1、矿井大功率排水设备峒室的通风散热 1 概况 城郊煤矿隶属永城煤电（集团）有限责任公司，位于华北平原豫东地区永城煤田中部，于2023年10月投产的现代化大型矿井，年产优质无烟煤300万t以上，矿井效劳年限118a。矿井采用立井分水平上下山开拓方式；地表标高34m，井底大巷标高495m；矿井采用中央分列式通风，矿井总入风量8 539m3/min，风压1 832 Pa。 由于井田位于华北石炭二叠系岩溶一裂隙水害区，煤层底板灰岩承压水涌水、突水频繁。矿井正常涌水量1 560m3/h，最大涌水量1 940m3/h，矿井排水峒室设1 250kW大型排水设备10台，平常同时运行3台以上，峒室出现温度高，设备
2、散热效果差，通风不良等情况，急需采取有效措施加以解决。 2 主排水峒室高渐形成原因 （1）峒室位于角联风路增加风量困难。城郊煤矿矿井中央排水峒室位于副井井底车场内。由于矿井设计时对通风网络局部考虑欠妥，造成排水峒室段位于通风网络的角联风路上，实测峒室两端压差2 Pa。由于矿井东翼、东南翼入风风流大局部由井底车场联接北侧巷道流出，东翼入风风流经绕道流量减少，造成通过排水峒室通风网络自然分配的风量600m3/min左右，而且增加风量困难。 （2）峒室内风流流速小，空气散热效果差。排水峒室主体高度大，断面25.7m2，相对风流风速小，设备运转产生的热量不能及时排出峒室，故积热的高温空气流出峒室时间延
3、长。 （3）在型排水设备通风散势方式不当。大功率排水设备采取强制吸入排除散热方式，而且设备吸入口与排出口位置相对很近。采用空气对流散热，造成设备重复吸入设备散热刚排出的高温气体，严重降低设备的散热效果。 （4）采取的通风措施技术不合理，峒室高温形成后，在峒致富以入风侧增设2台局部通风机带风筒进行峒室通风，其作用只是风筒末端风流压入，提高少量峒室风量，能耗大、效果差。 3 峒室低压辅助通风 主排水设备峒室在井底车场主要巷道内，生产运输提升频繁，增加通风量靠通风网络自然分风和改造风路方法难以实现。借助辅助通风设备来提高排水峒室供风量是最正确选择。 3.1 峒室辅助通风参数计算 以2023年9月31
4、日的实测数据：排水设备峒室入口风流温度22，回风道风流温度35，风量652m3/min。 （1）排水设备峒室散热通风所需风量Q需。 Q需Q原（t1t0）/（t2t0） 652（3522）/（3022） 1 059.5m3/min 1 100m3/min。 式中 Q需峒室降温所需风量，m3/min； Q原峒室原实际进风量，m3/min； t0峒室原实际平均进风气温。； t2峒室允许的最高气温。； t1峒室回风侧原实际平均气温，。 考虑到7、8月份高温季节，矿井入风流温度增高影响，风量调整系数聚1.4。 Q需1.4Q1 1001.41 500m3/min （2）排水峒室通风阻力h。 排水峒室风路全
5、长136.8m，由摩擦阻力公式 h摩LpQ2/s3和局部阻力公式 h局V2 1/2g计算通风阻力h91.6 Pa。 （3）辅助通风机全压P全。 P全hh动183.3 Pa 3.2 辅助通风机选型 目前煤矿井下风机均属中高压系列，风量偏低，以11 kW局部风机为例：DSFA-52对刻风机（风量46300 m3min），JBT-52风机（风量42225 m3min）与同功率K40系列辅助通风机（风量6481 518 m3/min）比较相差5倍以上。为此先用K40系列低压辅助风机。 依据峒室通风参数，由风机特性曲线选择K40-8-14风机，风量7321 920 m3/min；全压88.8470.4
