煤矿矿井主扇风机选型设计及应用实践

唐卫国（广西壮族自治区右江矿务局有限公司）



煤矿矿井主扇风机选型设计及应用实践

唐卫国（广西壮族自治区右江矿务局有限公司）

矿井主要通风机是煤矿生产中的重要固定设备，它担负着向井下输送新鲜空气、排除有毒有害气体、创造良好生产环境、确保矿井安全的重任，通过对矿井主扇风机的选型设计，合理选择风机型号，既保证了矿井总风量，又节省了电费。

主要通风机；选型；应用

前言

以广西右江矿务局有限公司水埠煤矿为例介绍主扇风机选型步骤及计算。水埠煤矿通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式，主斜井为进风井，副斜井为回风井，副斜井在基建期安装2台FBCDZ-6-No15型轴流式主要通风机，配备电机电压为380/660V，功率为2×45kW，风量范围为1398～2658m3/ min，额定转速为r/min。

水埠煤矿由于即将转入矿井试运行和生产阶段，通风不足的矛盾日益突出，因此对矿井主要通风机进行选型更换尤为重要。

1　目前井下生产状况和配风情况

目前矿井需风地点有3个掘进头，其中2个掘进头为回采工作面生产巷道，1个掘进头为开拓巷道、一个中央变电所及5条联络巷。由于掘进工作面瓦斯绝对涌出量大，均使用2×15kW向掘进工作面面供风，三台局扇的吸风量在1000m3/ min左右，中央变电所120m3/min，5条联络巷共用风300m3/ min左右。经对矿井进行风量测定，总进风量为1488m3/min，总回风量1612m3/min，矿井负压0.63kPa，基本满足目前基建需要。

2　矿井通风困难时期风量计算

2.1矿井风量计算

矿井需要风量按采掘工作面、硐室及其他用风巷道等用风地点分别计算，包括按规定配备的备用工作面需要风量，计算公式如下。

式中：Qra——矿井需要风量，m3/min；

∑Qcf——采煤工作面实际需要风量的总和，m3/min；

∑Qhf——掘进工作面实际需要风量总和，m3/min；

∑Qur——硐室实际需要风量总和，m3/min；

∑Qsc——备用工作面实际需要风量，m3/min；

∑Qrl——矿井除了采、掘、硐室地点以外的其他行人巷道实际需要风量总和，m3/min；

Kaq——矿井通风需风系数（抽出式K矿通取1.15～1.2，压入式K矿通取1.25～1.3）。

2.2矿井通风困难时期风量计算

根据采掘布局安排，通风困难时期安排2个回采工作面，1个备用工作面 （搬家时会造成一个回采面和一个备采面同时用风），4个掘进头同时施工。

2.2.1采面工作面风量计算

每个采煤工作面实际需要风量，应按工作面气象条件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、人员和爆破后的有害气体产生量等规定分别进行计算，然后取其中最大值，经计算和验算，2个回采工作面共需要风量956m3/min。

2.2.2掘进工作面风量计算

每个掘进工作面实际需要风量，按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、人员、爆破后的有害气体产生量以及局部通风机的实际吸风量等规定分别进行计算，然后取其中最大值。根据生产安排，通风困难时期安排2个煤巷掘进，2个岩巷掘进（开拓巷道），经计算共需要风量1202m3/min。

2.2.3硐室需要风量计算

通风困难时期，井下硐室量没有变化，一采区采面设备因距离中央变电所近，该从中央变电所直供，一采区变电所设备搬至二采区，则硐室需风量为308m3/min。

2.2.4其他巷道需要风量计算

通风困难时期，井下预其他用风巷道经验算，共需要风量为317m3/min。

综上所述，矿井通风容易时期需要风量计算如下：

则矿井通风容易时期矿井实际需要风量为3627m3/min。

3　矿井风压及等积孔计算

表1　矿井通风困难时期风压计算表

经验算，井巷风速符合《煤矿安全规程》的规定，矿井通风容易时期等积孔为1.63A/m2，通风困难时期等积孔为1.59A/ m2，属于通风阻力中等矿井。

4　风机选型

4.1风机风量及负压

综上所述，水埠煤矿主要通风参数如表2。

表2　

则风机所需风量及负压

通风容易时期：Q1=50.9m3/s

通风困难时期：Q2=60.4m3/s

△H1、△H2为通风设备及附属装置及出口动压损失之和，取250Pa，由于海拔高度不超过1000m，井深不超过400m，且进风井和回风井的高差也不超过150m，因此不考虑自然风压的影响。

4.2风机选型

根据矿井风量负压的变化，根据风机特性曲线，选用FBCDZ-6-№17B型隔爆轴流式通风机二台，一台工作，一台备用。该型号风机风量范围在31.7～77.5m3/s之间，风压范围在843～3062Pa之间。

图1　风机特性曲线及网络特性曲线图

风机特性曲线及网络特性曲线见图1，由所需风机的风量和负压得通风网路阻力系数：R=H/Q2

根据通风网路特性曲线方程：H=RQ2

在风机特性曲线上作网络特性曲线得风机运转工况点：

通风容易时期工况点M：Qm1=50.8m3/s，Hm1=1649.8Pa，ηm1= 0.78。

通风容易时期工况点 M：Qm2=60.4m3/s，Hm2=2184.72Pa，ηm2=0.80。

4.3通风机轴功率计算

根据计算结果，该风机配套电机型号为YBF2-315L1-6，配备2×110kW电机，电动机采用全压直接起动，其容量能够满足风机正常起动要求。

风机通风容易时期工况点轴功率为：

该时风机的轴功率最大为132kW＞107.4kW

风机通风困难时期工况点轴功率为：

重力加速度：取g=9.81m/s2；

该时风机的轴功率最大为195kW＞164.8kW

传动效率：电机与风机为直联，取η=1。

4.4风机功率验算

风机反风风量为：

风机反风负压为：

则反风轴功率：

传动效率电机与风机为直联，取η=1；

反风效率ηF1、ηF2取0.19、0.18；

所选电动机容量满足反风要求。

根据计算结果，在风量负压较大的通风困难时期，满足《煤炭工业矿井设计规范》，所配电机满足通风要求。

5　应用实践及结论

水埠煤矿FBCDZ-6-№17B型隔爆轴流式通风机出厂时叶片角度为41°/32°（风机最大角度49°/40°），该时风机风量范围41.5～64.6m3/s，风压2878～901Pa。主扇风机更换后，在矿井联合试运行期间，通过对1#和2#主扇风机分别进行性能测定，采用变频调速情况下，当频率达到最高50Hz时，矿井总进风量分别达到3634m3/min，3689m3/min；矿井总回风量分别达到 3764m3/min，3833m3/min；矿井风压分别达到 2288.5Pa，2352.4Pa。通过对风机选型、应用和性能测试，主扇风机处在高效运行状态下，风量风压均能满足矿井通风困难时期用风需求，同时又是最经济的用电消耗。

［1］《地方煤矿实用手册》.地质出版社，1989.

［2］《煤矿总工程师工作指南》.煤炭工业出版社，1990.

［3］《煤炭工业矿井设计规范》.中国煤炭建设协会，2006.

［4］《水埠矿矿井初步设计》.广西工业设计院，2013.

2016-4-2

TD441

A

2095-2066（2016）12-0115-02