李賢敏

（贛州有色冶金研究所，江西 贛州 341000）

0 引言

近年來，隨著國家對礦山安全的日益重視，江西省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局于2008年制定了《關(guān)于加強全省非煤地下礦山機械通風(fēng)安全管理的指導(dǎo)意見》，要求新建、改建、擴建項目的地下開采礦山，必須嚴(yán)格執(zhí)行安全“三同時”的規(guī)定，按審查通過的設(shè)計建立機械通風(fēng)系統(tǒng)。凡未建立機械通風(fēng)系統(tǒng)的礦井，礦山企業(yè)應(yīng)當(dāng)抓緊編制礦井通風(fēng)專項整治方案設(shè)計，必須于2008年底前實現(xiàn)機械通風(fēng)，建立通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和通風(fēng)控制設(shè)施。機械通風(fēng)的重要標(biāo)志之一就是安裝主通風(fēng)機。礦井主通風(fēng)機是礦山生產(chǎn)中極其重要的設(shè)備，被稱為“礦井肺臟”，擔(dān)負著向井下輸送新鮮空氣，排出粉塵和污濁氣流，保證井下風(fēng)流的質(zhì)量符合國家安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，確保礦井安全生產(chǎn)的重任。鑒于主通風(fēng)機的重要性，其工作狀況、性能應(yīng)引起人們的高度重視。

1 贛南鎢礦山主通風(fēng)機使用現(xiàn)狀

贛南礦產(chǎn)資源豐富，大小礦山眾多。而號稱“世界鎢都”的贛南，尤其是鎢礦山占據(jù)絕對數(shù)量。目前具備安全生產(chǎn)許可證的鎢礦山近百家。由于鎢礦山的開采歷史悠久，礦山使用的主通風(fēng)機種類繁多，性能參差不齊。礦井主通風(fēng)機是通風(fēng)系統(tǒng)的一個重要組成部分，其檢測指標(biāo)的好壞也直接反映通風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀。本文對近年檢測的85臺主通風(fēng)機的數(shù)據(jù)進行分析，解析贛南鎢礦山主通風(fēng)機使用現(xiàn)狀，并就主通風(fēng)機在使用過程中普遍存在的問題，提出了相應(yīng)的改進對策。

1.1 主通風(fēng)機的類型

檢測的85臺主通風(fēng)機全部是軸流式風(fēng)機，其工作方式均是抽出式通風(fēng)，這也是贛南鎢礦山通風(fēng)系統(tǒng)的特點。85臺主通風(fēng)機的型號及配用電機功率如表1所示。

表1 主通風(fēng)機的型號及功率范圍分布

由表1可以看出：贛南鎢礦山使用較多的還是K系列風(fēng)機，配用電機功率以15～49kW居多。

1.2 主通風(fēng)機使用現(xiàn)狀

從現(xiàn)場檢測情況來看，主通風(fēng)機運行效率較低，安全保護裝置、反風(fēng)設(shè)施等存在的安全隱患較多。對比國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2008年發(fā)布，并于2009年1月1號正式實施的《金屬非金屬地下礦山通風(fēng)技術(shù)規(guī)范》（AQ2013-2008）的要求，贛南鎢礦山主通風(fēng)機不合格的主要類型及所占比例見表2。

從表2的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，贛南鎢礦山主通風(fēng)機使用現(xiàn)狀存在以下幾個主要問題：

（1）主通風(fēng)機運行效率低，是困擾礦山通風(fēng)效果的主要問題。主通風(fēng)機運行效率低不僅有風(fēng)機選擇不合理、設(shè)備落后的原因，還與有的礦山?jīng)]有形成完善的通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)構(gòu)筑物缺失、廢舊巷道沒有密閉、主要回風(fēng)道垮塌堵塞等有關(guān)系；

表2 主通風(fēng)機不合格的主要問題及所占比例

（2）缺少安全保護裝置。主通風(fēng)機沒有安裝電器控制和安全保護設(shè)施，沒有欠壓和過流保護裝置和監(jiān)控風(fēng)機運行的電流、電壓和軸承溫度的儀表。致使主通風(fēng)機存在極大的安全隱患，該問題主要集中在小型礦山；

