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摘 要：该文讲述了邢东矿为进一步向深处开采、发展所面临的通风风量不足而进行的主通风机改造，文中着重从矿井风量需求及风量计算，风阻等方面阐述说明了改造前已使用多年的主通风机所无法满足矿井未来向三水平发展的需要，提出了结合主通风机为半地下式安装的实际情况，尽量不改变风机安装尺寸的改造方案及计算方法，降低了改造时间，解决了风量不足的瓶颈，最后说明了此次主通风机改造的结果及产生的改造效益，为矿井主通风机改造提供了案例。
关键词：主通风机 风量不足 改造方案 通风瓶颈
中图分类号：TD262 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（a）-0063-02
1 立项背景
冀中能源股份有限责任公司邢东矿原设计生产能力为60万 t/年，后生产能力扩大核定生产能力达125万 t/年。
矿井通风方式为中央并列抽出式，由副井进风，主井回风。主扇风机房位于主井附近。矿井主扇风机房原安装了两台沈阳风机厂生产的同等能力的2K58-No24轴流风机通风，风机和通风机房为半地下式，一台运行，一台备用。
风机型号：2K58-№24
电机额定功率：450 kW（2008年前为280 kW）
传动方式：直联长轴传动
额定转速：750 r/min
2007年邢东矿编制了五年规划，2009年以后80万 t/年，工作面一采一备，为满足通风要求于2008年对矿井通风系统进行了部分改造：增加了-760排水配风巷通风，缓解了-760风门的风量集中，阻力大的问题；整修了主副暗斜井，扩大了通风断面，降低了主副暗斜井的通风阻力，更换主通风机主电机。
但根据邢东矿新的规划，未来矿井产量将继续维持在每年120万 t以上，工作面两采一备，而且将来进入三水平开采，通风路线长，阻力大，地温高，需风量量大，经专业分析现有风机难以满足三水平开采要求。
2 内容
2.1 改造前通风系统存在的问题（表1）
根据2K58-No24轴流风机性能曲线，如果将矿井阻力控制在1500 Pa以下，风机叶片角度在45 °时，风机可以提供7920 m3/min风量。但矿井风机已使用多年，性能有所下降。
同时，矿井通风路线长（如果计算到三水平最远处，通风路线长10 km），开采深度大，地压也大，巷道变形严重，降阻可能性不大，其矿井关键巷道是主副暗斜井及总回风巷的断面变形严重，致使阻力大。
经测定，矿井总进风4719 m3/min，矿井总回风4982 m3/min，风机总风量5946 m3/min，外部漏风964 m3/min。
由于矿井采用中央并列式通风，内部外部有较大的漏风，加之进入三水平后，通风距离较长，矿井地压大，通风阻力将变大，二水平和三水平将通风困难。
2.2 按矿井经验配风量通风计算
根据通风计算，生产扩大后，按工作面两采一备，9个掘进工作面，经验配风量，矿井通风参数为：
2.3 针对问题的改造方案
根据2K58-No24轴流风机性能曲线，2K58-No24轴流风机在叶片角为45 °时，最大风量满足不了8073 m3/min（137.55 m3/s）的要求，即使矿井阻力降低到1400 Pa，风机风量也只能达到135 m3/s，况且矿井阻力也难以将到1400 Pa以下，因此，要想满足8073 m3/min的要求，必须更换地面主扇。
由于邢东矿地面主通风机为半地下式，空间位置受限，更换更大直径的风机位置不够。因此，为尽量降低主扇更换的工程量，更换的主扇，需与现在风机的直径相同或相近，仍可利用现有电机房，利用现有的中央并列式通风，满足矿井未来生产的风量和风压要求。
优点：改造容易，不用大的改建工程，周期短，见效快。新主扇效率高，相对运行费用低，节能效果明显。
缺点：更换风机有一段时间是单机运转；风量增大，风压增高，外部漏风也增大。
2.4 根据改造方案的主通风机选型计算
