劃分析，回采工作面未進入三盤區前井下需風量最大時，采掘工作面共有2個采煤面、2個備采面、2個連掘工作面和3個綜掘工作面。總需風量計算詳見表2.3.1。最終確定更換通風機后礦井總風量為220m3/s。

3.2礦井風量分配

最終確定總風量為220m3/s，主斜井30m3/s，副斜井100m3/s，進風立井入風90m3/s，回風立井回風220m3/s。井下用風點風量分配情況詳見表2-3-2。

4.主通風機改造的必要性及改造方案

4.1主通風機改造的必要性

2014年不連溝礦井通風能力核定，結果為滿足15.0Mt/a生產能力要求。雖然本井的采煤工作面生產能力、提升能力、井巷的通風能力等均能夠滿足安全和產能要求，但是通風機能力已接近臨界上限值，夏季出現高溫天氣時，電機溫度偏高，存在一定的安全隱患。為了提高通風系統的安全性，更換現有回風立井通風機勢在必行。

4.2主通風機改造方案

通風系統改造后，礦井總通風量需達到220m3/s，仍然利用礦井現有的4個井筒通風，其中：副斜井入風量100m3/s，主斜井入風量30m3/s，進風立井入風量90m3/s；回風立井回風220m3/s。考慮海拔修正系數、通風網路漏風系數、通風裝置及空氣加熱室的附加阻力損失等因素后，主通風機必須產生的風量和負壓為：容易時期220m3/s，2225.3Pa ；困難時期220m3/s，2852.8Pa 。經初驗礦井現用的FBCDZ-8-№32型防爆對旋軸流式通風機能力不足，需對通風設備進行改造。

根據通風系統改造后主通風機必須產生的風量和負壓，設計考慮了兩套通風設備改造方案：

一方案：保留原風機葉輪及殼體，僅更換電機并提高風機轉速。原FBCDZ-8-№32風機配2×355kW、10kV、740r/min電機，改造后將風機電機更換為2×710kW，10kV、980r/min電機，由于電機轉速提高，風機能力有所提升，理論上可滿足改造要求。但是FBCDZ系列風機電機為內裝形式，更換電機需改造主機內部結構，改造工作量大、設備改造工期無法確定，雖然保留了原風機主體部分，但仍需較高的改造費用。改造完成后，風機長期處在超設計轉速運行狀態，影響風機使用壽命。

二方案：更換主通風機，現用風機拆除后妥善封存，備用南風井。礦井原主通風機采用露天布置，沒有建風機房，風機采用滾輪安裝于軌道上。設計考慮利用現有的風機基礎及風道，減少土建改造工程量，縮短改造工期，新選風機亦采用FBDCZ系列風機。選用2臺FBDCZ-12-№36D型防爆對旋軸流式通風機，其中1臺工作1臺備用，單臺風機選用YBF-800S1-12型防爆電動機兩臺，2×710kW、10kV、470r/min，變頻調速。

經以上分析比較，設計確定選用二方案，即更換主通風機，新選用2臺FBDCZ-12-№36D型防爆對旋軸流式通風機，其中1臺工作1臺備用，單臺風機選用YBF-800S1-12型防爆電動機兩臺，2×710kW、10kV、470r/min，變頻調速。

5.主通風設備選型

5.1設計依據

回風立井容易時期風量：220m3/s 回風立井容易時期負壓：2225.3Pa

回風立井困難時期風量：220m3/s 回風立井困難時期負壓：2852.8Pa

風機工作海拔： +1273m；

5.2設備選型計算

5.2.1風機需產生的風量和負壓

容易時期風量： Q=1.05×220=231m3/s；

容易時期負壓： h1=1.108×（2225.3+300）=2798Pa

困難時期風量： Q=1.05×220=231m3/s；

困難時期負壓： h2=1.108×（2852.8+300）=3493Pa

式中：1.108——海拔修正系數；

1.05——漏風系數；

300——通風裝置及空氣加熱室的附加阻力損失。

5.2.2通風機選型

根據計算，選用2臺FBCDZ-12-№36D型防爆對旋軸流式通風機，其中一臺工作一臺備用，該風機與現用風機結構形式相同，利用現有的風機基礎及風道。

按風量和風阻求出最小等效網路阻力系數R1和最大等效網路阻力系數R2。

R1=h1/Q2=2798/2312=0.0524

R2=h2/Q2=3493/2312=0.0655

根據網路特性曲線方程h=RQ2做出等效網路特性曲線投影到FBCDZ-12-№38D型風機特性曲線上，得通風容易、困難時期工況點見圖。

FBCDZ-12-№36 D運行性能曲線（2×710KW）

初期工況點M1： Q1=231m3/s；H1=2798Pa；η1=82%

后期工況點M2： Q2=231m3/s；H2=3493Pa；η2=85%

5.2.3電動機選型

根據以上計算，單臺風機選用YBF-800S1-12型防爆電動機兩臺，2×710kW、10kV、470r/min，變頻調速。

該風機反風方式為電動機反轉反風，不設反風道，在各種條件下反風量不小于正常風量的40%。風機配帶蝶閥、風機性能在線監測系統一套。

6.方案實施

在確保礦井不停風停產的情況下，先更換1#風機，2#風機保持正常運轉，組織檢修人員對2#風機及其電控進行檢修，確保在更換1#風機時，2#風機能夠正常運行。先將控制1#風機的高壓啟動柜、進線柜、聯絡柜停電，更換電流互感器，安裝1#變頻器、控制系統，鋪設連接變頻器與原啟動柜電源線，安裝所需母線、接地引線等，鋪設在線監測系統控制與操作臺連接電纜。

同時封閉1#風硐，先將外側小風門打開將物料運至風門中間，然后將外側小風門關閉，打開內側小風門將物料運至風硐施工地點。墻體采用木板、枋子和風筒，要求板閉必須打設牢固，確保嚴密不漏風。緩慢打開被換風機的蝶形閥，并觀察板閉是否堅固，如果發現板閉變形時，立即關閉蝶形閥，重新加固板閉，直至板閉堅固后方可全部打開蝶形閥進行更換通風機。

拆除1#風機主機，風機部件轉出場地，安裝1#主通風機過渡接頭、偏心接頭、蝶閥、測試風筒、進氣筒、一級風機、二級風機、擴壓筒、擴壓式消聲器、擴散塔等，待1#主通風機安裝完成，經過相應技術測試后，切換至1#主通風機，投入井下，用同樣方法更換2#主通風機。

7.改造效果

改造完成后，通過現場觀察分析設備振動、噪聲、電壓、電流等各項參數均正常，葉片角度調整到0o，頻率調整到37Hz，風量12087m3，靜壓1480Pa，動壓401Pa，全壓1090Pa，各項參數運行穩定，在礦井不停風停產的情況下，提前完成了主通風機的更換。

三、結論

通過對不連溝煤礦主通風機進行改造，有效的緩解了礦井通風系統安全系數偏低，能力不足，電機溫度偏高等一系列安全隱患，為礦井產能提升奠定了基礎。

作者簡介：趙秉國（1985-），男，大學本科，助理工程師，現從事煤礦機電設備管理工作。