赣南钨矿山主通风机使用现状分析与对策

李贤敏

（赣州有色冶金研究所，江西 赣州 341000）

0 引言

近年来，随着国家对矿山安全的日益重视，江西省安全生产监督管理局于2008年制定了《关于加强全省非煤地下矿山机械通风安全管理的指导意见》，要求新建、改建、扩建项目的地下开采矿山，必须严格执行安全“三同时”的规定，按审查通过的设计建立机械通风系统。凡未建立机械通风系统的矿井，矿山企业应当抓紧编制矿井通风专项整治方案设计，必须于2008年底前实现机械通风，建立通风网络和通风控制设施。机械通风的重要标志之一就是安装主通风机。矿井主通风机是矿山生产中极其重要的设备，被称为“矿井肺脏”，担负着向井下输送新鲜空气，排出粉尘和污浊气流，保证井下风流的质量符合国家安全卫生标准，确保矿井安全生产的重任。鉴于主通风机的重要性，其工作状况、性能应引起人们的高度重视。

1 赣南钨矿山主通风机使用现状

赣南矿产资源丰富，大小矿山众多。而号称“世界钨都”的赣南，尤其是钨矿山占据绝对数量。目前具备安全生产许可证的钨矿山近百家。由于钨矿山的开采历史悠久，矿山使用的主通风机种类繁多，性能参差不齐。矿井主通风机是通风系统的一个重要组成部分，其检测指标的好坏也直接反映通风系统的现状。本文对近年检测的85台主通风机的数据进行分析，解析赣南钨矿山主通风机使用现状，并就主通风机在使用过程中普遍存在的问题，提出了相应的改进对策。

1.1 主通风机的类型

检测的85台主通风机全部是轴流式风机，其工作方式均是抽出式通风，这也是赣南钨矿山通风系统的特点。85台主通风机的型号及配用电机功率如表1所示。

表1 主通风机的型号及功率范围分布

由表1可以看出：赣南钨矿山使用较多的还是K系列风机，配用电机功率以15～49kW居多。

1.2 主通风机使用现状

从现场检测情况来看，主通风机运行效率较低，安全保护装置、反风设施等存在的安全隐患较多。对比国家安全生产监督管理总局2008年发布，并于2009年1月1号正式实施的《金属非金属地下矿山通风技术规范》（AQ2013-2008）的要求，赣南钨矿山主通风机不合格的主要类型及所占比例见表2。

从表2的统计数据分析，赣南钨矿山主通风机使用现状存在以下几个主要问题：

（1）主通风机运行效率低，是困扰矿山通风效果的主要问题。主通风机运行效率低不仅有风机选择不合理、设备落后的原因，还与有的矿山没有形成完善的通风系统网络、通风构筑物缺失、废旧巷道没有密闭、主要回风道垮塌堵塞等有关系；

表2 主通风机不合格的主要问题及所占比例

（2）缺少安全保护装置。主通风机没有安装电器控制和安全保护设施，没有欠压和过流保护装置和监控风机运行的电流、电压和轴承温度的仪表。致使主通风机存在极大的安全隐患，该问题主要集中在小型矿山；

（3）无反风设施或者反风设施不符合安全技术规范要求。我们在检测过程中发现，有的矿山，甚至是大型国企的通风技术人员都不能正确理解反风设施的重要性，在实际的风机安装时，没有建立反风设施或者有的反风设施不符合技术规范，反风量不能达到设计要求；

（4）主通风机的风量、风压不能满足矿井需求。随着矿山开拓系统的延伸和生产规模的不断扩大，有的矿山通风系统没有及时跟进，通风构筑物、风门、风桥等没有及时建设，甚至主通风机已经不能满足矿山需要，也没有及时的更新，造成主通风机的风量、风压不能满足矿井需求；

（5）噪声超标。由于有的矿山主通风机设备老化，叶片腐蚀严重，轴承磨损变形，造成叶轮运转不平衡，或者是风机没有按照技术要求安装，风机运行时噪声超标，对相应工作区的工人健康也是危害之一。

