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摘要：為進一步提升工作面通風(fēng)系統(tǒng)的效率和安全性，分析導(dǎo)致工作面通風(fēng)失穩(wěn)問題的主要原因，并對提出的風(fēng)葉角度調(diào)節(jié)、電機變頻調(diào)速以及風(fēng)門開度調(diào)節(jié)三種方案的優(yōu)劣勢進行對比，最終采用對風(fēng)門開度調(diào)節(jié)的總體思路實現(xiàn)對通風(fēng)失穩(wěn)的控制，提出具體操作方案，并對失穩(wěn)控制效果進行驗證。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)機；通風(fēng)失穩(wěn)；風(fēng)門開度調(diào)節(jié)；通風(fēng)效率；瓦斯?jié)舛?/p>

引言

據(jù)統(tǒng)計表明，煤礦瓦斯事故在所有事故中的占比較大，其均是由于瓦斯積聚而且工作面通風(fēng)能力無法滿足實際生產(chǎn)需求所導(dǎo)致。可見，工作面通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性對于保證生產(chǎn)的安全性具有重要意義。煤礦通風(fēng)機的可靠性可歸納為保證通風(fēng)量與各個生產(chǎn)能力相匹配；工作面通風(fēng)設(shè)施布置合理，抗災(zāi)能力強；通風(fēng)機運行故障少、工況合理、運行效率高[1]。本文將著重對通風(fēng)機在實際工況中的失穩(wěn)現(xiàn)象進行研究，并以實例研究針對性的提出改造方案。具體闡述如下：

1工程概況

本文所研究某煤礦在當(dāng)前生產(chǎn)狀態(tài)下對應(yīng)的總進風(fēng)量為10732m3/min。經(jīng)專業(yè)團隊測量可知，該煤礦瓦斯的絕對涌出量為17.75m3/min，相對涌出量為11.73m3/t。為保證生產(chǎn)的安全性，在采取最基本的通風(fēng)措施外，從開采初期通過瓦斯抽放系統(tǒng)對煤層的瓦斯進行抽放，經(jīng)統(tǒng)計每年約抽放瓦斯的量為200萬m3。根據(jù)《煤炭安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，需對工作面正在運行的通風(fēng)機每月檢修一次，而且在檢修期間將主通風(fēng)機切換至備用通風(fēng)機。該煤礦采用人工手動方式實現(xiàn)主通風(fēng)機與備用通風(fēng)機的切換，即需對主通風(fēng)機停機后才能倒至備用通風(fēng)機工作。通過分析在停機倒機過程中工作面瓦斯量進行監(jiān)測，在停機倒機過程中瓦斯量超限。經(jīng)分析，導(dǎo)致瓦斯超限的主要原因為在停機倒機過程中工作面通風(fēng)出現(xiàn)失穩(wěn)，導(dǎo)致瓦斯積聚。同時，工作面通風(fēng)失穩(wěn)時間與停機到倒機的時間成正比[2]。除此之外，在倒機過程中存在備用通風(fēng)機無法正常啟動的可能性，從而導(dǎo)致工作面通風(fēng)系統(tǒng)停機時間過程，帶來極大的安全隱患。因此，針對通風(fēng)失穩(wěn)現(xiàn)象所帶來的安全隱患，需從以下幾個方面解決問題：1）解決在停機倒機過程中通風(fēng)失穩(wěn)的問題，避免通風(fēng)系統(tǒng)倒機過程中的瓦斯積聚現(xiàn)象；2）提高備用通風(fēng)機啟動的成功率，并重點消除可能導(dǎo)致備用通風(fēng)機無法正常啟動可能性；3）進一步強化對工作面的監(jiān)控精度和及時性。

