焦明玉

（西山煤電屯蘭礦防突科，山西 古交 030200）

煤礦巷道的通風系統(tǒng)是保證工作面風量供給的關鍵系統(tǒng)，是預防工作面瓦斯爆炸、煤炭等事故的核心系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計表明，煤礦通風系統(tǒng)耗能占整個工作面的20%左右，而且隨著工作面的延伸和擴產(chǎn)導致風量供給不足，一味地通過增加通風機的運行功率，不僅改善效果不佳而且還會導致嚴重的電能浪費[1]。因此，根據(jù)綜采工作面的實際情況對巷道通風網(wǎng)絡進行合理布置，并基于將節(jié)能技術應用于實際生產(chǎn)中對保證工作面安全、低成本運行具有重要意義。本文將著重研究節(jié)能技術在礦井通風系統(tǒng)的應用與實踐，具體闡述如下：

1 礦井通風現(xiàn)狀分析

為充分掌握當前礦井的通風現(xiàn)狀及問題所在，需對礦井的通風阻力、通風機的運行工況、風壓以及漏風進行調(diào)查研究。

1.1 礦井通風阻力的測量

為全面掌握礦井在日常生產(chǎn)的通風阻力，并為后續(xù)通風阻力的預測提供準確的數(shù)據(jù)，本次對礦井的三條主要通風線路的阻力分別測定，分別為：由皮帶斜主井至東風井風硐（1號線路）、皮帶斜主井至北風井風硐（2號線路）、由主（副）斜井—東風井風硐（3號線路）。每條線路的通風阻力測定結果如表1所示。

表1 礦井通風阻力測定結果 Pa

分析表1可知，該礦井1號通風線路上進風段和用風段差距較大，說明該線段線路上的通風阻力分配不合理。

1.2 通風機運行工況分析

為保證煤礦的安全生產(chǎn)，要求所選型通風設備能夠具備較強的性能。因此，當前礦井的主通風機、局部通風機運行存在較大的余量，分別對該煤礦東風井和北風井的各兩臺通風機的性能進行測定[2]。其中，東風井通風機的型號為BD-8-No23，北風井通風機的型號G-73-11No25D。經(jīng)測定兩個位置各兩臺通風機的運行效率分別如下：

1號北風井通風機的工作效率為53%，2號北風井通風機的工作效率為65%；東風井的平均工作效率為約為80%。經(jīng)分析，北風井的兩臺通風機運行效率偏低，其對應的經(jīng)濟性和安全性較差，處于風機合理運行范圍的高負壓段；東風井的兩臺通風機的運行工況落在其對應風機合理工作范圍的中間位置，其具有較好的經(jīng)濟性和安全性。

除此之外，當前工作面通風機還存在啟動電流過大，而且單純的通過對風門的開啟度和葉片角度的控制實現(xiàn)對風量的控制，不僅調(diào)控不方便，而且通風機一直處于恒轉(zhuǎn)速運行，造成極大的電能浪費。

基于對礦井工作面通風阻力與通風機性能測定的基礎上，經(jīng)換算可得出：東風井總的漏風量為400 m3/min；北風井總的漏風量為350 m3/min。而且，東風井和北風井的漏風位置分別位于回風井井口的防爆門、備用通風機的風道以及風硐與地面相交匯的位置。

綜上所述，該煤礦巷道通風系統(tǒng)雖然能夠滿足當前生產(chǎn)需求，但是存在耗能嚴重；而且，隨著巷道的不斷加長其耗能情況會越來越嚴重，其對應的通風阻力也會增加。因此，為保證煤礦的安全、節(jié)能生產(chǎn)，急需對其通風系統(tǒng)進行節(jié)能改造[3]。

2 通風系統(tǒng)耗能因素分析

基于對礦井通風系統(tǒng)運行現(xiàn)狀分析的基礎上，結合相關理論得出導致該煤礦通風系統(tǒng)耗能嚴重的根本原因，為后續(xù)的節(jié)能改造提供依據(jù)。導致礦井功耗的主要原因可歸結如下：

1）通風機運行效率低。經(jīng)前期調(diào)研可知，北風井通風機的運行效率低下，存在“大馬拉小車”的情況。而且，通風機葉片安裝角度存在偏差，后期維護、保養(yǎng)不當。

2）工作面通風阻力較大。礦井整個通風巷道的斷面面積較小，導致其通風阻力較大，從而導致通風機的能耗增大。

3）礦井工作面漏風問題嚴重。從理論上講，工作面的漏風情況與其風阻存在直接的關系。該煤礦礦井外部總的漏風率可達8%，內(nèi)部總的漏風率可達6%，從而增加了通風機的功耗[4]。

3 礦井通風系統(tǒng)節(jié)能技術的應用與實踐

結合對礦井當前通風系統(tǒng)運行現(xiàn)狀分析和能耗因素總體研究的基礎上，明確了對礦井通風系統(tǒng)節(jié)能改造的必要性和改造思路。

3.1 節(jié)能改造原則

本次針對通風系統(tǒng)改造是在保證礦井安全生產(chǎn)的基礎上，將其對應的能耗降低。因此，在實際改造過程中需遵循如下原則：

1）改造后，各個風井的通風機的工況點需落在其合理工況的工作范圍之內(nèi)；而且，在總風量一定的基礎上，各個風井的通風機的工作壓力相等，即各個風井的通風阻力相等。

2）保證通風機與通風網(wǎng)絡的合理匹配，實現(xiàn)通風區(qū)域的總阻力均衡分配。

3.2 節(jié)能技術的應用與實踐

在上述一系列的分析和研究的基礎上，將如下實際的節(jié)能技術應用于通風系統(tǒng)的改造中。

3.2.1 正式啟動東風井

目前，該礦井所采用的通風方式為中央邊界式。對應的進風井為主斜井和副斜井，回風井為北風井。隨著工作面的不斷延伸，該礦井東一采取的通風線路延長，其對應的通風阻力增大。為此，將東風井增設為礦井的回風井，從而將原中央邊界式通風方式改進為兩翼對角式通風方式，減小了整個礦井的通風阻力。

3.2.2 實現(xiàn)通風機的變頻調(diào)速

通風機存在“大馬拉小車”是導致其能耗嚴重的直接原因，而且通風機不能根據(jù)工作面的實際風量需求對其工作功率進行調(diào)整控制，只能恒功率運行是導致能耗嚴重的根本原因。為此，基于PLC控制器實現(xiàn)對通風機的變頻調(diào)速控制，并引入智能功率模塊實現(xiàn)對通風機設備的節(jié)能改造[5]。而且，經(jīng)實踐表明變頻調(diào)速節(jié)能技術的應用大大降低了設備的能耗和成本，具體如表2所示。

表2 變頻調(diào)速技術的節(jié)能改造效果

如表2所示，經(jīng)變頻調(diào)速技術應用通風機的控制中后單臺通風機每年可節(jié)約電費約22萬元。

4 結語

通風系統(tǒng)為保證工作面安全生產(chǎn)的關鍵系統(tǒng)，其能夠保證工作面瓦斯?jié)舛?、粉塵濃度等各項參數(shù)指標符合《煤炭安全規(guī)程》的相關標準要求。但是，隨著工作面的不斷推進和生產(chǎn)能力的不斷提升，設計初期的通風系統(tǒng)存在不滿足實際通風量需求以及能耗過大的問題。因此，需對實際生產(chǎn)過程中煤礦工作面巷道的通風系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行調(diào)查研究，并及時對通風設備及系統(tǒng)進行改造。