主扇與局扇聯合運轉在煤礦通風系統中的應用分析

張天明 羅仁俊 楊波波 袁會科 劉丁

摘 要：作為礦井生產系統中非常重要的組成部分之一的煤礦通風系統，其安全可靠性是減少礦井發生瓦斯爆炸、火災等事故進一步擴大的重要保障。本文主要分析了在煤礦通風系統中主扇與局扇聯合運轉的應用，以供實踐參考。

關鍵詞：主扇;局扇;煤礦通風系統

礦井在采用多臺主扇與局扇聯合運轉過程中，如果通風系統布置的比較合理，那么每臺主扇的通風能力就能夠充分的發揮出來，并且還能夠在保證高效率運轉的情況下將能耗降到最低。當生產場所發生改變時，那么煤礦通風系統也會隨之發生變化，所以在不同時期及時的調整井下通風是一定不能忽略的工作。只有將井下通風系統調整的更加合理，才能確保每臺主扇都能夠發揮出最大的排風能力，進而在電能消耗較低的基礎上將其使用效率提高，最終實現穩定通風系統的目標。

1 煤礦通風系統概況

在某煤礦中，其井田走向約2.3千米，斜坡長約1.9千米，井田面積約為4.3平方千米。該礦是在上世紀五十年代中開始建設的，并在六十世紀簡易投產，投產的組成是七對片盤斜井，每處斜井中都有獨立的通風系統，后來將其進行深挖改造，井田開拓方式多數情況下都是集中石門分組大巷布置方式，有五條斜井分布在南部井田內，不過只有一個排風井，其余都是入風井，而北部井田則是分別有一個排風井和入風井。在南風井處安設兩臺主扇，一臺投入使用，另一臺作為備用，北風井也是如此安排，并且還要安置局扇。在南井田與北井田之間聯通其中的五層與七層，不過都需要用風門將其隔斷。所以，南主扇與北主扇分別擔負起南、北部井田的排風任務，并且要分別聯合局扇共同運轉[1]。

2 煤礦通風系統存在的問題

在該煤礦中一共有九個采煤工作面，十一個煤掘工作面，九個巖掘工作面等。其中在南部井田中采煤工作面七個，煤掘工作面九個，巖掘工作面八個;而北部井田中采煤工作面兩個，煤掘工作面兩個，巖掘工作面一個。在這種情況下，南部井田中的南主扇和局扇總共擔負著的排風任務有二十四個排風面，而且十六個排風面是通過水平石門進入到風井中的，由于集中石門后部的斷面比較小，會受到較大的通風阻力。不過這樣的煤礦通風系統會將風機的風壓增加，使其排風量受到嚴重的制約，與此同時，還會導致煤礦出現嚴重的水平漏風問題，這樣就會使礦井的有效風量不斷下降[2]。

此外，在煤礦通風系統中，其回風銅鼓五層暗井到集中石門，不過因為五層瓦斯含量非常大，特別是在開采的一分層中可能出現嚴重的瓦斯泄漏。工作面風量達到每分鐘五百米時，回風道的瓦斯濃度就會比較強，此時采煤機在割煤時瓦斯濃度也會不斷的上升，進而導致這個工作面都被迫停止生產。所以，只能依靠著回風系統進行調風，不過這是非常困難的。在北部井田中采煤工作面只有兩個，掘進工作面只有三個，為了能夠滿足正常的排風需求，就需要每分鐘一千五百平方米的排風量，北風井的排風量需要每分鐘達到兩千一百平方米。這就會導致工作面的風量過多，而風壓也會不斷升高，這樣在進行防火工作時就會遇到極大的困難。與此同時，通風設施會出現比較嚴重的漏風問題，進而會將資源大量的浪費[3]。

在這樣的情況下，由于南井田通風系統與北井田通風系統，都存在著不合理的情況，而主扇和局扇排風能力都相對較弱，這時就需要調整該通風系統。所以需要利用北主扇、南主扇和局扇的綜合排風能力，因此，需要將其中存在的問題解決，這樣不僅能夠解決南部水平集中石門排風能力的局限性問題以及調風困難的問題，而且還要將北主扇的能力充分的發揮出來，進而使北主扇的工作效率不斷提高。

