矿井主通风机改造方法论证

朱凤文 孙 凯

（1.山东东山矿业有限责任公司株柏煤矿，山东 临沂 276000；2.山东鼎安检测技术有限公司，山东 济南 250000）

山东东山矿业有限责任公司株柏煤矿位于郯城县李庄镇。矿井生产设计共分三个水平，目前三水平为主采水平。现主采煤层为2煤（平均厚度1.6m）和3煤（平均厚度3.1m）。矿井开拓方式为立井多水平开拓，集中运输大巷、暗斜井延深，采用走向短壁后退式采煤方法开采，全部垮落法管理顶板。由于后期工作面回撤及水平的关闭，矿井通风路线明显缩短，如果主通风机继续运行目前频率，风量将大大富裕，造成不必要的经济浪费[1-4]。

1 项目实施的必要性

株柏煤矿主通风机目前处于低频运行，效率较低，时有喘振现象。通过更换主通风机或电机，可使主通风机在使用时节约用电，降低成本，这将产生显著的经济、社会效益，对建设安全高效矿井，具有十分重要的现实意义。

2 改造方法

考虑更换电机，将原风机转速降低为590r/min，使其与矿井后期工况点匹配。按矿井后期工况参数，计算风机配套电机功率：

查电机功率等级，同时为利用原风机主风筒、叶轮等部件，需确保新配套电机安装尺寸与原电机保持一致，考虑选配南阳防爆电机公司特殊设计的YBF560M-10185kW×2风机专用隔爆型三相异步电动机，电压为6kV。

风机反风时电机功率核算:

风机配套电机的功率满足对旋运行及反风时所需功率要求，可保证风机和电机安全可靠运行。

风机转速由原来740r/min降低到590r/min，配套电机功率减小，满足新的通风参数要求。更换电机后风机的性能曲线见图1。从风机性能曲线上可以看出：风机在矿井后期工况运行时，叶片安装角-7°，运行效率75%。风机既能经济运行，又有一定的安全裕度（大于5°），符合设计规范。改造后风机型号FBCDZ№27/2×185，流量60～165 m3/s，静压250～2800Pa。

3 技术论证

（1）矿井需风量计算

根据矿井总进风量与矿井采掘作业计划，矿井布置2个采煤工作面，1个备用工作面，6个掘进工作面，11个独立通风硐室和5个其他用风地点，按各采煤、掘进工作面，硐室及其他巷道等用风地点实际需风量分别计算。

经计算：

式中：

Qx-矿井需要风量的总和，m³/min；

∑Qc-采煤工作面实际需要风量的总和，m³/min；

∑Qj-掘进工作面实际需要风量的总和，m³/min；

∑Qd-硐室实际需要风量的总和，m³/min；

∑Qq-矿井除采、掘、硐室以外其他巷道需要风量的总和，m³/min；

Kk-矿井通风系数，采掘工作面数量大于10个，取1.2。

（2）矿井通风负压及等积孔

采用测定的巷道通风阻力系数，根据风量分配，对矿井通风阻力进行计算如下。仅测定困难期间通风阻力，不再测定容易期间通风阻力。

矿井通风阻力h=1552.5Pa。

通风等积孔A=2.01m2

目前属于通风容易矿井，但曲折巷道较多，部分巷道通风阻力过大。

（3）通风机验证

根据计算的矿井通风所需Qf,及矿井通风机风压H，进行工况点计算。管网阻力系数：R=H/Qf2=0.363，管网性能曲线方程：H'=R×Q2=0.363Q2，根据管网特性曲线方程绘制前后期管网特性曲线如图1。

4 经济论证

（1）目前主通风机运行36Hz，矿井风量4976m³/min，负压 1552.5Pa，等积孔 2.01m2，主通风机效率65%。如风机效率提高到75%，输出功率不变，输入功率229kWh，月用电量为16.49万kWh，每月节省电量为19.08-16.49=2.59万kWh。年节电费：2.59×12×0.8=24.864万元。

（2）株柏煤矿主通风机直接更换185kW电机，每台电机27万元，共108万元，无其他费用。

图1 风机管网特性曲线

5 结论及建议

针对株柏主通风机电机更换，从矿井需风量计算、通风阻力、风机性能鉴定等方面对改造后的主通风机在安全经济、技术等方面进行论证。结果表明：矿井主通风机改造方法是直接更换电机，这在安全技术、经济上是可行的。