大型煤矿主要通风机站建设方案研究.pdf

煤炭与化工 Co a l a n d Ch emica l In d ust r y 第43卷第6期 2020年6月 Vo l .43 No .6 Jun . 2020 机电与自动化 大型煤矿主要通风机站建设方案研究 魏洋，孙露，张静 （中煤西安设计工程有限责任公司，陕西西安710054） 摘要根据斜沟煤矿三号风井主要通风机站设备配置及主风道、风门等附属设施布置方案， 采用定性定量、对比分析的方法，提出了适应大型煤矿智能化通风系统的主要通风机配置方 案。分析表明，矿用轴流风机更适应多变的矿井通风条件，采用风门间作为保温措施的不停 风倒机系统更有利于矿井的通风安全，便于日后的通风系统智能化升级。 关键词主要通风机；不停风倒机系统；风道；智能通风 中图分类号TD72 文献标识码B 文章编号2095-5979 2020 06-0072-03 Study on the construction plan of the main ventilation station of a large coal mine Wei Ya n g , Sun Lu, Zh a n g Jin g China Coal Xian Design Engineering Corporat ion Lt d., Xi/an 710054, China Abst r a ct Acco r d in g t o t h e equipmen t co n fig ur a t io n o f t h e ma in ven t il a t o r st a t io n a n d t h e a r r a n g emen t o f t h e ma in d uct s, d a mper s a n d o t h er a n cil l a iy fa cil it ies in t h e No . 3 a ir sh a ft o f t h e Xieg o u Min e, qua n t it a t ive met h o d s a n d co mpa r a t ive a n a l ysis wer e used t o pr o po se t h e ma in fa n co n fig ur a t io n sch eme fo r t h e in t el l ig en t ven t il a t io n syst em o f a l a r g e min e. Th e a n a l ysis sh o wed t h a t t h e a xia l fl o w fa n wa s mo r e a d a pt a bl e t o t h e ch a n g in g min e ven t il a t io n co n d it io n s, a n d t h e n o n -st o p a ir r ever sa l syst em wa s fa vo r a bl e t o t h e sa fe min in g . It wa s mo r e co n d ucive t o t h e ven t il a t io n sa fet y o f t h e min e a n d fa cil it a t in g t h e in t el l ig en t upg r a d e o f t h e ven t il a t io n syst em in t h e fut ur e. Key wo r d s ma in ven t il a t o r ; n o n -st o p a ir r ever sin g syst em; a ir ch a n n el s; in t el l ig en t ven t il a t io n 煤矿主要通风机站是矿井安全生产最重要的环 节之一，向全矿井、一翼或一个分区供风，冲淡并 排出井下有毒有害气体和粉尘，保证井下风流的质 量符合国家安全卫生标准，创造良好的工作环境, 防止瓦斯、煤尘爆炸事故的发生。