2 改进赣南钨矿山主通风机使用现状的对策

2.1 合理选择主通风机

赣南的钨矿山以小型矿山居多，占钨矿山总量的80％以上，在2008年以前绝大部分小矿山依靠自然通风。在由自然通风改机械通风时，由于小矿山通风技术力量所限，在选择主通风机的时候，凭借主观经验，缺乏理论计算。在此简要介绍主通风机的选择方法，供矿山技术人员参考。

主通风机的选择是通风系统设计的一部分，离不开系统网络设计和计算。主通风机选择的基础资料包括：风机的工作方式（抽出式还是压入式）；矿井不同时期的需风量；风机服务年限内的最大阻力和最小阻力以及风井是否作为提升用等，通常根据矿井通风系统容易和困难两个时期主通风机作业的工况点，用扇风机个体特性曲线来选择主通风机。

2.1.1 计算扇风机工作风量Qf

由于存在外部漏风，主通风机的风量Qf应大于矿井实际需风量Q

Qf=KQm3/s

式中：K—漏风系数，风井无提升任务时取1.1，箕斗井兼作回风井时取1.15。

2.1.2 计算扇风机的风压Ht或Hs

扇风机的全压Ht和自然风压HN共同作用，克服风流流经矿井的总阻力hm、风流流经风硐的阻力hd（一般不超过100～200Pa）以及风流进入大气出口处的动压损失hvd（对于抽出式通风系统为扩散器出口的动压，对于压入式通风系统为风井出口的动压）。

通风容易时期，为了使所选的主通风机效率不致太低，需要考虑矿井自然风压帮助主通风机风压的作用。通风困难时期，为了使所选的主通风机风压够用，需要考虑矿井自然风压对主通风机风压的反作用。

通常离心式扇风机提供的是全压Ht-Q曲线，而轴流式扇风机提供的大多是静压Hs-Q曲线。因此，抽出式通风矿井通风容易和困难时期的风压为［1］：

轴流式扇风机：

容易时期Hsmin=hmmin+hd-|HN|

困难时期Hsmax=hmmax+hd+|HN|

离心式扇风机（同时适用于压入式通风）：

容易时期Htmin=hmmin+hd+hvd-|HN|

困难时期Htmax=hmmax+hd+hvd+|HN|

当压入式通风的矿井采用静压Hs-Q曲线选择主通风机时，其通风容易和困难时期的静风压为：

容易时期Hsmin=hmmin+hd+hvd-hv-|HN|

困难时期Hsmax=hmmax+hd+hvd-hv+|HN|

式中：hv—扇风机的动压，pa。

2.1.3 选择扇风机

选择主通风机时，应尽量选择轴流式风机，轴流式风机与离心式风机相比，安装简便，反风时可直接利用电动机反转反风，节约了反风道，风机房占地面积小。

根据Qf、Hsmin、Hsmax（或Htmin、Htmax），在扇风机的个体特性曲线图表上选择合适的扇风机。判别是否合适，要看上面的两组数据所构成的两个时期的工况点，是否都落在扇风机个体特性曲线的合理工作范围内。

为使扇风机安全、经济地运转，它在整个服务期内的工况点必须在合理的工作范围之内。选取的轴流式风机的工况点，应位于风机特性曲线最高点的右方，其最大风压不应超过最高点风压的90％；工况点的效率按全压计算不应低于70％，按静压计算不应低于60％［2］。