3 煤礦通風系統改造取得的效益

在煤礦通風系統中，主要采用的礦井通風機有兩種，分別是主扇和局扇。主扇又叫主通風機，主要作用是將新鮮空氣輸送到礦井之中，因為主扇的流量非常大，所以軸流式通風機是極為合適的;局扇又被叫做局部通風機，主要在礦井工作面中用于通風，不過與主扇相比，其流量與壓力都相對較小，所以要使用防爆軸流式通風機，主扇多數情況下的作用都是提供大量的新鮮風流，而整個隧洞則能夠有充足的風量，而且主扇的功率都要比局扇的功率大很多，所以口徑也比局扇大很多，局扇的作用雖然不像主扇所發揮出的作用一樣大，但也是不可或缺的，使主扇與局扇聯合運行，這樣才能夠將二者的作用充分的發揮出來。主扇通常都會采用對旋結構，也就是用兩臺同種型號的風機進行對接，并且將兩極葉輪相互旋轉，然后使主扇的中導葉和后導葉的損失都省去，進而將通風機的功率不斷提高。主扇的主風筒中要將穩流環合理的安裝其中，如果風機性能曲線沒有駝峰，也沒有出現喘振現象，那么就不會受到任何阻力的影響，從而能夠保持穩定的運行，主扇的全部葉片在實際的使用中需要根據實際的情況進行調整，通常需要將每個工作角度進行調整，并且要確保前級葉片和后級葉片在安裝過程中使其角度可以保持一致，如果安裝時角度不同，那么可以將其都調整到45度角之內，然后在繼續運行。也可以將其中的一臺電機運轉通風進行單獨開啟，使得可以調節的范圍能夠不斷的拓寬，尤其是開井口。如果總井巷比較長，那么就可以根據總井巷的設計長度要選擇比較相配的通風機，不過使用局扇時，需要為獨頭的巷道工作提供源源不斷的新鮮風流，不僅速度比較快，而且路程也相對較遠，不過因為口徑相對較小，所以壓力也會增加，進而將葉輪級的壓力也會增加[4]。

煤礦通風系統是地下開采礦井時必須要進行的，而可靠的通風動力設施以及風流控制設施也是非常必要的，這樣就能夠確保井下各種采掘作業面能夠為其提供足夠的連續的新鮮空氣，并且從礦井中排出污濁的空氣，這樣就能夠避免礦內出現大氣污染，進而能夠創造出比較安全、舒適的作業環境。每個礦井都需要分別配備一個進風井和回風井。并且要根據進風井以及回風井的位置，將混合式的通風系統布置好。在煤礦通風系統中主扇與局扇聯合運轉的應用，不僅能夠將南主扇與北主扇的工作效率極大的提高，被主扇的效率從41.9%提升到49.7%，而南主扇的有效風量從61.1%提高到69.9%，所以，將煤礦通風系統進行改造時，需要將通風系統進行調整，使得北主扇、南主扇、局扇等的排風能力都充分的發揮出來，進而能夠將工作效率極大的提高，還可以將礦井的有效風量不斷提高而且功能消耗也能夠大幅度的降低。

4 結束語

綜上所述，在煤礦通風系統中，主扇與局扇聯合運轉能夠將礦井的通風系統進行有效的改造，并且要根據實際的情況調整好通風系統，這樣不僅能夠將每臺主扇的排風能力充分的發揮出來，也能夠使局扇的應有作用發揮出來，這樣才能夠將運行效率不斷的提高，并且還能夠將有效風量增加，這樣煤礦通風系統才能夠更加合理，安全效益與經濟效益也會更加良好。

參考文獻：

[1]鄧志遠.淺談煤礦主通風機通風失穩控制的研究與應用[J].石化技術，2020，v.27（8）：148-149.

[2]郝艷飛.淺談煤礦通風系統中自動化控制技術的應用[J].科技資訊，2019，17（3）：74+76.

[3]李吉澎.自動化控制技術在煤礦通風系統中的應用分析[J].中國高新區，2019，（18）：18-18.

[4]頊波.基于PLC的煤礦主扇通風系統的研究與設計[J].機械工程與自動化，2020，No.220（3）：194-196.

作者簡介：

張天明（1982年5-），漢，男，籍貫：河北任丘，職稱：工程師，本科，學位：學士，主要從事方向研究：多主扇調整引起通風系統內部風壓、風量的變化規律，為礦井通風系統日常管理提供科學依據，為安全生產保駕護航