建设合理的通风 机站是保障矿井通风系统安全、可靠运行的基本前 提。以斜沟煤矿三号风井为例，对主要通风机站设 备配置和布置形式进行分析研究。 1矿井概述 斜沟井田位于山西省吕梁市兴县县城以北约 50 k m,行政区划隶属于兴县魏家滩镇和保德县南 河沟镇。矿井设计生产能力15.0 Mt /a ,根据矿井生 产计划，11采区需接续13采区，为了满足13采 区生产、通风及安全出口需要等，需增设三号 进、回风立井。三号回风立井通风风量初期165 m3/s,后期300 m3/s;三号回风立井通风负压初 期 1 092 2 327 Pa ,后期 2 900 Pa。 2煤矿主要通风机站 煤矿主要通风机站由主要通风机装置、置换风 门、通风机在线监测系统和通风机辅助设施组成。 通风机辅助设施由风道、风门间、风机场地或风机 房、配电间、值班室等组成。 2.1通风机基本类型和选择 2.1.1 通风机的基本类型 目前，我国煤矿在用主要通风机种类繁多，性 能参差不齐，大致可分为以2K系列长轴传动轴流 责任编辑张彤 DOI 10.19286/ k i.cci.2020.06.019 作者简介魏 洋（1981）,男，陕西西安人，高级工程师。 引用格式魏洋，孙露，张 静.大型煤矿主要通风机站建设方案研究[J].煤炭与化工，2020 , 43 （ 6） 72 - 74. 72 魏洋等大型煤矿主要通风机站建设方案研究2020年第6期 通风机、FBCZ （原BK）系列单级轴流式通风机、 FBCDZ （原BD或BDK）系列对旋轴流抽出、FCZ 矿井轴流式通风机和离心通风机等5类矿井主要通 风机，其中轴流式或对旋式风机的优势明显。目前 新建和改扩建矿井多采用FBCDZ系列对旋轴流抽 出和矿井轴流式通风机。 （1）防爆对旋轴流通风机安装简单方便，施 工周期较短，带有防爆制动器，反风操作时间较 短，反风操作简单。但该型通风机的电动机安装 在风机轮毂内，叶片安装在电动机轴上，电动机 选用隔爆型，提高了风机造价，电动机散热条件 差，不便于维修。风机可调范围较窄，一般为 0-18 ,对于煤矿井下多变的通风参数适应性 差，曲线显示风机效率最高为85,但实际生产 中很难达到。 （2）矿井轴流通风机采用动叶一次可调技术, 叶片调节方便、准确，可以实现备用通风机风叶零 角度启动。通风机所配电机为外置电机，电动机散 热较好，电动机需加建电机间，通风机需要基础固 定，曲线显示风机效率最高为86,特性曲线覆 盖范围较广，能较好适应煤矿井下多变的通风参 数。该风机主要采用动叶可调技术或变频控制 技术。 2.1.2 通风机选择 根据斜沟煤矿三号风井通风风量和负压，主要 通风机从上述2种类型风机的3个方案对比中产 生，方案对比见表1。 表1方案对比 Ta bl e 1 Co mpa r iso n o f sch emes 序号内容方案方案二方案三 1通风机（2台）FBCDZ-8-N034BFBCDZ-8-N634BFCZN028 YBF型风机专用隔爆YBF型风机专用隔爆Y型电动机， 2 电动机 电动机，2x900k W,变频电动机，2 x 900 k W,1600k W, 10 k V, 740 r /min10 k V, 740 r /min10 k V, 740 r /min 设备投资（万元） 9701250 （变频）910 3 土建费用（万元） 700720760 初期投资合计（万元） 16402 0201 670 4 平均年电费（万元） 524.1402397.8 备注1.以上比较表中的设备价为参考报价。 2.设备投资包括主机电机、电控、风门。 由于斜沟煤矿三号风井通风量大，初、后期的 风量和负压变化跨度广，虽然对旋轴流通风机采用 变频控制技术后，后期运行费用较低，但轴流式风 机在初期投资和后期运行费用方面表现的更优异。 轴流风机布置形式分为短轴布置和长轴布置两 种形式①短轴布置具有连接轴短、结构紧凑、风 机占地面积小等优点，但气流进入风机前在管道内 先转弯，影响进气效率；②长轴布置形式设备布置 合理，气流稳定，但主电动机与风机叶轮的传动轴 需横穿扩散塔，尺寸较长，安装对中困难，安装、 调试较为复杂。鉴于斜沟三号风井场地受限，推荐 选择FCZM2.8型矿井轴流通风机，采用动叶可调 和短轴布置形式，如图1所示。 