多区域均衡通风系统的优化设计

2021-07-28李洋冰

机械管理开发 2021年6期

李洋冰

（潞安集团寺家庄公司，山西晋中 045300）

引言

矿井通风作为煤矿生产的关键分系统，其通风效率和性能直接决定综采工作面生产的安全性。随着矿井的延伸和工作面布局的变化，其对应的通风条件与其设计初期发生较大的变化，导致矿井通风设施、能力无法满足实际生产的需求，主要表现为矿井通风机效率低下、能耗严重等问题，从而严重影响煤矿生产的安全性和现场作业人员的安全性[1]。因此，在实际生产中需根据通风条件的变化对通风系统进行优化设计，保证通风系统的效率和通风能力，进而保证工作面高效、安全的生产。具体阐述如下：

1 通风系统现状分析

潞安集团寺家庄矿目前所采用的通风方式为中央边界式通风，具体通风方法为机械抽出式通风。当前的进风井包括有新副井和老副井两个，回风井分别设置于煤矿南部上组煤和下组煤两个开采边界。进风井和和回风井的相关参数如表1所示。

表1 进风井和回风井相关参数

矿井上组煤风井和下组煤风井所配置通风机的型号为2K56-2No18。其中，上组煤风井通风机对应叶片角度为35°，下组煤风井通风机对应叶片角度为40°；两通风机配置电机的额定功率为410 kW。目前，整个煤矿共包括有四个综采工作面（上组煤一个，下组煤三个），一个备用工作面（位于下组煤）[2]。

经实践表明，当上组煤开采至-400 m水平时，上组煤通风系统为通风最困难时期；当下组煤开采至-480 m水平时，下组煤通风系统为通风最困难时期。通风最困难时期对应的通风阻力大。可将矿井通风系统现状总结如下：

1）下组煤通风系统目前已经达到满负荷运行状态，无法适应后续生产规模进一步扩大的通风需求。

2）当通过更换通风机对其通风系统进行优化后，虽然通风量得到提高，但对工作面的防火以及瓦斯管理等方面提升难度。

3）当矿井转入下组煤生产时，上组煤施工地点减少其对应通风量存在富余。

因此，综合对矿井通风现状的分析，可通过实现矿井上组煤与下组煤通风系统的互通，并实现上组煤和下组煤通风系统的联合运转解决通风量无法满足实际生产需求的问题[3]。

为保证后续对通风系统优化的效果，故需掌握矿井各部分及总的通风量。经核算，矿井上下组煤通风量如表2所示：

表2 矿井各工作面通风量统计 m3/min

2 矿井多区域均衡通风的优化

基于对矿井当前通风现状分析的基础上，拟通过两个步骤完成对其通风系统的优化，包括替换当前矿井的主通风机、对下组煤通风系统进行优化。

2.1 替换主通风机

针对矿井上组煤通风能力已经达到饱和，而且下组煤已有局部位置存在风量不足的问题。而且，在实际生产过程中已经对通风机的叶片角度进行调整以提升其通风量。但是，当2K56-2No18通风机叶片角度调整至最大值50°，对应的最大风量仅为6 000 m3/min，仍然无法满足实际通风需求；而且，叶片安装角度调整至最大值时对应的负压值可达3 210 Pa。

因此，将2K56-2No18主通风机更换为型号为BDK-8-No24的通风机。实践表明，将该型通风机的叶片安装角度调整为43°时，其对应的最大通风量为10 776 m3/min，对应的通风阻力仅为1 800 Pa。