煤礦井下雙通道高低壓風門在通風系統中應用

許 宏

（內蒙古同煤鄂爾多斯礦業公司，內蒙古，鄂爾多斯，017000）

1 引言

煤炭是我國的基礎能源，占比總體能源需求的65%左右[1,2]。受我國煤層賦存條件的限制，我國約有97%的煤炭為井工開采，而通風系統是井工開采的前提。礦井通風是保障礦井人員安全的最主要技術手段，必須源源不斷地將地面新鮮空氣輸送到井下各作業地點，以供給工作人員呼吸，并稀釋和排除井下各種有毒、有害的氣體和礦塵等[3,4]。隨著現代化、大型化礦井建設，煤礦開采強度越來越大，機械化程度也越來越高，對井下通風風量的需求也不斷升級，通風裝備及技術手段也需相應調整。因此安全可靠的通風系統和通風設施的穩定可靠性是礦井正常生產的基礎，一般而言，礦井產量越大，井下需風量越大，局部巷道風力高達7 m/s～8 m/s左右，風壓差大，風速高給行人、安全生產等都帶來較大不利[5]。

2 礦井概況

色連礦位于內蒙古自治區鄂爾多斯市東勝區西北部，行政區劃隸屬東勝區罕臺鎮，距東勝區政府所在地 21 km。礦井井田面積 35.7 km2，井田南北長 8.2 km，東西寬 4.9 km，主要可采煤層有5層（2-2上、2-2中、4-1、5-1、6-2中）均為近水平煤層，煤層呈北高南低之勢。礦井生產能力為5.00 Mt/a，可采儲量386.5 Mt，礦井服務年限55.2年。礦井通風方式為中央并列式通風，通風方法為機械抽出式，由主斜井、副斜井及進風立井進風，回風立井回風。主扇選用FBCDZ-10-No40/2×1250型軸流式通風機兩臺，一臺工作，一臺備用。目前主扇開啟兩級運行，葉片角度為-6°，電機頻率為42 Hz。調度室及主通風機房設有在線監測裝置實時監測風機運行情況，礦井總進風量16 135 m3/min，總回風量16 430 m3/min，有效風量率98.2%，礦井通風總等級孔為8.27 m2。

色連礦井下調控主要回風大巷風量的調節風門，存在調節風門兩側壓差大、風門開關困難、風速過高，以及行人容易被吹倒、開關風門時容易出現風門傷人、風門容易損壞及維護困難等隱患，為解決上述問題，需要對原調節風門進行改造。

3 解決方案

礦井通風系統的安全可靠性主要體現在礦井生產的正常進行、預防和控制事故的發生，經濟合理性是在保障安全可靠運行的基礎上進行的，從而降低礦井生產成本，提高經濟效益，安全可靠和經濟合理是煤礦安全生產所要考慮的首要問題。礦井通風設施是指設置在礦井通風巷道中用于控制風流方向和大小的通風構筑物,包括永久性和臨時性風門、風窗、風橋、風墻[6,7]。通風設施的質量與布置的合理性,直接關系到礦井通風系統的穩定性和可靠性。

分析認為原調節風門行人行車道與風道共用，根據通風阻力定律即礦井通風阻力與巷道通風阻力、通風量的平方呈正比例關系。為了減小風門開啟阻力和風門關閉時的撞擊力，通過將行人行車道與通風道隔離，實行雙通道，同時在行人行車道的兩道風門中間再增加一道風門，從而降低風門兩側的風壓差，使行人行車道的風門開啟和關閉操作更便捷。通過對礦井北翼第三聯巷調節風門的改進及調節風窗的改造，很好的解決了風門開啟困難、容易損壞、容易擠傷人員甚至造成人身傷亡、風門開啟過程中風量不穩定等缺陷。

風門兩端的風壓差達到650 Pa左右，風門扇的面積為5.52 m2，人力打開風門最小的力量為1 310 N，再加上現場有淋水或是環境潮濕，一個人的力量要打開風門是非常困難的。為測定漏風量，在安設結束后對該地點的漏風進行了測定，原風門的漏風量為4.21 m3/s，在中間增設一道風門后，漏風量為1.76 m3/s，減少了漏風量，從而降低了壓差。改造后的風門風壓和調節風壓都大幅度的降低（見表1所示），其中風門的壓力大幅度降低，適宜于人員開啟，降低了勞動強度和被門夾住等風險。

表1風門改造前后風壓變化

圖1北翼第三聯巷調節風門改進后示意圖

4 結論

通過實施將行人行車道與風流道隔離開的雙通道，及在行人行車道的兩道風門中間再增加一道風門的技術改造，不僅很好的解決了原風門開啟困難、容易損壞、容易擠傷人員造成人身傷亡的問題，以及風門開啟過程中風量不穩定等缺陷，而且也使行人行車更加方便靈活，同時該通風設施構筑簡單，維護方便，易于管理，有效提升了整個通風系統的穩定性和可靠性。