摘 要：王臺鋪煤礦為開采多年的老礦井，隨著礦井進(jìn)一步開拓延伸，通風(fēng)系統(tǒng)老化而不合理，不能適應(yīng)礦井生產(chǎn)需求，主要通風(fēng)機(jī)工作效率低下。王臺鋪煤礦根據(jù)自身特點(diǎn)及生產(chǎn)需求對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，使得礦井通風(fēng)系統(tǒng)的合理性及穩(wěn)定性得以提升，使主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)更為經(jīng)濟(jì)合理，為礦井安全生產(chǎn)提供了可靠保障。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)系統(tǒng)；主扇葉片角度；通風(fēng)效率

中圖分類號：TD724 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）17-0171-02

1 礦井概述及通風(fēng)現(xiàn)狀

①礦井概況。王臺鋪礦位于山西省晉城市城區(qū)北石店鄉(xiāng)，隸屬于山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司（簡稱晉城煤業(yè)集團(tuán)），井田面積33.7 032 km2，可采煤層為3號、9號、15號煤層，目前3號煤層已經(jīng)開采完畢，9號煤層資源即將枯竭，目前礦井主采十五號煤層。

②通風(fēng)系統(tǒng)。王臺礦井通風(fēng)方式為中央并列式，通風(fēng)方法采用機(jī)械抽出式通風(fēng)。礦井共有4個進(jìn)風(fēng)井筒和2個回風(fēng)立井，2回風(fēng)立井之間有風(fēng)硐連通，共用一套主要通風(fēng)機(jī)，主扇型號為2K56-№30型，電機(jī)額定功率為1000 kW，目前處于25°正常運(yùn)轉(zhuǎn)；目前，礦井有2個生產(chǎn)水平即644水平和695水平，共有4個盤區(qū)XV一盤區(qū)、XV二盤區(qū)、九三盤區(qū)、九五盤區(qū)。礦井總進(jìn)風(fēng)量為7860m3/min，總排風(fēng)量為8 360 m3/min，主要通風(fēng)機(jī)為2K56-№30，額定功率為1 000 kW，實(shí)際功率為480 kW，礦井通風(fēng)阻力為1 600 Pa，等級孔為4.2 m2，屬于低瓦斯礦井。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)需要改造的原因

王臺鋪煤礦是已生產(chǎn)了50多年的老礦井，礦井分層通風(fēng)，存在通風(fēng)流程遠(yuǎn)，管理難度大，通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，有效風(fēng)量低等重大隱患，尤其是XV煤一盤區(qū)形成獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)、XV煤層通風(fēng)系統(tǒng)全面調(diào)整后，礦井通風(fēng)阻力分布發(fā)生了重大變化，重要通風(fēng)機(jī)已經(jīng)處于非合理工況點(diǎn)，效率低下；根據(jù)2010年生產(chǎn)銜接計(jì)劃，九三盤區(qū)將布置5～6個巷柱式工作面以回收九三盤區(qū)邊角煤柱，屆時礦井風(fēng)量將不能滿足生產(chǎn)需求。因此急需改造礦井通風(fēng)系統(tǒng)，提高礦井有效風(fēng)量，同時改變礦井主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)。

3 王臺礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案制定

根據(jù)王臺礦通風(fēng)現(xiàn)狀并結(jié)合礦井生產(chǎn)銜接對風(fēng)量需求，筆者制定了兩套通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案。

方案1：維護(hù)或重先修建各盤區(qū)的通風(fēng)設(shè)施，確保礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定，以提高礦井有效風(fēng)量；封閉九二盤區(qū)和九五南部盤區(qū)，（上述盤區(qū)為布置生產(chǎn)頭面），上述盤區(qū)風(fēng)量調(diào)配至九三盤區(qū)，保持通風(fēng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，控制九三盤區(qū)巷柱式工作面數(shù)量。

方案2：調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)葉片角度從25°調(diào)整為30°，改變主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)，增加礦井風(fēng)量，同時封閉九二盤區(qū)和九五南部盤區(qū)，提升礦井有效風(fēng)量。