（3）無反風(fēng)設(shè)施或者反風(fēng)設(shè)施不符合安全技術(shù)規(guī)范要求。我們在檢測過程中發(fā)現(xiàn)，有的礦山，甚至是大型國企的通風(fēng)技術(shù)人員都不能正確理解反風(fēng)設(shè)施的重要性，在實際的風(fēng)機安裝時，沒有建立反風(fēng)設(shè)施或者有的反風(fēng)設(shè)施不符合技術(shù)規(guī)范，反風(fēng)量不能達到設(shè)計要求；

（4）主通風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓不能滿足礦井需求。隨著礦山開拓系統(tǒng)的延伸和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，有的礦山通風(fēng)系統(tǒng)沒有及時跟進，通風(fēng)構(gòu)筑物、風(fēng)門、風(fēng)橋等沒有及時建設(shè)，甚至主通風(fēng)機已經(jīng)不能滿足礦山需要，也沒有及時的更新，造成主通風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓不能滿足礦井需求；

（5）噪聲超標(biāo)。由于有的礦山主通風(fēng)機設(shè)備老化，葉片腐蝕嚴(yán)重，軸承磨損變形，造成葉輪運轉(zhuǎn)不平衡，或者是風(fēng)機沒有按照技術(shù)要求安裝，風(fēng)機運行時噪聲超標(biāo)，對相應(yīng)工作區(qū)的工人健康也是危害之一。

2 改進贛南鎢礦山主通風(fēng)機使用現(xiàn)狀的對策

2.1 合理選擇主通風(fēng)機

贛南的鎢礦山以小型礦山居多，占鎢礦山總量的80％以上，在2008年以前絕大部分小礦山依靠自然通風(fēng)。在由自然通風(fēng)改機械通風(fēng)時，由于小礦山通風(fēng)技術(shù)力量所限，在選擇主通風(fēng)機的時候，憑借主觀經(jīng)驗，缺乏理論計算。在此簡要介紹主通風(fēng)機的選擇方法，供礦山技術(shù)人員參考。

主通風(fēng)機的選擇是通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的一部分，離不開系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和計算。主通風(fēng)機選擇的基礎(chǔ)資料包括：風(fēng)機的工作方式（抽出式還是壓入式）；礦井不同時期的需風(fēng)量；風(fēng)機服務(wù)年限內(nèi)的最大阻力和最小阻力以及風(fēng)井是否作為提升用等，通常根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)容易和困難兩個時期主通風(fēng)機作業(yè)的工況點，用扇風(fēng)機個體特性曲線來選擇主通風(fēng)機。

2.1.1 計算扇風(fēng)機工作風(fēng)量Qf

由于存在外部漏風(fēng)，主通風(fēng)機的風(fēng)量Qf應(yīng)大于礦井實際需風(fēng)量Q

Qf=KQm3/s

式中：K—漏風(fēng)系數(shù)，風(fēng)井無提升任務(wù)時取1.1，箕斗井兼作回風(fēng)井時取1.15。

2.1.2 計算扇風(fēng)機的風(fēng)壓Ht或Hs

扇風(fēng)機的全壓Ht和自然風(fēng)壓HN共同作用，克服風(fēng)流流經(jīng)礦井的總阻力hm、風(fēng)流流經(jīng)風(fēng)硐的阻力hd（一般不超過100～200Pa）以及風(fēng)流進入大氣出口處的動壓損失hvd（對于抽出式通風(fēng)系統(tǒng)為擴散器出口的動壓，對于壓入式通風(fēng)系統(tǒng)為風(fēng)井出口的動壓）。

通風(fēng)容易時期，為了使所選的主通風(fēng)機效率不致太低，需要考慮礦井自然風(fēng)壓幫助主通風(fēng)機風(fēng)壓的作用。通風(fēng)困難時期，為了使所選的主通風(fēng)機風(fēng)壓夠用，需要考慮礦井自然風(fēng)壓對主通風(fēng)機風(fēng)壓的反作用。

通常離心式扇風(fēng)機提供的是全壓Ht-Q曲線，而軸流式扇風(fēng)機提供的大多是靜壓Hs-Q曲線。因此，抽出式通風(fēng)礦井通風(fēng)容易和困難時期的風(fēng)壓為［1］：

