郄马强

（潞安化工集团常村煤矿通风队，山西 屯留 046000）

引言

煤矿主通风机可降低工作面有害气体和粉尘浓度，为工作面作业人员提供一个相对舒适、安全的工作环境，同时对保证工作面安全生产具有重要意义。一般情况下，煤矿通风机系统在设计初期均根据矿井的开采计划完成，但是随着工作面的不断推进，常常出现通风量不足以满足实际工况需求的情况，从而对煤矿安全生产造成隐患[1]。因此，保证煤矿通风机系统的稳定、低故障率、无喘振的运行对保证工作面安全生产具有重要意义。

1 常村煤矿通风机改造必要性分析

1.1 现状分析

常村煤矿设计初期的生产能力为每年300万t，随着工作面自动化设备和采煤工艺的不断提升，当前生产能力为每年420万t。就通风系统而言，在设计初期为其所配置的进风井筒为两条，回风井筒为一条，其中主进风井筒直径为7 m，副进风井筒直径为7.2 m，同时也为煤矿的安全出口；回风井筒的直径为6.5 m，同时也为煤矿的安全出口。随着煤矿生产能力的提升，为保证工作面的安全生产为其配置一条辅助运输大巷用于进风。目前，煤矿所采用的采煤工艺为综合机械化放顶煤工艺，掘进所采用的设备为EBZ230掘进机，并在钻爆法的工艺下配合完成[2]。

1.2 改造必要性分析

目前，矿井在原有生产基础上又增加了一个采煤工作面、一个备用工作面和一个回撤工作面。随着工作面的扩建，工作面所需通风量增加，通风线路增加对应的通风阻力也增大，因此当前通风系统无法满足七采区投产的通风需求。

目前，矿井所配置通风机为轴流式通风机，具体型号为ANN-2884/1440N。而且，通风机当前工作面的叶片角度为42.8°，对应的通风量为286.5 m3/s，负压为2 700 Pa。为保证通风量满足七采区投产的通风需求，在当前通风机已经满负荷运转的情况下，需继续增加叶片的角度，以满足工作面的需求，随之而来的问题是加剧了通风机的振动且无法满足矿井后期生产的通风要求[3]。因此，本着缓解常村煤矿井当前通风困难的局面，并结合矿井的未来生产计划和开拓布局，急需从根本上对通风系统进行改造。

2 常村煤矿需风量计算及通风设备的改造

2.1 工作面通风量的计算

根据《煤炭安全规程》的相关要求可知：工作面实际需风量为采煤工作面、掘进工作面、硐室以及其他巷道需风量的总和。

2.1.1 采煤工作面的需风量

采煤工作面的需风量需完全结合工作面的瓦斯、所在地的气象条件和工作面人员数量进行核算，并取其中的最大值。鉴于篇幅原因，此处不对计算过程一一列出。采煤工作面按照不同核算思路所得的需风量如表1所示。

表1 采煤工作面不同核算思路下的需风量 m3/s

如表1所示，按照风速核算时工作面所需风量最大。因此，采煤工作面的实际需风量为114 m3/s。

2.1.2 掘进工作面的需风量

同样，对于掘进工作面而言其需风量的主要核算依据与工作面瓦斯、二氧化碳的涌出情况、工作面的温度、风速以及作业人数等相关。目前，煤矿共包含有10个掘进工作面，分别包括5个综掘工作面和5个普掘工作面[4]。目前，为综掘工作面所配置的通风机为两台对旋局部通风机，其电机额定功率为45 kW，风量调节范围为400～850 m3/min；为普掘工作面所配置通风机为两台对旋局部通风机，其电机额定功率为30 kW，风量调节范围为260～630 m3/min。根据不同核算思路得出掘进工作面的需风量，如表2所示。

表2 掘进工作面不同核算思路下的需风量 m3/s

如表2所示，按照风速核算时掘进工作面的需风量最大。因此，掘进工作面的实际需风量为105 m3/s。

2.1.3 硐室及其他巷道需风量

根据矿井实际生产需求为工作面配置了材料库、检修硐室、制冷硐室、胶带机头硐室、变电所以及电机车充电硐室，每种类型硐室的数量和实际需求量如表3所示。

表3 硐室类型及需风量 m3/s

如表3所示，工作面硐室总的需风量为46 m3/s。结合当前综采矿井资料，对于其他巷道而言其需风量为采煤、掘进和硐室总需风量的5%，则对应的其他巷道的需风量为13.4 m3/s。

综上所述，矿井所需总的风量为：（114 m3/s+105 m3/s+46 m3/s+13.4 m3/s）×1.2=334.1 m3/s。为满足工作面的实际通风量需求，在煤矿原通风方案的基础上增加一条回风巷道，达到三进三回的通风方案。

2.2 通风机的改造

目前，矿井工作面所配置通风机的具体型号为ANN-2884/1440N的轴流式风机。经对工作面需风量进行核算后，将矿井通风方案改造为主井和副井为进风井，其中主井为少量进风。副井为主要进风。而且，随着七采区投产工作面的通风量和负压明显增大，具体投产后工作面需风量为340 m3/s，对应负压为3 879.5 Pa[5]。目前，ANN-2884/1440N轴流式风机已满负荷运行，但仍无法满足工作面的通风需求。因此，本文采用对原通风机进行更换的改造方案。

经综合分析，最终采用ANN-2884/1440B为矿井进行通风。该型通风机的供风量可达357 m3/s；在投产时通风机的全压为4 860 Pa，投产后期通风机的全压为4 660 Pa。上述指标满足七采区投产后的通风要求。与ANN-2884/1440B配套的其他设置如下：所配置电机的型号为YXKK710-6,对应额定转速为995 r/min，额定功率为2 500 kW。

所配置插板风门为电动型，型号为CSM-5000×6800。

所配置软启动装置为固态型，型号为GZRQ1-200/10-△S，额定工作电压为10 kV，额定工作电流为200 A，可根据实际需求在10～60 s完成对通风电机的启动。

由于工作面通风量的增加，为了减小工作面的通风阻力，将通风巷道扩建，具体为从3 740 mm×5 663 mm的矩形巷道扩建为3 740 mm×8 100 mm的矩形巷道，即新风巷道的宽度不变，高度从5 663 mm增加为8 100 mm；涉及到的垂直风门由百叶门改造为侧拉式电动闸板风门，水平测试风门改造为电动风门。

3 结语

通风机为综采工作面的“肺”，是保证工作面安全生产的关键。随着综采工作面开采长度的增加，采区的不断扩产，设计初期的通风系统参数不一定能够满足实际生产通风量的需求。为此，工作面扩产后需对其通风量和负压进行重新核算，并基于核算结果对通风机运行参数进行对应调整；若通风机已经满负荷运转，需对通风方案和通风设备进行重新选型，保证通风机的供风量不小于实际需风量。