綜合分析上述兩種方案，一方面，礦井主要通風(fēng)機(jī)工作效率低下，封閉九二盤區(qū)和九五南部盤區(qū)后，礦井通風(fēng)阻力將進(jìn)一步降低，可能導(dǎo)致主要通風(fēng)機(jī)工作效率進(jìn)一步下降，屆時主要通風(fēng)機(jī)工作效率可能下降到低于60%，導(dǎo)致主扇軸承溫度進(jìn)一步上升（主扇處于25°角運(yùn)轉(zhuǎn)時出現(xiàn)過軸承升溫現(xiàn)象）；另一方面，若主要通風(fēng)機(jī)仍然處于25°角運(yùn)轉(zhuǎn)，可避免主扇葉片角度調(diào)整工程量，但礦井總風(fēng)量將顯得非常緊張，勢必成為礦井發(fā)展的桎梏，同時也不能滿足礦井的安全生產(chǎn)，且礦井通風(fēng)管理工作難度大。

通過以上比較分析，方案2更符合王臺鋪煤礦生產(chǎn)及發(fā)展的要求，因此王臺鋪煤礦決定調(diào)整先將主要通風(fēng)機(jī)葉片角度調(diào)整為30°角式運(yùn)轉(zhuǎn)，試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，若主扇參數(shù)符合規(guī)定，且風(fēng)量滿足生產(chǎn)需求，則主扇定位在30°角運(yùn)轉(zhuǎn)；若不能滿足要求，則調(diào)整為35°角。

4 王臺鋪煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造具體實(shí)施工程

①調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)葉片角度調(diào)整可行性論證：王臺礦井主要通風(fēng)機(jī)葉片角度處于25°角運(yùn)轉(zhuǎn)，礦井的總進(jìn)風(fēng)量為7 860 m3/min，總排風(fēng)量為8 360 m3/min，負(fù)壓為1600 Pa，主扇效率為66%。根據(jù)2K56-№30型通風(fēng)機(jī)h-q圖（如圖1所示），主扇所處工況點(diǎn)不是最經(jīng)濟(jì)合理。

當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)處于25°角工礦點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)時，根據(jù)：

R=h/q2

式中：R為礦井風(fēng)阻系數(shù)，0.0825（2009礦井通風(fēng)阻力測定實(shí)測數(shù)據(jù)）；h為礦井通風(fēng)阻力，Pa；q為礦井總量，m3/s。

由圖1可知，風(fēng)機(jī)處于25°角運(yùn)轉(zhuǎn)時，礦井總排風(fēng)量為132 m3/s，阻力為1 620 Pa。2K56-№30型通風(fēng)機(jī)特顯曲線，從理論上推斷如果主要通風(fēng)機(jī)從25°角調(diào)整為30°角運(yùn)轉(zhuǎn)后，礦井風(fēng)量及負(fù)壓變化量：礦井總排風(fēng)量將增加2 160 m3/min，為10 080 m3/min，礦井阻力將增加為1946 Pa，屆時礦井主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)將更經(jīng)濟(jì)合理。

②調(diào)整后實(shí)際情況：王臺鋪礦別與5月底和6月中旬將礦井1#主扇和2#主扇葉片角度調(diào)整到30°角，調(diào)整后礦井通風(fēng)參數(shù)變化如下：礦井實(shí)際總風(fēng)量增由8360m3/min增加到10 050 m3/min，負(fù)壓由1 600 Pa增加到2 050 Pa，主扇效率由66%上升至73%，主扇軸承溫度都處于正常范圍內(nèi)，較預(yù)測結(jié)果的基本相符，且工況點(diǎn)將處于合理區(qū)域。

5 其他相關(guān)附屬工程

①對九二盤區(qū)和九五盤區(qū)南部實(shí)施封閉，九二盤區(qū)保留火藥庫通風(fēng)系統(tǒng)，分別在在回風(fēng)巷、皮帶巷和695大巷適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)修建永久密閉墻；九五盤區(qū)保留200 m3水倉系統(tǒng)，在回風(fēng)巷和皮帶巷適應(yīng)地點(diǎn)修建通風(fēng)設(shè)施。封閉后共節(jié)余了700 m3/min的風(fēng)量，增加了礦井有效風(fēng)量；且九二和九五兩盤區(qū)密閉墻總數(shù)量從封閉前的21道減少為5道，極大地減少了上述兩盤區(qū)的“一通三防”管理工作難度。

