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五轮山煤矿通风阻力测定与主通风机整修方案分析

文档作者：翟文杰，田波，游先中文档来源：贵州五轮山煤业有限公司		点击数：	更新时间： 2024年07月27日
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上一篇：以通风为视角谈煤矿事故原因分析及预防对策

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煤矿现代化2018 年第5期总第146期
1 概述
受井下生产作业影响，矿井通风系统处于不断变
化之中，合理的矿井通风系统及通风阻力的及时掌握
对保证矿井安全生产具有重要意义[1-3]。五轮山煤矿采
用中央并列式通风，在矿井初期投资少，投产较快，对
于开采前期来说布置是合理的。但随着矿井进一步的
开拓延深， 中央并列式通风使得矿井内部漏风率增
大，矿井通风阻力大，不利于通风管理。综合分析矿井
通风系统现状，主要面临以下突出问题：
（1）矿井用风地点分散，用量大。五轮山煤矿所
采煤层煤尘无爆炸性且自燃倾向性均为Ⅲ级不易自
燃，但矿井具有煤与瓦斯突出危险，瓦斯梯度（每100
m 增加）4.21ml/g·r；矿井的需风量大，目前通风网络
相对简单，但局部地点的通风阻力较大，导致整个矿
井通风阻力较大，对矿井通风阻力情况不明晰，不利
于灾害的预防；随着矿井开采年限的增加，矿井中远
时期，用风地点多且分散，通风阻力将更大，不能满足
矿井生产要求。
（2）存在主通风机喘振现象。五轮山煤矿现用
FBCDZ-10-No.38 风机自2006 年5 月开始安装并投
入使用的，2016 年2 号主通风机铜套铆钉脱离，造成
部分扇叶与铜套摩擦受损，在厂家技术人员指导下，2
号主通风机更换扇叶及铜套，1 号主通风机加固铜
套。2 号主通风机新更换扇叶与铜套间隙比原来略大
约5mm，导致部件之间匹配性不好，动轮动平衡校正
不好，不合理的风机和风道结构导致气流进入风叶前
整流效果不好，进入气流存在涡流，产生喘振现象。
为保证矿井安全生产，从矿井通风阻力测定及分
析和矿井主通风机整修方案2 个方面进行矿井通风
系统优化改造，保证矿井未来接续生产安全。
2 矿井通风阻力测定
2.1 矿井通风阻力测定路线
根据测定的要求和目的，结合矿井的生产布局和
通风系统现状，选择能反映矿井通风系统特征的路线
作为主测路线，再选择其他路线作为辅测路线，主测
路线和辅测路线尽量不交叉，以达到对矿井尽量多路
线掌握通风阻力的目的[4]。
测定路线选定后， 即可按照通风阻力测定的要求，
结合本工作面巷道布置的具体条件，在通风系统示意
图上确定出测点的位置和数量，并沿测定路线将测点依
五轮山煤矿通风阻力测定与主通风机整修方案分析
翟文杰，田波，游先中
（贵州五轮山煤业有限公司，贵州毕节551700）
摘要为保证五轮山煤矿通风系统稳定可靠， 根据矿井通风系统实际运行情况结合矿井未来接续
情况，进行矿井通风阻力测定分析，并明确矿井通风阻力分布情况以及引起矿井通风阻力较高原因；
对矿井主通风机的运行情况进行论证，对矿井主通风机整修必要性进行分析，并提出了针对性的整修
方案，对保证矿井安全生产具有重要意义。
关键词通风阻力测定； 结果分析；主通风机；整修
中图分类号：TD72 文献标志码： A 文章编号：1009-0797（2018）05-0068-03
Ventilation Resistance Measurement and Analysis of Main Fan Renovation Scheme in Wulun
Coal Mine
Zhai Wenjie1 , Tian Bo , You Xianzhong
（Guizhou Five Wheels Coal Industry Co ., Ltd , Guizhou Bijie 551700）
Abstract: In order to ensure Wulun Mine ventilation system stable and reliable, according to the actual operation of the mine ventilation system
