礦井通風系統(tǒng)的技術(shù)改造及其完善研究

牛明東

【摘要】采礦是我國的基礎(chǔ)工業(yè)，在整個國民經(jīng)濟發(fā)展中占有主要地位。隨著我國礦井開采范圍的不斷擴大和生產(chǎn)能力的提升，原來的礦井通風系統(tǒng)已經(jīng)不能夠滿足當今大型礦井的需要，必須根據(jù)礦井通風的實際條件，采取相應(yīng)的措施對礦井通風系統(tǒng)進行改造，只有礦井通風系統(tǒng)能力達到要求，才能保證整個礦井安全生產(chǎn)，選擇合理的通風系統(tǒng)改造方案，可取得更好的經(jīng)濟效益。本文對礦井通風系統(tǒng)的技術(shù)改造及其完善進行研究，并針對礦井通風系統(tǒng)中存在的問題提出一些改善方案。

【關(guān)鍵詞】礦井；通風系統(tǒng)；技術(shù)改造；降阻

0.前言

礦井通風系統(tǒng)安全可靠地運行是整個礦井安全生產(chǎn)的保障，在整個礦井生產(chǎn)中占有極其重要的位置。安全、經(jīng)濟是權(quán)衡礦井通風系統(tǒng)的一項重要指標，為了滿足礦井通風系統(tǒng)安全與經(jīng)濟效益最大化，就一定要采取科學高效的措施對礦井通風系統(tǒng)進行改造。礦井通風系統(tǒng)的技術(shù)改造有很多方法，例如，挖掘內(nèi)部潛力、刷寬巷道面、風量分流、井下增加輔助風機、調(diào)整主要風機葉片角度等。總之，根據(jù)各礦井通風實際情況，選擇合理的改造措施，不但能保證安全生產(chǎn)需求，而且能夠帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

1.礦井通風系統(tǒng)的作用

礦井通風系統(tǒng)的穩(wěn)定運行可以把地面的新鮮空氣連續(xù)輸送到井下不同的硐室，可以隨著風流流動排除井下各種有害氣體和礦塵，能夠給工人提供良好的工作環(huán)境，保證井下工作人員的身體健康和勞動安全。因此礦井通風系統(tǒng)常被稱作礦井的“心臟”?？梢?，礦井通風是保證礦井安全最關(guān)鍵的途徑。

2.我國礦井通風的現(xiàn)狀

2.1礦井通風系統(tǒng)阻力的測定

《煤礦安全規(guī)程》要求生產(chǎn)礦井必須定期進行礦井通風阻力測定，以便能更準確的掌握礦井通風阻力分布和井下主要漏風地點的通風狀況。通過通風阻力的測定能夠獲得主要巷道的風阻滯和巷道摩擦阻力系數(shù)，工作人員能根據(jù)這些數(shù)據(jù)熟知礦井內(nèi)高阻力段和阻力大產(chǎn)生原因，從而能夠采取科學有效的措施去預(yù)防，能減少安全隱患的發(fā)生。

2.2對礦井主要通風機性能的測定

礦井主要通風機是保證礦井生產(chǎn)的主要動力，是礦井通風系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。因為礦井使用的主要通風機與出廠是的數(shù)據(jù)有很大的區(qū)別，為了準確地掌握礦井主要通風機的運行狀況，在其正式投入生產(chǎn)前和運行后每隔一段時間，都要對其進行性能測定，以便安全而經(jīng)濟地使用主要通風機。

2.3礦井通風系統(tǒng)應(yīng)用計算機進行模擬

目前，礦井通風系統(tǒng)已經(jīng)與計算機有機的結(jié)合到了一起，實現(xiàn)了礦井通風系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化生產(chǎn)。其工作原理是把通風系統(tǒng)各段巷道的風阻、始末端點編上號碼，再根據(jù)主要通風機特性曲線信息來編寫程序，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息由計算機識別，保證了計算機模擬信息與井下實際情況的一致性。通過調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)這項技術(shù)的應(yīng)用給礦井生產(chǎn)的確帶來巨大進步。

2.4我國礦井仍然存在諸多的問題

對我國部分礦井進行抽樣調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，大部分礦井都存在控制風流設(shè)施過多。內(nèi)部漏風嚴重，在回風側(cè)巷道阻力明顯偏大，所占比例嚴重超出指標規(guī)定。

3.礦井通風系統(tǒng)的改造技術(shù)措施

3.1降低通風阻力

降低通風阻力是實現(xiàn)礦井通風系統(tǒng)改造的最有效手段。礦井通風量以及通風阻力主要是取決于通風網(wǎng)絡(luò)風阻特性和主要通風機性能的工況點的差異，而礦井通風阻力主要決定于礦井通風網(wǎng)絡(luò)與風量大小。礦井需要多少風量是根據(jù)生產(chǎn)需要而定的，在某段實踐時間內(nèi)可以看做是不變化的量，所以礦井通風阻力的大小完全是取決于通風網(wǎng)絡(luò)風阻值的大小，可以說降低通風阻力的本質(zhì)是在降低網(wǎng)絡(luò)風阻。在礦井實際生產(chǎn)中，降低通風阻力常用的手段有刷寬巷道斷面、并聯(lián)巷道、選用周邊界小的井巷和縮短通風的流程。