②采用降阻調(diào)風(fēng)法調(diào)節(jié)各盤區(qū)風(fēng)量，主要通風(fēng)機(jī)葉片角度調(diào)整后，為是礦井各個盤區(qū)風(fēng)量符合生產(chǎn)的需求，王臺礦對各盤區(qū)風(fēng)量進(jìn)行了調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)風(fēng)量過程中，采用了降阻調(diào)風(fēng)法，即在檢修班作業(yè)時間內(nèi)，將各個盤區(qū)總回風(fēng)口調(diào)節(jié)窗開啟到最大狀態(tài)，而后縮小配實(shí)際風(fēng)量大于盤區(qū)需風(fēng)量的盤區(qū)總回的調(diào)節(jié)窗，直至各盤區(qū)實(shí)際風(fēng)量符合生產(chǎn)需求為止。通過降阻調(diào)節(jié)各盤區(qū)風(fēng)量，使礦井總通風(fēng)阻力減小了150 Pa，降低了礦井通風(fēng)難度。

6 通風(fēng)系統(tǒng)改造后的安全效益及經(jīng)濟(jì)效益

6.1 通風(fēng)系統(tǒng)改造的綜合安全效益

通過上述一系列的優(yōu)化改造工程實(shí)施后，礦井通風(fēng)系統(tǒng)合理性得到了極大的提高，主要表現(xiàn)在如下幾個方面：

①王臺總風(fēng)量增加了約1 700 m3/min，滿足了九三盤區(qū)布置5個巷柱式工作面的供風(fēng)需求，且礦井的安全生產(chǎn)得到了保障，實(shí)現(xiàn)了以風(fēng)定產(chǎn)的要求。

②礦井主要通風(fēng)機(jī)效率有調(diào)整前的66%升高到調(diào)整后的73%，使礦井主要通風(fēng)機(jī)處于合理、經(jīng)濟(jì)工礦點(diǎn)，提高了礦井通風(fēng)效率。

③優(yōu)化了礦井通風(fēng)系統(tǒng)后，減小了礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理難度，節(jié)省了通風(fēng)管理人力需求，同時提高了礦井通風(fēng)管理工作的可靠性。

6.2 通風(fēng)系統(tǒng)改造后的經(jīng)濟(jì)效益

①調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)葉片角度增加風(fēng)量后，九三盤區(qū)可以多布置4個巷柱式工作面，巷柱式工作面年產(chǎn)原煤按4萬t計(jì)算，每t煤按照600元計(jì)算，則每年礦井經(jīng)營總量將增加4×4×10 000×600=9 600萬元。

②通過降阻調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)及刷大回風(fēng)通道斷面，礦井總阻力降低了350 Pa，調(diào)整后礦井總回風(fēng)量為168m3/s，則可節(jié)省主扇功耗量為：350×168 m3/s=70 kW，主扇效率為73%計(jì)算，主扇功耗可降低:70 kW/92%=80.5 kW，每年可節(jié)省電量為80.5×1000×360×24=657504kW·h，若每千瓦時電計(jì)價0.5元，則每年可以節(jié)省電費(fèi)695 520×0.5=347 760 元。

綜合上述，隨著礦井進(jìn)一步開拓延伸，通風(fēng)系統(tǒng)老化而不合理，不能適應(yīng)礦井生產(chǎn)需求，主要通風(fēng)機(jī)工作效率低下、礦井風(fēng)量不能滿足生產(chǎn)需求等一系列問題不可避免，礦井通風(fēng)工作者需要根據(jù)本礦自身特點(diǎn)及生產(chǎn)需求調(diào)整礦井通風(fēng)系統(tǒng)，王臺礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造后，提升了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的合理性及穩(wěn)定性，使主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)更為經(jīng)濟(jì)合理，為礦井安全生產(chǎn)提供了可靠保障，且經(jīng)濟(jì)效益顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1] 胡耀祖，邢文彥，張忠海.東海煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造[J].礦業(yè)快報(bào)，2006，(6).