空氣壓縮機(jī)在煤礦“壓風(fēng)（自救）系統(tǒng)”中的應(yīng)用

劉天元

摘 要：隨著煤礦生產(chǎn)事故的不斷發(fā)生，安全生產(chǎn)是煤礦永恒的主題。為了進(jìn)一步提高煤礦安全保障程度，堅(jiān)決遏制煤礦重大事故及降低煤礦事故導(dǎo)致的死亡率，通過技術(shù)創(chuàng)新，利用空氣壓縮機(jī)、輸氣管路和終端用氣裝置組成的壓風(fēng)（自救）系統(tǒng)為井下發(fā)生事故遇險(xiǎn)的人員提供新鮮空氣、贏取救援時間、保障生命安全是十分必要而關(guān)鍵的。

關(guān)鍵詞：空氣壓縮機(jī)；六大系統(tǒng)；壓風(fēng)（自救）系統(tǒng)

中圖分類號：TD443 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1.概述

煤炭一直是我國的主要能源和重要原料，目前煤炭在我國一次性能源消費(fèi)中占比在66%左右。隨著煤炭的需求量增加，新建、改擴(kuò)建礦井一直不斷增加，隨之而來的生產(chǎn)安全事故也屢見不鮮。所以，安全生產(chǎn)是煤礦永恒的主題。2001～2010年，全國煤炭增長123.37%，煤礦事故死亡人數(shù)、百萬噸死亡率則分別下降65.22%和85%。但與發(fā)達(dá)國家相比我國煤礦事故總量仍然過大。為進(jìn)一步提高煤礦安全保障，在煤礦發(fā)生事故之后第一時間保障人員生命安全，煤礦建設(shè)完善監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、緊急避險(xiǎn)、壓風(fēng)自救、供水施救、通信聯(lián)絡(luò)等井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”是十分必要的。

2.空氣壓縮機(jī)在傳統(tǒng)煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

在煤礦傳統(tǒng)的生產(chǎn)中，空氣壓縮機(jī)主要是提供壓縮空氣，壓縮空氣主要是作為一種動力源為井下開采、掘進(jìn)等風(fēng)動工具提供動力，在開拓掘進(jìn)中鉆削堅(jiān)硬的巖石而被廣泛采用。壓縮空氣具有很好的可壓縮性和彈性，沖擊力強(qiáng)，適于沖擊式和負(fù)載變化很大的風(fēng)動機(jī)具等特點(diǎn)；同時，與電力機(jī)械相比較，不會產(chǎn)生火花，這對有高瓦斯礦井井下作業(yè)特別重要。

3.空氣壓縮機(jī)在煤礦“六大系統(tǒng)”中的應(yīng)用

空氣壓縮機(jī)在煤礦中不僅僅只作為一種動力源。它也是為壓風(fēng)自救裝置提供安全可靠的氣源，為井下避難人員實(shí)現(xiàn)自救的供氣氣源。壓風(fēng)（自救）系統(tǒng)由地面空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)、輸氣管路和終端用氣裝置2共同組成?？諝鈮嚎s機(jī)可以在井下發(fā)生災(zāi)害事故時，為無法及時升井轉(zhuǎn)移到避難硐室的人員提供新鮮空氣，為救援創(chuàng)造條件、贏得時間。

4.空氣壓縮機(jī)在煤礦應(yīng)用上的選型

根據(jù)國家安全監(jiān)管總局《關(guān)于建設(shè)完善煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的通知》精神，煤礦企業(yè)在建立壓風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還必須滿足在災(zāi)害期間能夠向所有采掘作業(yè)地點(diǎn)提供壓風(fēng)供氣的要求。

