主扇与局扇联合运转在煤矿通风系统中的应用分析

张天明 罗仁俊 杨波波 袁会科 刘丁

摘 要：作为矿井生产系统中非常重要的组成部分之一的煤矿通风系统，其安全可靠性是减少矿井发生瓦斯爆炸、火灾等事故进一步扩大的重要保障。本文主要分析了在煤矿通风系统中主扇与局扇联合运转的应用，以供实践参考。

关键词：主扇;局扇;煤矿通风系统

矿井在采用多台主扇与局扇联合运转过程中，如果通风系统布置的比较合理，那么每台主扇的通风能力就能够充分的发挥出来，并且还能够在保证高效率运转的情况下将能耗降到最低。当生产场所发生改变时，那么煤矿通风系统也会随之发生变化，所以在不同时期及时的调整井下通风是一定不能忽略的工作。只有将井下通风系统调整的更加合理，才能确保每台主扇都能够发挥出最大的排风能力，进而在电能消耗较低的基础上将其使用效率提高，最终实现稳定通风系统的目标。

1 煤矿通风系统概况

在某煤矿中，其井田走向约2.3千米，斜坡长约1.9千米，井田面积约为4.3平方千米。该矿是在上世纪五十年代中开始建设的，并在六十世纪简易投产，投产的组成是七对片盘斜井，每处斜井中都有独立的通风系统，后来将其进行深挖改造，井田开拓方式多数情况下都是集中石门分组大巷布置方式，有五条斜井分布在南部井田内，不过只有一个排风井，其余都是入风井，而北部井田则是分别有一个排风井和入风井。在南风井处安设两台主扇，一台投入使用，另一台作为备用，北风井也是如此安排，并且还要安置局扇。在南井田与北井田之间联通其中的五层与七层，不过都需要用风门将其隔断。所以，南主扇与北主扇分别担负起南、北部井田的排风任务，并且要分别联合局扇共同运转[1]。

2 煤矿通风系统存在的问题

在该煤矿中一共有九个采煤工作面，十一个煤掘工作面，九个岩掘工作面等。其中在南部井田中采煤工作面七个，煤掘工作面九个，岩掘工作面八个;而北部井田中采煤工作面两个，煤掘工作面两个，岩掘工作面一个。在这种情况下，南部井田中的南主扇和局扇总共担负着的排风任务有二十四个排风面，而且十六个排风面是通过水平石门进入到风井中的，由于集中石门后部的断面比较小，会受到较大的通风阻力。不过这样的煤矿通风系统会将风机的风压增加，使其排风量受到严重的制约，与此同时，还会导致煤矿出现严重的水平漏风问题，这样就会使矿井的有效风量不断下降[2]。

此外，在煤矿通风系统中，其回风铜鼓五层暗井到集中石门，不过因为五层瓦斯含量非常大，特别是在开采的一分层中可能出现严重的瓦斯泄漏。工作面风量达到每分钟五百米时，回风道的瓦斯浓度就会比较强，此时采煤机在割煤时瓦斯浓度也会不断的上升，进而导致这个工作面都被迫停止生产。所以，只能依靠着回风系统进行调风，不过这是非常困难的。在北部井田中采煤工作面只有两个，掘进工作面只有三个，为了能够满足正常的排风需求，就需要每分钟一千五百平方米的排风量，北风井的排风量需要每分钟达到两千一百平方米。这就会导致工作面的风量过多，而风压也会不断升高，这样在进行防火工作时就会遇到极大的困难。与此同时，通风设施会出现比较严重的漏風问题，进而会将资源大量的浪费[3]。

在这样的情况下，由于南井田通风系统与北井田通风系统，都存在着不合理的情况，而主扇和局扇排风能力都相对较弱，这时就需要调整该通风系统。所以需要利用北主扇、南主扇和局扇的综合排风能力，因此，需要将其中存在的问题解决，这样不仅能够解决南部水平集中石门排风能力的局限性问题以及调风困难的问题，而且还要将北主扇的能力充分的发挥出来，进而使北主扇的工作效率不断提高。