矿井通风系统仍为中央并列式，经广泛调研，确定主井（回风井）主通风机选型为GAF25-14-1（GZ）矿用轴流式主通风机。
风机选型参数：
3 创新点（优点）
新风机与原风机直径与长度相近，适用于原有机房及风道，只需改造电机基础，总体更换改造工作量较小，可有效减少因更换风机而必须采用的单风机运行时间，有利于矿井安全生产。改造中引入集中控制与自动化，可通过操作台（板）控制设备的启动与停止，稀油站的润滑等，同时通过PLC的传输，可在电脑实时监控主通风机的运行状态，并记录运行参数。此外新风机较原风机扇叶调节有了改进，采用了液压整体调节，方便快捷，可大大缩短扇叶调整时的单风机运行时间，保障矿井正常通风。
4 改造效果
主通风机更换改造共计28 d，并处理了主井筒漏风，改造后矿井风量明显提高，井下风量由原来5900 m3/min提高到7400 m3/min，解决了矿井通风受限的问题。
5 经济效益
新风机具有更高的效率，根据风机风量、负压与耗电功率关系可看出现风机效率约为原风机的1.15倍，可为矿井节省资金，计算如下：
Q1：新主扇风量（m3/min）取7400（井下）；
P1：新主扇负压（pa）取2300
A1：新主扇电流（A）取74
U1：新主扇电压（V）取6000
Q1：旧主扇风量（m3/min）取5900（井下）；
P1：旧主扇负压（pa）取1700
A1：旧主扇电流（A）取50
U1：旧主扇电压（V）取6000
6 结语
此次邢东矿的主通风机改造完成了矿井的第一次主通风机更换，改造时间较短，效果良好，大大增加矿井通风风量，为矿井未来向深处开采提供了保障，进一步保证了矿井的生产计划得以顺利进行。在此次改造中引入了主通风机集中控制，叶片整体调整等多种新技术，实现设备升级，提高了主通风机的可靠性，安全性，进一步提高了矿井自动化水平。
参考文献
[1] 陈圆.GAF型轴流式通风机的应用现状及发展趋势研究[J].煤炭与化工，2014（3）：135-136.
[2] 杨胜强，刘殿武.通风与安全[M].中国矿业大学出版社，2009.
[3] 贺高旺.矿井通风[M].山西人民出版社，2010.
[4] 胡汉华.矿井通风系统设计-原理、方法与实例[M].化学工业出版社，2011.
关键词：主通风机 风量不足 改造方案 通风瓶颈
中图分类号：TD262 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（a）-0063-02
1 立项背景
冀中能源股份有限责任公司邢东矿原设计生产能力为60万 t/年，后生产能力扩大核定生产能力达125万 t/年。
矿井通风方式为中央并列抽出式，由副井进风，主井回风。主扇风机房位于主井附近。矿井主扇风机房原安装了两台沈阳风机厂生产的同等能力的2K58-No24轴流风机通风，风机和通风机房为半地下式，一台运行，一台备用。
风机型号：2K58-№24
电机额定功率：450 kW（2008年前为280 kW）
传动方式：直联长轴传动
额定转速：750 r/min
2007年邢东矿编制了五年规划，2009年以后80万 t/年，工作面一采一备，为满足通风要求于2008年对矿井通风系统进行了部分改造：增加了-760排水配风巷通风，缓解了-760风门的风量集中，阻力大的问题；整修了主副暗斜井，扩大了通风断面，降低了主副暗斜井的通风阻力，更换主通风机主电机。
但根据邢东矿新的规划，未来矿井产量将继续维持在每年120万 t以上，工作面两采一备，而且将来进入三水平开采，通风路线长，阻力大，地温高，需风量量大，经专业分析现有风机难以满足三水平开采要求。
2 内容
2.1 改造前通风系统存在的问题（表1）
根据2K58-No24轴流风机性能曲线，如果将矿井阻力控制在1500 Pa以下，风机叶片角度在45 °时，风机可以提供7920 m3/min风量。但矿井风机已使用多年，性能有所下降。
