分析矿井通风系统技术改造

郭亮

摘 要：针对某矿井实际情况，对其通风系统的技术改造进行深入分析，提出相应的改造方案，最后通过实践验证了这一方案的有效性，旨在为类似矿井的技术改造提供参考借鉴，提高矿井通风技术改造水平，使通风系统良好适应矿井扩建需要。

关键词：矿井通风;通风系统改造

为保证矿井安全生产，需要配置完善的通风系统，而矿井的扩建会使现有通风系统无法满足要求，这就需要对现有的通风系统进行适当的技术改造。在改造过程中，应制定合理可行的方案，然后通过技术经济分析选择最终的改造方案，并对改造的效果进行分析评价，验证方案的有效性。

1 矿井基本情况

某矿井始建于1975年，最初的生产能力为1.2×106t/a，后经扩建，生产能力提高到2.4×106t/a，共有3个采区，记作1#、2#、3#采区。该矿井为低瓦斯矿井，生产中瓦斯的实际涌出量很小。通过瓦斯等级鉴定，1#采区的瓦斯绝对涌出量在2.90m3/min左右，2#采区的瓦斯绝对涌出量在3.70m3/min左右，3#采区的瓦斯绝对涌出量在1.86m3/min左右;1#采区的瓦斯相对涌出量在1.62m3/t左右，2#采区的瓦斯相对涌出量在1.61m3/t左右，3#采区的瓦斯相对涌出量在2.11m3/t左右。该矿井所有煤层都有发生煤尘爆炸的可能，三个煤层对应的爆炸性指数为：2-1煤层为40.11%，2-2煤层为40.00%，2-3煤层为36.03%，煤层可能自然发火。

设计对这一矿井实施优化开拓整体布局，将1#采区废除，进行集中生产，在2#和3#采区中进行工作面的集中布置实现两翼回采，在回采到达中后期之后，3#采区现有通风能力无法达到要求，根据扩建要求，应对3#采区的通风能力予以加强，对该采区内的主扇和电机进行更换。

2 改造方案选择

2.1 改造方案

以该矿井实际通风情况为依据，制定下列两套改造方案：

方案一：在现有的1#和3#井之间设置联络风道，长度为200m，由1#采区所用风机承担合并之后2#和3#采区的通风，并对1#采区所用电动机进行更换，即将现有的240kW更换为380kW，采用两台380kW风机对合并后的2#和3#采区进行通风，直到回采彻底完成。

方案二：对3#采区现有电动机进行更换，即将现有的115W更换成320kW，以此增大电动机的运行功率，保证主扇流量与负压。完成改造后，由3#采区的风机承担合并之后2#与3#采区通风，直到回采彻底完成。

2.2 方案对比

①240kW与380kW两种电动机所需基础与底脚螺栓基本相同，无需对电动机的基础进行改造，更换所需时间不超过1个月。但对方案二而言，电动机的更换会使3#采区长时间处在单风机运行状态，存在很大的安全隐患[1]。除此之外，完成电动机更换后，风机实际运行情况可能会不稳定，这也存在一定安全隐患;②采用方案一能减少固定资产方面的投资;③3#采区的机房和变电所能作为配电所使用，为2#和3#采区合并后提供电能，使风机与井下的供电完全分开，保证矿井生产安全性与可靠性;④若将矿井的服务年限确定为40a，则相比之下，采用方案一能节省近718万元的费用[2]。

2.3 方案确定

通过上述对比，决定采用方案一，也就是在现有的1#和3#井之间设置联络风道，长度为200m，由1#采区所用风机承担合并之后2#和3#采区的通风，并对1#采区所用电动机进行更换，即将现有的240kW更换为380kW，采用两台380kW风机对合并后的2#和3#采区进行通风，直到回采彻底完成。

3 改造后通风设计

①在通风比较容易的情况下，当按照井下作业人数对风量进行计算时，计算结果为1450m3/min;当按照井下作业点对风量进行计算时，计算结果为3820m3/min;风扇风量的计算结果为4832m3/min;扇风机阻力的计算结果为1788.87Pa;扇风机轴功率为327kW。根据以上计算结果，将电动机型号确定为JSQ158-8，其基本技术参数如表1所示[3];②在通风比较困难的情况下，当按照井下作业人数对风量进行计算时，计算结果为638m3/min;当按照井下作业点对风量进行计算时，计算结果为2800m3/min;风扇风量的计算结果为59.03m3/s;扇风机阻力的计算结果为2412.56Pa;扇风机轴功率为267kW;③将采区合并处理之后，针对以上改造方案进行通风阻力计算，可得改造之后的通风情况可以达到要求。

4 矿井等积孔

完成改造后，为了考察改造的结果，成立专门的测定小组，对通风阻力和压能实际分布情况实施测定。经过测定，1#和3#井的等积孔为2.08m2，2#井的等积孔为1.50m2，通风难易程度评价标准如表2所示。根据这一测定结果可知，因1#和3#井所用风机承担了整个区域的通風任务，该采区是残采区，实际用风量相对较小，3#采区生产比较集中，实际用风量也很小，矿井通风难度很低。但2#矿井的通风难度很大，因为部分位置的瓦斯实际涌出量很大，需要很大的供风量。

改造后效果：经过以上系统改造，可达到以下效果：①在3#矿井的风机停止运行后，由1#矿井的风机完成通风任务，可以满足基本的供风要求，减少了地面装备数量，达到良好节能效果，保证了经济效益;②1#和3#矿井所用通风系统较为简单，通风阻力只有950Pa，在1#采区完全废除后，进一步简化了通风系统，这对系统的管理而言是有很大帮助的[4];③完成改造后，将3#矿井的机房改造成变电所，为井下提供电能，使井下与风机的供电完全分开，保证风机实际运行过程中的稳定性，防止由于井下发生故障导致风机停止运行，使矿井生产始终保持安全和稳定[5];④完成以上改造任务后，若矿井的服务年限按照40a计，则可以节省3950万元左右的费用，包括电费、人工费和维修费，另外，设备回收与其他费用还能带来73万元左右的效益，综合经济效益十分显著。

5 结束语

综上所述，通风对矿井的正常和安全生产而言至关重要，如果通风不到位，将对井下作业人员身体健康和生命安全造成很大的威胁，尤其是在瓦斯和煤尘含量相对较大的情况，可能引发恶劣的安全事故。虽然矿井在最初的设计工作中会对矿井通风予以足够的考虑，但随着矿井的不断扩建和改造，原有的通风系统可能无法达到要求，为了继续保证矿井生产安全，必须对通风系统进行改造。以上提出了一套改造方案，经过实践，验证了该方案的合理性与有效性，可以为类似的矿井提供技术参考，保证系统改造效果。

参考文献：

[1]余立刚.煤矿通风瓦斯氧化技术及氧化热利用方式[J].决策探索（中），2018（01）：144-145+256.

[2]胡凌.探析制约煤矿通风安全的因素和防范对策[J].山东工业技术，2018（14）：192-193+244.

[3]吴新忠，胡建豪，魏连江.矿井通风网络的反向增强型烟花算法优化研究[J].工矿自动化，2019（10）：26-27.

[4]杜波，刘丽.矿井通风安全监测数据在线分析精度的探讨[J].煤矿安全，2019（01）：199-202+155.

[5]何敏.基于相对压力的煤矿通风阻力测定数据处理方法[J].工矿自动化，2019（11）：111-114+122.