摘要： 介绍了我国煤矿安全现状，分析了煤矿主通风机失稳的主要原因，阐述了我国煤矿主通风机失稳的类型及研究现状，为改善我国的煤矿安全现状提供借鉴。
关键词： 煤矿； 主通风机； 现状分析
中图分类号： TD441文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2012）06-0083-01
1 引言
煤矿安全一直是我国经济社会发展的羁绊，一方面经济的高速发展需要源源不断的能源供给支撑，另一方面，频发的煤矿安全事故一直触动着国民的神经。通过对国内2005年发生的3341起伤亡事故的类型及所占的比例的统计分析，在各类伤亡事故中：瓦斯事故占46%、水灾占11%、顶板事故占8%、运输提升占9%、火灾占10%、机电事故占6%、爆破伤害占3%。瓦斯事故频频发生的根本原因是由于瓦斯积聚，瓦斯积聚大都由于通风设备故障，通风系统管理不善造成的；因此，可靠和稳定的矿井通风系统成为煤矿安全生产的重中之重。
2 主通风机失稳的原因
矿井通风依靠通风动力，将定量的新鲜空气，沿着既定的通风路线不断地输入井下，以满足回采工作面、掘进工作面、机电峒室、以及其它地点的通风需要；同时将用过的污浊空气不断地排出地面，以完成对矿井不断输入新鲜空气和排出污浊空气的作业过程，因此煤矿的安全生产需要连续、可靠、稳定的通风。为了保证通风系统的稳定，煤矿主通风机作为主要的通风动力需要始终处于稳定可靠的连续运转状态；然而以下原因均可能造成的通风机通风失稳，并具有一定的突发性。
2.1主通风机故障停机将直接造成通风失稳
由于主通风机处于污浊的气流中，工作电压较高，电流较大；通风机出现故障的机率较大；而监测系统处于恶劣的工作环境下，同样自身的可靠性也不高；以东滩煤矿为例，虽然主通风机配备了从国外进口的最好的监测系统，但曾经发生过风机停机事故历时一个小时而没有被发现的案例。
2.2主通风机“先停止运行风机，再起动备用风机”过程中的通风失稳
轴流风机为大功率设备、带负载启动，而且矿用通风机旋转部件的惯性力比较大，风机启动电流很大，通风机启动困难是通风机设备操作管理中的一个重要环节。因此，备用风机启动的不确定性和由此带来的通风失稳是威胁煤矿通风安全的又一个重要因素。此外，随着开采深度的加大，在日常生产中因主要通风机定期倒机或检修需要的倒机，在高瓦斯和双突矿井中，即使严格遵守《煤矿安全规程》在10分钟内完成向备用风机的切换，曾多次出现因通风机倒换期间的通风失稳（系统停风）而造成瓦斯超限现象。
3 煤矿主通风机通风失稳控制类型及研究现状
3.1通风机异常通风系统失稳控制
HDR280-69型动叶可调轴流风机和豪顿集团生产的ANN系列矿用轴流风机配套的监控系统，可以实现当运行风机停机时，备用风机自动投入运行，在通风机异常情况下进行通风失稳控制；然而，东滩煤矿通风机故障停机一小时而没有被监测系统发现的事实说明，即便先进的监控系统，测量数据的准确性、执行机构的可靠性、故障诊断和实时报警都还有相当长的路要走。国内，对于煤矿通风机运行异常，通风失稳、瓦斯超限问题十分重视。煤矿安全规程明确规定：“主通风机系统必须装备两部同等能力的通风机，其中一部作为备用，必要时备用风机必须在10分钟内启动”，反映了维持通风系统稳定的重要性。通风机异常通风系统失稳控制需要通风机故障诊断预警和自动倒机技术研究的支撑。在故障诊断和预警研究领域：一方面，通风机故障诊断技术因为普遍缺少现场验证，离实际应用还有很大的差距；另一方面，在通风机故障通风失稳控制的实践中，出于对通风系统的安全和稳定考虑，一旦通风机运行异常，因为通风机为一主一备，在实际运行中，最重要的原则是保证通风机的安全和整个通风系统的稳定，常常倾向于报警停机和风机切换；即使是在通风机的轻微和缓变故障的情况下，也没有给通风机进行深入的故障诊断和识别提供时间和机会；因而相应地，大部分的监控系统是基于实时监测通风机的各项运行参数，基于幅值超限的传统预警即发现异常即进行实时报警的思路研制的。
3.2通风机倒机通风系统失稳控制
对于高瓦斯矿井，现有停机倒机方式所带来的倒机期间通风失稳（井下停风/微风）所造成的瓦斯积聚是又一个重大的安全隐患。备用风机能否顺利启动是矿井通风机定期和故障倒机的关键问题之一，煤炭安全规程虽然强调了风机备用的重要性，但在目前的运行方式下，这种通风机的备用属于“冷备用方式”，备用风机能否正常启动具有很大的不确定性，没有充分发挥通风机备用的功效，在倒机过程中对于通风系统来说是不够安全的。为了解决风机启动的不确定性问题，在通风机轻载启动的研究中，有人提出采用模糊控制理论对电动机的软起动与软停进行控制并取得更良好的控制效果。国内在役风机一般不具备风叶在线调节能力，因而在风机启动的技术上无法照搬国外的具备风机动叶可调能力的风机所采用的风叶零角度启动的方法，提出通过旁路风门的开启有效的解决了通风机的轻载启动问题。此外，采用通风机热备用的思路，即在停转原运行风机之前让备用风机首先启动，通过风机由冷备用向热备用的过渡来回避备用风机可能的启动失败。在现有的停机倒机方式下“通风动力缺失、井下停风是造成瓦斯积聚超限的根本原因”。变革“停机倒机”为“不停机倒机”模式，通过旁路风门使备用风机启动热备用保证通风动力，在此基础上，通过风道上风门配合实现风路的切换，这样可以将传统方式下贯串风机倒换过程中的系统停风改善为在风门切换风路的相对较短时间内的风量波动。监控系统的实际运行表明通风机在倒机前热备用的思路合理，提高了倒机的成功率；对通风系统的影响时间由原来的正常倒机的5～6分钟缩短为30秒以内的风路切换，同时保证倒机期间井下风量波动不超过40%，解决了传统倒机方式下因系统停风造成的瓦斯超限问题。
3.3通风机喘振通风系统失稳控制
在通风机正常运行中由于系统调风造成风阻的变化，和巷道的变形等因素造成通风系统风阻增大，容易使风机的工作点落入喘振区；此外，矿井主通风机喘振的原因不能简单地归结为“风机特性与井巷阻力不相匹配，工况点位于不稳定工作区”。轴流风机性能的喘振隐患、风机入口偏流和管网阻力异常都有可能导致矿井主通风机喘振。
参考文献：
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