礦井主通風機技術改造實踐

肖保利

（河南理工大學安全科學與工程學院，河南 焦作 454150）

1 礦井概況

1.1 改造前礦井通風系統現狀

谷家莊煤礦采用三立井單水平下山開拓方式，中央并列式通風，共設計布置有三個井筒，主立、副斜井進風，風井回風。在風井口安裝有三臺FBCDZ№11/2×37kW軸流式主通風機，一臺工作一臺備用。現礦井總進風量1863m3/min，總回風量1904m3/min，負壓810Pa，等積孔1.32m2，通風難易程度為中等。2018年度礦井瓦斯涌出量測定結果為相對瓦斯涌出量5.73m3/t，絕對瓦斯涌出量1.18m3/min。采煤工作面采用全風壓“U”型通風方式，掘進工作面采用“雙風機、雙電源”的局扇壓入式通風。

1.2 改造前礦井通風系統存在主要問題

（1）隨著礦井采掘布局的不斷變化，井下巷道布置錯綜復雜，存在大量老空老巷，生產作業戰線不斷延伸，通風線路變長，再加上通風構筑物數量多、質量差，造成礦井通風阻力增大，原有的功率小、效率低的主通風機已不能滿足礦井安全生產基本的用風量需求。

（2）由于該礦是由原有幾個小礦井經技改整合而成，礦井主通風機沿用了原有舊風機，原主通風機由于使用年限較長，日常檢查維護保養不當，造成風機主體部分外殼出現銹蝕現象，主通風機工作過程中大量漏風，嚴重影響了主通風機的工作性能。

（3）由于礦井原有采掘布局混亂、回采不合理，破壞了部分礦區工業廣場保護煤柱。受采動影響，回風井風道嚴重變形，通風斷面變小，使得主通風機給井下正常供風造成困難。

（4）主通風機固定基礎出現下沉，存在裂縫、高低不平的現象，加重了主通風機出現喘振的頻率和嚴重程度，使主通風機不能正常平穩運行。同時，主通風機運行時噪聲大，給附近主扇房值班人員的身心健康造成了極大的職業危害。

2 通風系統改造技術研究

2.1 通風系統技術改造的內容和方法

根據礦井通風系統目前存在的主要問題，進行全面科學的技術分析，技術改造內容和方法從以下幾點進行：

（1）對井下失修巷道進行維修，擴大巷道通風斷面，降低礦井通風阻力。對報廢巷道及時回收并按規定進行密閉。對井下通風設施進行維護并加強日常管理，通過合理設置通風設施（包括風門、擋風墻、調節風窗和風橋等）有效實現對風量調節和控制。

（2）對回風井風道進行維修，擴大其通風斷面。

（3）拆除風機固定基礎，重新澆筑施工。

（4）結合礦井巷道布置和開采實際情況，準確掌握通風系統工況，即計算出礦井所需風量與風壓，并以此為依據選擇合理的主通風機。

2.2 主要通風機選型的確定

（1）礦井所需風量

Q全礦=（ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其他）·k需

=（900+780+180+110）×1.2=2364（m3/min）

式中：

Q全礦-礦井所需風量，m3/min；

∑Q采-所有采面需供風量，m3/min；

∑Q掘-所有掘進面需供風量，m3/min；

∑Q硐-獨立通風硐室需供風量，m3/min；

∑Q其他-其他地點需供風量，m3/min。

（2）礦井所需通風風壓

根據《礦井通風阻力測定報告》數據，礦井所需通風風壓h總為780Pa，等積孔A為1.67m2。依據礦井通風特性，并考慮礦井未來變化的情況，經研究決定選用山西運城市安宏節能防爆主通風機有限公司生產的FBCDZ№16/2*37kW型礦用防爆對旋軸流主通風機。其主通風機主要性能參數如下表1。

表1 主通風機主要性能參數表

3 更換主通風機施工程序及措施

3.1 更換主通風機施工程序

（1）更換主通風機施工內容主要包括：井下停電撤人、拆除舊風機、擴修風道、重建風機固定基礎、安裝新風機、主扇房改擴建、風機試運轉。具體流程如下圖1所示。

圖1 更改主通風機施工程序

3.2 更換主通風機的安全措施

由于礦井更換主通風機需要對風道進行擴建并重新澆筑主通風機固定基礎部分，在此期間必須對礦井進行停風斷電，因此，必須制定《礦井更換主通風機期間停風斷面安全技術措施》，并遵守如下規定：

（1）成立礦停風停電指揮部，嚴格遵守先撤人、再停電、最后停風的順序。

（2）撤人前，安排人員將井下巷道徹底沖刷一遍，杜絕煤塵堆積；機電人員檢查井下所有電氣設備，不得有失爆現象；通風科人員在停風前，必須對井下所有地點進行風量測定，同時檢查通風設施的完好情況，并做好記錄；各排水地點要安排專人將水位排至最低點，確保在停風停電期間不會出現淹泵現象。

（3）只有在人員安全撤出后方可進行停電工作，停電時先停止采掘工作面及局部風機用電，最后對中央變電所斷電；井下撤人斷電全部完畢后，方可由指揮部下達停止主通風機運行命令；主通風機停止運行期間，必須打開井口防爆門和有關風門，利用自然風壓通風。

（4）拆除老風機時，嚴格按照擴散塔→消聲器→擴壓筒→二級風機→一級風機→連接筒→蝶閥的順序逐級拆除；安裝新風機時，嚴格按照變節→蝶閥→連接筒→一級風機→二級風機→擴壓筒→消聲器→擴散塔的順序逐級安裝。

（5）更換完主通風機后，必須組織人員檢查驗收，并按照規定對新風機進行不少于24h的試運轉，并做好試運轉記錄。

4 通風系統改造取得的效果

通過本次對礦井通風系統的升級改造，礦井通風系統得到了明顯的提升。（1）通過對井下通風構筑物的加固維護和采空區漏風的處理，有效解決了礦井內部漏風嚴重的問題；（2）通過對井下失修巷道的擴修維護和通風巷道中堆積雜物的清理，顯著降低了巷道的通風阻力；（3）通過重建主通風機固定基礎，并通過安裝配套消聲器、加高出風口等技術降噪措施，極大地降低了主通風機噪聲對周邊人員身心健康的影響；（4）更換新風機后，礦井風量由原來的1940m3/min提高到2360m3/min，在解決了井下用風作業地點風量不足的同時，還可降低作業地點CO、CH4等有毒有害氣體的濃度，改善了井下職工安全生產的作業環境。

5 結語

實現礦井通風系統穩定可靠的運行是一項系統工程，它隨著礦井采掘接替和開采條件的變化而動態變化著，所以在礦井通風技術日常管理工作中，應通過合理設置通風設備設施提高對礦井風量的控制和調配，加強通風設施的檢修和維護，減少礦井內部漏風，提高風機運行效率。在生產過程中還應定期進行通風阻力測定，及時掌握礦井通風阻力的分布情況，通過采取科學合理的風量調節方法，對通風系統進行優化，同時，根據礦井通風網絡風阻特性調整風機的工況點，從而確保風機始終安全穩定、高效節能的運行。