王台铺煤矿通风系统优化改造分析与研究

摘 要：王台铺煤矿为开采多年的老矿井，随着矿井进一步开拓延伸，通风系统老化而不合理，不能适应矿井生产需求，主要通风机工作效率低下。王台铺煤矿根据自身特点及生产需求对矿井通风系统进行改造，使得矿井通风系统的合理性及稳定性得以提升，使主要通风机工况点更为经济合理，为矿井安全生产提供了可靠保障。

关键词：通风系统；主扇叶片角度；通风效率

中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）17-0171-02

1 矿井概述及通风现状

①矿井概况。王台铺矿位于山西省晋城市城区北石店乡，隶属于山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司（简称晋城煤业集团），井田面积33.7 032 km2，可采煤层为3号、9号、15号煤层，目前3号煤层已经开采完毕，9号煤层资源即将枯竭，目前矿井主采十五号煤层。

②通风系统。王台矿井通风方式为中央并列式，通风方法采用机械抽出式通风。矿井共有4个进风井筒和2个回风立井，2回风立井之间有风硐连通，共用一套主要通风机，主扇型号为2K56-№30型，电机额定功率为1000 kW，目前处于25°正常运转；目前，矿井有2个生产水平即644水平和695水平，共有4个盘区XV一盘区、XV二盘区、九三盘区、九五盘区。矿井总进风量为7860m3/min，总排风量为8 360 m3/min，主要通风机为2K56-№30，额定功率为1 000 kW，实际功率为480 kW，矿井通风阻力为1 600 Pa，等级孔为4.2 m2，属于低瓦斯矿井。

2 矿井通风系统需要改造的原因

王台铺煤矿是已生产了50多年的老矿井，矿井分层通风，存在通风流程远，管理难度大，通风系统复杂，有效风量低等重大隐患，尤其是XV煤一盘区形成独立通风系统、XV煤层通风系统全面调整后，矿井通风阻力分布发生了重大变化，重要通风机已经处于非合理工况点，效率低下；根据2010年生产衔接计划，九三盘区将布置5～6个巷柱式工作面以回收九三盘区边角煤柱，届时矿井风量将不能满足生产需求。因此急需改造矿井通风系统，提高矿井有效风量，同时改变矿井主要通风机工况点。

3 王台矿井通风系统优化改造方案制定

根据王台矿通风现状并结合矿井生产衔接对风量需求，笔者制定了两套通风系统优化改造方案。

方案1：维护或重先修建各盘区的通风设施，确保矿井通风系统稳定，以提高矿井有效风量；封闭九二盘区和九五南部盘区，（上述盘区为布置生产头面），上述盘区风量调配至九三盘区，保持通风现状的基础上，控制九三盘区巷柱式工作面数量。

方案2：调整主要通风机叶片角度从25°调整为30°，改变主要通风机工况点，增加矿井风量，同时封闭九二盘区和九五南部盘区，提升矿井有效风量。

综合分析上述两种方案，一方面，矿井主要通风机工作效率低下，封闭九二盘区和九五南部盘区后，矿井通风阻力将进一步降低，可能导致主要通风机工作效率进一步下降，届时主要通风机工作效率可能下降到低于60%，导致主扇轴承温度进一步上升（主扇处于25°角运转时出现过轴承升温现象）；另一方面，若主要通风机仍然处于25°角运转，可避免主扇叶片角度调整工程量，但矿井总风量将显得非常紧张，势必成为矿井发展的桎梏，同时也不能满足矿井的安全生产，且矿井通风管理工作难度大。

通过以上比较分析，方案2更符合王台铺煤矿生产及发展的要求，因此王台铺煤矿决定调整先将主要通风机叶片角度调整为30°角式运转，试运转过程中，若主扇参数符合规定，且风量满足生产需求，则主扇定位在30°角运转；若不能满足要求，则调整为35°角。

4 王台铺煤矿通风系统优化改造具体实施工程

①调整主要通风机叶片角度调整可行性论证：王台矿井主要通风机叶片角度处于25°角运转，矿井的总进风量为7 860 m3/min，总排风量为8 360 m3/min，负压为1600 Pa，主扇效率为66%。根据2K56-№30型通风机h-q图（如图1所示），主扇所处工况点不是最经济合理。