combined with the future continued, selecting routes from the actual situation of mine ventilation system to measure the resistance of mine
ventilation system, clear the mine ventilation resistance distribution and causes of high mine ventilation resistance. This paper also discussed
the operation of the main fan in the mine, analyzed the necessity of the mine main fan, and put forward the corresponding renovation plan,
which was of great significance to ensure the safe production of the mine
Key words: ventilation resistance measurement ; outcome analysis ; main fan ; renovation
·68·
万方数据
煤矿现代化2018年第5期总第146期
次编号。在确定测点布置时一般应遵守下述原则[5]：
（1）测点布置在风流稳定， 巷道规整的地点，测
点前后支护完好，巷道内无堆积物。
（2）测点布置在风流分叉、汇合及局部阻力大的
可能地点。
（3）测点与风流变化点之间应有一定的距离。
（4）测点应尽可能选在标高控制点附近。
根据矿井的生产布局和通风系统的现状，设置了
1 条主测路线，2 条辅测路线。
主测路线（1601工作面通风系统）：风机底→总回风
巷→总回风联络巷→1601回顺→1601综采面西北角→
1601综采面东南角→+1330水平轨道大巷→副井底。
辅测路线1、2：主井口→+1335 运输大巷→南翼
回风大巷→南翼回风上山。
2.2 通风阻力测定结果及评价
采用基点法[6]测定通风阻力，并矿井通风系统通
风阻力的理论阻力值可按下式计算：
Hr=HC-Hvf+Hn （1）
式中：Hr 为矿井通风阻力的理论值，Pa；HC 为扇
风机房“U”型水柱计读数，Pa；Hvf 为风机风硐内测压
断面的速压，Pa；Hn为该系统的自然风压，Pa。
矿井通风系统测定误差按下式计算求得[7- 8]：
δ= Hr-Hs
Hr
×100% （2）
式中：δ 为相对误差，%， 一般要求小于等于
5%； Hs为矿井通风阻力的实测值，Pa。
由此可得五轮山煤矿通风系统的通风阻力测定
结果检验见表1。
表1 通风阻力测定结果检验表
主测路线（1601 工作面通风系统）的通风阻力为
2142.78Pa，测定误差为3.38%，测定结果满足矿井通
风阻力测定和通风系统分析的精度要求。进一步，根
据矿井各段风路在通风系统中位置和作用的不同，将
各段风路分为进风段、用风段和回风段。主测路线通
风阻力坡度和百米风阻分布情况如图1、图2 所示。
由图1、图2 可以看出：
（1）主测路线用风段和回风段阻力值占比重偏
高。用风段是由于工作面综采设备阻力大所致；回风
段主要原因是部分巷道断面小且风量大，回风路线长
且风量集中；百米风阻分布来看，回风段和用风段较高。
图1 主测路线阻力坡度图
图2 主测路线百米风阻分布图
（2）主测路线1601 回风顺槽尾段通风阻力坡度
过大，主要原因是该处为回风下山，标高出现突变，产
生较大局部阻力。
（3）主测路线总回风联络巷百米风阻和阻力坡
度偏高，主要是由于该处巷道变形严重且存在2 条瓦
斯抽采管道，使巷道有效断面过小，应重点处理。
3 矿井主通风机整修方案分析
3.1 矿井主通风机整修必要性分析
矿井主通风机除存在喘振现象外，对矿井实际通
风系统参数进行计算，结合通风机采购时的技术参数
对比，进行矿井主通风机整修必要性分析，具体过程
及分析如下。
（1）矿井现通风阻力系数计算。结合矿井现场环
