空氣壓縮機在煤礦“壓風（自救）系統”中的應用

劉天元

摘 要：隨著煤礦生產事故的不斷發生，安全生產是煤礦永恒的主題。為了進一步提高煤礦安全保障程度，堅決遏制煤礦重大事故及降低煤礦事故導致的死亡率，通過技術創新，利用空氣壓縮機、輸氣管路和終端用氣裝置組成的壓風（自救）系統為井下發生事故遇險的人員提供新鮮空氣、贏取救援時間、保障生命安全是十分必要而關鍵的。

關鍵詞：空氣壓縮機；六大系統；壓風（自救）系統

中圖分類號：TD443 文獻標識碼：A

1.概述

煤炭一直是我國的主要能源和重要原料，目前煤炭在我國一次性能源消費中占比在66%左右。隨著煤炭的需求量增加，新建、改擴建礦井一直不斷增加，隨之而來的生產安全事故也屢見不鮮。所以，安全生產是煤礦永恒的主題。2001～2010年，全國煤炭增長123.37%，煤礦事故死亡人數、百萬噸死亡率則分別下降65.22%和85%。但與發達國家相比我國煤礦事故總量仍然過大。為進一步提高煤礦安全保障，在煤礦發生事故之后第一時間保障人員生命安全，煤礦建設完善監測監控、人員定位、緊急避險、壓風自救、供水施救、通信聯絡等井下安全避險“六大系統”是十分必要的。

2.空氣壓縮機在傳統煤礦生產中的應用

在煤礦傳統的生產中，空氣壓縮機主要是提供壓縮空氣，壓縮空氣主要是作為一種動力源為井下開采、掘進等風動工具提供動力，在開拓掘進中鉆削堅硬的巖石而被廣泛采用。壓縮空氣具有很好的可壓縮性和彈性，沖擊力強，適于沖擊式和負載變化很大的風動機具等特點；同時，與電力機械相比較，不會產生火花，這對有高瓦斯礦井井下作業特別重要。

3.空氣壓縮機在煤礦“六大系統”中的應用

空氣壓縮機在煤礦中不僅僅只作為一種動力源。它也是為壓風自救裝置提供安全可靠的氣源，為井下避難人員實現自救的供氣氣源。壓風（自救）系統由地面空氣壓縮機系統、輸氣管路和終端用氣裝置2共同組成。空氣壓縮機可以在井下發生災害事故時，為無法及時升井轉移到避難硐室的人員提供新鮮空氣，為救援創造條件、贏得時間。

4.空氣壓縮機在煤礦應用上的選型

根據國家安全監管總局《關于建設完善煤礦井下安全避險“六大系統”的通知》精神，煤礦企業在建立壓風系統的基礎上，還必須滿足在災害期間能夠向所有采掘作業地點提供壓風供氣的要求。

（1）井下需要的壓縮空氣供給量

（a）礦井生產壓縮空氣消耗量

Q=α1α2γΣmiqikim3/min

式中：

Q—用風設備壓縮空氣消耗量；

α1—沿管路全長的漏氣系數；

α2—風動工具機械磨損耗氣量增加系數；

γ—海拔高度修正系數；

mi—同種用氣設備同時使用臺數；

qi—每臺用氣設備耗氣量；

ki—同種類用風設備同時使用系數。

（b）井下壓風自救系統需要的壓縮空氣供給量

Q自救=knqm3/min

式中：

Q自救—井下壓風自救需要的壓縮空氣供給量；

k—備用系數；

n-人數；

q-單個人員供氣量。

（2）計算井下壓風自救系統供氣壓力

（a）估算空氣壓縮機的出口壓力

P=Pnp++0.1MPa

式中：

Pnp—風動工具所需工作壓力，MPa；

—壓風管路中最長一路管路壓力損失之和；

0.1—考慮管網中軟管、連接不良及上下山靜壓影響等其他各種壓力損失值。

（3）根據計算選擇空氣壓縮機

地面空氣壓縮機站的供氣量在滿足井下風動設備用氣量的基礎上，還必須滿足井下發生災變期間所有人員用氣量的要求，選擇合適的空氣壓縮機。

5.避難硐室內的壓風（自救）系統要求

接入避難硐室的壓風管路通過三級過濾，為硐室內提供新鮮空氣。壓風管路引入避難硐室后進行分流，其中一路引入過渡室，為氣幕洗氣系統供氣，另一路引入生存室中，為避險人員提供呼吸用氣。

（1）壓風管路引入避難硐室

（a）進入生存室內的D108×4mm管路，經流量器、減壓器用異徑三通引出D57×3.5mm管路，將出氣口平均分布至生存室內部各處，在出氣口處安裝消聲器，提供避險人員呼吸需要。壓風出口壓力在0.1MPa～0.3MPa之間，供風量不低于每人0.3m3/min，連續噪音不大于70dB（A）。

（b）在生存室內D108×4mm管路上用異徑三通接DN65mm閘閥。

（c）空氣幕及壓氣噴淋裝置及空氣循環

①引入避難硐室的管路D108×4mm，在第一道門和第二道門之間（即過渡室），用異徑三通引出D57×3.5mm管路，經減壓至0.3MPa～0.6MPa后，用一閘閥控制，再將此管路分為兩條DN15mm管路，分別接到壓縮空氣幕和壓氣噴淋裝置上，兩個過渡室之間用D57×3.5mm管路連接。空氣幕和壓氣噴淋裝置安裝在兩端防護密閉門處，是阻隔逃生人員進入避險硐室時有毒有害氣體的進入，采用壓縮空氣作為動力，系統的啟動與硐室密閉門相連動，密閉門打開時，在門口形成空氣幕和壓氣噴淋。

②在避難硐室的門墻上方設有單向排氣管，設手動單向閘閥，打開在生存室內設的DN65mm閘閥進行空氣循環，確保室內廢氣排出，較大的供氣量可以有效地置換硐室內的有毒有害氣體。另外整個避難硐室內要始終保持不低于100Pa的正壓，防止有毒有害氣體的滲入。

結語

隨著煤礦科技不斷地進步，雖然目前我國煤礦事故死亡率有所降低，但跟國際水平相比較還是相差很多，希望通過好的生產理念、管理理念，不斷對技術創新，將煤礦事故降低到最少，即使發生事故也可通過更多的技術與手段，為遇險的人員贏得救援時間，增加生還幾率。

參考文獻

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