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(chǎn)能力400萬(wàn)t/a，采用主斜井-副平硐綜合開(kāi)拓方式，礦井通風(fēng)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(xù)下部的9#煤層。由于礦井下水平延深工程的開(kāi)工，礦井掘進(jìn)工作面數(shù)量由2個(gè)增加到4個(gè)，供風(fēng)距離延長(zhǎng)，原有回風(fēng)斜井無(wú)法滿足礦井通風(fēng)需求。因此，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，新建回風(fēng)立井，有效解決風(fēng)量不足和系統(tǒng)不合理問(wèn)題。

1 礦井原通風(fēng)系統(tǒng)概況

沙坪煤礦利用主斜井、副平峒及排水平峒三個(gè)井筒進(jìn)風(fēng)，利用回風(fēng)斜井回風(fēng)，形成中央分列式通風(fēng)方式，礦井總進(jìn)風(fēng)9348m3/min，總回風(fēng)為9540m3/min。在回風(fēng)斜井安裝FBCDZ-8-№27/2×450型防爆對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)兩臺(tái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械抽出式通風(fēng)，主通風(fēng)機(jī)額定風(fēng)壓3300～1060Pa，功率450kW×2，額定風(fēng)量 5400～12000m3/min。通風(fēng)阻力 1800Pa，礦井等積孔4.4m2，通風(fēng)難易程度屬容易。礦井布置一個(gè)綜采工作面、兩個(gè)備用工作面、三個(gè)掘進(jìn)工作面。

2 礦井總需風(fēng)量計(jì)算

根據(jù)井下采掘現(xiàn)狀和年度采掘接續(xù)計(jì)劃安排，水平延深期間井下布置一個(gè)采煤工作面、一個(gè)備采工作面、一個(gè)備用工作面、四個(gè)掘進(jìn)工作面以及獨(dú)立通風(fēng)硐室和巷道等主要用風(fēng)地點(diǎn)。對(duì)礦井各采掘工作面及硐室等所需風(fēng)量計(jì)算結(jié)果如表1所示。

礦井需風(fēng)量：

式中：

Q-礦井所需風(fēng)量，m3/min；

K-礦井富裕通風(fēng)系統(tǒng)，K=1.15。

目前沙坪煤礦所用主風(fēng)機(jī)FBCDZ-8-№ 27/2×450，額定風(fēng)量 5400～12000m3/min，小于礦井所需風(fēng)量13026m3/min，嚴(yán)重制約了礦井的安全生產(chǎn)。

表1 風(fēng)量分配計(jì)劃表

3 改造方案分析及風(fēng)機(jī)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(wú)法達(dá)到400萬(wàn)t/a的礦井核定產(chǎn)能。因此，下水平開(kāi)采方案為一井兩面9#與13#煤層配采，若采用延深現(xiàn)有回風(fēng)斜井至13#煤層、更換主風(fēng)機(jī)的方案，則工程量大，周期長(zhǎng)，成本高，因此，研究決定新建回風(fēng)立井。

經(jīng)選型計(jì)算，礦井新安設(shè)主要通風(fēng)機(jī)型號(hào)為FBCDZNo-38/2×800，電機(jī)額定功率2×800kW，額定風(fēng)量24600～13860m3/min，額定風(fēng)壓1500～4600Pa，能夠滿足礦井生產(chǎn)需求。

4 主風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)測(cè)算

礦井新主通風(fēng)機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，對(duì)主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行了性能測(cè)試。兩臺(tái)風(fēng)機(jī)分別從風(fēng)葉角度-6°、-3°依次做了性能測(cè)試。其中在風(fēng)葉角度為-6°時(shí)還做了40Hz、30Hz的性能測(cè)試。

等積孔：A=4.519458m2

礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)阻力系數(shù)：

礦井主通風(fēng)機(jī)投用時(shí)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線方程為：

用描點(diǎn)法在風(fēng)機(jī)的性能曲線圖上繪出投用時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)特性曲線，即得工況點(diǎn)M。通過(guò)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)算并結(jié)合主通風(fēng)機(jī)性能測(cè)試報(bào)告，確定主通風(fēng)機(jī)投運(yùn)參數(shù)為：主通風(fēng)機(jī)風(fēng)葉角度-6°，控制頻率40Hz，其中1#主要通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為225m3/s，風(fēng)壓2040Pa，效率82%；2#主要通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為232m3/s，風(fēng)壓2200Pa，效率81%，風(fēng)阻為0.04N·s2/m8，兩臺(tái)主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率均在80%以上，滿足礦井生產(chǎn)需求。礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)阻與新主通風(fēng)機(jī)性能曲線匹配圖，如圖1、圖2所示。

圖1 1#主通風(fēng)機(jī)-6°（40Hz）性能曲線圖

圖2 2#主通風(fēng)機(jī)-6°（40Hz）性能曲線圖

5 結(jié)語(yǔ)

沙坪煤礦通過(guò)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，礦井風(fēng)量由12000m3/min 提升至13860m3/min，礦井通風(fēng)條件得到了改善，滿足了采掘工作面的通風(fēng)需求，為礦井的水平延深工作提供了保障，為建設(shè)高產(chǎn)高效礦井打下了基礎(chǔ)。高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的應(yīng)用，提升了設(shè)備技術(shù)水平，使礦井通風(fēng)系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，利于礦井節(jié)能減排。同時(shí)，通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)的選型及運(yùn)行參數(shù)的測(cè)算，積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為相似條件下通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)改造提供了可借鑒的方案。