王瑞林

（山西寧武德盛煤業(yè)有限公司， 山西 寧武 036700）

引言

煤礦的主通風(fēng)機是通風(fēng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，對于保障井下安全生產(chǎn)意義重大?？煽康耐L(fēng)設(shè)備可以為煤礦解決很多安全問題，例如稀釋瓦斯和粉塵的濃度，為作業(yè)人員提供新鮮風(fēng)流等。但隨著通風(fēng)設(shè)備的老化，將逐漸產(chǎn)生設(shè)備功耗高、噪聲偏大、通風(fēng)效果減弱的影響[1-2]。因此當(dāng)主通風(fēng)機功率、風(fēng)量無法滿足礦井通風(fēng)需要時，需要對舊的通風(fēng)設(shè)備進行重新選型更換。本文對礦井需風(fēng)量、通風(fēng)機經(jīng)濟性、功能性進行了綜合的考慮，選擇FBCDZ 系列防爆軸流抽出式對旋主扇風(fēng)機。

FBCDZ 型通風(fēng)機在我國礦區(qū)有很多的應(yīng)用案例，具有設(shè)備穩(wěn)定性強、結(jié)構(gòu)布局占用空間小的優(yōu)點，但安裝調(diào)試較為復(fù)雜，一旦安裝方法不當(dāng)或精準(zhǔn)度不夠，就有可能產(chǎn)生機電故障或通風(fēng)機無法正常工作。為了確保安裝過程對礦井生產(chǎn)影響較小，就必須要精準(zhǔn)、迅速地進行安裝作業(yè)。

1 礦井通風(fēng)條件

由德盛煤業(yè)井田的開拓布置可看出，礦井通風(fēng)系統(tǒng)采用為中央分列式，主斜井和副斜井進風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)。目前所布置的采區(qū)為兩掘一采，掘進工作面的通風(fēng)方式為壓入式通風(fēng)。經(jīng)判定，該礦井為低瓦斯礦井，煤層中以吸附瓦斯為主并且煤塵具有爆炸性。

目前礦井主斜井、副斜井的工業(yè)場地配套設(shè)施齊全，回風(fēng)立井已安裝有2 臺功率2×160 kW 型號為FBCDZ№25 型防爆軸流式通風(fēng)機。其風(fēng)量64~142 m3/s，風(fēng)壓600~2 266 Pa?，F(xiàn)運行風(fēng)量6 900 m3/min，運行靜壓1 300 Pa，該風(fēng)機2012 年2 月出廠，已經(jīng)過多次維修。礦井總需風(fēng)量為133 m3/s=7 854 m3/min。另外，附加15%的局部阻力，計算2 號煤層現(xiàn)回采20107 工作面負壓為933 Pa，5 號煤層現(xiàn)回采50205工作面負壓為1 817 Pa。

由于井田所處的煤層埋藏較淺，預(yù)計隨著井田深部煤層開采強度增大，瓦斯涌出量將有所增加，并且對通風(fēng)線路也進行了調(diào)整，因此需要更換主要通風(fēng)機，以確保礦井的安全生產(chǎn)。

2 通風(fēng)設(shè)備的選型

在不影響原配采設(shè)計正常采掘接替的情況下，為了使礦井201、502 采區(qū)盡快形成有效的“二進一回”通風(fēng)系統(tǒng)。德盛煤業(yè)將決定更換主通風(fēng)機，并在跟換后布置2 個順槽掘進工作面與2 個回風(fēng)下山掘進工作面，分別為502 采區(qū)50206 回風(fēng)順槽、運輸順槽掘進工作面，202 采區(qū)、503 回風(fēng)下山掘進工作面。對通風(fēng)路線進行了調(diào)整。

2 號煤層20107 回采工作面：地面新風(fēng)→主、副斜井→2 號煤層材料大巷/膠帶大巷→201 采區(qū)集中材料下山→201 采區(qū)運輸巷→20107 運輸順槽→20107 回采工作面→20107 回風(fēng)順槽→20107 回風(fēng)繞道→201 采區(qū)回風(fēng)巷→2 號回風(fēng)大巷→回風(fēng)立井→地面；

5 號煤層50205 回采工作面：地面新風(fēng)→主、副斜井→5 號煤層材料大巷/膠帶大巷→5# 煤集中運輸下山→502 采區(qū)運輸巷→50205 運輸順槽→50205 回采工作面→50205 回風(fēng)順槽→502 采區(qū)回風(fēng)巷→503 采區(qū)回風(fēng)下山→5 號回風(fēng)大巷→回風(fēng)立井→地面。

2.1 風(fēng)機所需風(fēng)量及負壓

1）礦井所需風(fēng)量QK=133 m3/s，新風(fēng)機供風(fēng)量Q應(yīng)滿足式（1）的計算要求：

式中：K 為外部漏風(fēng)系數(shù)，專用風(fēng)井取1.05。

經(jīng)計算，新風(fēng)機供風(fēng)量應(yīng)大于139.65 m3/s。

2）風(fēng)機需要的全壓H 為礦井負壓和通風(fēng)設(shè)備阻力損失，見式（2）：

式中：h 為礦井回風(fēng)負壓，取1 817 Pa；△h 為通風(fēng)設(shè)備阻力損失，取150 Pa。

將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入式（2），風(fēng)機需要的全壓H 結(jié)算結(jié)果為1 967 Pa。