境的数据，对矿井通风阻力系数进行计算得到矿井的
通风阻力系数为0.1075 kg/m7。
（2）2005 年主通风机采购技术参数要求如下：
前期：风量为174m3/s，负压为1977Pa；
后期：风量为285m3/s，负压为4147Pa；
叶片设计工况：风量为251.3m3/s，压力为4450Pa；
则计算设计通风阻力系数，其结果是0.0705 kg/m7。
风机房水柱
计读数Pa
风硐断面
速压Pa
自然风压
Pa
理论通风
阻力Pa
实测通风
阻力Pa
相对误差
%主测
路线2210 168.4 31.2 2072.8 2142.78 3.38
·69·
万方数据
煤矿现代化2018 年第5期总第146期
通过对比可以看出矿井现通风阻力系数高于原
矿方提供的设计参数。对主通风机来说无论是单机运
行还是对旋运行，网管阻力系数是恒定的。当矿井阻
力增大时，在稳定运行区域叶片角度越大，压力越高，
风量变化很小。如果运行工况不在稳定区域，角度越
大，因气流冲击大，就会出现压力很高、风量变化不明
显、噪音振动异常的现象。
（3）风机运行效率及功耗计算。
电机做的有用功为：
N 有=QH/1000=153.5×2050/1000=314.7kW
电机实耗功率为：
N 实=1.732UIcosψη 电
=1.732×10×49×0.79×0.93=623.5 kW
风机效率为：η=314.7/623.5=50.5%
一天的电耗为：623.5×24=14965kW·h
可见风机运行效率很低，远低于设计值，且电耗
过高，需对矿井主通风机进行整修。
3.2 矿井主通风机整修方案及分析
综合考虑矿井通风系统当前情况及未来的发展，
结合现有通风机的实际情况，现提出3 个矿井主通风
机的整修方案，并分别进行分析。
方案一：不做叶轮改造，双机运行。
如果不做叶轮改造， 风机在运行时接近喘振边
缘，运行不平稳，存在安全隐患。如果想采取该方案，
必须对通风巷道进行降阻处理， 这是个长时间的投
入，短期很难有效果。
方案二：做叶轮改造，对旋运行。
（1）考虑矿井后期服务要求，可知此时矿井需风
量216.7 m3/s，通风阻力系数为0.119615 kg/m7，则此
时矿井通风阻力为5617 Pa。
（2）考虑到出口侧弯头损失及通风装置（包括连
接风筒、蝶阀、风机机体、扩散器、消音装置及扩散塔）
内的风压损失（约为+200Pa）后，则通风机必需的风
量为216.7 m3/s，负压为5817 Pa。
（3）根据工况点参数计算出所需功率，其结果为
1891 kW，小于当前电动机功率。
根据以上计算以及《煤炭工业矿井设计规范》
8.2.2 规定，通风机能力应留有一定余量，轴流式通风
机在最大设计风量和负压时，轮叶运转角度应比设备
允许范围小5°，根据计算结果，现在的电机容量可
以满足。
方案三：做叶轮改造，对旋运行，再设计控制系统
并配备新的电机变频运行。
考虑到变频运行具有节能运行、低频启动对电网
的冲击小等优点，结合方案二所做分析，建议在电机
厂家允许的前提下，可以考虑变频运行，变频运行时，
叶片的运行工况可直接调至较大角度。
4 结论
（1）实测1601 综采工作面主测路线的通风阻力
为2142.78Pa，该矿井通风系统的主要问题是1601 回
风顺槽西南尾段标高突变，总回风联络巷断面小且风
量集中，回风斜井回风距离长且风量集中等原因导致
矿井通风阻力过大。
（2）根据现有风机的工况点，结合五轮山煤矿现
场的实际情况，发现该矿井主通风机不仅存在喘振现
象，还存在现有通风机效率过低，现有通风机无法与
矿井匹配，且现有通风机设备老化问题，针对五轮山
煤矿现有通风机存在的问题，提出3 个矿井主通风机
的整修方案，确保工作面的安全生产。
参考文献
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处理系统的程序设计[J]. 2011，8（1）：5-9.
作者简介：
翟文杰（1984-），云南昆明人，工程师，现为兖矿贵州能
化有限公司五轮山煤矿通防副总工程师，主要从事矿井一通
三防、防突方面研究管理工作。
（收稿日期：2017-11-28）

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