李維柱

（陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司一礦，山西 陽泉 045008）

引言

陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司（全文簡稱陽煤）一礦位于山西省陽泉市西北部和盂縣東南部。其地理坐標：東經(jīng)113°21′10″—113°31′11″，北緯37°53′17″—37°58′51″。東鄰陽煤集團天興公司，南鄰陽煤集團三礦，西鄰陽煤集團七元礦，北鄰程莊井田及蔭營煤礦。井田東西走向長約14.5km，南北寬約9.8km，面積約83.6km2。

該井田含煤地層主要為太原組、山西組，含煤6～15層，煤層總厚度為15.80m，含煤系數(shù)為8.8%?，F(xiàn)階段該礦主要開采15號煤層。

該礦共有12個進風井，分別為1號主斜井、2號主斜井、704皮帶斜井、副立井、猴車斜井、南翼S2進風斜井、材料暗斜井、吳家掌進風立井、楊坡堰進風立井、四尺張華溝進風井、七尺張華溝進風井、高家溝進風井。5個回風井分別為吳家掌回風立井、楊坡堰回風立井、張華溝回風立井、高家溝回風立井、南翼回風立井，5個回風立井相對獨立。本文主要介紹張花溝風井主扇的改造。

1 改造前存在的問題及改造方案

1.1 改造前礦井通風系統(tǒng)存在的問題

隨著礦井產(chǎn)能的不斷提升，礦井的需風量逐漸增加。張華溝風井主扇風機自1979年9月投運至今已有35a，型號：G4－73－11－No.28，風 量：400 000m3／h，靜壓：653kg／m2，葉輪直徑：2 800mm，主軸轉(zhuǎn)速：750r／min，介質(zhì)溫度：20℃，生產(chǎn)廠家：沈陽鼓風機廠，出廠日期：1979年。

配套電機為同步電機，型號：TD1250－8／1430，額定功率：1 260kW，定子電壓：6kV ，定子電流：140.7A，轉(zhuǎn)子電壓：52.4V，轉(zhuǎn)子電流：246.8A ，額定轉(zhuǎn)速：750r／min，功率因數(shù)：0.9。

風量調(diào)節(jié)方式，利用反風道（吸風側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)風門裝置，反風型式）以及閘板門吸風帽，反風門調(diào)節(jié)控制，電力驅(qū)動控制設(shè)備硅整流供轉(zhuǎn)子直流電源同步運行。配套數(shù)量同等能力2部（一用一備）［1－3］。

目前，主扇風機存在如下運行隱患：

1）主電機及電控設(shè)備老化，電機定子線圈曾多次發(fā)生繞組短路擊穿事故，絕緣老化，性能下降。

2）電機軸承為滑動軸承，曾多次發(fā)生超溫溜瓦事故。

3）主扇風機主軸傳動部位為軸承箱式油浸式自潤滑方式，散熱較差，運行溫度較高。

4）陽煤一礦為高瓦斯礦井，在切換風機的時候，使用原有通風機會造成短暫的停風，容易造成瓦斯積聚。

5）備用風機處于冷備用狀態(tài)，運行風機停轉(zhuǎn)后再啟動備用風機。如果備用風機突然無法啟動，而運行風機停轉(zhuǎn)，容易引發(fā)事故［4］。

6）原有通風風機使用時間長，主扇風機效率較低（1號主扇風機54.69%，2號主扇風機57.61%），且實際運行功率為960kW，耗電量大。1.2 通風系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計改造方案

通過礦相關(guān)部門的多次討論研究，認為設(shè)備陳舊，技術(shù)落后；安全性能低是形成主扇風機不能穩(wěn)定運行的主要原因。由于存在以上運行隱患，主扇風機設(shè)備的可靠性和效能不能滿足正常的生產(chǎn)要求，從而影響礦井的安全生產(chǎn)。實施張華溝主扇風機的改造，以確保該主扇風機負擔區(qū)域的正常生產(chǎn)［5］。

2 通風系統(tǒng)改造項目的技術(shù)方案

2.1 通風風機服務(wù)范圍及風量

張華溝通風風機服務(wù)的范圍：北七、東二、東三、十采區(qū)系統(tǒng)巷、十一采區(qū)系統(tǒng)巷、十一采區(qū)擴區(qū)。

根據(jù)銜接部署，十一采區(qū)擴區(qū)回采工作結(jié)束后將銜接十采區(qū)的回采工作，張華溝區(qū)域配風量為5 800m3／min，此時通風距離變短，確定為容易時期。十一采區(qū)擴區(qū)的81104工作面生產(chǎn)期間，通風距離最遠，張華溝區(qū)域配風量為8 500m3／min，確定為困難時期。