3.1.1刷款巷道斷面

依照通風阻力的計算公式可知，巷道通風阻力和巷道斷面之間存在反比關(guān)系，由此可見，增加礦井高阻力段的巷道維護，刷寬通風斷面，一定可以達到降低通風阻力的目的。

3.1.2并聯(lián)風道

當主要通風機葉片角度調(diào)整到合適的角度時，將風道并聯(lián)可以起到降低通風阻力、增加風流量的作用，從而能夠達到礦井通風系統(tǒng)改造的目的。在礦井的實際生產(chǎn)中這是一種常見的改造措施。

3.1.3選用周邊界小的井巷

由于井巷邊界和摩擦阻力之間是正比關(guān)系，在斷面條件相同時，圓形斷面的周長是最小的，拱形次之，梯形周長是最大的。因此在礦井設(shè)計時井筒采用圓形斷面，主要巷道要采用拱形斷面，對于服務(wù)年限較短的采區(qū)巷道可以根據(jù)現(xiàn)場要求選擇梯形斷面。合理選擇周邊界小的井巷可以有效降低通風阻力。

3.1.4縮短通風的流程

根據(jù)通風阻力公式可知，巷道的長度和摩擦阻力之間是正比關(guān)系，在礦井通風系統(tǒng)改造的時候，在滿足生產(chǎn)需求的前提下，要盡可能采用較短的通風流程。

3.2調(diào)整主要通風機葉片角度

常用的通風機主要有離心式通風機和軸流式扇風機兩種，目前國內(nèi)普遍采用的是軸流式通風機。由于軸流式通風機特性曲線會隨著動輪葉片安裝角度的改變而發(fā)生改變，葉片的角度改變后就會致使氣流流向也會隨著葉片的角度發(fā)生變化，進而能夠控制通風機的風壓和風量。例如，在我國某些大型礦井，由于地面溫度較高以及生產(chǎn)工作面的不斷增加，礦井風量需求也在增大，合理的將主井主要通風機葉片角度進行調(diào)整，礦井風量有顯著的提高，從而滿足了礦井生產(chǎn)的需要，保證安全生產(chǎn)的同時帶來了巨大的經(jīng)濟效益。

3.3增加主要通風機，提升礦井通風能力

隨著礦井產(chǎn)量的增大，淺處煤層已經(jīng)接近枯竭，不得不向深處延伸。由于采深越來越大，礦井瓦斯涌出量也在不斷增加，礦井只有足夠的風量才能把瓦斯帶出礦井，以往的主要通風機已經(jīng)不能滿足要求，這就需要增加主要通風機的數(shù)量，以求達到提高礦井的通風能力。

4.對礦井通風系統(tǒng)技術(shù)改造方案探究

4.1礦井通風系統(tǒng)改造方案的確定

對礦井的通風網(wǎng)絡(luò)進行科學的解算是保證確定和提出改造方案的基礎(chǔ)，主要從以下幾方面進行考慮。第一，在改造開始前，要對礦井通風系統(tǒng)進行全面調(diào)查，根據(jù)實際數(shù)據(jù)制定通風網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖紙。第二，根據(jù)上個過程所獲得的通風網(wǎng)絡(luò)圖進行通風網(wǎng)絡(luò)解算工作，對通風系統(tǒng)進行綜合評定。在以此作為基礎(chǔ)，提出幾個適合通風系統(tǒng)計算改造的可行方案。第三，組織專家組隊所有的方案進行可行性研究，選出最優(yōu)化的方案作為礦井通風系統(tǒng)改造方案。

4.2方案的實施

在施工前全面考慮各種施工過程中可能出現(xiàn)的突發(fā)情況，按要求編寫細致、周全、合理、可靠的安全技術(shù)報告，著重考慮自然通風對礦井改造時候的影響。新的通風系統(tǒng)建成后，要再次進行網(wǎng)絡(luò)解算，并且在原來主要通風機葉片角度不變的條件小風機工況點測試超出壓力范圍，根據(jù)以測定數(shù)據(jù)合理改變通風機葉片角度或是增加通風設(shè)施。

4.3保證改造后的通風系統(tǒng)具有安全性

由于礦井通風系統(tǒng)進行改造以后，勢必會影響原來已有的礦井整體結(jié)構(gòu)，因此要保證其安全生產(chǎn)，提高通風系統(tǒng)的抗災(zāi)能力，能夠起到為下一水平的開采提供有利的條件。一旦事故發(fā)生，能夠最大程度的保證工作人員的安全，減少經(jīng)濟損失。

5.結(jié)束語

隨著我國采礦深度的不斷加深，原有礦井通風阻力系統(tǒng)難以滿足礦井生產(chǎn)能力要求，對礦井通風系統(tǒng)進行科學合理的改造是很有必要的。只有保證礦井通風系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，才能保證井下工作人員的安全，為整個礦井帶來巨大的經(jīng)濟效益。[科]

【參考文獻】

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