鐵峰公司南陽坡礦雙風井主扇聯合運轉的應用

劉曉媛

（大同煤礦集團 鐵峰煤業有限公司，山西 右玉 037200）

隨著煤礦生產能力的不斷升級，當風井單主扇排風量不能滿足礦井安全生產的需風量時，必須提高主扇性能或是利用多風井多主扇聯合運轉同時工作，達到增加礦井總排風量的目的。當多風井多主扇并聯運轉時，礦井的通風方式和通風系統發生較大變化，而各風井主扇之間又有著緊密聯系和相互影響。如果采用這種通風方式，又不注意主扇之間的相互影響，各臺主扇就不能充分發揮其應有的作用，極有可能造成其中1臺或幾臺主扇工況出現較大偏差。因此，礦井的正常通風很難得到保障，致使礦井通風系統不合理、不穩定，盤區的配風風量和采掘工作面得不到所需的風量，甚至引起某些巷道風流停滯的微風、無風區和出現風流逆向的情況，使安全生產和礦井的抗災變能力受到嚴重的影響。這種不安全現象可以通過科學的手段及對井下通風設施變更和調整來預防。判斷、分析和預防微風、無風區和風流逆向現象，以及核定礦井各點風量調整與礦井的通風能力，是多主扇分區并聯通風必須考慮的重要問題。

1 礦井通風現狀

鐵峰公司南陽坡礦通風系統為“三進兩回”系統，通風方式為混合式，通風方法為抽出式。礦井主要由南主、副井，北風井進風；由南風井、北主井（臨時主扇）回風。南風井安裝主扇2臺，型號BDK618-8-No.24型，主扇排風風量6850m3／min，負壓1320Pa，等級孔3.7m2；北主井安裝臨時主扇2臺，型號BDK75型，主扇排風風量3880m3／min，負壓580Pa，等級孔3.2 m2.北井安裝臨時主扇，主要是用于北主井、北風井掘進期間形成全風壓系統，滿足井筒掘進期間通風需求。

2 北井永久主扇啟運的合理性研究

2.1 問題的提出

根據《煤礦井工開采通風技術條件—AQ1028》要求：礦井通風阻力與通風系統風量應匹配，多主扇通風系統在滿足礦井各點的風量按需分配的前提下，各主扇的工作風壓、工況應接近。而南井主扇排風量6 850m3／min，負壓1320Pa；北井臨時主扇排風風量3 880m3／min，負壓580Pa；兩主扇的排風量、負壓、運行工況明顯相差較大，在南井、北井井下8#層兩條連通的主要進風巷道中，出現了風流逆向流動。由于8#層主要進風巷的風流逆向流動，迫使南井8#層301皮帶巷、301-1軌道巷兩巷恢復了其掘進期間的回風系統，以保證逆向風流流向的各自獨立，從而造成南風井總回風量劇增，礦井總阻力增大、負壓增大，南井主扇處于高負荷運行狀態，見圖1.

圖1 北井臨時主扇通風系統示意圖

按照礦井采掘部署計劃，北井3#層、5#層開拓及布置首采工作面的總需風量計算，北井臨時主扇因功率較小，排風量不足，不能滿足礦井安全生產需要，因此，北井安裝大功率永久主扇是十分必要的。

2.2 北井永久主扇啟運風量與阻力研究

按照礦井采掘部署計劃及井下采掘現狀，初步計算得出3#層盤區開拓及首采工作面總需風量為2800 m3／min，計算盤區通風阻力為428Pa；5#層盤區開拓及首采工作面總需風量3900m3／min，計算盤區阻力為556Pa.通過上述初步計算，北井永久主扇排風量不得低于7300m3／min.通過對主扇聯合運轉的風量估算和阻力計算，北井永久主扇啟用后，北井主扇排風量7500m3／min，負壓1050Pa，南井主扇排風5920m3／min，主扇負壓1250Pa.由此可見，北井主扇啟用后，北井排風量增加，南井排風量降低，主扇負壓下降，但負壓降幅不明顯，充分說明礦井高阻力區域仍在南井。