（1）井下需要的壓縮空氣供給量

（a）礦井生產(chǎn)壓縮空氣消耗量

Q=α1α2γΣmiqikim3/min

式中：

Q—用風(fēng)設(shè)備壓縮空氣消耗量；

α1—沿管路全長的漏氣系數(shù)；

α2—風(fēng)動工具機(jī)械磨損耗氣量增加系數(shù)；

γ—海拔高度修正系數(shù)；

mi—同種用氣設(shè)備同時使用臺數(shù)；

qi—每臺用氣設(shè)備耗氣量；

ki—同種類用風(fēng)設(shè)備同時使用系數(shù)。

（b）井下壓風(fēng)自救系統(tǒng)需要的壓縮空氣供給量

Q自救=knqm3/min

式中：

Q自救—井下壓風(fēng)自救需要的壓縮空氣供給量；

k—備用系數(shù)；

n-人數(shù)；

q-單個人員供氣量。

（2）計(jì)算井下壓風(fēng)自救系統(tǒng)供氣壓力

（a）估算空氣壓縮機(jī)的出口壓力

P=Pnp++0.1MPa

式中：

Pnp—風(fēng)動工具所需工作壓力，MPa；

—壓風(fēng)管路中最長一路管路壓力損失之和；

0.1—考慮管網(wǎng)中軟管、連接不良及上下山靜壓影響等其他各種壓力損失值。

（3）根據(jù)計(jì)算選擇空氣壓縮機(jī)

地面空氣壓縮機(jī)站的供氣量在滿足井下風(fēng)動設(shè)備用氣量的基礎(chǔ)上，還必須滿足井下發(fā)生災(zāi)變期間所有人員用氣量的要求，選擇合適的空氣壓縮機(jī)。

5.避難硐室內(nèi)的壓風(fēng)（自救）系統(tǒng)要求

接入避難硐室的壓風(fēng)管路通過三級過濾，為硐室內(nèi)提供新鮮空氣。壓風(fēng)管路引入避難硐室后進(jìn)行分流，其中一路引入過渡室，為氣幕洗氣系統(tǒng)供氣，另一路引入生存室中，為避險(xiǎn)人員提供呼吸用氣。

（1）壓風(fēng)管路引入避難硐室

（a）進(jìn)入生存室內(nèi)的D108×4mm管路，經(jīng)流量器、減壓器用異徑三通引出D57×3.5mm管路，將出氣口平均分布至生存室內(nèi)部各處，在出氣口處安裝消聲器，提供避險(xiǎn)人員呼吸需要。壓風(fēng)出口壓力在0.1MPa～0.3MPa之間，供風(fēng)量不低于每人0.3m3/min，連續(xù)噪音不大于70dB（A）。

（b）在生存室內(nèi)D108×4mm管路上用異徑三通接DN65mm閘閥。

（c）空氣幕及壓氣噴淋裝置及空氣循環(huán)

①引入避難硐室的管路D108×4mm，在第一道門和第二道門之間（即過渡室），用異徑三通引出D57×3.5mm管路，經(jīng)減壓至0.3MPa～0.6MPa后，用一閘閥控制，再將此管路分為兩條DN15mm管路，分別接到壓縮空氣幕和壓氣噴淋裝置上，兩個過渡室之間用D57×3.5mm管路連接?？諝饽缓蛪簹鈬娏苎b置安裝在兩端防護(hù)密閉門處，是阻隔逃生人員進(jìn)入避險(xiǎn)硐室時有毒有害氣體的進(jìn)入，采用壓縮空氣作為動力，系統(tǒng)的啟動與硐室密閉門相連動，密閉門打開時，在門口形成空氣幕和壓氣噴淋。

②在避難硐室的門墻上方設(shè)有單向排氣管，設(shè)手動單向閘閥，打開在生存室內(nèi)設(shè)的DN65mm閘閥進(jìn)行空氣循環(huán)，確保室內(nèi)廢氣排出，較大的供氣量可以有效地置換硐室內(nèi)的有毒有害氣體。另外整個避難硐室內(nèi)要始終保持不低于100Pa的正壓，防止有毒有害氣體的滲入。

結(jié)語

隨著煤礦科技不斷地進(jìn)步，雖然目前我國煤礦事故死亡率有所降低，但跟國際水平相比較還是相差很多，希望通過好的生產(chǎn)理念、管理理念，不斷對技術(shù)創(chuàng)新，將煤礦事故降低到最少，即使發(fā)生事故也可通過更多的技術(shù)與手段，為遇險(xiǎn)的人員贏得救援時間，增加生還幾率。

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