2.2主要通风机倒换系统 2.2.1 倒换系统的选择 矿井采用机械通风，主要通风机站安装2台 通风机，其中1台工作，1台备用。风机倒换主要 是依靠配套风门的启闭来实现，目前风机倒换系统 图1矿井轴流通风机布置形式 Fig . 1 Ar r a n g emen t o f sh a ft ven t il a t io n fa n s in min e ①风门倒换系统，在风井风嗣出口和通风机场 地之间设有风门间，风门间内设置2套倒换通风机 电动垂宜插板门和2套用于通风机性能测定及试运 转用途的平开风门；②蝶阀倒换系统，风机进风段 设置蝶阀，代替第一种倒换系统中的垂直插板门， 进风段蝶阀后部设置进风窗用于通风机性能测定及 试运转；③不停风倒机系统，主要由风门系统和不 73 2020年第6期 煤炭与化工 第43卷 停风倒机监控系统组成，其中，不停风倒机监控系 统内含风机在线检测系统、风机智能控制系统等, 风门系统包括垂直布置自密式旋叶挂网风门、水平 布置自密式旋叶测试风门、备用插板检修风门。 前两种倒机形式都是首先停止正在运行的主要 通风机，关闭主要通风机风门（或蝶阀），接着开 启备用风门（或蝶阀）和风机，风门开启后启动备 用风机。对于整个矿井来说，前两种方式存在一段 停风时间，容易造成瓦斯聚集，尤其对于高瓦斯矿 井和双突矿井问题更为严重，同时也存在处于冷备 状态的备用风机无法正常启动的问题。 第三种方式不停风倒机系统，是风机倒换系统 的发展趋势，可以保证在主要通风机倒机期间通风 动力的持续供应，采用双机热备模式，优化控制系 统，实现矿井通风动力不停止状况下2台风机的快 速切换。 综合考虑通风机的运行安全、井下通风稳定等 因素，斜沟三号风井主要通风机站采用不停风倒机 系统。 2.2.2倒换系统防冻措施 煤矿安全规程（2016版本）第158条第 3款规定，必须安装2套同等能力的主要通风机 装置，其中1套作备用，备用通风机必须能在10 min内开动。作为备用风机启动的倒换装置，风门 的正常启动非常重要。根据前期实地调査、电话问 询等不同形式的对陕西、内蒙等多个地区调研，主 要通风机站风门未采取保温防冻措施时，风门防冻 主要采用电加热方式，风机启动前，化冰启动过程 约30 min ,仅置换风门的启闭时间就已经不满足 煤矿安全规程（2016版本）要求。 为保证主要通风机安全运行，避免冬季风门结 冰，保证备用风机在10 min内成功切换，斜沟三 号风井主要通风机站设置风门间，并保证室内温度 不低于5七。为减少风门间建筑体积，结合风门功 能特点，自密式旋叶挂网风门和水平布置自密式 旋叶测试风门室内布置，备用插板检修风门室外 布置。 2.3风道布置 风道是风井与通风机的连接段，风道长度与经 济性、安全性、测试要求和场地条件密切相关。 经济性上风道越短越好，但安全性上长度不宜 太短，为保证井下爆炸时主要通风机的安全，至少 应比风硯与风井接口至风井口的距离长10 mo从 通风机性能测试要求看，测点宜布置在稳定风流 段，以保证测试的精确性，测点宜布置在风道直线 段内，与上、下游局部阻力点的距离分别不小于4 倍和2倍的风道高度。根据前期调研，谢桥煤矿、 潘北煤矿等多个煤矿的主要通风机站风道布置按 6倍关系建设，保证了较为稳定的风流和测试的 精确性。 综上所述，斜沟三号风井主要通风机站，风道 断面5.7 m X 5.7 m,测压断面风流上游风道长度取 值4x5.7m22.8m,测压断面风流下游风道长度 取值 2 x 5.7 m11.4 mo 3结语 随着大型煤矿的发展，矿井通风系统呈现风量 大、负压变化范围广等特点。以斜沟煤矿三号风井 为例，提出了适应大型煤矿智能化通风系统的主要 通风机配置方案。矿用轴流风机更适应多变的矿井 通风条件，采用风门间作为保温措施的不停风倒机 系统更有利于矿井的通风安全，便于日后的通风系 统智能化升级。斜沟煤矿三号风井主要通风机站的 设计理念和建成应用，为大型煤矿主要通风站建设 方案积累了经验，提供了借鉴。 参考文献 [1] 李金华.国内矿用通风机的现状与发展[J].煤矿机械， 2013, 34 （5） 2-4. 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