煤矿局部通风机的选型与工况调节研究

李慧 朱与伦

摘 要：当前，以大数据、云计算、人工智能为代表的新一代数字技术日新月异，全球正在加速进入以“万物互联、泛在智能”为特点的数字新时代。煤矿局部通风机主要用于向工作环境提供新鲜的空气，尽可能的将井下的污浊空气排出以此来保障地下工作环境的安全性。在实际开采过程中会根据隧道内有害气体浓度的变化，适当调整通风机运行工况。

关键词：煤矿局部通风机;选型;工况调节

引言

我国煤炭资源多为地下井工开采，合理、足量的通风对井工煤矿掘进工作面安全生产具有十分重要的意义。

1选型基本原则

可靠性。在对矿井通风装置进行设计时需要综合考虑其摆放的位置、配置方式以及台数等，选型要符合煤矿安全生产规定，选型设计以为安全性和可靠性为主。目的是为了保障在作业期间装置运行质量，便于对装置进行维修，进而提供良好的通风效果，满足井下人员的需求。②适用性。通风设备的选择和设计应最大限度地满足矿井生产需要。在矿井建设之初，产量相对较低、隧道较短，因而在初期阶段通风量需求量较小。但随着不断地对矿井进行深挖、煤矿产量提升，对于通风机提供的风量也有所提升。为了确保通风机设备可以提供持续的风量，在选型和设计阶段要综合考虑初期的适用性，以及未来通风量的需求，尽可能的满足整个开采期需求。③经济性。矿用通风机选择首先是考虑安全性，其次是可靠性，只有在两者的基础上，有条件的再对经济型进行讨论。在成本内容方面不光有装置自身的费用还需要综合考虑装置安装、土建和运维等，这些都是在初期建设所要消耗的费用，都要作为成本进行考虑，这样才可以设计出相对经济、合适的方案。

2煤矿局部通风机的工况调节

2.1巷道内支护设备及支护参数

煤矿局部通风机的工况调节之一是巷道内支护设备及支护参数。巷掘进期间采用综合机械化掘进工艺，巷道内设备主要由掘进机、转载机、带式输送机、液压钻机、隔爆开关、应急水泵、综合保护开关、局部通风机、移动变压器等。1）掘进机型号及参数：巷道内主要采用EBZ260型掘进机进行掘进，掘进机总长度为12.63m，牵引力为605kN，卧底深度为300mm，爬坡能力为±18°，可切割岩体硬度为110MPa，电机截割功率为200kW，生产能力为4.3m3/min，供电电压为1140V。2）转载机：转载机设计长度为16m，主要由电滚筒、阻燃输送带、转载机架、挡煤装置、跑车、托辊等部分组成，转载机尾部与掘进机连接，头部采用跑车与过渡架活动连接，转载机采用功率为11kW电滚筒驱动，采用掘进机电控箱进行供电。3）帶式输送机：巷掘进过程中采用的带式输送机型号为SSJ-800型，输送机电机功率为40kW，输送带宽度为0.8m，输送机主要由卸载滚筒、驱动滚筒、阻燃输送带、H架、清带器、电机、减速机等部分组成。4）液压钻：工作面采用的液压钻机型号为MYT-190/240型，配套设备主要由BMYT2A型双泵液压泵站和进回油胶管，液压钻机额定压力为17MPa，额定流量为45L/min，额定扭矩为190N·m，额定转速为240r/min，最大推进行程为1.97m;泵站电机功率为18.5kW，电压为380V。5）局部通风机：巷采用的是变频局部通风机，共计两台，风机功率为55kW，风机可根据巷道掘进深度风机可自动变频，实现风机自动控制风速的目的，利用直径为1.2m柔性风筒将风量引进至工作面，相邻两节风筒之间采用拉链式连接。

