沙坪煤礦通風系統技術改造實踐

閆振宇 孫 健

（山西省晉神能源有限公司，山西 忻州 034000）

沙坪煤礦核定生產能力400萬t/a，采用主斜井-副平硐綜合開拓方式，礦井通風方式為中央分列式，共有 8#、9#、10#、11#、12#、13#六層可采煤層。目前正在回采8#煤層，已基本回采完畢，即將接續下部的9#煤層。由于礦井下水平延深工程的開工，礦井掘進工作面數量由2個增加到4個，供風距離延長，原有回風斜井無法滿足礦井通風需求。因此，對礦井通風系統進行技術改造，新建回風立井，有效解決風量不足和系統不合理問題。

1 礦井原通風系統概況

沙坪煤礦利用主斜井、副平峒及排水平峒三個井筒進風，利用回風斜井回風，形成中央分列式通風方式，礦井總進風9348m3/min，總回風為9540m3/min。在回風斜井安裝FBCDZ-8-№27/2×450型防爆對旋軸流式通風機兩臺實現機械抽出式通風，主通風機額定風壓3300～1060Pa，功率450kW×2，額定風量 5400～12000m3/min。通風阻力 1800Pa，礦井等積孔4.4m2，通風難易程度屬容易。礦井布置一個綜采工作面、兩個備用工作面、三個掘進工作面。

2 礦井總需風量計算

根據井下采掘現狀和年度采掘接續計劃安排，水平延深期間井下布置一個采煤工作面、一個備采工作面、一個備用工作面、四個掘進工作面以及獨立通風硐室和巷道等主要用風地點。對礦井各采掘工作面及硐室等所需風量計算結果如表1所示。

礦井需風量：

式中：

Q-礦井所需風量，m3/min；

K-礦井富裕通風系統，K=1.15。

目前沙坪煤礦所用主風機FBCDZ-8-№ 27/2×450，額定風量 5400～12000m3/min，小于礦井所需風量13026m3/min，嚴重制約了礦井的安全生產。

表1 風量分配計劃表

3 改造方案分析及風機選型

沙坪煤礦共有 8#、9#、10#、11#、12#、13#六層可采煤層，目前正在回采8#煤層，考慮9#、10#、11#、12#煤層均為局部可采，且煤層平均厚度為2m，無法達到400萬t/a的礦井核定產能。因此，下水平開采方案為一井兩面9#與13#煤層配采，若采用延深現有回風斜井至13#煤層、更換主風機的方案，則工程量大，周期長，成本高，因此，研究決定新建回風立井。

經選型計算，礦井新安設主要通風機型號為FBCDZNo-38/2×800，電機額定功率2×800kW，額定風量24600～13860m3/min，額定風壓1500～4600Pa，能夠滿足礦井生產需求。

4 主風機運行參數測算

礦井新主通風機試運轉正常后，對主通風機進行了性能測試。兩臺風機分別從風葉角度-6°、-3°依次做了性能測試。其中在風葉角度為-6°時還做了40Hz、30Hz的性能測試。

等積孔：A=4.519458m2

礦井通風網絡阻力系數：

礦井主通風機投用時通風網絡特性曲線方程為：

用描點法在風機的性能曲線圖上繪出投用時期的網絡特性曲線，即得工況點M。通過對礦井通風系統進行網絡結算并結合主通風機性能測試報告，確定主通風機投運參數為：主通風機風葉角度-6°，控制頻率40Hz，其中1#主要通風機排風量為225m3/s，風壓2040Pa，效率82%；2#主要通風機排風量為232m3/s，風壓2200Pa，效率81%，風阻為0.04N·s2/m8，兩臺主通風機運行效率均在80%以上，滿足礦井生產需求。礦井通風系統風阻與新主通風機性能曲線匹配圖，如圖1、圖2所示。

圖1 1#主通風機-6°（40Hz）性能曲線圖

圖2 2#主通風機-6°（40Hz）性能曲線圖

5 結語

沙坪煤礦通過對通風系統進行技術改造，礦井風量由12000m3/min 提升至13860m3/min，礦井通風條件得到了改善，滿足了采掘工作面的通風需求，為礦井的水平延深工作提供了保障，為建設高產高效礦井打下了基礎。高壓變頻調速控制系統的應用，提升了設備技術水平，使礦井通風系統更加穩定可靠，利于礦井節能減排。同時，通過對風機的選型及運行參數的測算，積累了實踐經驗，為相似條件下通風系統技術改造提供了可借鑒的方案。