軸流式扇風(fēng)機：

容易時期Hsmin=hmmin+hd-|HN|

困難時期Hsmax=hmmax+hd+|HN|

離心式扇風(fēng)機（同時適用于壓入式通風(fēng)）：

容易時期Htmin=hmmin+hd+hvd-|HN|

困難時期Htmax=hmmax+hd+hvd+|HN|

當(dāng)壓入式通風(fēng)的礦井采用靜壓Hs-Q曲線選擇主通風(fēng)機時，其通風(fēng)容易和困難時期的靜風(fēng)壓為：

容易時期Hsmin=hmmin+hd+hvd-hv-|HN|

困難時期Hsmax=hmmax+hd+hvd-hv+|HN|

式中：hv—扇風(fēng)機的動壓，pa。

2.1.3 選擇扇風(fēng)機

選擇主通風(fēng)機時，應(yīng)盡量選擇軸流式風(fēng)機，軸流式風(fēng)機與離心式風(fēng)機相比，安裝簡便，反風(fēng)時可直接利用電動機反轉(zhuǎn)反風(fēng)，節(jié)約了反風(fēng)道，風(fēng)機房占地面積小。

根據(jù)Qf、Hsmin、Hsmax（或Htmin、Htmax），在扇風(fēng)機的個體特性曲線圖表上選擇合適的扇風(fēng)機。判別是否合適，要看上面的兩組數(shù)據(jù)所構(gòu)成的兩個時期的工況點，是否都落在扇風(fēng)機個體特性曲線的合理工作范圍內(nèi)。

為使扇風(fēng)機安全、經(jīng)濟地運轉(zhuǎn)，它在整個服務(wù)期內(nèi)的工況點必須在合理的工作范圍之內(nèi)。選取的軸流式風(fēng)機的工況點，應(yīng)位于風(fēng)機特性曲線最高點的右方，其最大風(fēng)壓不應(yīng)超過最高點風(fēng)壓的90％；工況點的效率按全壓計算不應(yīng)低于70％，按靜壓計算不應(yīng)低于60％［2］。

2.1.4 選擇電動機

電動機的功率，應(yīng)滿足風(fēng)機運轉(zhuǎn)期間所需的最大功率。軸流式風(fēng)機的電動機功率備用系數(shù)應(yīng)取1.1～1.2，并須校核電動機的啟動能力；離心式風(fēng)機應(yīng)取1.2～1.3［2］。

2.2 推廣應(yīng)用高效節(jié)能風(fēng)機

有的鎢礦山使用的70B2主通風(fēng)機還是20世紀(jì)50年代的產(chǎn)品，工況效率低下、能耗高，屬淘汰產(chǎn)品，企業(yè)應(yīng)及時予以更換。目前，國內(nèi)生產(chǎn)K、DK系列節(jié)能風(fēng)機的廠家很多，企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身需要選擇高效、節(jié)能、低噪、自動化程度高、安裝簡便的風(fēng)機，淘汰落后設(shè)備。新一代K、DK系列節(jié)能風(fēng)機具有氣動效率高，能夠與通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)很好匹配，節(jié)電效果顯著的特點；并且葉片角度可調(diào)，可反轉(zhuǎn)反風(fēng)，運轉(zhuǎn)噪聲較低；同時采用電機與葉輪直連的結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好，安裝方便，維修容易，裝置局阻低，特性曲線無駝峰，可保證風(fēng)機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)使用DK對旋式主通風(fēng)機的企業(yè)呈增長趨勢，該設(shè)備最高效率75％～86％，在使用中實際運行效率可達50％～78％［3］。贛南部分鎢礦山采用了DK對旋式主通風(fēng)機，從測定情況來看，實際使用效果不錯。

2.3 采用變頻調(diào)速技術(shù)

