煤矿主要通风机不停风倒机优化改造

温欢迎+高杰

摘要：根据《煤矿安全规程》规定煤矿主要通风机在运行一个月必须进行检修并倒机，也就是先检修备用主扇，检修完毕后再停止在用主要通风机，开启备用主要通风机。一矿北二两台轴流式主要通风机倒台运行过程中，必须先停止运行的通风机，在运行通风机风门完全关闭后，才将备用通风机开启。在通风机倒机过程中，会造成井下短暂的风流中断，为了安全起见，供风区域采掘头面人员需要撤离。在通风机倒台过程中，短暂停风（通风系统失稳）时间内，供风区域内的高突采掘头面出现瓦斯超限具有普遍性， 给矿井安全生产埋下了隐患。因此，如何保证倒机过程中风量、负压的平稳过渡，有效抑制瓦斯不超限，要从解决倒机过程中通风系统失稳入手设计倒机方案，并最终实现矿井主要通风机不停风自动倒机，对矿井采掘头面安全生产具有重大的意义。

关键词：主要通风机；不停风；自动倒机

1 方案分析

高突矿井主通风机按照现有的方式倒机时，即使经历短暂的停机（一般2～4min）也会出现瓦斯超限现象，给安全生产带来隐患，因此，要想实现不停风，其前提就是不停机。本课题就是研究在不停机情况下的通风机自动倒机系统，涉及各种倒机方案的设计及其可行性评价。不停风倒机方案的设计主要考虑以下方面问题：井下通风系统稳定，井下瓦斯不超标，通风机设备的运行安全和双回路供电电网的承受能力等，同时主通风机倒机过程要遵循安全、可靠、稳定、经济、节能等原则。

2 关键问题及研究重点分析

通风机正常停机倒机过程中很常规的问题在不停风倒机过程中会带来一系列的问题：

（1）通风机倒机过程中，如何避开通风机的喘振区，从而确保通风设备安全。

（2）通风机在大风阻下的堵转问题，以及对于通风机设备安全的影响。

（3）通风机倒换过程中2个风门同时开启时，在备用通风机启动之前产生的风路短路，以及备用通风机启动之前因风路短路造成的备用通风机反转对正向启动的阻力。

（4）带压力情况下阻力加大对风门开启和闭合的影响。

（5）如何防止倒机过程中通风系统失稳现象，并造成的井下瓦斯超限问题。

（6）双机同时工作时如何使通风系统风量尽可能平稳过渡，防止井下扬尘和火灾发生。

（7）倒机过程中多台电动机同时工作及电动机启动过程时电网的承受能力。

（8）其它不可预见的问题。围绕矿井主通风机倒机过程中通风系统失稳的

针对以上分析的关键问题，需要做以下重点研究工作：

（9）2台通风机并联运行时的工作曲线及通风机的喘振区域的实际确定。

（10）通风机单电动机运行时的工况曲线和通风管网风阻的配合。

（11）调速方案中2台通风机联合运行时的功率与风量关系，2台通风机共同运行过程中如何分配功率，以实现风量与负压的平稳过渡。

（12）风门开度与系统风阻间关系的确定。

（13）2个风门同时开启时出现风路短路现象的影响度分析。

（14）空气动力学模型的建立和系统的非线性研究。

（15）通风机监控系统的性能要可靠， 操作要简单，可维护性好。

（16）通风机监控系统的经济性要好， 在初期投资和运行节能方面需均衡考虑。

3 系统安装实施

（1）在风机单台运行前，先按图纸设计加工立闸门门框并提前运至施工现场。

（2）新增加的电缆沟开挖、控制室改建工作均需在单机运转前进行，上述工作完成后把操作台、PLC柜、传感器按图纸设计位置进行安装。

（3）按图纸设计开挖风道两侧立闸门绞车基础、浇筑混凝土，地脚螺栓预埋要精确无误。先改造东侧风门。改造东侧风门之前，先停东台主扇电源，断开启动柜断路器，拉开上下隔离刀闸，并闭锁悬挂严禁送电警示牌。

