煤礦局部通風機的選型與工況調(diào)節(jié)研究

李慧 朱與倫

摘 要：當前，以大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能為代表的新一代數(shù)字技術(shù)日新月異，全球正在加速進入以“萬物互聯(lián)、泛在智能”為特點的數(shù)字新時代。煤礦局部通風機主要用于向工作環(huán)境提供新鮮的空氣，盡可能的將井下的污濁空氣排出以此來保障地下工作環(huán)境的安全性。在實際開采過程中會根據(jù)隧道內(nèi)有害氣體濃度的變化，適當調(diào)整通風機運行工況。

關(guān)鍵詞：煤礦局部通風機;選型;工況調(diào)節(jié)

引言

我國煤炭資源多為地下井工開采，合理、足量的通風對井工煤礦掘進工作面安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。

1選型基本原則

可靠性。在對礦井通風裝置進行設計時需要綜合考慮其擺放的位置、配置方式以及臺數(shù)等，選型要符合煤礦安全生產(chǎn)規(guī)定，選型設計以為安全性和可靠性為主。目的是為了保障在作業(yè)期間裝置運行質(zhì)量，便于對裝置進行維修，進而提供良好的通風效果，滿足井下人員的需求。②適用性。通風設備的選擇和設計應最大限度地滿足礦井生產(chǎn)需要。在礦井建設之初，產(chǎn)量相對較低、隧道較短，因而在初期階段通風量需求量較小。但隨著不斷地對礦井進行深挖、煤礦產(chǎn)量提升，對于通風機提供的風量也有所提升。為了確保通風機設備可以提供持續(xù)的風量，在選型和設計階段要綜合考慮初期的適用性，以及未來通風量的需求，盡可能的滿足整個開采期需求。③經(jīng)濟性。礦用通風機選擇首先是考慮安全性，其次是可靠性，只有在兩者的基礎上，有條件的再對經(jīng)濟型進行討論。在成本內(nèi)容方面不光有裝置自身的費用還需要綜合考慮裝置安裝、土建和運維等，這些都是在初期建設所要消耗的費用，都要作為成本進行考慮，這樣才可以設計出相對經(jīng)濟、合適的方案。

2煤礦局部通風機的工況調(diào)節(jié)

2.1巷道內(nèi)支護設備及支護參數(shù)

煤礦局部通風機的工況調(diào)節(jié)之一是巷道內(nèi)支護設備及支護參數(shù)。巷掘進期間采用綜合機械化掘進工藝，巷道內(nèi)設備主要由掘進機、轉(zhuǎn)載機、帶式輸送機、液壓鉆機、隔爆開關(guān)、應急水泵、綜合保護開關(guān)、局部通風機、移動變壓器等。1）掘進機型號及參數(shù)：巷道內(nèi)主要采用EBZ260型掘進機進行掘進，掘進機總長度為12.63m，牽引力為605kN，臥底深度為300mm，爬坡能力為±18°，可切割巖體硬度為110MPa，電機截割功率為200kW，生產(chǎn)能力為4.3m3/min，供電電壓為1140V。2）轉(zhuǎn)載機：轉(zhuǎn)載機設計長度為16m，主要由電滾筒、阻燃輸送帶、轉(zhuǎn)載機架、擋煤裝置、跑車、托輥等部分組成，轉(zhuǎn)載機尾部與掘進機連接，頭部采用跑車與過渡架活動連接，轉(zhuǎn)載機采用功率為11kW電滾筒驅(qū)動，采用掘進機電控箱進行供電。3）帶式輸送機：巷掘進過程中采用的帶式輸送機型號為SSJ-800型，輸送機電機功率為40kW，輸送帶寬度為0.8m，輸送機主要由卸載滾筒、驅(qū)動滾筒、阻燃輸送帶、H架、清帶器、電機、減速機等部分組成。4）液壓鉆：工作面采用的液壓鉆機型號為MYT-190/240型，配套設備主要由BMYT2A型雙泵液壓泵站和進回油膠管，液壓鉆機額定壓力為17MPa，額定流量為45L/min，額定扭矩為190N·m，額定轉(zhuǎn)速為240r/min，最大推進行程為1.97m;泵站電機功率為18.5kW，電壓為380V。5）局部通風機：巷采用的是變頻局部通風機，共計兩臺，風機功率為55kW，風機可根據(jù)巷道掘進深度風機可自動變頻，實現(xiàn)風機自動控制風速的目的，利用直徑為1.2m柔性風筒將風量引進至工作面，相鄰兩節(jié)風筒之間采用拉鏈式連接。

