煤礦主通風(fēng)機(jī)運行方式的研究與應(yīng)用探討

周　敏

（西山煤電股份有限公司西銘礦機(jī)電科， 山西　太原　030052）

引言

目前，煤礦工程危險性最高的就是在礦山井下作業(yè)。礦井內(nèi)通常含有一定的毒害氣體，并且伴隨著煤礦開采，還會有極大的粉塵污染，嚴(yán)重威脅著礦工的身體健康。除此之外，由于地下存在天然沼氣、瓦斯等可燃?xì)怏w，當(dāng)這些氣體達(dá)到一定濃度時，會發(fā)生火災(zāi)、爆炸等危險。要將以上這些安全隱患降到最低，就需要礦井有一套質(zhì)量過硬的通風(fēng)設(shè)備。尤其是煤礦的主通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)機(jī)性能下降所導(dǎo)致的故障是煤礦瓦斯爆炸的主要原因之一[1]，因此，主通風(fēng)機(jī)的性能和質(zhì)量是否足夠優(yōu)越，直接影響到煤礦企業(yè)的生產(chǎn)安全和工人安全。

1　常見煤礦通風(fēng)設(shè)備具有的問題

目前，在礦區(qū)地下使用的通風(fēng)設(shè)備品牌、規(guī)格各不相同，其功率大小、運行系統(tǒng)等也各有不同，質(zhì)量和性能也層次不齊?？偟膩碚f，當(dāng)下礦區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)通常會具有以下幾個常見問題。

1.1　主通風(fēng)機(jī)切換條件繁瑣

目前礦井的通風(fēng)系統(tǒng)對主扇安排都是一運一備方式，當(dāng)主通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，啟用備用通風(fēng)機(jī)需要一段時間的停止操作，通常這一段時間會控制在幾分鐘到十幾分鐘不等。這就導(dǎo)致如果主通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，在從主通風(fēng)機(jī)切換到備用機(jī)的過程中，礦井下將會有一段時間無法實現(xiàn)空氣流通、保證空氣質(zhì)量，這時，如果不能及時將井下作業(yè)的人員疏散出礦井區(qū)，很有可能造成重大事故，甚至危及生命安全。

1.2　通風(fēng)機(jī)本身有能耗浪費的情況

國內(nèi)目前許多礦井都采用大能耗的通風(fēng)設(shè)備，對能耗的要求非常高，有時可能導(dǎo)致一條線路沒法帶動風(fēng)機(jī)運行，只能由多條線路聯(lián)合開關(guān)啟動。使得啟動、檢修機(jī)器都非常麻煩，并且在這種大功率大能耗的機(jī)器運行下，實際上所能獲得的能效卻低于能耗，尤其有些礦井所用的主通風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的風(fēng)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于礦井所需的風(fēng)能[2]，機(jī)器只能維持低功率運行，這不僅是對通風(fēng)機(jī)能耗的浪費，也因通風(fēng)機(jī)不能維持滿功率運行，對機(jī)器造的一種過耗，容易損傷機(jī)器，造成機(jī)器老化過快，提前“退休”。

2　具有可操作性的解決方案

針對以上出現(xiàn)的幾大問題，在現(xiàn)有的技術(shù)水平下，考慮到各大礦區(qū)不可能同時完全更換設(shè)備，可以考慮在現(xiàn)有的設(shè)備基礎(chǔ)上，由專門的技術(shù)人員進(jìn)行改造，使設(shè)備降低消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.1　改造主通風(fēng)機(jī)設(shè)備的供電方式

現(xiàn)有的通風(fēng)設(shè)備通常都是由多條電路并聯(lián)同行，由多組開關(guān)聯(lián)合控制。這就使得主電網(wǎng)一旦出現(xiàn)故障，就會造成通風(fēng)系統(tǒng)癱瘓的連鎖反應(yīng)。針對這一問題，可以考慮仿照主通風(fēng)機(jī)設(shè)備的運行方式，采用兩套供電方式。具體操作為在通風(fēng)機(jī)上增裝電容器以保障降壓安全，組裝可以將交流電轉(zhuǎn)直流電的配件，并增裝備用蓄電池，以保證一旦出現(xiàn)雷雨天氣等可能影響到電力系統(tǒng)正常運行的情況時，通風(fēng)設(shè)備不會跳閘，盡量讓主通風(fēng)機(jī)能夠在主電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題時維持運轉(zhuǎn)，從而保障生產(chǎn)安全以及井下作業(yè)人員的生命安全，使經(jīng)濟(jì)損失控制到最小。

2.2　改造主通風(fēng)機(jī)設(shè)備的變頻方式

主要是要改造通風(fēng)設(shè)備主扇葉的控制系統(tǒng)，采用多頻控制的方法，當(dāng)高壓變頻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，啟用常壓變頻系統(tǒng)，使主通風(fēng)機(jī)設(shè)備能持續(xù)不斷地保持井下通風(fēng)，令井下的溫差、濕度、瓦斯?jié)舛茸兓粫?，以保證礦井作業(yè)通風(fēng)條件的穩(wěn)定性和安全性。