6、Pa。电机功率15kW；转数760r/min。风机集风器最大直径1 692 mm。电动机与风机工作轮直接传动。风机叶片安装有32、29、26、23、22共5个角度可调。 3.3辅助风机的安装及应用效果 通风机设在排水峒室回风道风，用隔断风门将峒室风流与回风隔开做抽出式通风。风机无段施工混凝土根底，把巷道底板平整垫平，直接将风机平衡放在底板上即可长期运行。 2023年7月辅助风机投入运行至今，风机运行平衡，噪声较小，峒室通风量为1 640 m3/min，峒室风流温度降至25以下，有效地解决了大型机电设备散热的峒室通风。 4 大功率排水设备峒室隔热风道通风 城郊煤矿考虑到矿井随着开采范围的扩大，矿
7、井涌水有进一步增加的可能，为提高矿井防治水的可靠性，将在东南翼风井井底增设矿井排水系统，承担东翼采区涌出的排水工作。在峒室设计上应考虑大功率机电设备特点，对新建的峒室通风方式予以完善。 4.1 大功率排水机电设备散热方式的特点 大功率机电设备（1 000kW以上）电机均设有设备两侧吸入风流和排出设备散热风流装置的接出口，电机运转时设备内进行强制通风冷却。设备吸入用于降温冷却的风流直接来自峒室内空气，而设备内排出的散热风流也直接排入峒室内空气。有的机电设备吸入口和排风口距离较近，设备运转温度升高，是现在机电峒室存在的普遍现象。 解决方法是将设备排出的散热风流与峒室空气隔开，杜绝设备重复吸入散热气
8、流，设备排出的散热风流集中专用隔热风道排至峒室以外。 4.2峒室专用隔热风道布置 在排水设备峒室的一侧或峒室底板下面，设置1条专用隔热风道，将排水设备电机散热排风口由引风管路直接排到隔热回风道内，经降温处理后，排出峒室以外风流中去（见图1）。 1-峒室入风；2-隔热风道；3-水泵给水管道4-水泵电机；5-引风管道；6-隔断风墙；7-风流冷却水幕；8-排水沟；9-峒室回风 图1 排水设备峒室隔热风道布置 隔热风道可布置在峒室底板以下，其位置确定即要躲开水泵根底，又要便于和机电设备的散热风流排出口联接（一般采用机电设备排风口用矩形引风管来联接到隔热风道内）。专用隔热回风道在峒室回风巷出口要设隔断风
9、门，借用矿井负压加强隔热风道内风流的排放作用。隔热风道在峒室内位置要考虑行人和设置引风管道的方便。为降低隔热风道的风阻，断面选择要核算风速控制在10m/s以下。 隔热风道和引风管路要设隔热层防护，防止通过岩壁或引风管壁传热致使峒室风流增温。 隔热风道出口处水冷却装置进行热风流强制降温。经降温处理的风流再排入矿井风流或回风中，降温后的冷却水由排水沟直接进入水仓排至地面。 机电设备散热排风口设置的引风管路，设备运转时排出的热风经引风管路，导入隔热风道内，为防止峒室内空气与隔热风道经设备内通路联通短路，在机电设备入风口设风流隔断装置，在电机停止运转时，关闭引风管路切断入风口，防止新鲜风流经隔热风道流
10、走，当电机设备运转时，翻开供风通道，进行设备散热通风。 该隔热风道布置方式，可使峒室空气与机械设备运转散热风流分开排放处理，峒室内风流不受设备散热影响，设备散热用风按需供给，并将散热风流排入风道内。排入隔热风道内的设备高温散热风流便于冷却降温处理，处理后的回风对矿井风流的热污染程度大幅度减小。 4.3 峒室使用隔热回风道的通风效果 （1）隔热回风道有效解决峒室空气升温。以现排水设备同时启动电机容量3 750kW时，峒室内空气温升在12。如采用峒室内通风，空气温度升高一般要60以上，高温季节排水峒室入口风流温度一般要28以上，峒室内空气温度要高于36以上。 （2）隔热风道可减少峒室的实际用风量。隔热风道内风流温度煤矿平安规程没有要求，对人员设备环境不造成影响。峒室用风可按每台机电设备散实际需风量供给，当设备停止运行就不再需要供给风量。峒室的回风侧的隔断风门只需保存少量换气风量。 （3）集中在隔热风道内排放的设备散热高温风流，便于采用水冷却装置进行降温，处理后的风流能有效的减少热对矿井风流影响程度。