当主要通风机处于25°角工矿点运转时，根据：

R=h/q2

式中：R为矿井风阻系数，0.0825（2009矿井通风阻力测定实测数据）；h为矿井通风阻力，Pa；q为矿井总量，m3/s。

由图1可知，风机处于25°角运转时，矿井总排风量为132 m3/s，阻力为1 620 Pa。2K56-№30型通风机特显曲线，从理论上推断如果主要通风机从25°角调整为30°角运转后，矿井风量及负压变化量：矿井总排风量将增加2 160 m3/min，为10 080 m3/min，矿井阻力将增加为1946 Pa，届时矿井主要通风机工况点将更经济合理。

②调整后实际情况：王台铺矿别与5月底和6月中旬将矿井1#主扇和2#主扇叶片角度调整到30°角，调整后矿井通风参数变化如下：矿井实际总风量增由8360m3/min增加到10 050 m3/min，负压由1 600 Pa增加到2 050 Pa，主扇效率由66%上升至73%，主扇轴承温度都处于正常范围内，较预测结果的基本相符，且工况点将处于合理区域。

5 其他相关附属工程

①对九二盘区和九五盘区南部实施封闭，九二盘区保留火药库通风系统，分别在在回风巷、皮带巷和695大巷适当地点修建永久密闭墙；九五盘区保留200 m3水仓系统，在回风巷和皮带巷适应地点修建通风设施。封闭后共节余了700 m3/min的风量，增加了矿井有效风量；且九二和九五两盘区密闭墙总数量从封闭前的21道减少为5道，极大地减少了上述两盘区的“一通三防”管理工作难度。

②采用降阻调风法调节各盘区风量，主要通风机叶片角度调整后，为是矿井各个盘区风量符合生产的需求，王台矿对各盘区风量进行了调节，在调节风量过程中，采用了降阻调风法，即在检修班作业时间内，将各个盘区总回风口调节窗开启到最大状态，而后缩小配实际风量大于盘区需风量的盘区总回的调节窗，直至各盘区实际风量符合生产需求为止。通过降阻调节各盘区风量，使矿井总通风阻力减小了150 Pa，降低了矿井通风难度。

6 通风系统改造后的安全效益及经济效益

6.1 通风系统改造的综合安全效益

通过上述一系列的优化改造工程实施后，矿井通风系统合理性得到了极大的提高，主要表现在如下几个方面：

①王台总风量增加了约1 700 m3/min，满足了九三盘区布置5个巷柱式工作面的供风需求，且矿井的安全生产得到了保障，实现了以风定产的要求。

②矿井主要通风机效率有调整前的66%升高到调整后的73%，使矿井主要通风机处于合理、经济工矿点，提高了矿井通风效率。

③优化了矿井通风系统后，减小了矿井通风系统管理难度，节省了通风管理人力需求，同时提高了矿井通风管理工作的可靠性。

6.2 通风系统改造后的经济效益

①调整主要通风机叶片角度增加风量后，九三盘区可以多布置4个巷柱式工作面，巷柱式工作面年产原煤按4万t计算，每t煤按照600元计算，则每年矿井经营总量将增加4×4×10 000×600=9 600万元。

②通过降阻调整通风系统及刷大回风通道断面，矿井总阻力降低了350 Pa，调整后矿井总回风量为168m3/s，则可节省主扇功耗量为：350×168 m3/s=70 kW，主扇效率为73%计算，主扇功耗可降低:70 kW/92%=80.5 kW,每年可节省电量为80.5×1000×360×24=657504kW·h，若每千瓦时电计价0.5元，则每年可以节省电费695 520×0.5=347 760 元。

综合上述，随着矿井进一步开拓延伸，通风系统老化而不合理，不能适应矿井生产需求，主要通风机工作效率低下、矿井风量不能满足生产需求等一系列问题不可避免，矿井通风工作者需要根据本矿自身特点及生产需求调整矿井通风系统，王台矿通风系统优化改造后，提升了矿井通风系统的合理性及稳定性，使主要通风机工况点更为经济合理，为矿井安全生产提供了可靠保障，且经济效益显著。

参考文献：

[1] 胡耀祖,邢文彦,张忠海.东海煤矿通风系统优化改造[J].矿业快报,2006,(6).