2.3 北井永久主扇啟運改變8#層風流方向的研究

北井永久主扇啟用，也就是將北主井和風井的風流方向對調，達到與南井主扇工況基本接近。北井永久主扇啟用前，井下要按設計構筑完成相應的通風設施，便于通風系統調整時對各設施的狀態進行變更，在最短時間內完成礦井通風系統的調整。

北井永久主扇啟運后，北主井進風與南井8#層主要進風將形成一個角聯區域，8#層主要進風巷的風流方向能否正常的調整，解決這一角聯通風是關鍵所在。通過對前期風量及阻力測定報告得出，控制北主井進風風量，在主井底構筑控風調節，增大北風井主扇排風，將角聯區域前移至北主井，便可改變8#層主要進風巷的風流方向。北井永久主扇穩定運行后，通過對井下設施的合理布置，對局部地點的風量進行微調，南陽坡礦南井、北井通風系統合理穩定，具備良好的抗災變能力，見圖2.

圖2 北井永久主扇啟運通風系統示意圖

3 主扇聯合運轉分區并聯通風的相互影響

南井、北井主扇聯合的運轉，使礦井通風網絡變為一個復雜的并聯網絡。而分區并聯通風的兩臺主扇，是通過其公用的風路301、301-1兩巷而互相緊密聯系著，構成了南井、北井的聯合通風系統。在南井、北井的雙主扇聯合運轉中，兩臺主扇既相互聯系，又相互影響，同時還要克服其共同承擔的風路中的阻力。兩主扇聯合運轉之所以對通風系統有影響，是因為南井5#301盤區皮帶進風大巷、5#301-1軌道進風大巷在整個礦井的通風系統中的共用風路中的風量，是兩臺主扇共同運轉作用的結果。南井、北井主扇聯合運轉，兩臺主扇又都單獨承擔了共用風路中301盤區皮帶進風大巷、301-1軌道進風大巷的進風風量，同時克服南井、北井各自的專用風路的風阻。兩臺主扇的負壓，是主扇所產生的能量克服5#301皮帶巷、5#301-1軌道巷兩巷共用的風阻和其各自通風系統中風路的風阻所集中反映出來的。如果礦井通風系統中南井、北井共用巷道的風阻阻力越大，所通過的風量越多，則所消耗的風壓也越大，所以每臺主扇所承擔的風壓也增多。兩臺主扇并聯運轉對各自主扇的影響程度大小，關鍵取決于共用系統中的風阻大小以及兩主扇風量與共用系統中風路上風量比的大小，即共用風路中5#301皮帶巷和5#301-1軌道巷的風阻越大影響也越大，風阻越小影響越小，可見主扇風量與共用系統中風路上的風量是成正比的。

4 主扇聯合運轉的合理工況

對南井、北井主扇的性能測定分析結果得出，兩主扇工況運行點在各自曲線駝峰右側，處于較為合理工況。北井永久主扇的啟運，充分證明了雙風井主扇聯合運轉的工況是不同于單機運轉的工況的。各臺主扇的穩定運轉，不發生喘震效應和風量失常，以及風流停滯的微風、無風區或風流逆向等現象，并且2臺主扇都可以充分發揮其能效，兩臺主扇機械效率提高，同時使雙風井主扇聯合運轉的效果好，達到礦井和各主扇分區通風的目的，滿足礦井的安全生產。

5 結束語

綜上所述，鐵峰公司南陽坡礦北井永久主扇的啟運，增加了全礦井有效風量，徹底解決了北井開拓和首采工作面的需風要求，滿足了礦井安全生產的需要。通過對井下通風設施的構筑、拆除及變更后，解決了8#層兩巷風流逆向的問題，消除了主扇聯合運轉的角聯通風，確保了礦井通風系統的合理可靠，為礦井的產能提升奠定了堅實的基礎。