2.2矿井通风模型建立

煤矿局部通风机的工况调节之二是矿井通风模型建立。Vent sim通风模拟软件通过对矿井进行三维建模，可以真实反映矿井内部通风情况，能够实时对通风系统的局部进行分析计算。矿井三维模型的建立是根据矿井实际大小1∶1建立的。通过对矿井内部各巷道具体参数的准确输入，依据软件内部的计算方法，可以对通风网络进行精确计算，得到的计算结果具有一定的可信性。建模步骤如下：1）整理矿井的采掘平面图以及通风系统图等资料，对巷道布置图进行简化处理后导入到软件中，生成基本模型。2）根据巷道的空间关系，对模型进行具体调整，使模型中巷道空间布置关系与实际相符。将不同区段巷道的具体参数输入到模型中。3）为巷道的摩擦阻力系数赋值，并将通风机的位置以及参数输入到模型中。根据矿井实际情况，在巷道内部添加通风调节设备，使通风模型与实际情况保持一致。4）通过测定矿井的通风阻力与模型计算结果进行对比，验证模型建立是否合理准确。

2.3通风机型号及数量确定

煤矿局部通风机的工况调节之三是通风机型号及数量确定。在选择通风机的型号要着重考虑通风机的应用特性，其次是通风机的类型。目前井筒需求中最好是使用单一的通风机，这种通风机无法满足实际需求时候，可以改为两台型号相同的通风机。通风机选型需要满足第一水平后的不同时期下负压水平数值的变化，从而达到水平通风需求。若是负压数值变化幅度相对较高，可以考虑分期选配通风机。选用的通风机应具有一定的调节范围，在使用年限和工作条件都需要满足工况利用区的要求。通风机的数量要遵循通风机的规定要求，尤其是在具体的使用中需要选择两套相同通风能力的装置时，该装置可以分为主台和备用台，但是正常应用台数要根据通矿井需要来确定。

2.4控制系统改造

煤矿局部通风机的工况调节之四是控制系统改造。（1）自动化控制。系统可依据掘进迎头和回风巷混合处的瓦斯浓度和风速变化，控制局部通风机的转速，实现了按瓦斯浓度和风速要求自动调风。在瓦斯浓度控制方面，瓦斯浓度为1.80%时，变频调速上限为50Hz，下限为20Hz，当瓦斯浓度由1.80%至0.00%变化时，变频器输出频率由50Hz至20Hz变化，对应风机电机转速由2900rpm至1740rpm变化。（2）在线监控。对风机变频器设定参数、运行数据、故障信息及工作面瓦斯浓度、风速均可进行实时监控，并在瓦斯浓度和风速异常时进行报警，可分权限进行应急远程控制。（3）控制及保护。两部局部通风机能够按周期利用专用电源轮换工作;在自动切换模式下，切断正在运行的主风机电源、人为使正在运行的主风机故障，均自动切换至副风机运行;在自动切换模式下，切断正在运行的副风机电源、人为使正在运行的副风机故障，均自动切换至主风机运行。验证了局部通风机变频智能控制系统符合井下局部通风机各种控制及切换要求，具备各种保护，符合《煤矿安全规程》规定的井下局部通风机使用要求及用户的特殊使用要求。

结语

综上所述，煤矿通风机设备的选型和设计工作非常重要，关系到通风机在实际采矿中的运行效率;其选型要秉持着可靠性和安全性的前提，再考虑设备的经济性与适用性，最终选择出符合企业需求兼具安全性与高效性的装置。

参考文献

[1]杨本生，高斌，孙利辉，杨万斌.深井软岩巷道连续“双壳”治理底鼓机理与技术[J].采矿与安全工程学报，2014，31（4）：587-592.

[2]张立辉.浅埋深矿井回采巷道底鼓治理技术研究[J].煤炭科学技术，2014，42（9）：142-145.

[3]郝英剑，郝为宁，郝亚勋.不同切槽参数对围岩稳定性分析[J].中国安全生产科学技术，2014，10（7）：76-81.

[4]张杰，周府伟，杨涛，谢沛，沈瑞杰，郭建平.安山煤矿软岩巷道底鼓机理及控制技术[J].煤炭工程，2019，51（3）：37-40.