2.2 通風(fēng)機選擇

根據(jù)礦井所需風(fēng)量及負壓和工業(yè)場地的規(guī)模，同樣設(shè)計維持采用FBCDZ 系列風(fēng)機，但需要增大風(fēng)機扇葉型號，因此確定選取FBCDZ№27 型對旋式軸流風(fēng)機兩臺為德盛煤礦新的主風(fēng)機設(shè)備[3]。該風(fēng)機風(fēng)量103~200 m3/s，風(fēng)壓1 200~4 200 Pa，其中一臺工作、另一臺備用，可滿足礦井通風(fēng)要求，其中風(fēng)機網(wǎng)絡(luò)阻力系數(shù)R=0.125 6，通風(fēng)特性曲線見圖1。

圖1 FBCDZ№27 型主通風(fēng)機性能曲線

2.3 電動機的選擇

電動機的軸功率是電動機輸入給風(fēng)機的功率，其計算見式（3）：

式中：K'為傳動系數(shù)，取1.1；Q 為風(fēng)機風(fēng)量，取139.65 m3/s；H 為風(fēng)機風(fēng)壓，取1 967 Pa；η 為風(fēng)機在全壓時的效率，取0.8。

經(jīng)計算電動機軸功率為377.7 kW。查FBCDZ-8-№27B 型軸流式通風(fēng)機的配套電動機型號為YBFe560M1-8 兩臺，功率2×400 kW，電壓10 kV，轉(zhuǎn)速740 r/min，可以滿足風(fēng)機需求。

2.4 風(fēng)機供配電及控制

原風(fēng)機房10 kV 配電室雙電源是由礦井變電所引進的。供電線路采用LJ-50 架空線（2×0.8 km）。兩回線路不共桿架設(shè)。任一回線路均能保證風(fēng)機的正常運行。風(fēng)機房配電室內(nèi)設(shè)有14 臺XGN2－12 箱型金屬封閉式開關(guān)柜，風(fēng)機雙電源經(jīng)高壓固態(tài)軟啟動裝置配給對旋風(fēng)機電機。更換風(fēng)機后維持原供電電源線路不變，以10 kV 進行供電。根據(jù)以上計算，F(xiàn)BCDZ№27型風(fēng)機供電需配備10 臺KYN28A-12 風(fēng)機電動機的轉(zhuǎn)速控制，根據(jù)實際需風(fēng)量（139.65 m3/s）、風(fēng)速等參數(shù)對電機的轉(zhuǎn)速進行合理配置的調(diào)節(jié)。

供電室保護方面需采用微機綜合保護裝置對開關(guān)柜進行保護，并且各開關(guān)柜的每一保護功能單元可以做到與通信管理機直接管控，利用主控計算機通過RS485 通信接口進行通信，實現(xiàn)遠程遙控的各項功能。

按開關(guān)柜的功能不同，主要功能可以劃分為：

1）過負荷、低電壓保護、三段電流保護、斷路器合；

2）設(shè)備位置的監(jiān)視監(jiān)控，并支持信息的可調(diào)性；

3）遠程遙控（遙信、遙測）的功能，多元測量技術(shù)耦合等。

設(shè)立在通風(fēng)機值班室內(nèi)的微機在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)可以做到對風(fēng)機入口、電流、電壓、靜壓、全壓靜壓效率、風(fēng)量、電機功率、風(fēng)機軸承溫度、風(fēng)機振動強烈度、電機繞組溫度、風(fēng)機開停信號等參數(shù)的實時監(jiān)測，同時可以通過通信接口將數(shù)據(jù)信息傳至礦井調(diào)度中心進行管控，實現(xiàn)風(fēng)機房的無人化管理，保證進行風(fēng)量充足、線路穩(wěn)定以及設(shè)備的可靠運行。

3 風(fēng)機場地的選擇

經(jīng)過初步測算，更換后的風(fēng)機對場地要求并沒有大幅提高，風(fēng)機安置于原場地即可實現(xiàn)礦井90 萬t/年的生產(chǎn)要求。礦井回風(fēng)立井工業(yè)場地布置有回風(fēng)立井、風(fēng)機房、風(fēng)道、風(fēng)井配電室、安全出口通道等設(shè)施，位于井田中部，由于現(xiàn)有工業(yè)場地已形成，本次設(shè)計對現(xiàn)有工業(yè)場地不進行重新布置。但通風(fēng)機房通風(fēng)機較高的噪聲，影響到周圍環(huán)境，要按照《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》二類標(biāo)準(zhǔn)的要求，采取相關(guān)控制措施，減小噪聲，以減弱對周圍環(huán)境的影響。同時為了確保井口免受洪水的影響，必須要保證雨季順利排洪。

4 結(jié)語

從德盛煤礦開拓方案可以看出，202、503 采區(qū)回風(fēng)下山建成后，礦井現(xiàn)生產(chǎn)201、502 采區(qū)與202、503采區(qū)均可形成有效的“二進一回”的通風(fēng)系統(tǒng)。德盛煤礦選擇了兩臺FBCDZ№27 型對旋式軸流風(fēng)機（一用一備），對提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性有很大的幫助，解決了采區(qū)集中材料下山專用巷風(fēng)量不足的問題。同時，能夠有效降低通風(fēng)阻力，簡化通風(fēng)系統(tǒng)，保證通風(fēng)機效率，達到現(xiàn)代化礦井建設(shè)要求，即在線監(jiān)測、遠程控制、無人值守。