空气压缩机在煤矿“压风（自救）系统”中的应用

刘天元

摘 要：随着煤矿生产事故的不断发生，安全生产是煤矿永恒的主题。为了进一步提高煤矿安全保障程度，坚决遏制煤矿重大事故及降低煤矿事故导致的死亡率，通过技术创新，利用空气压缩机、输气管路和终端用气装置组成的压风（自救）系统为井下发生事故遇险的人员提供新鲜空气、赢取救援时间、保障生命安全是十分必要而关键的。

关键词：空气压缩机；六大系统；压风（自救）系统

中图分类号：TD443 文献标识码：A

1.概述

煤炭一直是我国的主要能源和重要原料，目前煤炭在我国一次性能源消费中占比在66%左右。随着煤炭的需求量增加，新建、改扩建矿井一直不断增加，随之而来的生产安全事故也屡见不鲜。所以，安全生产是煤矿永恒的主题。2001～2010年，全国煤炭增长123.37%，煤矿事故死亡人数、百万吨死亡率则分别下降65.22%和85%。但与发达国家相比我国煤矿事故总量仍然过大。为进一步提高煤矿安全保障，在煤矿发生事故之后第一时间保障人员生命安全，煤矿建设完善监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救、通信联络等井下安全避险“六大系统”是十分必要的。

2.空气压缩机在传统煤矿生产中的应用

在煤矿传统的生产中，空气压缩机主要是提供压缩空气，压缩空气主要是作为一种动力源为井下开采、掘进等风动工具提供动力，在开拓掘进中钻削坚硬的岩石而被广泛采用。压缩空气具有很好的可压缩性和弹性，冲击力强，适于冲击式和负载变化很大的风动机具等特点；同时，与电力机械相比较，不会产生火花，这对有高瓦斯矿井井下作业特别重要。

3.空气压缩机在煤矿“六大系统”中的应用

空气压缩机在煤矿中不仅仅只作为一种动力源。它也是为压风自救装置提供安全可靠的气源，为井下避难人员实现自救的供气气源。压风（自救）系统由地面空气压缩机系统、输气管路和终端用气装置2共同组成。空气压缩机可以在井下发生灾害事故时，为无法及时升井转移到避难硐室的人员提供新鲜空气，为救援创造条件、赢得时间。

4.空气压缩机在煤矿应用上的选型

根据国家安全监管总局《关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》精神，煤矿企业在建立压风系统的基础上，还必须满足在灾害期间能够向所有采掘作业地点提供压风供气的要求。

（1）井下需要的压缩空气供给量

（a）矿井生产压缩空气消耗量

Q=α1α2γΣmiqikim3/min

式中：

Q—用风设备压缩空气消耗量；

α1—沿管路全长的漏气系数；

α2—风动工具机械磨损耗气量增加系数；

γ—海拔高度修正系数；

mi—同种用气设备同时使用台数；

qi—每台用气设备耗气量；

ki—同种类用风设备同时使用系数。

（b）井下压风自救系统需要的压缩空气供给量

Q自救=knqm3/min

式中：

Q自救—井下压风自救需要的压缩空气供给量；

k—备用系数；

n-人数；

q-单个人员供气量。

（2）计算井下压风自救系统供气压力

（a）估算空气压缩机的出口压力

P=Pnp++0.1MPa

式中：

Pnp—风动工具所需工作压力，MPa；

—压风管路中最长一路管路压力损失之和；

0.1—考虑管网中软管、连接不良及上下山静压影响等其他各种压力损失值。

（3）根据计算选择空气压缩机

地面空气压缩机站的供气量在满足井下风动设备用气量的基础上，还必须满足井下发生灾变期间所有人员用气量的要求，选择合适的空气压缩机。

5.避难硐室内的压风（自救）系统要求

接入避难硐室的压风管路通过三级过滤，为硐室内提供新鲜空气。压风管路引入避难硐室后进行分流，其中一路引入过渡室，为气幕洗气系统供气，另一路引入生存室中，为避险人员提供呼吸用气。

（1）压风管路引入避难硐室

（a）进入生存室内的D108×4mm管路，经流量器、减压器用异径三通引出D57×3.5mm管路，将出气口平均分布至生存室内部各处，在出气口处安装消声器，提供避险人员呼吸需要。压风出口压力在0.1MPa～0.3MPa之间，供风量不低于每人0.3m3/min，连续噪音不大于70dB（A）。

（b）在生存室内D108×4mm管路上用异径三通接DN65mm闸阀。

（c）空气幕及压气喷淋装置及空气循环

①引入避难硐室的管路D108×4mm，在第一道门和第二道门之间（即过渡室），用异径三通引出D57×3.5mm管路，经减压至0.3MPa～0.6MPa后，用一闸阀控制，再将此管路分为两条DN15mm管路，分别接到压缩空气幕和压气喷淋装置上，两个过渡室之间用D57×3.5mm管路连接。空气幕和压气喷淋装置安装在两端防护密闭门处，是阻隔逃生人员进入避险硐室时有毒有害气体的进入，采用压缩空气作为动力，系统的启动与硐室密闭门相连动，密闭门打开时，在门口形成空气幕和压气喷淋。

②在避难硐室的门墙上方设有单向排气管，设手动单向闸阀，打开在生存室内设的DN65mm闸阀进行空气循环，确保室内废气排出，较大的供气量可以有效地置换硐室内的有毒有害气体。另外整个避难硐室内要始终保持不低于100Pa的正压，防止有毒有害气体的渗入。

结语

随着煤矿科技不断地进步，虽然目前我国煤矿事故死亡率有所降低，但跟国际水平相比较还是相差很多，希望通过好的生产理念、管理理念，不断对技术创新，将煤矿事故降低到最少，即使发生事故也可通过更多的技术与手段，为遇险的人员赢得救援时间，增加生还几率。

参考文献

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[2]王存飞，范文胜.煤矿井下压风自救系统在补连塔煤矿的拓展应用[J].煤炭工程，2015（12）：62-64.

[3]李慧龙.焦家寨煤矿矿井安全避险系统探讨[J].山西科技，2014（2）：142-143+154.