2通風(fēng)失穩(wěn)控制方案的確定

對于瓦斯礦井而言，即便時在停機倒機過程中工作面通風(fēng)系統(tǒng)無法正產(chǎn)進行通風(fēng)3~5min也會導(dǎo)致工作面瓦斯積聚甚至超標(biāo)的問題。因此，通過實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)在停機倒機過程中仍可保證風(fēng)量的持續(xù)供應(yīng)是解決工作面通風(fēng)失穩(wěn)的突破口。在充分論證分析的基礎(chǔ)上，提出如下三種方案對工作面通風(fēng)的失穩(wěn)進行控制，具體如下：在停機倒機過程中對風(fēng)葉角度進行在線調(diào)節(jié)，在停機倒機過程中對電機進行變速調(diào)節(jié)，在停機倒機過程中對風(fēng)門開度進行調(diào)節(jié)。三種方案的對比分析如下：風(fēng)葉角度在線調(diào)節(jié)方案：基于該方案對工作面通風(fēng)失穩(wěn)進行控制，首先要求主通風(fēng)機具備葉片的在線調(diào)控功能。目前，該煤礦所采用的主通風(fēng)機不具備上述功能，若采用該方案還需更換主通風(fēng)機；而且，基于該方案雖然能夠?qū)崿F(xiàn)通風(fēng)機的輕載啟動，但是無法從根本上解決在停機倒機過程中通風(fēng)動力不連續(xù)的問題[3]。電機變速調(diào)節(jié)方案：該方案的核心在于將主通風(fēng)機電機的轉(zhuǎn)速逐漸減小，與此同時啟動備用通風(fēng)機。該方案能夠保證工作面在停機倒機過程中通風(fēng)動力的連續(xù)。但是，不足之處在于電機變速調(diào)節(jié)裝置昂貴，且存在通風(fēng)風(fēng)路短路的問題。風(fēng)門開度調(diào)節(jié)方案：其核心思路為對通風(fēng)機的風(fēng)道進行改造，并增加對空短路風(fēng)門。具體操作為：在主通風(fēng)機停止前就啟動備用風(fēng)機，并通過對主通風(fēng)機和備用通風(fēng)機的四個風(fēng)門開度進行調(diào)節(jié)以確保工作面通風(fēng)穩(wěn)定。總的來講，采用此方案對工作面通風(fēng)失穩(wěn)控制的成本較低且具有一定的可行性；但是，采用該方案存在通風(fēng)機設(shè)備進入喘振區(qū)和風(fēng)路短路的可能；而且，在一定風(fēng)壓下對風(fēng)門開度進行調(diào)節(jié)存在一定的難度。綜合對比上述三種對通風(fēng)失穩(wěn)的控制方案，結(jié)合方案的有效性、可行性以及成本等因素，最終選擇采用對風(fēng)門開度調(diào)節(jié)實現(xiàn)對工作面通風(fēng)失穩(wěn)問題的控制。3通風(fēng)系統(tǒng)的改造對工作面通風(fēng)失穩(wěn)控制方案進行綜合比對，本節(jié)將具體分析采用風(fēng)門開度調(diào)節(jié)方案實現(xiàn)對通風(fēng)失穩(wěn)進行控制的措施。在煤礦通風(fēng)機兩側(cè)的風(fēng)道上均加設(shè)立式掛網(wǎng)風(fēng)門和對空水平短路風(fēng)門。同時，鑒于煤礦環(huán)境相對惡劣，為了避免風(fēng)門由于銹蝕無法進行調(diào)節(jié)的問題，還急需保留原通風(fēng)機的立式閘板風(fēng)門。該項措施的核心除了可實現(xiàn)備用通風(fēng)機的預(yù)熱外，還可解決通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)路短路的問題。主通風(fēng)機風(fēng)門改造前后對比如圖1所示：基于上述改造后，在停機倒機過程中當(dāng)主通風(fēng)機掛網(wǎng)運行時，對應(yīng)的掛網(wǎng)立式風(fēng)門處于打開狀態(tài)，而對空水平短路風(fēng)門處于關(guān)閉狀態(tài)，具體如圖2所示：當(dāng)備用通風(fēng)機有冷備用切換為熱備用的工作狀態(tài)時，對應(yīng)的對空水平短路風(fēng)門處于打開狀態(tài)，而掛網(wǎng)立式風(fēng)門處于關(guān)閉狀態(tài)，確保備用通風(fēng)機可正常啟動，具體如圖3所示：與此同時，為了解決通風(fēng)機停機倒機切換過程中風(fēng)門開度帶壓進行調(diào)節(jié)存在極大的阻力，導(dǎo)致無法快速且方便的實現(xiàn)對風(fēng)門開度調(diào)節(jié)的問題，對待調(diào)節(jié)風(fēng)門采用百葉窗式的結(jié)構(gòu)的改造。而且，基于百葉窗式結(jié)構(gòu)的風(fēng)門在調(diào)節(jié)過程中還可解決通風(fēng)機偏流導(dǎo)致其振動劇烈的問題[4]。除此之外，為提升通風(fēng)失穩(wěn)控制效果，為其配置監(jiān)控系統(tǒng)。采用上述改造方案對實際改造效果進行對比，著重對停機倒機過程中工作面的風(fēng)速和瓦斯?jié)舛冗M行對比，對比結(jié)果如圖4所示：如圖4所示，采用對風(fēng)門開度調(diào)節(jié)的思路對通風(fēng)失穩(wěn)進行控制，經(jīng)實踐表明：采用該方案在停機倒機過程中工作面的風(fēng)速波動減小，且不超過10%；同時，在停機倒機過程中工作面瓦斯?jié)舛茸罡呦拗剖冀K報警線。總的來講，基于風(fēng)門開度調(diào)節(jié)的思路可對通風(fēng)失穩(wěn)問題得到有效控制。4結(jié)語通風(fēng)機作為工作面的核心設(shè)備，根據(jù)《煤炭安全規(guī)程》的要求需每月對通風(fēng)機進行檢修，為解決在檢修時停機倒機過程中工作面通風(fēng)失穩(wěn)的問題，本文提出采用對通風(fēng)機風(fēng)門開度調(diào)節(jié)并沒有實現(xiàn)真正意義上的被阻止，而是由破碎的導(dǎo)硐體吸收了），下部巷道幾乎沒有應(yīng)力集中和能量積聚現(xiàn)象發(fā)生，圍巖體也沒有出現(xiàn)大的變形和破壞，進一步證明了開掘卸壓巷道確實能起到有效防止沖擊危險的效果。

3結(jié)論

1）在錨索支護條件下，頂板的下沉、斷裂離層已經(jīng)得到了很好的控制，巷道可正常使用。

2）采用爆破卸壓技術(shù)后，有效降低了巷道煤柱一側(cè)煤體的突出危險性，對巷道起到了卸壓作用。

3）開掘卸壓巷形成缺陷體能起到有效防止沖擊危險的效果。

作者：李沂瑋 單位：潞安集團寺家莊有限責(zé)任公司