煤礦主通風機運行方式的研究與應用探討

周　敏

（西山煤電股份有限公司西銘礦機電科， 山西　太原　030052）

引言

目前，煤礦工程危險性最高的就是在礦山井下作業。礦井內通常含有一定的毒害氣體，并且伴隨著煤礦開采，還會有極大的粉塵污染，嚴重威脅著礦工的身體健康。除此之外，由于地下存在天然沼氣、瓦斯等可燃氣體，當這些氣體達到一定濃度時，會發生火災、爆炸等危險。要將以上這些安全隱患降到最低，就需要礦井有一套質量過硬的通風設備。尤其是煤礦的主通風機，通風機性能下降所導致的故障是煤礦瓦斯爆炸的主要原因之一[1]，因此，主通風機的性能和質量是否足夠優越，直接影響到煤礦企業的生產安全和工人安全。

1　常見煤礦通風設備具有的問題

目前，在礦區地下使用的通風設備品牌、規格各不相同，其功率大小、運行系統等也各有不同，質量和性能也層次不齊。總的來說，當下礦區的通風系統通常會具有以下幾個常見問題。

1.1　主通風機切換條件繁瑣

目前礦井的通風系統對主扇安排都是一運一備方式，當主通風機出現故障，啟用備用通風機需要一段時間的停止操作，通常這一段時間會控制在幾分鐘到十幾分鐘不等。這就導致如果主通風機出現故障，在從主通風機切換到備用機的過程中，礦井下將會有一段時間無法實現空氣流通、保證空氣質量，這時，如果不能及時將井下作業的人員疏散出礦井區，很有可能造成重大事故，甚至危及生命安全。

1.2　通風機本身有能耗浪費的情況

國內目前許多礦井都采用大能耗的通風設備，對能耗的要求非常高，有時可能導致一條線路沒法帶動風機運行，只能由多條線路聯合開關啟動。使得啟動、檢修機器都非常麻煩，并且在這種大功率大能耗的機器運行下，實際上所能獲得的能效卻低于能耗，尤其有些礦井所用的主通風機所產生的風能遠遠高于礦井所需的風能[2]，機器只能維持低功率運行，這不僅是對通風機能耗的浪費，也因通風機不能維持滿功率運行，對機器造的一種過耗，容易損傷機器，造成機器老化過快，提前“退休”。

2　具有可操作性的解決方案

針對以上出現的幾大問題，在現有的技術水平下，考慮到各大礦區不可能同時完全更換設備，可以考慮在現有的設備基礎上，由專門的技術人員進行改造，使設備降低消耗，提高經濟效益。

2.1　改造主通風機設備的供電方式

現有的通風設備通常都是由多條電路并聯同行，由多組開關聯合控制。這就使得主電網一旦出現故障，就會造成通風系統癱瘓的連鎖反應。針對這一問題，可以考慮仿照主通風機設備的運行方式，采用兩套供電方式。具體操作為在通風機上增裝電容器以保障降壓安全，組裝可以將交流電轉直流電的配件，并增裝備用蓄電池，以保證一旦出現雷雨天氣等可能影響到電力系統正常運行的情況時，通風設備不會跳閘，盡量讓主通風機能夠在主電力系統出現問題時維持運轉，從而保障生產安全以及井下作業人員的生命安全，使經濟損失控制到最小。

2.2　改造主通風機設備的變頻方式

主要是要改造通風設備主扇葉的控制系統，采用多頻控制的方法，當高壓變頻系統出現故障時，啟用常壓變頻系統，使主通風機設備能持續不斷地保持井下通風，令井下的溫差、濕度、瓦斯濃度變化不會太大，以保證礦井作業通風條件的穩定性和安全性。

2.3　改變主通風機設備切換的運行方式

在現有的煤礦通風系統運行方式下，主通風機設備出現故障后，切換備用系統時，總會有一段時間的通風中斷，為了保證生產生命安全，在斷電的時間段內，井下作業通常需要暫停，某些情況下還需做出疏散工作人員、預防瓦斯爆炸等措施，給煤礦企業帶來經濟損失。因此，可以采取雙機并行，不停風倒機。所謂不停風倒機，指的是在主通風機保持運行的同時，打開備用機調試，在備用機調試成功后，運行備用機代替主通風機系統，再將主通風機系統關閉。這種情況下，出現故障的機器會一定程度影響到通風系統的效果，但不會出現機器停轉甚至全線停產的情況。

2.4　改造通風設備的零配件

通過改造通風設備的零配件，實現煤礦主通風機運行降低能耗，規避不必要的能效浪費。例如，在通風系統中增裝阻風閥門，通過人為手段控制進出風量，而不是單純靠降低主扇葉轉速來控制風量和風速；某些特殊型號的通風機設備，可以通過改造扇葉數目、進出風角度等方式來控制風速和風量，從而切實降低設備的能耗。盡管在改造的費用上是一筆不小的支出，但從長遠角度考慮，這些改造還是具有一定可行性。

2.5　改造主通風機設備的控制系統

對于某些具有一定經濟能力的煤礦企業，可以考慮改造煤礦主通風機設備的控制系統，使設備的操作更簡易、更人性化，這樣使員工在礦下作業時有更高的安全保障。

2.6　定時定期對設備進行故障排查

對通風設備進行定時定期的故障排查，及時對出現的一些小問題做出檢修，對煤礦主通風機運行出現的嚴重故障進行提前預防，也是保證煤礦企業生產生命安全的一個重要手段。

3　煤礦通風設備未來可考慮的發展方向

對煤礦通風系統的改造，最主要還是對主通風機的改造。要達到更好更高的通風效果，對煤礦主通風機運行的方式，未來可以考慮向以下幾個方向發展。

3.1　建立獨立的供電系統

在現有的條件下，大部分煤礦企業都是依靠統一的電力系統供給電力，某些礦區由于環境不適合架設電網，通風設備的運行直接受到負面影響。可以考慮建立獨立的蓄電供電系統，安裝在不可控情況下出現故障的預防設備，降低電網出現故障時可能造成的負面影響。

3.2　推進煤礦通風設備現代化技術發展

對煤礦主通風機運行進行改造，根本還是需要在通風系統技術上進行革新。在科技現代化、智能化、自動化、信息化的現在，提高煤礦通風設備的科技含量，革新煤礦主通風機運行的方式，實現煤礦通風設備的自動化運行[3]，降低人工操作可能產生的人為事故，就是在降低礦井作業的事故風險，提高煤礦企業的生產生命安全保障，維護企業和員工、國家和人民的利益不受損傷。

3.3　加強員工的素質培訓

提高煤礦通風系統的技術含量，同時還需要提高煤礦企業員工的素質培訓。只有引進人才，提高科技水平，加強管理力度，煤礦通風系統的運行安全系數自然會隨之提高。

4　結語

煤礦主通風機的運行方式直接關系到煤礦企業的安全生產，因此，要通過改造主通風機的供電方式、變頻方式等措施，提高煤礦主通風機運行的安全可靠性，保證煤礦高效高質生產。

[1]牛青.礦井通風機性能測試方法與系統的研究[D].西安：西安科技大學，2014.

[2]王高山，郭利慶.試析超大功率高壓變頻器的合理應用[J].企業文化（中旬刊），2015（1）：83-84.

[3]陳達，王紅強，葉淑娟，等.煤礦主通風機自動化控制技術研究與應用[J].中國高新技術企業，2013（20）：112-113.