3 煤矿通风系统改造取得的效益

在煤矿通风系统中，主要采用的矿井通风机有两种，分别是主扇和局扇。主扇又叫主通风机，主要作用是将新鲜空气输送到矿井之中，因为主扇的流量非常大，所以轴流式通风机是极为合适的;局扇又被叫做局部通风机，主要在矿井工作面中用于通风，不过与主扇相比，其流量与压力都相对较小，所以要使用防爆轴流式通风机，主扇多数情况下的作用都是提供大量的新鲜风流，而整个隧洞则能够有充足的风量，而且主扇的功率都要比局扇的功率大很多，所以口径也比局扇大很多，局扇的作用虽然不像主扇所发挥出的作用一样大，但也是不可或缺的，使主扇与局扇联合运行，这样才能够将二者的作用充分的发挥出来。主扇通常都会采用对旋结构，也就是用两台同种型号的风机进行对接，并且将两极叶轮相互旋转，然后使主扇的中导叶和后导叶的损失都省去，进而将通风机的功率不断提高。主扇的主风筒中要将稳流环合理的安装其中，如果风机性能曲线没有驼峰，也没有出现喘振现象，那么就不会受到任何阻力的影响，从而能够保持稳定的运行，主扇的全部叶片在实际的使用中需要根据实际的情况进行调整，通常需要将每个工作角度进行调整，并且要确保前级叶片和后级叶片在安装过程中使其角度可以保持一致，如果安装时角度不同，那么可以将其都调整到45度角之内，然后在继续运行。也可以将其中的一台电机运转通风进行单独开启，使得可以调节的范围能够不断的拓宽，尤其是开井口。如果总井巷比较长，那么就可以根据总井巷的设计长度要选择比较相配的通风机，不过使用局扇时，需要为独头的巷道工作提供源源不断的新鲜风流，不仅速度比较快，而且路程也相对较远，不过因为口径相对较小，所以压力也会增加，进而将叶轮级的压力也会增加[4]。

煤矿通风系统是地下开采矿井时必须要进行的，而可靠的通风动力设施以及风流控制设施也是非常必要的，这样就能够确保井下各种采掘作业面能够为其提供足够的连续的新鲜空气，并且从矿井中排出污浊的空气，这样就能够避免矿内出现大气污染，进而能够创造出比较安全、舒适的作业环境。每个矿井都需要分别配备一个进风井和回风井。并且要根据进风井以及回风井的位置，将混合式的通风系统布置好。在煤矿通风系统中主扇与局扇联合运转的应用，不仅能够将南主扇与北主扇的工作效率极大的提高，被主扇的效率从41.9%提升到49.7%，而南主扇的有效风量从61.1%提高到69.9%，所以，将煤矿通风系统进行改造时，需要将通风系统进行调整，使得北主扇、南主扇、局扇等的排风能力都充分的发挥出来，进而能够将工作效率极大的提高，还可以将矿井的有效风量不断提高而且功能消耗也能够大幅度的降低。

4 结束语

综上所述，在煤矿通风系统中，主扇与局扇联合运转能够将矿井的通风系统进行有效的改造，并且要根据实际的情况调整好通风系统，这样不仅能够将每台主扇的排风能力充分的发挥出来，也能够使局扇的应有作用发挥出来，这样才能够将运行效率不断的提高，并且还能够将有效风量增加，这样煤矿通风系统才能够更加合理，安全效益与经济效益也会更加良好。

参考文献：

[1]邓志远.浅谈煤矿主通风机通风失稳控制的研究与应用[J].石化技术，2020，v.27（8）：148-149.

[2]郝艳飞.浅谈煤矿通风系统中自动化控制技术的应用[J].科技资讯，2019，17（3）：74+76.

[3]李吉澎.自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用分析[J].中国高新区，2019，（18）：18-18.

[4]顼波.基于PLC的煤矿主扇通风系统的研究与设计[J].机械工程与自动化，2020，No.220（3）：194-196.

作者简介：

张天明（1982年5-），汉，男，籍贯：河北任丘，职称：工程师，本科，学位：学士，主要从事方向研究：多主扇调整引起通风系统内部风压、风量的变化规律，为矿井通风系统日常管理提供科学依据，为安全生产保驾护航