2.1.4 选择电动机

电动机的功率，应满足风机运转期间所需的最大功率。轴流式风机的电动机功率备用系数应取1.1～1.2，并须校核电动机的启动能力；离心式风机应取1.2～1.3［2］。

2.2 推广应用高效节能风机

有的钨矿山使用的70B2主通风机还是20世纪50年代的产品，工况效率低下、能耗高，属淘汰产品，企业应及时予以更换。目前，国内生产K、DK系列节能风机的厂家很多，企业应根据自身需要选择高效、节能、低噪、自动化程度高、安装简便的风机，淘汰落后设备。新一代K、DK系列节能风机具有气动效率高，能够与通风网络很好匹配，节电效果显著的特点；并且叶片角度可调，可反转反风，运转噪声较低；同时采用电机与叶轮直连的结构，稳定性好，安装方便，维修容易，装置局阻低，特性曲线无驼峰，可保证风机稳定运转。据统计，国内使用DK对旋式主通风机的企业呈增长趋势，该设备最高效率75％～86％，在使用中实际运行效率可达50％～78％［3］。赣南部分钨矿山采用了DK对旋式主通风机，从测定情况来看，实际使用效果不错。

2.3 采用变频调速技术

主通风机与矿井通风网络不匹配，导致主通风机长期在低效区运转，是赣南钨矿山普遍存在的问题。调整改造主通风机，使主通风机工况点落在高效区的办法有：改变主通风机的转速，改变叶片安装角，拆除部分叶片或调整前导器等。目前，经济、快速的增加风机转速、提高风机的能力，采用变频调速技术是首选手段。变频调速技术可实现无极平滑调速，在调速时，从高速到低速都可以保持有限的转差率。变频调速操作简单，可随时根据自然风压作用的变化调整运转频率，稳定住通风机的工况。当然，变频调速必须建立在系统网络、控制设施完善，检测信号齐全的基础之上。赣南已有数家钨矿山采用了变频调速技术，从使用的情况来看，通风机工况稳定，具有非常明显的节能效果，经济效益明显。

2.4 提高风机的安装质量

赣南许多小型钨矿山原来都是采用自然通风，主通风机是在江西省下达《关于加强全省非煤地下矿山机械通风安全管理的指导意见》后购置的，虽然大都采用了矿用节能风机，但是由于各使用单位在安装时没有严格按照安装技术规范要求进行，致使风机的安装质量差，风机的实际使用性能达不到设计要求。主通风机安装时，应对普遍存在的以下几个问题加以注意：

（1）安装地点、方式不合理，随意性大，没有进行基础加固或者是水平校正。

（2）没有反风设施，或者是反风设施不符合安全技术规范要求。

（3）没有电器控制设计和安全保护设施。

（4）扇风机装置内部漏风严重，进回风段密闭不严，造成风流在风机周围循环短路。

2.5 建立在线监测机制

由于矿井内湿度大，主通风机又长期不间断的运转，致使轴承磨损、叶片破损变形，造成叶轮运转不平衡，风机运行时，不仅工况效率低，而且存在事故隐患。因此，有条件的企业应建立主通风机的在线监测机制。

主通风机机房，应设有测量风压、风量、电流、电压和轴承温度的仪表，每班都应对扇风机运转情况进行检查，并填写运转记录。有自动监控及测试的主通风机，每2周应进行1次自动系统的检查［4］，切实加强日常管理。

2.6 及时优化通风系统网络

主通风机是通风系统网络的重要组成部分，而通风系统网络是否合理，又直接影响了主通风机的使用效果。随着井下开拓深度增加，通风线路和阻力也随之变化，应及时调整通风网络结构，重新计算矿井通风阻力、风量、风压，调整风机工况，甚至根据需要更换主通风机。

3 结束语

主通风机是矿山企业的重要设备，为保障矿山的安全生产和职工身体健康起着举足轻重的作用。因此必须对矿井主通风机予以高度重视。主通风机的选型、安装调试都要严格按照技术要求实施，加强主通风机的日常监控管理。在保证安全的前提下，企业才能取得更好的经济效益。

［1］吴 超.矿井通风与空气调节［M］.长沙：中南大学出版社，2008：111-112.

［2］国家安全生产监督管理总局.AQ2013-2008金属非金属地下矿山通风技术规范［S］.北京：中国标准出版社，2008.

［3］廖 丽，李翠华.我国矿井主通风机设备的现状及发展［J］.煤炭工程，2004，（9）：71.

［4］国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.GB16423-2006金属非金属矿山安全规程［S］.北京：中国标准出版社，2006：51