（4）准备密闭用的木板、风筒布等材料，一旦确定单机运转开始，立即对东侧风道进行密闭。风道内壁上留有密闭风道用的深凹槽，有两根[160mm槽钢背对背间隔60mm立于风道中央，把厚50mm木板截成2300mm长自下向上一头嵌入凹槽一头放入槽钢间的间隙内，然后把风筒布钉在木板上覆盖整个风道即可完成风道的密闭。

（5）事先对立闸门安装位置进行放线，各风门位置如风门改造平面图所示，用风镐对立闸门位置的风道进行破除，将原有风道顶、底板从上到下凿开800mm宽槽，底板槽深350mm，每侧水平钢筋留200mm长。

（6）立闸门的安装：立闸门门框加工好后，安装时用50T吊车停在风道东侧空地上，将门框各部件逐一吊入破好的基础内进行组对焊接、抄平找正，接着将门框与风道内预留的钢筋焊接牢固，风道侧壁上用膨胀螺栓固定4根4500mm长100角钢做滑道，支模并进行二次灌浆，混凝土凝固后将门板吊起放入门框内，最后安装绞车及缠绕钢丝绳，安装时要保证绞车滚筒、导向轮、风门提升中心线在一条直线上。

（7）立闸门门安装完毕后进行相应的电缆敷设，调试立闸门。

（8）对立式旋叶门、水平旋叶门基础进行放线、破除，立式旋叶门基础破除时将原有风道顶、壁、底板从上到下凿开800mm宽槽，底板槽深250mm，每侧水平钢筋留200mm长；水平旋叶门基础破除时在其安装位置将风道顶板破开3m×3m的洞口，由于水平旋叶门安装位置的风道为斜面，需要在洞口四周设置暗梁，风道顶板钢筋锚进梁内，在梁顶设置C15素混凝土台使洞口四周标高相同。

（9）立式旋叶门安装：安装时用50T吊车将风门吊入破好的基础内，进行抄平找正，然后将门框与风道内预留的钢筋焊接牢固，支模进行二次灌浆。水平旋叶门安装：用吊车将风门吊装到位抄平找正，然后打膨胀螺栓上压板将风门固定。支模进行二次灌浆。

（10）待立式旋风门、水平旋叶门安装完毕后进行相应的电缆敷设、调试风门，风机房室外电缆桥架安装，电缆放入桥架内。

（11）拆除老风门：拆除原有老风门，拆除时卸掉连接螺栓，利用通风机房内天车将风门及门框整体吊走，从风机房大门运至室外，然后用加工好的钢板将进气环上的洞口堵上，塞橡胶板、上紧连接螺栓。

（12）东侧风道所有风门运行正常后，终止单机运转。若无特殊情况，可让新浇灌的基础多凝固一段时间，西侧施工方法与东侧相同。

（13）制作安装水平旋叶门风门防雨棚两套，风道上制作安装爬梯、护栏。

（14）进行倒机试运行，处理倒机中出现的各种问题。

4 结论

一矿北二主要通风机不停风倒机改造完成后，安装的两台主要通风机的立式旋叶门和水平旋叶门实现了自动切换，不仅实现了主要通风机在运行过程能不停风进行自动倒机，还保持井下持续风量。风机和电机轴承、扇叶震动等保护设施的进一步完善，保证了主要通风机在运行过程中的安全性。电脑监控画面不仅显示出正在运行中的主扇电压、电流、功率、负压、风量等数据，还能通过“一键倒机”按钮，轻松的完成主要通风机的正常倒机，提高了主要通风机运行的可靠性，减轻了主要通风机司机的劳动强度，降低了因主要通风机倒机而造成的各类事故。

参考文献：

[1]于励民，马小平，任中华.矿井主通风机不停风倒机控制的研究与实现《工矿自动化》.2010

[2]陈东海，赵梦坡，赵营.矿井主通风机不停风自动倒台风门的设计.《煤矿机械》.2015

[3]盛团秀，王韬？？.矿井主通风机不停风切换方案研究.《工矿自动化》.2011

[4]孟琳山，马小平，李全保.矿井主通风机不停风倒机控制系统改进方案.《工矿自动化》.2012

作者简介：

温欢迎（1967—），河南宝丰，1992年毕业与于平顶山煤矿职工大学，助理工程师，现从事煤矿机电运输管理工作。