2.3　改變主通風(fēng)機(jī)設(shè)備切換的運行方式

在現(xiàn)有的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)運行方式下，主通風(fēng)機(jī)設(shè)備出現(xiàn)故障后，切換備用系統(tǒng)時，總會有一段時間的通風(fēng)中斷，為了保證生產(chǎn)生命安全，在斷電的時間段內(nèi)，井下作業(yè)通常需要暫停，某些情況下還需做出疏散工作人員、預(yù)防瓦斯爆炸等措施，給煤礦企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失。因此，可以采取雙機(jī)并行，不停風(fēng)倒機(jī)。所謂不停風(fēng)倒機(jī)，指的是在主通風(fēng)機(jī)保持運行的同時，打開備用機(jī)調(diào)試，在備用機(jī)調(diào)試成功后，運行備用機(jī)代替主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，再將主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)關(guān)閉。這種情況下，出現(xiàn)故障的機(jī)器會一定程度影響到通風(fēng)系統(tǒng)的效果，但不會出現(xiàn)機(jī)器停轉(zhuǎn)甚至全線停產(chǎn)的情況。

2.4　改造通風(fēng)設(shè)備的零配件

通過改造通風(fēng)設(shè)備的零配件，實現(xiàn)煤礦主通風(fēng)機(jī)運行降低能耗，規(guī)避不必要的能效浪費。例如，在通風(fēng)系統(tǒng)中增裝阻風(fēng)閥門，通過人為手段控制進(jìn)出風(fēng)量，而不是單純靠降低主扇葉轉(zhuǎn)速來控制風(fēng)量和風(fēng)速；某些特殊型號的通風(fēng)機(jī)設(shè)備，可以通過改造扇葉數(shù)目、進(jìn)出風(fēng)角度等方式來控制風(fēng)速和風(fēng)量，從而切實降低設(shè)備的能耗。盡管在改造的費用上是一筆不小的支出，但從長遠(yuǎn)角度考慮，這些改造還是具有一定可行性。

2.5　改造主通風(fēng)機(jī)設(shè)備的控制系統(tǒng)

對于某些具有一定經(jīng)濟(jì)能力的煤礦企業(yè)，可以考慮改造煤礦主通風(fēng)機(jī)設(shè)備的控制系統(tǒng)，使設(shè)備的操作更簡易、更人性化，這樣使員工在礦下作業(yè)時有更高的安全保障。

2.6　定時定期對設(shè)備進(jìn)行故障排查

對通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行定時定期的故障排查，及時對出現(xiàn)的一些小問題做出檢修，對煤礦主通風(fēng)機(jī)運行出現(xiàn)的嚴(yán)重故障進(jìn)行提前預(yù)防，也是保證煤礦企業(yè)生產(chǎn)生命安全的一個重要手段。

3　煤礦通風(fēng)設(shè)備未來可考慮的發(fā)展方向

對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的改造，最主要還是對主通風(fēng)機(jī)的改造。要達(dá)到更好更高的通風(fēng)效果，對煤礦主通風(fēng)機(jī)運行的方式，未來可以考慮向以下幾個方向發(fā)展。

3.1　建立獨立的供電系統(tǒng)

在現(xiàn)有的條件下，大部分煤礦企業(yè)都是依靠統(tǒng)一的電力系統(tǒng)供給電力，某些礦區(qū)由于環(huán)境不適合架設(shè)電網(wǎng)，通風(fēng)設(shè)備的運行直接受到負(fù)面影響?？梢钥紤]建立獨立的蓄電供電系統(tǒng)，安裝在不可控情況下出現(xiàn)故障的預(yù)防設(shè)備，降低電網(wǎng)出現(xiàn)故障時可能造成的負(fù)面影響。

3.2　推進(jìn)煤礦通風(fēng)設(shè)備現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展

對煤礦主通風(fēng)機(jī)運行進(jìn)行改造，根本還是需要在通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)上進(jìn)行革新。在科技現(xiàn)代化、智能化、自動化、信息化的現(xiàn)在，提高煤礦通風(fēng)設(shè)備的科技含量，革新煤礦主通風(fēng)機(jī)運行的方式，實現(xiàn)煤礦通風(fēng)設(shè)備的自動化運行[3]，降低人工操作可能產(chǎn)生的人為事故，就是在降低礦井作業(yè)的事故風(fēng)險，提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)生命安全保障，維護(hù)企業(yè)和員工、國家和人民的利益不受損傷。

3.3　加強(qiáng)員工的素質(zhì)培訓(xùn)

提高煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)含量，同時還需要提高煤礦企業(yè)員工的素質(zhì)培訓(xùn)。只有引進(jìn)人才，提高科技水平，加強(qiáng)管理力度，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的運行安全系數(shù)自然會隨之提高。

4　結(jié)語

煤礦主通風(fēng)機(jī)的運行方式直接關(guān)系到煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)，因此，要通過改造主通風(fēng)機(jī)的供電方式、變頻方式等措施，提高煤礦主通風(fēng)機(jī)運行的安全可靠性，保證煤礦高效高質(zhì)生產(chǎn)。

[1]牛青.礦井通風(fēng)機(jī)性能測試方法與系統(tǒng)的研究[D].西安：西安科技大學(xué)，2014.

[2]王高山，郭利慶.試析超大功率高壓變頻器的合理應(yīng)用[J].企業(yè)文化（中旬刊），2015（1）：83-84.

[3]陳達(dá)，王紅強(qiáng)，葉淑娟，等.煤礦主通風(fēng)機(jī)自動化控制技術(shù)研究與應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2013（20）：112-113.