1）容易時期風量分布。張華溝區(qū)域總風量為5 800m3／min，一個回采工作面81005工作面1500m3／min，兩個掘進工作面（81106進風750m3／min，81106尾巷750m3／min）。十一采區(qū)系圖統(tǒng)300m3／min，81109系統(tǒng)200m3／min，81104系統(tǒng)300m3／min，西七系統(tǒng)300m3／min，十采區(qū)系統(tǒng)500m3／min，九采區(qū)乳化液泵房150m3／min，十一采區(qū)配電室70m3／min，81107系統(tǒng)600m3／min。

2）困難時期風量分布。張華溝區(qū)域總風量為8 500m3／min，一個回采工作面81104工作面風量為1 600m3／min，一個備用工作面81107工作面風量為800m3／min，五個掘進工作面（81106高抽巷750m3／min，81106回風800m3／min，81005進風800m3／min，十采區(qū)新補皮帶巷800m3／min，東二新補皮帶巷860m3／min）。81109系統(tǒng)風量200m3／min，西七系統(tǒng)300m3／min，北七系統(tǒng)150m3／min，十采區(qū)軌道巷系統(tǒng)240m3／min，十采區(qū)皮帶、回風正前系統(tǒng)300m3／min，81107高抽下料巷系統(tǒng)150m3／min，81104高抽下料巷系統(tǒng)150m3／min，九采區(qū)乳化液泵房150m3／min，十一采區(qū)配電室70m3／min。

2.2 通風風機選型依據(jù)

礦井需要的總風量及通風阻力，通風容易時期：Q＝96.7m3／s，hmin＝2 285Pa；通風困難時期：Q＝141.7m3／s，hmin＝3 572Pa。通風機必須產(chǎn)生的風量Q，通風容易時期：Q＝Kl·Q＝1.05×96.7＝101.53m3／s，通風困難時期：Q＝Kl·Q＝1.05×141.7＝148.78m3／s，Kl為設(shè)備漏風系數(shù)，取1.05。通風機必須產(chǎn)生的靜壓Hs，通風容易時期：Hs，min＝hmin＋Δh＋hz＝2 285＋0＋245＝2 530Pa，通風困難時期：Hs，mix＝hmin＋Δh＋hz＝3 572＋245＝3 817Pa，式中：Δh為通風設(shè)備阻力損失，取245 Pa；hz為礦井自然風壓，取0。通風容易時期：Q＝101.53m3／s，Hs，min＝2 530Pa，通風困難時期：Q扇＝148.78m3／s、Hs，min＝3 817Pa。綜上述計算，張華溝回風井設(shè)備無法滿足將來的銜接計劃要求，初選BDK—8—No.29型防爆軸流通風風機，其性能曲線圖見下頁圖1。困難時期風機工況點：Q＝148.78 m3／s，H＝3 817Pa，ηs＝83%，葉片安裝角度為40°，容易時期風機工況點：Q＝106.34m3／s，H＝1 950Pa，ηs＝77%，葉片安裝角度為30°［6－8］。

2.3 主扇風機改造后的效果

通風系統(tǒng)改造后，張華溝回風井安裝2臺BDK－8－No.29型對旋軸流通風機，電機功率為2×630kW，改造之前風機的運行功率為960kW，改造后在同等條件下風機的運行功率為810kW，有效的節(jié)約了電能。通風前、后期靜壓效率為81%、86%。能耗指標為0.34kW·h／（Mm3·Pa）和0.37kW·h／（Mm3·Pa）為高效節(jié)能風機。

此外在通風機入口處加裝對隔板進行倒機控制系統(tǒng)，在開啟備用通風機，關(guān)閉原運轉(zhuǎn)通風機的風門，同時打開隔板，使原運轉(zhuǎn)通風機處于空轉(zhuǎn)，打開備用通風機，同時關(guān)閉隔板，是備用通風機處于正常轉(zhuǎn)態(tài)，完成倒機。使用隔板進行倒風，提高了風路切換的安全性，在倒機的過程中能保證風量基本不變有效的避免了井下瓦斯的集聚，并且這種方法速度快［9，10］。

圖1 BDK－8－No29型防爆軸流通風風機性能曲線圖

3 結(jié)語

主扇風機改造更換完成后經(jīng)檢驗，主扇風機選型科學、合理，有效的保證了礦井的安全生產(chǎn)；礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化后提高了主扇風機的運行效率，在通風風機切換過程中倒機不停風，保障了井下安全生產(chǎn)，此外還降低維護費用，節(jié)省了勞動力。

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