主通風(fēng)機與礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)不匹配，導(dǎo)致主通風(fēng)機長期在低效區(qū)運轉(zhuǎn)，是贛南鎢礦山普遍存在的問題。調(diào)整改造主通風(fēng)機，使主通風(fēng)機工況點落在高效區(qū)的辦法有：改變主通風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，改變?nèi)~片安裝角，拆除部分葉片或調(diào)整前導(dǎo)器等。目前，經(jīng)濟、快速的增加風(fēng)機轉(zhuǎn)速、提高風(fēng)機的能力，采用變頻調(diào)速技術(shù)是首選手段。變頻調(diào)速技術(shù)可實現(xiàn)無極平滑調(diào)速，在調(diào)速時，從高速到低速都可以保持有限的轉(zhuǎn)差率。變頻調(diào)速操作簡單，可隨時根據(jù)自然風(fēng)壓作用的變化調(diào)整運轉(zhuǎn)頻率，穩(wěn)定住通風(fēng)機的工況。當(dāng)然，變頻調(diào)速必須建立在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、控制設(shè)施完善，檢測信號齊全的基礎(chǔ)之上。贛南已有數(shù)家鎢礦山采用了變頻調(diào)速技術(shù)，從使用的情況來看，通風(fēng)機工況穩(wěn)定，具有非常明顯的節(jié)能效果，經(jīng)濟效益明顯。

2.4 提高風(fēng)機的安裝質(zhì)量

贛南許多小型鎢礦山原來都是采用自然通風(fēng)，主通風(fēng)機是在江西省下達《關(guān)于加強全省非煤地下礦山機械通風(fēng)安全管理的指導(dǎo)意見》后購置的，雖然大都采用了礦用節(jié)能風(fēng)機，但是由于各使用單位在安裝時沒有嚴(yán)格按照安裝技術(shù)規(guī)范要求進行，致使風(fēng)機的安裝質(zhì)量差，風(fēng)機的實際使用性能達不到設(shè)計要求。主通風(fēng)機安裝時，應(yīng)對普遍存在的以下幾個問題加以注意：

（1）安裝地點、方式不合理，隨意性大，沒有進行基礎(chǔ)加固或者是水平校正。

（2）沒有反風(fēng)設(shè)施，或者是反風(fēng)設(shè)施不符合安全技術(shù)規(guī)范要求。

（3）沒有電器控制設(shè)計和安全保護設(shè)施。

（4）扇風(fēng)機裝置內(nèi)部漏風(fēng)嚴(yán)重，進回風(fēng)段密閉不嚴(yán)，造成風(fēng)流在風(fēng)機周圍循環(huán)短路。

2.5 建立在線監(jiān)測機制

由于礦井內(nèi)濕度大，主通風(fēng)機又長期不間斷的運轉(zhuǎn)，致使軸承磨損、葉片破損變形，造成葉輪運轉(zhuǎn)不平衡，風(fēng)機運行時，不僅工況效率低，而且存在事故隱患。因此，有條件的企業(yè)應(yīng)建立主通風(fēng)機的在線監(jiān)測機制。

主通風(fēng)機機房，應(yīng)設(shè)有測量風(fēng)壓、風(fēng)量、電流、電壓和軸承溫度的儀表，每班都應(yīng)對扇風(fēng)機運轉(zhuǎn)情況進行檢查，并填寫運轉(zhuǎn)記錄。有自動監(jiān)控及測試的主通風(fēng)機，每2周應(yīng)進行1次自動系統(tǒng)的檢查［4］，切實加強日常管理。

2.6 及時優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

主通風(fēng)機是通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，而通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是否合理，又直接影響了主通風(fēng)機的使用效果。隨著井下開拓深度增加，通風(fēng)線路和阻力也隨之變化，應(yīng)及時調(diào)整通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，重新計算礦井通風(fēng)阻力、風(fēng)量、風(fēng)壓，調(diào)整風(fēng)機工況，甚至根據(jù)需要更換主通風(fēng)機。

3 結(jié)束語

主通風(fēng)機是礦山企業(yè)的重要設(shè)備，為保障礦山的安全生產(chǎn)和職工身體健康起著舉足輕重的作用。因此必須對礦井主通風(fēng)機予以高度重視。主通風(fēng)機的選型、安裝調(diào)試都要嚴(yán)格按照技術(shù)要求實施，加強主通風(fēng)機的日常監(jiān)控管理。在保證安全的前提下，企業(yè)才能取得更好的經(jīng)濟效益。

［1］吳 超.礦井通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)［M］.長沙：中南大學(xué)出版社，2008：111-112.

［2］國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.AQ2013-2008金屬非金屬地下礦山通風(fēng)技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［3］廖 麗，李翠華.我國礦井主通風(fēng)機設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展［J］.煤炭工程，2004，（9）：71.

［4］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB16423-2006金屬非金屬礦山安全規(guī)程［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006：51