同时，矿井通风路线长（如果计算到三水平最远处，通风路线长10 km），开采深度大，地压也大，巷道变形严重，降阻可能性不大，其矿井关键巷道是主副暗斜井及总回风巷的断面变形严重，致使阻力大。
经测定，矿井总进风4719 m3/min，矿井总回风4982 m3/min，风机总风量5946 m3/min，外部漏风964 m3/min。
由于矿井采用中央并列式通风，内部外部有较大的漏风，加之进入三水平后，通风距离较长，矿井地压大，通风阻力将变大，二水平和三水平将通风困难。
2.2 按矿井经验配风量通风计算
根据通风计算，生产扩大后，按工作面两采一备，9个掘进工作面，经验配风量，矿井通风参数为：
2.3 针对问题的改造方案
根据2K58-No24轴流风机性能曲线，2K58-No24轴流风机在叶片角为45 °时，最大风量满足不了8073 m3/min（137.55 m3/s）的要求，即使矿井阻力降低到1400 Pa，风机风量也只能达到135 m3/s，况且矿井阻力也难以将到1400 Pa以下，因此，要想满足8073 m3/min的要求，必须更换地面主扇。
由于邢东矿地面主通风机为半地下式，空间位置受限，更换更大直径的风机位置不够。因此，为尽量降低主扇更换的工程量，更换的主扇，需与现在风机的直径相同或相近，仍可利用现有电机房，利用现有的中央并列式通风，满足矿井未来生产的风量和风压要求。
优点：改造容易，不用大的改建工程，周期短，见效快。新主扇效率高，相对运行费用低，节能效果明显。
缺点：更换风机有一段时间是单机运转；风量增大，风压增高，外部漏风也增大。
2.4 根据改造方案的主通风机选型计算
矿井通风系统仍为中央并列式，经广泛调研，确定主井（回风井）主通风机选型为GAF25-14-1（GZ）矿用轴流式主通风机。
风机选型参数：
3 创新点（优点）
新风机与原风机直径与长度相近，适用于原有机房及风道，只需改造电机基础，总体更换改造工作量较小，可有效减少因更换风机而必须采用的单风机运行时间，有利于矿井安全生产。改造中引入集中控制与自动化，可通过操作台（板）控制设备的启动与停止，稀油站的润滑等，同时通过PLC的传输，可在电脑实时监控主通风机的运行状态，并记录运行参数。此外新风机较原风机扇叶调节有了改进，采用了液压整体调节，方便快捷，可大大缩短扇叶调整时的单风机运行时间，保障矿井正常通风。
4 改造效果
主通风机更换改造共计28 d，并处理了主井筒漏风，改造后矿井风量明显提高，井下风量由原来5900 m3/min提高到7400 m3/min，解决了矿井通风受限的问题。
5 经济效益
新风机具有更高的效率，根据风机风量、负压与耗电功率关系可看出现风机效率约为原风机的1.15倍，可为矿井节省资金，计算如下：
Q1：新主扇风量（m3/min）取7400（井下）；
P1：新主扇负压（pa）取2300
A1：新主扇电流（A）取74
U1：新主扇电压（V）取6000
Q1：旧主扇风量（m3/min）取5900（井下）；
P1：旧主扇负压（pa）取1700
A1：旧主扇电流（A）取50
U1：旧主扇电压（V）取6000
6 结语
此次邢东矿的主通风机改造完成了矿井的第一次主通风机更换，改造时间较短，效果良好，大大增加矿井通风风量，为矿井未来向深处开采提供了保障，进一步保证了矿井的生产计划得以顺利进行。在此次改造中引入了主通风机集中控制，叶片整体调整等多种新技术，实现设备升级，提高了主通风机的可靠性，安全性，进一步提高了矿井自动化水平。
参考文献
[1] 陈圆.GAF型轴流式通风机的应用现状及发展趋势研究[J].煤炭与化工，2014（3）：135-136.
[2] 杨胜强，刘殿武.通风与安全[M].中国矿业大学出版社，2009.
[3] 贺高旺.矿井通风[M].山西人民出版社，2010.
[4] 胡汉华.矿井通风系统设计-原理、方法与实例[M].化学工业出版社，2011.