地表主扇改造實踐

摘要：針對礦山通風系統的主扇擴散器結構不合理導致效率低，不能有效排除井下污風，威脅到生產作業一線職工安全，同時為了節能降耗、美化礦區環境、改善職工作業條件，提出了三個改造方案，并進行論證對比和方案選擇，在不影響安全生產的情況下，合理安排施工順序，40h完成改造工程，保障井下作業安全。

關鍵詞：地表主扇；Ⅳ級機站；通風系統；污風；擴散器；擴散塔

召口礦通風系統是以回風側為主的分區Ⅳ級機站通風系統，Ⅳ級機站為總排風機站，設在地表，稱為地表主扇，Ⅲ級機站設在所需分風區域，Ⅱ級機站設置在所需工作點，I級機站為進風機站，設置在進風側。新鮮風流由主井進入，通過四級通風機站合理布置及在巷道內設置擋風墻、作業點設置局扇等措施，將新鮮風流合理有序分配到井下各作業地點，保障職工安全作業，當新鮮風流沖洗工作面之后變為污風，污風經各回風人行及回風巷道匯集到西副井，通過地表主扇將污風排出。

地表主扇作為Ⅳ級通風機站，安設兩臺K40-6-NO.18（90kw）通風機，安裝在地表西副井井口附近（圖1），命名為1#和2#主扇，1#主扇及配電室在地表房屋內，2#主扇在地面以下的坑內與回風硐室齊平。隨著井下采準地點的延伸及各作業點的增加，造成井下通風不良地點增多，多次調整井下局部通風機位置及測定通風量分析判斷，發現主扇通風能力不足是造成井下污風排不出的主要原因。經過現場測定主扇設備參數，計算其通風能力，發現2#主扇能夠高效運行，1#主扇運行效率低。通過查閱基礎資料、技改資料及現場查看設備狀況，1#主扇通風機為標準設備，擴散器及擴散塔為定制設備，由于受地形條件限制，定制的擴散器及擴散塔的結構不合理，加之擴散器及擴散塔銹蝕破損、流線不合理導致出口渦流不能有效地回收動壓、局部阻力損失大、風機裝置的運行效率低下，導致1#主扇效率低下，不能滿足現場安全生產需要，威脅到生產作業一線職工的安全。鑒于此，我們決定對1#主扇進行改造，使其滿足井下通風要求，并符合《金屬非金屬礦山安全規程》中相關規定要求。

一、主扇改造目的及基本要求

（1）滿足井下通風要求，能夠及時將污風排出。

（2）符合《金屬非金屬礦山安全規程》第6.4.3款的要求：主扇風機房，應設有測量風壓、風量、電流、電壓和軸承溫度等的儀表。每班都應對扇風機運轉情況進行檢查，并填寫運轉記錄。有自動監控及測試的主扇，每兩周應進行一次自控系統的檢查。

（3）主扇使用原通風機，根據地形定制擴散器2節、圓變方擴散器1節、方形擴散塔1節，在主扇入風口增加控制蝶閥1臺（作為調節風門），同時將這些設備全部安裝到地面以下（圖2 改造后主扇及配電室分布圖、圖3 改造主扇沉入地下圖），使通風機與回風硐室處于同一水平，在進風口側設置人員出入回風硐室觀察口，在擴散器坑設置排水積水坑，以便于風機參數測定及檢查、檢修，確保主扇安全、經濟高效的運轉。

（4）主扇電控柜既能夠滿足規程第6.4.3.4條的基本要求，又能夠便于控制和節能，符合安全質量標準化要求。

二、改造方案對比

根據主扇改造目的及基本要求，為了能夠更好的使主扇安全高效運轉，符合規程要求，既滿足通風安全的需要，又能夠節能降耗，在論證了地表主扇從地面機房移入地下的可行性后，提出以下三套設備設施配置購置方案進行選擇。

（1）方案一，低配置方案：

（2）方案二，中配置方案：

（3）方案三，高配置方案：

同時以上三個方案要滿足以下要求：

（1）儀表柜包含顯示電機前、后軸承及定子測溫裝置儀表，風量、風壓顯示儀表等安全規程要求的配置。

（2）擴散器及擴散塔滿足現場場地要求，不能過大過長，同時符合風流走向曲線，不能產生渦流現象。

（3）擴散器及擴散塔要有防腐蝕性，采用鍍鋅鋼板制作，適應污風環境。

（4）擴散器及擴散塔要有隔音棉裝置，降低風噪，降低出風口周圍工作室職工的身體損害。

根據以上要求，對三個方案進行論證比較：

方案一能夠滿足《規程》基本要求，調節風量只能使用蝶閥調節，設備投資27.6萬元。

方案二是在方案一基礎上，將自耦啟動柜換為采用變頻啟動柜，運轉中可根據出風量要求調節，節約電能，設備投資30.5萬元；

方案三是在方案二基礎上，將手動蝶閥改為電動蝶閥，同時增加了遠程控制系統，設備投資39萬元。

以上三個方案基建施工及設備安裝量基本相同，主要有以下工作：（1）將舊配電室設備遷移到新配電室，除1#主扇電氣外，其他電氣設施能達到正常工作；（2）將現1#主扇拆除，吊運到不妨礙施工位置；（3）拆除地表機房及舊配電室，在此處下挖主扇基礎坑（約長16m，寬5.5m，深2.6m）；（4）主扇基礎地面、預埋件施工；（5）安裝主扇、擴散器、擴散塔、蝶閥等設備；（6）蝶閥固定圓管與風洞連接處混凝土密封，主扇基礎坑四周立墻施工；（7）主扇通電試車。

根據以上情況，結合井下通風實際，三個方案都能滿足井下污風排放要求，同時基建施工及設備安裝費用基本相同，主要差別在于設備投資，經過綜合對比，本著節省投資、節能降耗及系統可靠的原則，鑒于遠程控制系統及電動蝶閥的實用性稍差及主扇運轉可靠性，選用方案二。

三、結語

地表主扇改造最終采用方案二進行施工。根據井下作業需要，主扇停轉時間不能過長，通過合理安排施工順序，包括配電室遷移、主扇房屋拆除、配電室房屋拆除、主扇基礎坑挖建、主扇設備安裝調試等工作用時40h全部完成，一次試車成功，準時投入運行，保障了井下作業安全。通過此次地表主扇改造工程，在方案選擇時，在滿足通風技術及安全要求的情況下，需要根據礦山實際合理選擇經濟性高的方案，既要保證主扇運轉的的安全可靠性，又要提高主扇運轉的經濟高效性，同時考慮主扇周圍環境的美觀性及其對職工健康的影響。

王新剛，山東金嶺鐵礦，工程師，山東省淄博市山東金嶺鐵礦召口礦