分析礦井通風系統技術改造

郭亮

摘 要：針對某礦井實際情況，對其通風系統的技術改造進行深入分析，提出相應的改造方案，最后通過實踐驗證了這一方案的有效性，旨在為類似礦井的技術改造提供參考借鑒，提高礦井通風技術改造水平，使通風系統良好適應礦井擴建需要。

關鍵詞：礦井通風;通風系統改造

為保證礦井安全生產，需要配置完善的通風系統，而礦井的擴建會使現有通風系統無法滿足要求，這就需要對現有的通風系統進行適當的技術改造。在改造過程中，應制定合理可行的方案，然后通過技術經濟分析選擇最終的改造方案，并對改造的效果進行分析評價，驗證方案的有效性。

1 礦井基本情況

某礦井始建于1975年，最初的生產能力為1.2×106t/a，后經擴建，生產能力提高到2.4×106t/a，共有3個采區，記作1#、2#、3#采區。該礦井為低瓦斯礦井，生產中瓦斯的實際涌出量很小。通過瓦斯等級鑒定，1#采區的瓦斯絕對涌出量在2.90m3/min左右，2#采區的瓦斯絕對涌出量在3.70m3/min左右，3#采區的瓦斯絕對涌出量在1.86m3/min左右;1#采區的瓦斯相對涌出量在1.62m3/t左右，2#采區的瓦斯相對涌出量在1.61m3/t左右，3#采區的瓦斯相對涌出量在2.11m3/t左右。該礦井所有煤層都有發生煤塵爆炸的可能，三個煤層對應的爆炸性指數為：2-1煤層為40.11%，2-2煤層為40.00%，2-3煤層為36.03%，煤層可能自然發火。

設計對這一礦井實施優化開拓整體布局，將1#采區廢除，進行集中生產，在2#和3#采區中進行工作面的集中布置實現兩翼回采，在回采到達中后期之后，3#采區現有通風能力無法達到要求，根據擴建要求，應對3#采區的通風能力予以加強，對該采區內的主扇和電機進行更換。

2 改造方案選擇

2.1 改造方案

以該礦井實際通風情況為依據，制定下列兩套改造方案：

方案一：在現有的1#和3#井之間設置聯絡風道，長度為200m，由1#采區所用風機承擔合并之后2#和3#采區的通風，并對1#采區所用電動機進行更換，即將現有的240kW更換為380kW，采用兩臺380kW風機對合并后的2#和3#采區進行通風，直到回采徹底完成。

方案二：對3#采區現有電動機進行更換，即將現有的115W更換成320kW，以此增大電動機的運行功率，保證主扇流量與負壓。完成改造后，由3#采區的風機承擔合并之后2#與3#采區通風，直到回采徹底完成。

2.2 方案對比

①240kW與380kW兩種電動機所需基礎與底腳螺栓基本相同，無需對電動機的基礎進行改造，更換所需時間不超過1個月。但對方案二而言，電動機的更換會使3#采區長時間處在單風機運行狀態，存在很大的安全隱患[1]。除此之外，完成電動機更換后，風機實際運行情況可能會不穩定，這也存在一定安全隱患;②采用方案一能減少固定資產方面的投資;③3#采區的機房和變電所能作為配電所使用，為2#和3#采區合并后提供電能，使風機與井下的供電完全分開，保證礦井生產安全性與可靠性;④若將礦井的服務年限確定為40a，則相比之下，采用方案一能節省近718萬元的費用[2]。

2.3 方案確定

通過上述對比，決定采用方案一，也就是在現有的1#和3#井之間設置聯絡風道，長度為200m，由1#采區所用風機承擔合并之后2#和3#采區的通風，并對1#采區所用電動機進行更換，即將現有的240kW更換為380kW，采用兩臺380kW風機對合并后的2#和3#采區進行通風，直到回采徹底完成。

3 改造后通風設計

①在通風比較容易的情況下，當按照井下作業人數對風量進行計算時，計算結果為1450m3/min;當按照井下作業點對風量進行計算時，計算結果為3820m3/min;風扇風量的計算結果為4832m3/min;扇風機阻力的計算結果為1788.87Pa;扇風機軸功率為327kW。根據以上計算結果，將電動機型號確定為JSQ158-8，其基本技術參數如表1所示[3];②在通風比較困難的情況下，當按照井下作業人數對風量進行計算時，計算結果為638m3/min;當按照井下作業點對風量進行計算時，計算結果為2800m3/min;風扇風量的計算結果為59.03m3/s;扇風機阻力的計算結果為2412.56Pa;扇風機軸功率為267kW;③將采區合并處理之后，針對以上改造方案進行通風阻力計算，可得改造之后的通風情況可以達到要求。

4 礦井等積孔

完成改造后，為了考察改造的結果，成立專門的測定小組，對通風阻力和壓能實際分布情況實施測定。經過測定，1#和3#井的等積孔為2.08m2，2#井的等積孔為1.50m2，通風難易程度評價標準如表2所示。根據這一測定結果可知，因1#和3#井所用風機承擔了整個區域的通風任務，該采區是殘采區，實際用風量相對較小，3#采區生產比較集中，實際用風量也很小，礦井通風難度很低。但2#礦井的通風難度很大，因為部分位置的瓦斯實際涌出量很大，需要很大的供風量。

改造后效果：經過以上系統改造，可達到以下效果：①在3#礦井的風機停止運行后，由1#礦井的風機完成通風任務，可以滿足基本的供風要求，減少了地面裝備數量，達到良好節能效果，保證了經濟效益;②1#和3#礦井所用通風系統較為簡單，通風阻力只有950Pa，在1#采區完全廢除后，進一步簡化了通風系統，這對系統的管理而言是有很大幫助的[4];③完成改造后，將3#礦井的機房改造成變電所，為井下提供電能，使井下與風機的供電完全分開，保證風機實際運行過程中的穩定性，防止由于井下發生故障導致風機停止運行，使礦井生產始終保持安全和穩定[5];④完成以上改造任務后，若礦井的服務年限按照40a計，則可以節省3950萬元左右的費用，包括電費、人工費和維修費，另外，設備回收與其他費用還能帶來73萬元左右的效益，綜合經濟效益十分顯著。

5 結束語

綜上所述，通風對礦井的正常和安全生產而言至關重要，如果通風不到位，將對井下作業人員身體健康和生命安全造成很大的威脅，尤其是在瓦斯和煤塵含量相對較大的情況，可能引發惡劣的安全事故。雖然礦井在最初的設計工作中會對礦井通風予以足夠的考慮，但隨著礦井的不斷擴建和改造，原有的通風系統可能無法達到要求，為了繼續保證礦井生產安全，必須對通風系統進行改造。以上提出了一套改造方案，經過實踐，驗證了該方案的合理性與有效性，可以為類似的礦井提供技術參考，保證系統改造效果。

參考文獻：

[1]余立剛.煤礦通風瓦斯氧化技術及氧化熱利用方式[J].決策探索（中），2018（01）：144-145+256.

[2]胡凌.探析制約煤礦通風安全的因素和防范對策[J].山東工業技術，2018（14）：192-193+244.

[3]吳新忠，胡建豪，魏連江.礦井通風網絡的反向增強型煙花算法優化研究[J].工礦自動化，2019（10）：26-27.

[4]杜波，劉麗.礦井通風安全監測數據在線分析精度的探討[J].煤礦安全，2019（01）：199-202+155.

[5]何敏.基于相對壓力的煤礦通風阻力測定數據處理方法[J].工礦自動化，2019（11）：111-114+122.