2.2礦井通風模型建立

煤礦局部通風機的工況調(diào)節(jié)之二是礦井通風模型建立。Vent sim通風模擬軟件通過對礦井進行三維建模，可以真實反映礦井內(nèi)部通風情況，能夠?qū)崟r對通風系統(tǒng)的局部進行分析計算。礦井三維模型的建立是根據(jù)礦井實際大小1∶1建立的。通過對礦井內(nèi)部各巷道具體參數(shù)的準確輸入，依據(jù)軟件內(nèi)部的計算方法，可以對通風網(wǎng)絡進行精確計算，得到的計算結(jié)果具有一定的可信性。建模步驟如下：1）整理礦井的采掘平面圖以及通風系統(tǒng)圖等資料，對巷道布置圖進行簡化處理后導入到軟件中，生成基本模型。2）根據(jù)巷道的空間關(guān)系，對模型進行具體調(diào)整，使模型中巷道空間布置關(guān)系與實際相符。將不同區(qū)段巷道的具體參數(shù)輸入到模型中。3）為巷道的摩擦阻力系數(shù)賦值，并將通風機的位置以及參數(shù)輸入到模型中。根據(jù)礦井實際情況，在巷道內(nèi)部添加通風調(diào)節(jié)設備，使通風模型與實際情況保持一致。4）通過測定礦井的通風阻力與模型計算結(jié)果進行對比，驗證模型建立是否合理準確。

2.3通風機型號及數(shù)量確定

煤礦局部通風機的工況調(diào)節(jié)之三是通風機型號及數(shù)量確定。在選擇通風機的型號要著重考慮通風機的應用特性，其次是通風機的類型。目前井筒需求中最好是使用單一的通風機，這種通風機無法滿足實際需求時候，可以改為兩臺型號相同的通風機。通風機選型需要滿足第一水平后的不同時期下負壓水平數(shù)值的變化，從而達到水平通風需求。若是負壓數(shù)值變化幅度相對較高，可以考慮分期選配通風機。選用的通風機應具有一定的調(diào)節(jié)范圍，在使用年限和工作條件都需要滿足工況利用區(qū)的要求。通風機的數(shù)量要遵循通風機的規(guī)定要求，尤其是在具體的使用中需要選擇兩套相同通風能力的裝置時，該裝置可以分為主臺和備用臺，但是正常應用臺數(shù)要根據(jù)通礦井需要來確定。

2.4控制系統(tǒng)改造

煤礦局部通風機的工況調(diào)節(jié)之四是控制系統(tǒng)改造。（1）自動化控制。系統(tǒng)可依據(jù)掘進迎頭和回風巷混合處的瓦斯?jié)舛群惋L速變化，控制局部通風機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了按瓦斯?jié)舛群惋L速要求自動調(diào)風。在瓦斯?jié)舛瓤刂品矫?，瓦斯?jié)舛葹?.80%時，變頻調(diào)速上限為50Hz，下限為20Hz，當瓦斯?jié)舛扔?.80%至0.00%變化時，變頻器輸出頻率由50Hz至20Hz變化，對應風機電機轉(zhuǎn)速由2900rpm至1740rpm變化。（2）在線監(jiān)控。對風機變頻器設定參數(shù)、運行數(shù)據(jù)、故障信息及工作面瓦斯?jié)舛?、風速均可進行實時監(jiān)控，并在瓦斯?jié)舛群惋L速異常時進行報警，可分權(quán)限進行應急遠程控制。（3）控制及保護。兩部局部通風機能夠按周期利用專用電源輪換工作;在自動切換模式下，切斷正在運行的主風機電源、人為使正在運行的主風機故障，均自動切換至副風機運行;在自動切換模式下，切斷正在運行的副風機電源、人為使正在運行的副風機故障，均自動切換至主風機運行。驗證了局部通風機變頻智能控制系統(tǒng)符合井下局部通風機各種控制及切換要求，具備各種保護，符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的井下局部通風機使用要求及用戶的特殊使用要求。

結(jié)語

綜上所述，煤礦通風機設備的選型和設計工作非常重要，關(guān)系到通風機在實際采礦中的運行效率;其選型要秉持著可靠性和安全性的前提，再考慮設備的經(jīng)濟性與適用性，最終選擇出符合企業(yè)需求兼具安全性與高效性的裝置。

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