礦井主通風機改造方法論證

朱鳳文 孫 凱

（1.山東東山礦業有限責任公司株柏煤礦，山東 臨沂 276000；2.山東鼎安檢測技術有限公司，山東 濟南 250000）

山東東山礦業有限責任公司株柏煤礦位于郯城縣李莊鎮。礦井生產設計共分三個水平，目前三水平為主采水平。現主采煤層為2煤（平均厚度1.6m）和3煤（平均厚度3.1m）。礦井開拓方式為立井多水平開拓，集中運輸大巷、暗斜井延深，采用走向短壁后退式采煤方法開采，全部垮落法管理頂板。由于后期工作面回撤及水平的關閉，礦井通風路線明顯縮短，如果主通風機繼續運行目前頻率，風量將大大富裕，造成不必要的經濟浪費[1-4]。

1 項目實施的必要性

株柏煤礦主通風機目前處于低頻運行，效率較低，時有喘振現象。通過更換主通風機或電機，可使主通風機在使用時節約用電，降低成本，這將產生顯著的經濟、社會效益，對建設安全高效礦井，具有十分重要的現實意義。

2 改造方法

考慮更換電機，將原風機轉速降低為590r/min，使其與礦井后期工況點匹配。按礦井后期工況參數，計算風機配套電機功率：

查電機功率等級，同時為利用原風機主風筒、葉輪等部件，需確保新配套電機安裝尺寸與原電機保持一致，考慮選配南陽防爆電機公司特殊設計的YBF560M-10185kW×2風機專用隔爆型三相異步電動機，電壓為6kV。

風機反風時電機功率核算:

風機配套電機的功率滿足對旋運行及反風時所需功率要求，可保證風機和電機安全可靠運行。

風機轉速由原來740r/min降低到590r/min，配套電機功率減小，滿足新的通風參數要求。更換電機后風機的性能曲線見圖1。從風機性能曲線上可以看出：風機在礦井后期工況運行時，葉片安裝角-7°，運行效率75%。風機既能經濟運行，又有一定的安全裕度（大于5°），符合設計規范。改造后風機型號FBCDZ№27/2×185，流量60～165 m3/s，靜壓250～2800Pa。

3 技術論證

（1）礦井需風量計算

根據礦井總進風量與礦井采掘作業計劃，礦井布置2個采煤工作面，1個備用工作面，6個掘進工作面，11個獨立通風硐室和5個其他用風地點，按各采煤、掘進工作面，硐室及其他巷道等用風地點實際需風量分別計算。

經計算：

式中：

Qx-礦井需要風量的總和，m3/min；

∑Qc-采煤工作面實際需要風量的總和，m3/min；

∑Qj-掘進工作面實際需要風量的總和，m3/min；

∑Qd-硐室實際需要風量的總和，m3/min；

∑Qq-礦井除采、掘、硐室以外其他巷道需要風量的總和，m3/min；

Kk-礦井通風系數，采掘工作面數量大于10個，取1.2。

（2）礦井通風負壓及等積孔

采用測定的巷道通風阻力系數，根據風量分配，對礦井通風阻力進行計算如下。僅測定困難期間通風阻力，不再測定容易期間通風阻力。

礦井通風阻力h=1552.5Pa。

通風等積孔A=2.01m2

目前屬于通風容易礦井，但曲折巷道較多，部分巷道通風阻力過大。

（3）通風機驗證

根據計算的礦井通風所需Qf,及礦井通風機風壓H，進行工況點計算。管網阻力系數：R=H/Qf2=0.363，管網性能曲線方程：H'=R×Q2=0.363Q2，根據管網特性曲線方程繪制前后期管網特性曲線如圖1。

4 經濟論證

（1）目前主通風機運行36Hz，礦井風量4976m3/min，負壓 1552.5Pa，等積孔 2.01m2，主通風機效率65%。如風機效率提高到75%，輸出功率不變，輸入功率229kWh，月用電量為16.49萬kWh，每月節省電量為19.08-16.49=2.59萬kWh。年節電費：2.59×12×0.8=24.864萬元。

（2）株柏煤礦主通風機直接更換185kW電機，每臺電機27萬元，共108萬元，無其他費用。

圖1 風機管網特性曲線

5 結論及建議

針對株柏主通風機電機更換，從礦井需風量計算、通風阻力、風機性能鑒定等方面對改造后的主通風機在安全經濟、技術等方面進行論證。結果表明：礦井主通風機改造方法是直接更換電機，這在安全技術、經濟上是可行的。